陳思

（長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校，吉林 長(zhǎng)春 130013）

淺析柔性制造技術(shù)及其在汽車行業(yè)的應(yīng)用

陳思

（長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校，吉林 長(zhǎng)春 130013）

本文簡(jiǎn)述了柔性制造技術(shù)的概念及發(fā)展趨勢(shì)，并以一汽—大眾汽車有限公司為例說(shuō)明了其在汽車行業(yè)的應(yīng)用及面臨的挑戰(zhàn)。

柔性制造技術(shù)；趨勢(shì)；汽車行業(yè)

目前，客戶對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越趨向于差異化、低成本及生產(chǎn)的短周期。而目前的制造技術(shù)和水平已經(jīng)不能滿足市場(chǎng)的動(dòng)態(tài)需求。

隨著智能網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，柔性制造技術(shù)已成為各國(guó)機(jī)械制造及其自動(dòng)化的重要發(fā)展方向。以汽車產(chǎn)業(yè)為例，無(wú)論在汽車零部件制造，還是在整車裝配中，柔性化制造已經(jīng)表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。

1 柔性制造技術(shù)的意義

目前，廣義所稱的柔性制造技術(shù)，是通過(guò)計(jì)算機(jī)把智能設(shè)備、自動(dòng)化信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化管理及制造加工技術(shù)集成于一體。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)在網(wǎng)絡(luò)的支持下統(tǒng)一分配，把整個(gè)工廠統(tǒng)一集成為一個(gè)整體系統(tǒng)。柔性制造技術(shù)可以分配成柔性系統(tǒng)和柔性制造技術(shù)兩個(gè)主要方向。

1.1 柔性系統(tǒng)

目前柔性系統(tǒng)在多數(shù)大中型企業(yè)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用。主要可解釋為以下兩方面：一是以滿足市場(chǎng)需求為衡量指標(biāo)的順應(yīng)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的趨勢(shì)；二是適應(yīng)自身產(chǎn)品、類型變化的能力，重要是推斷出在有無(wú)干擾的情況下二者系統(tǒng)生產(chǎn)率期望值之比。與傳統(tǒng)“剛性”生產(chǎn)相對(duì)應(yīng)的是“柔性”制造。在汽車產(chǎn)業(yè)中的“剛性”生產(chǎn)主要是指能夠?qū)崿F(xiàn)單一車型大批量生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是在人們需求穩(wěn)定且單一的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)“規(guī)模經(jīng)濟(jì)”，降低單體成本，并可由此帶來(lái)價(jià)格上的競(jìng)爭(zhēng)力。但車型單一，并不適合多品種、小批量的生產(chǎn)。1913年福特汽車公司和通用汽車公司開(kāi)始使用傳送帶生產(chǎn)線生產(chǎn)福特T型系列汽車。

1.2 柔性制造技術(shù)

柔性制造技術(shù)是通過(guò)自動(dòng)化柔性制造系統(tǒng)加工出各種產(chǎn)品技術(shù)的總和。該技術(shù)主要側(cè)重于差異化生產(chǎn)、利用短周期、低成本生產(chǎn)出不同類型的產(chǎn)品。

柔性制造技術(shù)按照技術(shù)程度范圍，大致可分為：柔性制造系統(tǒng)（FMS，F(xiàn)lexible Manufacturing System）、柔性制造單元（FMC，F(xiàn)lexible Manufacturing Cell）、柔性制造線（FML，F(xiàn)lexible Manufacturing Line）、柔性制造工廠（FMF，F(xiàn)lexible Manufacturing Factory）。

（1）柔性制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)最初是在冷加工制造過(guò)程中出現(xiàn)。以數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ)，通過(guò)編程從而實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀、自動(dòng)夾具甚至是自動(dòng)清洗。使多臺(tái)數(shù)控機(jī)床成為一個(gè)加工中心。通過(guò)智能網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)成品或半成品。在這過(guò)程中智能局域網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)零件的差異化生產(chǎn)。

（2）柔性制造單元。柔性制造系統(tǒng)的簡(jiǎn)化作用就可稱為柔性制造單元，柔性制造單元的作用和效果都較柔性制造系統(tǒng)弱，但其優(yōu)點(diǎn)是靈活程度高。

（3）柔性制造線。柔性制造線首先應(yīng)滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的程度。生產(chǎn)效率較柔性制造系統(tǒng)高且對(duì)于智能運(yùn)輸系統(tǒng)的要求低。其主要代表是離散型生產(chǎn)中的柔性制造系統(tǒng)和連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中的分散型控制系統(tǒng)，該技術(shù)已比較完善和成熟。

（4）柔性制造工廠。柔性制造工廠可以看作是多種柔性制造系統(tǒng)的總和。是具有從產(chǎn)品最初的需求、設(shè)計(jì)、試裝、加工、裝配、質(zhì)檢及售后服務(wù)等方面集中統(tǒng)一的柔性制造系統(tǒng)。柔性制造工廠的優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度極高。在大數(shù)據(jù)和智能網(wǎng)絡(luò)的支持下，企業(yè)的生產(chǎn)絕大多數(shù)情況都由計(jì)算機(jī)完成，可以看做是一個(gè)智能的集合體（圖1）。

2 柔性制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 柔性制造單元將成為制造領(lǐng)域成熟技術(shù)

柔性制造單元相比柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)明顯，主要體現(xiàn)在投資少且效益明顯，在中小企業(yè)中可以發(fā)揮更大作用，目前也得到了中小企業(yè)極大的關(guān)注。

2.2 生產(chǎn)效率明顯的柔性制造線

目前，大多數(shù)柔性制造系統(tǒng)的制造商都把目光聚集在汽車廠商身上。由于汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速、無(wú)論是汽車零件制造商還是汽車整車制造廠，都對(duì)生產(chǎn)線中的數(shù)控加工中心及自動(dòng)機(jī)器人的需求日益增加，這將是柔性制造線的又一大發(fā)展趨勢(shì)。

圖1

2.3 更強(qiáng)的綜合使用性能

柔性制造系統(tǒng)可以不僅僅局限于沖壓、鑄造、質(zhì)檢、裝配等單一方面，可以把上述方面根據(jù)客戶需求統(tǒng)一結(jié)合，形成多種工序相結(jié)合的柔性制造系統(tǒng)。

3 柔性制造技術(shù)在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

作為汽車生產(chǎn)自動(dòng)化柔性化的基礎(chǔ)和代表設(shè)備，工業(yè)機(jī)器人在整車制造方面得到了廣泛應(yīng)用，比如：在混流柔性焊裝生產(chǎn)線的應(yīng)用；在計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化焊接設(shè)備與差異化車門壓邊、卷邊等工藝方面的應(yīng)用；在工具設(shè)備方面，差異化固定夾具設(shè)備，自動(dòng)掃描識(shí)別差異車型技術(shù)、AGV小車運(yùn)輸系統(tǒng)、班組長(zhǎng)差異化生產(chǎn)管理系統(tǒng)等相關(guān)方面都得到了成熟的應(yīng)用。例如在白車身焊接方面，在同一焊裝設(shè)備、同一焊裝工藝標(biāo)準(zhǔn)的情況下，同一條生產(chǎn)線可以同時(shí)焊接不同車型的白車身，通過(guò)焊裝質(zhì)檢后，由自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)至整車生產(chǎn)線進(jìn)行總裝。

柔性制造技術(shù)在絕大部分汽車企業(yè)總裝車間的使用已經(jīng)相當(dāng)成熟。以一汽—大眾汽車有限公司為例。其在長(zhǎng)春基地的二廠總裝車間，全新邁騰和CC兩款車型、A4l和Q5兩款車型共用一條生產(chǎn)線，達(dá)到混流成產(chǎn)。總裝車間由三條主裝配線組成，可細(xì)分為駕駛模塊分裝、前端模塊分裝、發(fā)動(dòng)機(jī)模塊分裝和車門模塊分裝共四個(gè)模塊。其中，動(dòng)力模塊使用發(fā)動(dòng)機(jī)托運(yùn)小車智能行進(jìn)，操作工人在上面完成底盤前橋裝配。在底盤分裝模塊與車身接合時(shí)，電腦會(huì)自動(dòng)對(duì)底盤和車身進(jìn)行匹配檢查，只有認(rèn)定為同一車型時(shí)才會(huì)進(jìn)行裝配，其特點(diǎn)是當(dāng)?shù)妆P模塊與車身定位后，由模塊托盤帶動(dòng)車身運(yùn)行。在整車的裝配過(guò)程中底盤與車身的鏈接至關(guān)重要。鏈接處的螺栓全部采用定扭矩扳手由計(jì)算機(jī)控制擰緊，即可同時(shí)保證質(zhì)量和精度要求。與此同時(shí)，工作設(shè)備實(shí)現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)鏈接，為返修和售后質(zhì)量跟蹤提供基礎(chǔ)。同時(shí)在擰緊過(guò)程中計(jì)算機(jī)識(shí)別車型差異，達(dá)到準(zhǔn)確裝配，從而實(shí)現(xiàn)差異車型的共線差異化柔性裝配。模塊化整車裝配可以實(shí)現(xiàn)不同車型共線的柔性生產(chǎn)方式，大大降低了未來(lái)并入新車型的改造費(fèi)用。

4 柔性制造技術(shù)在汽車行業(yè)應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)

4.1 成本挑戰(zhàn)

整車生產(chǎn)線的工藝設(shè)備投資費(fèi)用可以達(dá)到幾十億元，致使投資費(fèi)用對(duì)柔性化工藝設(shè)備的應(yīng)用影響就比較大。以工業(yè)機(jī)器人為例，雖然國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的價(jià)格較國(guó)外有很大優(yōu)勢(shì)，但在產(chǎn)品可靠性、壽命及功能上還是有所欠缺。

4.2 技術(shù)挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)的汽車零配件和整車制造技術(shù)包括沖壓、鑄造、微電子、材料工程。目前汽車企業(yè)要滿足客戶的不同要求，把通用化、智能化及自動(dòng)化統(tǒng)一在一起，是柔性制造技術(shù)運(yùn)用到汽車制造中的一個(gè)難題。

4.3 質(zhì)量挑戰(zhàn)

怎樣運(yùn)用柔性化制造技術(shù)將成品管理、工藝管理和零件管理有效結(jié)合起來(lái)，也是一個(gè)挑戰(zhàn)。以車企焊裝車間為例，目前，大多同一品牌不同車型都在相同生產(chǎn)線上成產(chǎn)。首先將車身、兩側(cè)側(cè)圍、汽車頂蓋焊接成一個(gè)整體的白車身總成，就要面臨著一個(gè)難題，就是必須要滿足亞毫米級(jí)的質(zhì)量精度。而同一品牌不同車型的各個(gè)焊接零部件在同一條流水線上形成混流共線生產(chǎn)，同時(shí)滿足國(guó)家和企業(yè)的質(zhì)量要求，是汽車企業(yè)面臨柔性化焊接的另一大挑戰(zhàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，在以數(shù)控、計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)方式下，市場(chǎng)正在依據(jù)客戶的不同要求不斷呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化。企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，主要體現(xiàn)在是否能在短周期內(nèi)，設(shè)計(jì)并制造出客戶所需求的產(chǎn)品。而柔性制造技術(shù)正順應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì)，可充分發(fā)揮其自身的優(yōu)勢(shì)，靈活性高、結(jié)構(gòu)開(kāi)放以及技術(shù)的模塊化必將在汽車零部件制造和整車制造中得到廣泛應(yīng)用。

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