王建東

摘 要：隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，電氣自動化技術(shù)也得到了進(jìn)一步發(fā)展和廣泛應(yīng)用，尤其是在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中?；诖?，本文先對電氣自動化技術(shù)進(jìn)行簡要介紹，然后從多個角度綜合分析了汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中電氣自動化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)從業(yè)人員提供有效參考。

關(guān)鍵詞：電氣自動化系統(tǒng) 汽車制造 集成系統(tǒng)

Research on the Application of Electrical Automation System in the Field of Automobile Manufacturing

Wang Jiandong

Abstract：With the continuous improvement of the current level of science and technology， electrical automation technology has also been further developed and widely used， especially in the field of automobile manufacturing. Based on this， this paper briefly introduces electrical automation technology， and then comprehensively analyzes the practical application of electrical automation systems in the field of automobile manufacturing from multiple perspectives， in order to provide effective reference for relevant practitioners.

Key words：electrical automation system， automobile manufacturing， integrated system

1 引言

近年來，在社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的情況之下，汽車逐漸成為了人們生活中必不可少的代步工具，汽車行業(yè)也得到了進(jìn)一步發(fā)展，為進(jìn)一步提高汽車的智能化水平，滿足人們的各方面需求，電氣自動化系統(tǒng)逐漸在汽車制造領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，隨著電氣自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)在汽車制造當(dāng)中的應(yīng)用也得到了進(jìn)一步深化。

2 電氣自動化技術(shù)

電氣自動化技術(shù)實(shí)際上就是借助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對于整個系統(tǒng)或者相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，以此確保系統(tǒng)和設(shè)備能夠得以正常運(yùn)行。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)水平的不斷發(fā)展，當(dāng)前電氣自動化技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高度集成化和智能化，能夠結(jié)合相應(yīng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的分析、處理和整合，而且還可以實(shí)現(xiàn)信息的傳輸和共享，有助于進(jìn)一步提升系統(tǒng)的智能化以及自動化水平。與此同時，電氣自動化系統(tǒng)具有一定的開放性，能夠通過相應(yīng)界面，實(shí)現(xiàn)對于系統(tǒng)的設(shè)置、監(jiān)控以及與外界的交互，使得相應(yīng)設(shè)備更加開放可控，滿足產(chǎn)品的不同功能需求，而且在監(jiān)控功能的支持下，能夠進(jìn)一步保障數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌踩砸约皽?zhǔn)確性，形成良好的傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以此確保系統(tǒng)功能的更好實(shí)現(xiàn)。最后，電氣自動化技術(shù)和系統(tǒng)的科學(xué)應(yīng)用，不僅能夠滿足用戶的多樣化需求，而且還能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，當(dāng)前電氣自動化技術(shù)已經(jīng)得到了成熟發(fā)展，該系統(tǒng)在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用也已經(jīng)探索出了新的方向，對于進(jìn)一步促進(jìn)我國汽車制造行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步有著重要意義[1]。

3 汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 集成系統(tǒng)

自動化系統(tǒng)在汽車制造領(lǐng)域應(yīng)用的前期，由于技術(shù)水平相對較低，生產(chǎn)的汽車存在系統(tǒng)較為混亂的問題，一個系統(tǒng)當(dāng)中存在多個電子產(chǎn)品，不僅系統(tǒng)的復(fù)雜性相對較高，而且在實(shí)際使用的過程中，一旦某一個電子產(chǎn)品出現(xiàn)問題，難以及時確定故障位置和相應(yīng)原因，導(dǎo)致系統(tǒng)的維修較為困難。由于汽車本身功能的額要求，汽車系統(tǒng)當(dāng)中的電子產(chǎn)品功能以及結(jié)構(gòu)等都相對較為復(fù)雜，二期不同的產(chǎn)品之間的差別也相對較大，在此情況之下，汽車的系統(tǒng)操作缺乏一定的規(guī)范性和便利性，嚴(yán)重影響了汽車制造領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。隨著電氣自動化系統(tǒng)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，集成系統(tǒng)逐漸在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中得到良好應(yīng)用，不僅能夠?qū)⒉煌糠值莫?dú)立操作系統(tǒng)進(jìn)行集成化管理和科學(xué)融合，有效提高了系統(tǒng)操作、管理以及監(jiān)控和維修的便利性，同時還實(shí)現(xiàn)了多個系統(tǒng)功能一體化管理和操作，解決了傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用的主要問題，不僅極大地提升了汽車的生產(chǎn)效率，同時還有效提高了汽車的性能，為用戶提供更好、更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，滿足不同用戶對于汽車的多樣化需求。

3.2 機(jī)器人視覺系統(tǒng)

機(jī)器人視覺系統(tǒng)是當(dāng)前電氣自動化技術(shù)，在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中的新型應(yīng)用，對于進(jìn)一步提升汽車生產(chǎn)的質(zhì)量、效率，優(yōu)化調(diào)整汽車生產(chǎn)制造體系等方面都有著重要的作用和效果。機(jī)器人視覺系統(tǒng)在汽車制造過程中的主要應(yīng)用表現(xiàn)在以下兩個方面：一方面，在實(shí)際進(jìn)行汽車生產(chǎn)時，借助機(jī)器人視覺系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對于汽車尺寸的高效測量和實(shí)時監(jiān)控，取代了傳統(tǒng)人工測量方式，既能夠有效提高測量的效率，同時還能夠避免由于人工測量而產(chǎn)生的誤差問題，保障測量的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步減少汽車生產(chǎn)過程中對于人力資源的需求，加強(qiáng)了成本的控制。另一方面，在進(jìn)行汽車車身設(shè)計(jì)的過程中，機(jī)器人視覺系統(tǒng)還能夠從用戶的角度，對整體設(shè)計(jì)進(jìn)行評估，并為后續(xù)車身的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供有效參考，有助于進(jìn)一步提高汽車車身設(shè)計(jì)水平，滿足用戶對于車輛設(shè)計(jì)的美觀性以及實(shí)用性等方面的需求。機(jī)器人視覺系統(tǒng)的有效應(yīng)用，進(jìn)一步提高了汽車生產(chǎn)制造過程中的智能化水平，不僅實(shí)現(xiàn)了對于汽車制造成本的有效控制，還提高了汽車生產(chǎn)制造的質(zhì)量和效率，對于汽車行業(yè)的發(fā)展有著積極作用。C90B1101-6FC7-401F-ADFD-F37E0E2B89D4

3.3 PLC系統(tǒng)

當(dāng)亨利福特在20世紀(jì)早期擴(kuò)展大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)時，工廠自動化在汽車市場占據(jù)了一席之地他利用固定的裝配站，讓汽車在位置之間移動。員工只學(xué)習(xí)了幾項(xiàng)裝配任務(wù)，并在完成后連續(xù)數(shù)天執(zhí)行這些任務(wù)。由于生產(chǎn)過程由數(shù)以千計(jì)的接線、繼電器、開關(guān)、定時器以及專用的閉環(huán)控制器控制，多年后，更換新車型變得極其昂貴和耗時，當(dāng)變更一個全新模型時，需要技術(shù)人員對所有數(shù)千個繼電器進(jìn)行機(jī)械重新接線，重新組裝。基于以上原因，PLC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，PLC 可以包含用于單變量反饋模擬控制回路的邏輯、比例、積分、微分（PID）控制器。其功能可替代地使用分布式控制系統(tǒng)（DCS）。隨著 PLC 變得更加強(qiáng)大，DCS和PLC應(yīng)用之間的界限變得模糊。

PLC系統(tǒng)是汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中的安全控制系統(tǒng)，主要用于對汽車安全性和穩(wěn)定性的控制，安全性是汽車制造過程中的首要要求，因此PLC系統(tǒng)在汽車制造當(dāng)中也有著十分重要的地位。通過在PLC系統(tǒng)當(dāng)中引入電氣自動化技術(shù)，能夠進(jìn)一步提升汽車的安全性能。該系統(tǒng)在汽車制造過程中的應(yīng)用，主要是通過對各種惡劣環(huán)境、條件進(jìn)行模擬，然后對汽車行駛過程中的潛在問題進(jìn)行分析，并通過優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到提高汽車安全性的目的。PLC系統(tǒng)的常見應(yīng)用方式，就是在汽車碰撞試驗(yàn)當(dāng)中的應(yīng)用，借助該系統(tǒng)能夠?qū)ε鲎材M試驗(yàn)過程中，汽車的各方面性能，碰撞受力點(diǎn)，以及車內(nèi)人員的受力情況等多個方面，進(jìn)行綜合分析，并根據(jù)該分析結(jié)果，對汽車性能進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以此提高汽車安全性。同時，PLC系統(tǒng)還能夠?qū)Σ煌h(huán)境進(jìn)行模擬，并以此對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行檢測和分析，進(jìn)一步對汽車系統(tǒng)的性能進(jìn)行優(yōu)化。除此之外，PLC系統(tǒng)還被用來檢測汽車生產(chǎn)制造過程中所應(yīng)用到的各種零部件，解決多種故障問題，確保零部件的質(zhì)量，全面保障汽車生產(chǎn)制造的質(zhì)量[2]。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，PLC在汽車行業(yè)中大幅度提升了汽車制造的水準(zhǔn)，自動化選項(xiàng)對于提高汽車業(yè)務(wù)的生產(chǎn)力是必要的，特別是在零部件制造方面。在汽車市場，當(dāng)生產(chǎn)模式改變時，手工技術(shù)也必須改變。這涉及到只有訓(xùn)練有素的工程師才能完成如此冗長乏味的工作。可編程邏輯控制器（PLC）為每個新生產(chǎn)模型創(chuàng)建了管理面板，現(xiàn)今每個企業(yè)的制造商都轉(zhuǎn)向這項(xiàng)技術(shù)來自動化一系列工業(yè)流程。

特別在我們高度依賴技術(shù)的社會中，可編程邏輯控制器（PLC）系統(tǒng)無處不在，包括我們的工廠、辦公樓，甚至控制我們街道上的交通。 PLC 是控制許多關(guān)鍵技術(shù)的核心，它們以無縫且無形的方式融入我們的日常生活。

3.4 MES系統(tǒng)

制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）是一種信息系統(tǒng)，用于連接、監(jiān)控控制工廠車間復(fù)雜的制造系統(tǒng)和數(shù)據(jù)流。MES的主要目標(biāo)是確保有效執(zhí)行制造操作并提高生產(chǎn)產(chǎn)量。MES 可以跨多個功能領(lǐng)域運(yùn)作，例如：跨產(chǎn)品生命周期的產(chǎn)品定義管理、資源調(diào)度、訂單執(zhí)行和調(diào)度、生產(chǎn)分析和停機(jī)時間管理，以實(shí)現(xiàn)整體設(shè)備效率（OEE）、產(chǎn)品質(zhì)量或材料跟蹤等。換句話說，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）是一個生產(chǎn)實(shí)施系統(tǒng)。結(jié)合信息技術(shù)、軟件和自動化元素直接從工作站實(shí)時收集信息。一般來說，MES可以負(fù)責(zé)確保盡可能高的生產(chǎn)質(zhì)量。

當(dāng)代的產(chǎn)品，例如汽車或其他類型的車輛，由數(shù)百甚至數(shù)千個元件組成，這些元件由幾十甚至幾百個不同的制造商制造，通常會處于世界不同的國家。實(shí)際上，汽車行業(yè)就是一個由供應(yīng)商、制造商和消費(fèi)者組成的綜合鏈。汽車行業(yè)MES系統(tǒng)是針對于車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，能夠?yàn)橄嚓P(guān)管理人員提供相應(yīng)制造數(shù)據(jù)、生產(chǎn)調(diào)度和計(jì)劃、零部件庫存、質(zhì)量以及人力等多個方面的管理服務(wù)，在汽車制造當(dāng)中應(yīng)用該系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步提升汽車制造的效率以及管理的規(guī)范性，對于保障汽車制造質(zhì)量和生產(chǎn)秩序等方面有著積極作用。作為一種制造執(zhí)行系統(tǒng)，MES也常被用在流水線生產(chǎn)當(dāng)中，借助該系統(tǒng)通過簡單的操作就能夠?qū)崿F(xiàn)對于生產(chǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)換和調(diào)整，同時還能夠?qū)Ω魃a(chǎn)環(huán)節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行監(jiān)控，極大程度地提升了汽車生產(chǎn)的自動化以及智能化水平。MES系統(tǒng)的應(yīng)用不僅提高了汽車生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，而且減少了對于人力資源的需求，提高了汽車零部件生產(chǎn)的合格率，避免了不必要的資源和成本浪費(fèi)，而且還能夠有效對實(shí)際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行自動調(diào)整，是當(dāng)前汽車生產(chǎn)過程中的必備系統(tǒng)。

另一方面，從2020年度開始，新型冠狀病毒（COVID-19）加劇了汽車制造商本已面臨的巨大壓力，要求其盡可能精簡運(yùn)營。汽車制造設(shè)施非常獨(dú)特，可以預(yù)見，它們對新型冠狀病毒（COVID-19）的廣泛反應(yīng)各不相同。例如福特汽車公司，有一些設(shè)施則轉(zhuǎn)向醫(yī)療保健設(shè)備。盡管存在差異，但制造商一致同意一件事：他們迫切需要盡可能精簡運(yùn)營。由此制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）投資便成為重要的運(yùn)營節(jié)省和效率的來源。其通過與工業(yè)4.0原則相結(jié)合，基于深度智能系統(tǒng)達(dá)到全球生產(chǎn)運(yùn)營可見性的精益制造。雖然新型冠狀病毒（COVID-19）造成了很大一部分緊迫性，但降低制造的總體成本并不是一個新的目標(biāo)。為了支持這一目標(biāo)，許多制造商已經(jīng)實(shí)施了各種形式的制造執(zhí)行系統(tǒng) ??（MES）。

以下是汽車制造商可以從 MES 實(shí)施中獲取更大價值的四大方法：

（1）線路平衡：MES通常為生產(chǎn)的每個零件或裝配變體提供步驟時間和操作時間。分析后，這些歷史數(shù)據(jù)可以提供有關(guān)生產(chǎn)線平衡和瓶頸的重要信息。歷史數(shù)據(jù)，包括機(jī)器可用性和操作時間，可以創(chuàng)建工廠設(shè)置的數(shù)字孿生，并啟用模擬形態(tài)功能以確定最佳的產(chǎn)品品種組合。這種能力對于制造組織來說至關(guān)重要，可以向大規(guī)模個性化邁進(jìn)，進(jìn)而增加其產(chǎn)品的多樣性。

（2）排序和調(diào)度：雖然大多數(shù)組織使用某種形式的隱性方式進(jìn)行調(diào)度和排序，但這可能不是理想的方法。此外，高度的產(chǎn)品擴(kuò)散和大規(guī)模的個性化會使調(diào)度和排序變得非常復(fù)雜。典型的構(gòu)建鏈?zhǔn)遣煌圃炷Ｐ偷幕旌?，例如批量、單件流等，在汽車OEM中，裝飾和總裝是單件流程，而噴漆車間和白車身（BIW）被視為批量操作，MES數(shù)據(jù)分析可以通過模擬模型優(yōu)化調(diào)度和排序，平衡批次和單件流之間的沖突目標(biāo)與需求，最終組裝根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，而油漆和其他批處理過程則根據(jù)最終組裝計(jì)劃和順序進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)真正的基于需求的規(guī)劃。C90B1101-6FC7-401F-ADFD-F37E0E2B89D4

（3）優(yōu)化庫存：隨著個性化和產(chǎn)品變化的增加，原材料零件和外購材料的庫存通常會增加。根據(jù)零件和子組件的歷史消耗數(shù)據(jù)，MES可以通過提供實(shí)際日平均消耗量以及零件和子組件在配合點(diǎn)的可用性的輸入來實(shí)施基于拉動、需求驅(qū)動的庫存管理，將這些信息輸入到上游規(guī)劃和模擬工具中，可以幫助微調(diào)提前期、計(jì)算提前期、需求變化，以保持最佳庫存并確保零件和子組件的順暢流動。

（4）提高質(zhì)量：MES可以捕獲零件和包裝中的缺陷，因?yàn)榱慵苯訌恼J(rèn)證供應(yīng)商處到達(dá)裝配點(diǎn)。此外，MES可以捕獲制造裝配過程中的過程缺陷，例如扭矩不當(dāng)、零件裝配錯誤和測試通過或失敗。了解了底層模式并解決這些核心問題可以顯著提高首次通過率，MES同時還可以提供驅(qū)動無故障的方法等。

雖然MES擁有諸多時效性性優(yōu)勢，但由于其解決方案在傳統(tǒng)上專注于任務(wù)和運(yùn)營的執(zhí)行，因此只有少數(shù)制造商充分利用了其功能。隨著以更少的成本生產(chǎn)更多產(chǎn)品的新壓力，MES數(shù)據(jù)有可能實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵的運(yùn)營節(jié)省和效率，進(jìn)而體現(xiàn)出更大的價值。

3.5 自動巡航系統(tǒng)

隨著當(dāng)前電氣自動化技術(shù)的不斷精進(jìn)，該系統(tǒng)的應(yīng)用也得到了進(jìn)一步深入，為保障汽車行駛過程中的安全性，基于電氣自動化技術(shù)的自動巡航系統(tǒng)也得到了積極開發(fā)和廣泛應(yīng)用。自動巡航系統(tǒng)顧名思義，就是在用戶設(shè)置好相應(yīng)車速等數(shù)據(jù)參數(shù)的情況之下，在該系統(tǒng)的控制下，汽車能夠進(jìn)行自動駕駛，并根據(jù)對前后車之間的距離，智能進(jìn)行車速的調(diào)整和控制，以此保障行駛安全。在該系統(tǒng)當(dāng)中，最為主要的技術(shù)設(shè)備就是車距傳感器，通過傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測前后車輛之間的距離，以此控制和調(diào)整車速，該傳感器需要安裝在車的前后輪位置，以此確保車距檢測的準(zhǔn)確性，為系統(tǒng)控制車速和車距提供可靠的參考依據(jù)。除此之外，該傳感器還能夠?qū)囕v的行駛速度進(jìn)行檢測，并將檢測到的數(shù)據(jù)信息上傳給控制中心，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析，最后由控制管理系統(tǒng)對汽車做出剎車、減速、加速等相關(guān)決策。該系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠有效應(yīng)對駕駛員在疲勞的情況下，保障駕駛安全的問題，進(jìn)一步提升汽車運(yùn)行的可靠性和安全性。

3.6 人車溝通系統(tǒng)

人車溝通系統(tǒng)是當(dāng)前汽車制造當(dāng)中的重要智能化系統(tǒng)，通過人聲發(fā)出相應(yīng)指令，能夠?qū)崿F(xiàn)對于汽車的聲音控制，例如，播放音樂、撥打電話、打開收音機(jī)、進(jìn)行導(dǎo)航等，極大地提升了駕駛?cè)藛T操作的便利性，以及行駛過程的安全性。該系統(tǒng)功能主要是通過在汽車控制系統(tǒng)當(dāng)中，融入交互式通信設(shè)備，以此為人車之間的語音溝通和控制提供橋梁，進(jìn)一步滿足實(shí)際駕駛過程中各種功能、服務(wù)的需求。同時，在汽車駕駛的過程中，若出現(xiàn)駕駛員或者副駕駛?cè)藛T未系安全帶的情況，系統(tǒng)還會發(fā)出相應(yīng)警示，提醒乘客系好安全帶，保障行駛過程中的人員安全。除此之外，人車溝通系統(tǒng)還能夠在無鑰匙的情況下，自動開鎖，并進(jìn)行駕駛，只要駕駛?cè)藛T或者乘車人員攜帶相應(yīng)通信器，并且確保通信器位于汽車一定范圍之內(nèi)，就能夠通過相應(yīng)指令，對汽車進(jìn)行控制。而且在該系統(tǒng)的應(yīng)用之下，還能夠提高鎖車的便利性，通過在車把手位置設(shè)置鎖車鍵，駕駛?cè)藛T在攜帶相應(yīng)通信器的情況之下，輕觸鎖車鍵，就能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵鎖車，極大地提升了汽車控制操作的便利性，而且還能夠避免傳統(tǒng)車鑰匙鎖車后出現(xiàn)鑰匙遺落在車門上的情況[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，電氣自動化系統(tǒng)在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用不僅能夠滿足多方面的產(chǎn)品需求，而且還能夠進(jìn)一步提高汽車的質(zhì)量和駕駛安全，當(dāng)前該系統(tǒng)在汽車制造領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，不僅包括集成系統(tǒng)、機(jī)器人視覺系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、MES系統(tǒng)等，還包括自動巡航系統(tǒng)和人車溝通系統(tǒng)等，極大地提升了汽車制造的智能化水平。相信隨著對電氣自動化系統(tǒng)的深入研究和應(yīng)用探索，我國汽車制造水平將會得到進(jìn)一步提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]范子毅.汽車制造領(lǐng)域中電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（17）：218-219.

[2]趙連豐.汽車制造領(lǐng)域中電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（11）：235-236.

[3]魏玉.電氣自動化系統(tǒng)應(yīng)用于汽車制造領(lǐng)域的策略[J].黑龍江科學(xué)，2020，11（08）：64-65.C90B1101-6FC7-401F-ADFD-F37E0E2B89D4