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            世強
            總裝

            汽車總裝車間智能制造應用與實踐

            轉載 :  zaoche168.com   2022年02月16日

                   基于國內某車企總裝車間規劃實踐,并對標國內外主流主機廠總裝車間,總結歸納了總裝 車間在輸送線、生產管理、裝配、客戶體驗、綠色制造及新興技術六大領域的智能化應用與實踐。為規劃出“裝配智能化、生產管理數字信息化、服務智能化”的理想化智能總裝車間提供參考。

            近年來,工業 4.0 席卷全球制造業。汽車制 造是先進制造業中的排頭兵,總裝車間智能制造 取得了很多成績,同時也需理性對待。首先明確 智能制造不是目的,不是盲目追求無人工廠、黑 燈工廠及機器換人等,而是要以智能制造為抓手, 降本增效為目的,滿足客戶個性化需求,提高產 品質量和附加值,提升整車廠的核心競爭力和盈 利能力。其次,推進智能制造是一個長期復雜的 系統過程,涉及多個領域的技術,不要期望“畢 其功于一役”,應本著務實求真的態度摸清現狀, 對照標桿,頂層系統規劃,分步實施,痛點先行, 持續優化。 


            智能柔性化輸送線 

                   總裝輸送線分為分裝線和主輸送線(內飾線、 底盤線、外裝線、檢測線和終檢線)??傃b輸送線 是建設智能化、透明化、實時化及柔性化總裝車 間的主要承載層。向下關聯基礎設施層和設備終 端執行層采集數據,向上關聯企業系統層和管理 層進行實時生產狀態管理,其最新智能化應用主 要體現在載具在線數量與產能匹配柔性縮減、產 線凈空和地面凈坑及載具作業高度智能可調。 
                   傳統的內飾外裝線為固定式裝配線,新型內 飾外裝線采用圖 1、圖 2 工廠中的 AGV(自動導 航車)無軌自動運輸系統,或圖 3 中的內外飾滑 板直接布置在地面上。AGV 或地面滑板式載具每 個輸送單元相對獨立,由于不需要土建施工,每 個線體在線頭線尾提前預留好載具和軟件的擴容 空間,根據產能需要,類似搭積木方式對產線工 位載具數量隨時擴充縮減,或調整內、外飾間工 位數量,在站點間進行切換,提高工位利用率,也被稱為柔性可伸縮產線。不僅可以保證大規模 生產,同時保證了靈活性,以便最大化利用資源。


            ▲圖 1 保時捷 Taycan 總裝生產線


             2 寶馬 i3 AGV 外裝線

             3 廣汽新能源總裝內飾滑板線

                   部分工廠局部產線已經實現 了空中凈空和地面凈坑。載具直 接布置在地面上,采用無吊點設 計,取消了傳統的空中作業鏈, 減少地面基坑可以減少土建施 工,縮短建設周期,節省建設成 本。如圖 3 所示線邊空中不再通 鋪工藝吊架,空調系統集成在立 柱上,輔以工位工具臺車,空中 輸送吊掛系統的減少使車間更加 寬敞、透亮且視線無所阻擋。輔 以大面積的天窗和側窗,打造明 亮的“陽光車間”,營造更好的 作業環境,同時廠房高度可以適 當降低,達到降低成本的目的。 

            載具智能可調主要是多車 型混線生產時,按過車型號、車 自重等自動調整車身裝配高度 適應不同產品和不同工藝,任 意調節操作高度。如圖 1、圖 2 和圖 3 中內飾滑板線和外裝線 的作業工藝高度可按車型工藝 編程柔性伺服升降,圖 1 和圖 4 中底盤吊具不僅Z 向可升降, 且可在 0°~ 110°范圍旋轉。充分考慮了人機工程學原理,操 作者在最省力最舒適的工藝高 度裝配,提升安全防護水平和裝 配效率以及保證了產品的裝配 質量。 
               


             4 某主機廠可 升降旋轉吊具


            數字化生產體系 

                   高性能廣域網和 5G 移動網 絡的新型數字化基礎設施為生產 流程的全面數字化奠定了重要基 礎。全新數字化生產體系軟件 通過共享接口和標準化用戶界 面,不僅整個車間內部的機器人 和生產設備彼此互聯互通,而且 能夠實現從開發——設計——供 應商——生產流程——客戶,整 個增值鏈 360°全方位的互聯互 通,使所有的生產流程絕對透明 化,彼此連接,利用實時數據支 持生產以及整個全價值鏈。 
                   工廠內部價值鏈中,整個 裝配車間內部實現全面數字化 無紙化,生產的實時統計數據 都可通過屏幕或個人數字助理 一目了然,因而能獲得最佳效 率的掌控。利用大數據技術收 集和評估生產數據并把結果傳 回生產線,通過預測性維護有 效規避設備故障,增加業務運 營時間,系統自檢到偏差后并 及時通知對此負責的員工和質 量經理,再利用此前收集的歷 史數據,可以立即發現導致偏 差的原因并及時糾正。 
            在工廠上下端中,從開發和 設計到供貨商、生產以及最終 端的客戶均無所不連,所有單位 之間快速透明的溝通,可以及早 發現供應鏈與消費端的差異,從 而縮短反映時間。例如對于研發 和生產來說,通過與供貨商的協 調,可以允許在世界各地以數字 方式共同實時追蹤料件的物流 狀況。在正式生產之前,生產過 程可通過虛擬現實進行可視化 模擬而優化。 

            智能裝配 

                   汽車沖壓、焊裝及涂裝自 動化程度較高,由于總裝工藝 相對復雜,車型間裝配內容差 異較大,裝配配合柔性化程度 高,車間輸送裝配靜止工位較 少,自動化水平相對較低。近 年來隨著機器人技術發展和汽 車產品平臺化水平提升,越來 越多的汽車整車廠開始積極部 署自動裝配和自動擰緊。利用 機器人高精度操作,裝配質量 穩定,不會因時間的推移和人 員變更而下降。提升生產效率、 品質、作業安全及柔性化才是 市場競爭的取勝之道。 
                   總裝有 15 種常用的智能自 動裝配或擰緊設備:車輛識別 碼打刻、儀表、天窗、前端模 塊、前保、風窗涂膠安裝、座 椅、輪胎、底盤合車、底盤擰 緊、車門密封條滾壓、車門防 水膜涂膠及電池組裝線(模組 上件、殼體上件及殼體擰緊)?!皺C器換人”的核心不是無人化, 而是少人化和人機協作,在哪 里換、如何換,需要綜合評估, 避免過度自動化損害工廠的靈 活性和生產效率。首先考慮成 本回收周期和收益,其次是采 用自動化設備調整效率,產品 質量是否得到提升,同時要著 重 評 估 對 產 線 柔 性 化 程 度 的 影響。
            如圖 5 中的天窗涂膠裝配系統由伺服定量供膠系統、視覺引 導、裝配機器人及自動玻璃輸送 臺組成,可實現自動供膠、涂膠、 定位和裝配。自帶 3D 視覺掃描 系統,多角度實時監控膠型和軌 跡,膠型控制精度為 ±0.5 mm, 安裝精度 ±0.8 mm,較傳統的 人工玻璃安裝工藝大幅提升裝 配質量,并提高約 20%的節拍, 還可以節約 10%的原料。圖 6 中全自動輪胎裝配設備,由五軸 電動擰緊機、物料輸送系統及視 覺定位系統組成,通過信息系統 與輪胎廠家、物流車輛和輪胎輸 送線實現互聯互通,輪胎從進廠 到輸送、抓取、定位和擰緊,實 現全自動化。抓取擰緊部分可變 距提升柔性化程度,雙班可以節 省 4 人,約 4  5 年收回設備 投資成本。


             5 某主機廠天窗自動裝配


             6 廣汽新能源總裝車間輪胎安裝

            新興科技 

                   一批最具潛力的新興技術 崛起將會為汽車智能制造帶來 顛覆性的變革。一是增材制造, 圖 7 為寶馬工廠 3D 打印天窗夾 具,相比傳統夾具減重 3 Kg, 縮短小批量、復雜定制化工裝 和零部件的開發周期。二是 VR 技術進行員工培訓,在同一地 點模擬不同工廠實際操作場景 培訓,通過虛擬畫面讓員工更 直觀地了解操作流程,提高培 訓效率。三是通過個人手機和 現場智能終端,一線員工準確 獲得生產信息并進行即時通信。四是智能可穿戴的應用,如圖 8 機械外骨骼,保護關節,減輕 肌肉勞損負擔,降低勞動強度, 提高生產率。五是協作機器人 在風窗玻璃底涂和擰緊工位的 應用,人機協作、靈活易用。 


             7 寶馬工廠 3D 打印天窗夾具



             
            8 某工廠機械外骨骼輔助擰緊

            結論

                   智能制造涵蓋領域多且系統 極其復雜,在漸進式演變中,遠 未達到“終極形態”。建設過程 中立足企業實際需求,探尋智能 制造基因,洞悉發展趨勢,對照 標桿找差距,學習先進補短板??傃b車間以建設“設備自動化、 人員高效化、管理信息化”的中 國特色的智能工廠為宗旨,做好 頂層規劃,多部門協同,分步穩 妥推進。真正實現通過智能制造 來提升整車廠的核心競爭力和盈 利能力。

            標簽:總裝 智能制造 我要反饋 
            機械行業數字化
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