《装备制造技术》2021年第2期汽车零部件自动化生产控制问题研究
邱翔
(柳州五菱汽车工业有限公司,广西柳州545007)
摘要:基于智能自动化控制系统的普及背景,针对汽车零部件生产情况进行分析,出其存在的特点和其存在的问题,提出优化汽车零部件的生产质量和汽车性能,利用自动化控制系统的措施,解决当前面临的成本压力及质量提升的问题,推动汽车零部件行业破解当前困局,促进汽车行业良性发展
关键词:汽车零部件;自动化;生产与控制
中图分类号:F273 文献标识码:A文章编号:1672-545X(2021 )02-0171-03
〇引言
21世纪以来,随着人们人民生活水平提高、消费 能力的不断提升以及出行方式的转变,汽车制造领 域获得了发展的新机遇,经过多年汽车消费市场的 高速发展,尤其在2008年以后汽车消费市场的井喷 式发展,使得中国的汽车制造水平也提到了快速提 升,在非技术限制的汽车零部件制造工艺水平方面,逐渐缩小与发达国家之间的制造水平差异,国内汽 车零部件企业也逐渐理解制造技术和产品质量是企 业得以可
持续发展的核心竞争力。但是国内汽车产 业链极速发展过程中,产业链的上下游都存在复杂 多样的发展问题。尤其近两年面对汽车消费市场的 持续滑坡,同时伴随消费者对汽车安全性、操控性和 舒适性要求的进一步提升,整车制造商为抢占整车 市场份额及提升运营效益,不断调低汽车整车价格,同时要求汽车零部件制造商提供更低价格、更高质 量的产品参与竞争。如果从企业运营及发展的角度 上进行分析,那么当下我国汽车零部件制造企业最 为显著的特点就是利润空间不断压缩、产品性能、质 量要求不断提升,企业从过去产品全覆盖向专业化 领域发展,在整个产业链的市场竞争中,企业如何拥 有核心竞争力确保企业可持续性发展,在这一发展 现状下明确汽车零部件生产特点及自动化控制系统 应用存在的问题,对国内汽车产业链解闲及可持续 性发展,具有深远意义。1汽车零部件生产的特点
从汽车消费市场变化分析我国汽车零部件的生 产特点。汽车消费市场环境已经发生变化,消费者的 需求已经日趋个性化,可消费的整车车型已经多样 化,可选择的整车车型不断增加,很难再接受过去整 车制造商提供产品相对单一的车型中选择,个性化、订单式生产也在国内汽车制造商中普及。从而也使 汽车零部件生产商,也从过去单一规模化产品向,多 品种、小批量演化。在适应订单式生产的同时,产品 质量也逐步对标国际先进汽车制造商的要求,因此 多品种、小批量的生产成为了当下汽车制造行业的 主要生产模式吒
从自动化控制的角度上分析我国汽车零部件生 产的特点。汽车零部件生产商,在外部市场环境推动 下,将自动化控制系统的应用,有助于摆脱对人口红 利及产品质量的依赖,也是企业获得长久发展的重
要 保证,通过汽车零部件与自动化控制系统的融合,在 线检测技术的运用,促使汽车零部件产品质量有所保 证,各项性能指标得以提升,例如在刹车系统和驻车 系统中应用自动化变速箱,汽车在行驶的过程中可以 达到自动化控制速度,最为典型的就是上坡智能刹 车,自动化变速箱的广泛应用为驾驶人员降低了驾驶 操作的繁琐程序,提高了驾驶人员的舒适度|21。再如,在汽车车内设置空气质量检测,将传感器自动化控制 技术应用于检测车内空气质量中,确保驾驶人员及车 内人员的健康,所以自动化控制技术的广泛应用也可 以作为汽车零部件的一项生产特点。
收稿日期:2020-1丨-08
作者简介:邱翔( 1978-),男,广西博内人,高级工程师,学士学位,主要研究方向为汽车零部件生产制造及加工艺研究。
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Equipment Manufacturing Technology No.2,2021
此外当下我国汽车零部件生产特点还包含生产 过程逐渐增多、过程检验要求的提高、精确追溯应用、生产能力薄弱及生产管理效率低,生产计划落实难度 大等诸多特点。多样化的产品种类和小批量的产品生 产订单,导致汽车零部件制造企业的生产过程随之发 生改变,在整车制造厂的精益拉动需求下,交货日
期、运货方式等因素的约束下对于汽车零部件制造企业 而言无疑是一项挑战。生产能力薄弱主要指的是存在 部门中小型汽车零部件制造企业由于企业自身的生 产设备未进行及时的更新,自动化控制水平低,限制 了企业生产技术水平的提升,同时也满足不了产品订 单对企业所提出的要求,及时企业通过加班、聘用高 素质人才的方式,但企业本身仍难以获得长远发展。生产管理效率和生产计划的落实在一定程度上都受 产品订单种类及生产设备所约束,生产设备出现故障 概率高则生产管理效率随之降低,产品订单种类多样 工序繁杂则生产计划难度大131。
2汽车零部件生产与自动化控制中存在的问 题
目前我国汽车零部件生产与自动化控制中存在 较多的困境与问题,如何以汽车零部件生产作为基 础,面临产品多样、生产线复杂、产品订单质量要求 的持续提升、产品生产一致性等问题,是当下汽车零 部件生产与自动化控制的主要问题,也是汽车零部 件制造企业在生存与发展过程中所面临的几项关键 问题丨\
2.1产品多样、生产线复杂
随着社会经济水平的不断提升,单一客户、单一 车型需求量的降低,汽车零部件制造企业为获得不 断的发展,需要承接更多主机厂、更多的产品,以提 高生产线运行率,达到更经济水平。在发展的过程中 所接收的零部件订单要求中,产品的种类以多样化 的趋势发展,且汽车零部件自动化控制水平在一定
程度上决定着企业的市场份额和市场竞争实力,但 是多样化的产品种类和高自动化控制水平生产线的 构建导致企业生产效率低,管理效率低,订单进程缓 慢,汽车零部件制造企业不仅要面临着自动化构建 的高成本,同时也面临技术升级、柔性化制造,效率 提升、设备更新的现实困境。
2.2生产统一化问题
首先主机厂的产品更新换代速度不断的加快,汽车零部件生产商的产线柔性程度低。在一定程度上限制着汽车零部件企业的发展。而产品的更新换 代,质量要求的不断提升,多品的订单柔性生产,要 求对汽车零部件生产线、生产设备、工作人员技术水 平及企业的自动化控制水平都提出了更高的要求。其次汽车零部件生产具备一定的同步性,但是多样 的汽车零部件产品与产品之间必然会存在一定的差 异,因差异的存在导致维护、检测生产工序无法实现 统一,继而导致汽车零部件自动化控制系统运行水 平低,不仅降低了企业的生产效率同时也阻碍着企 业的进一步发展。
3提升汽车零部件生产自动化控制水平的措 施
3.1重视物联网技术的广泛应用
物联网技术的广泛应用有助于提升汽车零部件 生产线的生产效率及自动化控制水平。通过物联网 实现与整车制造商的订单实时链接,及时有效的生 成生产线订单。生产线接到订单指令后,自动化设备 能
根据分解下级的订单,形成采购供应链体系的指 令,实现生产线快速切换,下级零件等各项资源的快 速响应拉动,及时送至生产线旁,提升了整个供应链 体系响应效率,降低人工指令分解过程中可能产生 的数据错误和效率损失。生产线产品的调整也根据 物联网的指令,实现生产线工装、设备数据、检测标 准的及时切换,有效降低人工分解指令的错误而造 成的企业内部损失。硬件自动化控制和运行及数据 的分析与传输是自动化控制的关键,企业要想保证 所生产的汽车零部件满足自动化控制要求,那么就 需要重视物联网技术在硬件设备调试及系统开发、生产衔接环节中的应用。
3.2重视人工智能控制系统的应用
人工智能技术是提高自动化控制水平的一个关 键,目前我国人工智能技术已经被广泛的应用于各 个行业领域中,且取得了较为理想的成效,在一定程 度上推动了企业自动化控制水平的提升。目前对汽 车零部件生产的质量水平要求及一致性的要求不断 提升,生产线上的在线检测、精确追溯的应用更加广 泛,且生产线的柔性制造要求不断提升,在同一条生 产线中兼容的产品越来越多,如何提升人工智能设 备生在产线上的应用,从而降低多品种、多检测要求 的专业检测设备的投资,提高产线的效率及效益,因此汽车制造企业也应该更加重视人工智能系统的应 用,一方面将人工智能技术作为核心,规划零部件产
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品的生产方案、提高生产线柔性能力、产品质量合格
汽车制造率,另一方面将人工智能控制系统应用于生产线中,
助力于监控生产效率、产品质量状况、产品一致性数
据及实现产品的精确追溯,为企业提高生产效率,降
低质量损失起到重要作用。
3.3明确自动化控制的基本要求
汽车零部件企业针对生产线有明确的产品规划
后,需要明确自动化控制基本要求后,才能够保证自
动化控制水平提升具备较强的针对性。将市场端对
汽车零部件生产所提出的要求作为基础,进一步分
解各项技术要求,结合生产线特点、生产能力、产品
质量,确定生产线的自动化智能化水平是企业自动
化控制发展的关键要求,而柔性化生产线的构建、生
产工序的衔接及设备信息化水平是企业自动化控制
发展的核心要求。
3.4重视生产线自动化控制系统建设
将汽车零部件生产线电气设备的安装及生产线
工艺需求作为基础,将信息技术、物联网技术作为载
体构建生产线自动化控制系统。系统的结构框架图
如图1所示。
a:业控制计算机
(IPC)
ET200M
;工业以
太网
主站S7-300 PLC
0 号站(CPU315-2DP):
PROFIBUS-DP ____________________________总线
iETH溫
|~§7-25〇~| 从站
PLC 3号站
S7-200丨从站
PLC_J 4号站
P I M
MP277
PPI
MP277 I
图1汽车零部件生产线自动化控制系统结构框架图
图1中1、2号从站的主要作用为控制生产线变 频调速,与主控制器共同构成生产线的控制系统,3、4号从站的主要作用为电检控制、性能控制。相较于 以往的分布式生产线控制系统而言,此控制系统数 字化水平高,数据传输为数字量系统的控制精度得 到了有效提升,同时汽车零部件生产现场不需要繁 冗的接线布线,为提升企业生产效益奠定了良好的 基础。在工控终端,实线产线数据采集汇总及分析,有效评估产线效率、产品质量状况等相关数据,同时 也可实现产品的精确追溯。同时工控机可以接收物 联网上级指令,实现向下级设备的指令分发,高效实现生产线产品切换,避免人工干预而造成的效率损 失及产品质量损失。
3.5重视生产线控制系统硬件设计
生产线的自动化控制硬件设计是否规范是否符 合生产线的运行需求,在一定程度上约束着企业零 部件生产的自动化控制水平。设计规范、架构一致将 有助于后续生产线自动化的改造应用,以最低的成 本实现产品换型及多条生产线之间的互补,降低后 续生产线的投资、提高生产线的运行稳定性及后期 运行维护成本。将汽车零部件现场作为基础,利用 IPC+PLC+智能装置设计生产线控制系统的硬件。主 控制系统结构的组成如图2所示。
从站通信丨I上位机通信~j
S7-300 PLC
平移小车基本工装生产线变频
定位控制工位控制调速
图2生产线主线控制系统结构
而后进行控制系统硬件选型,将自动化控制系 统的运行需求作为依照,选择高稳定性、低故障率、自动化水平高的硬件进行自动化控制系统的配置。且硬件一致性设计,将有助于降低后期运行维护、备 品备件成本。
4结束语
在汽车零部件生产与自动化控制中,面对多品 种、小批量的市场需求,汽车零部件生产商在生产与 自动化控制中,重视系统硬件设计及控制系统的关 键两个环节。通过分析明确产品多样化、零部件生产 无法得到统一虽然是企业在发展过程中所衍生出来 的问题,但是这两项关键因素的解决,并不会对企业 自动化控制水平的提升存在限制,反而降低零部件 生产企业后续的产品切换、改造升级成本,从而进一 步降低零部件生产企业的投资、运行、维护成本,零 部件生产企业通过提升自动化控制水平有效地解决 产品多样、生产统一的问题,继而获得可长久的可持 续性发展。
参考文献:
m霍锋.s a p项目在中小型汽车零部件行业的探索应用m.中
(下转第182页)
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Research on Quality Management of Auto Parts Industry in a Enterprise
XUE Jin-lei
(Liuzhou Wuling Automobile Industry Co.,Ltd.,Liuzhou Guangxi 545007, China)
Abstract:At present,quality management plays an important role in the auto parts industry.As the pursuit of qual­ity is getting higher and higher,quality management,as an important research topic,has gradually attracted peo­ple's attention.According to the basic methods of quality management of automobile industry at home and abroad at present,this paper analyzes the current situation of quality management of an enterprise,finds out its existing problems,and puts forward relevant improvement measures according to the quality management regulations of au- tomobile parts industry,which provides scientific basis for the quality management of automobile parts industry. Keywords:quality management;auto parts;auto industry;improvement measures
^上接第173页)
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Research on the Automatic Control System of Automobile Part Production
QIU Xiang
(Liuzhou Wuling Motors Co.,Ltd.,Liuzhou Guangxi 545007, China)
Abstract:Based on the universal background of intelligent automatic control system,this paper analyzes the pro­duction situation of auto parts,finds out their existing characteristics and problems,and puts forward the opti­mization of auto parts production quality and auto performance,by means of automatic control system,the problem of cost pressure and quality improvement can be solved,and the auto parts industry can be promoted to break through the current difficulties and develop healthily.
Key words:auto parts;automation;production and control
(上接第176页)
参考文献:
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Implementation of Enterprise Common Component Library
ZHANG Li-hua,YAO Ning,ZHAO Ben
(X i’An XD Switchgear Electric Co.,Ltd.,X i’an 710000,China)
Abstract:Common component library refers to the general name of components,modules,typical design structures and other related design results that can be shared among different products and systems.The establishment and improvement of enterprise basic component library can effectively support the development system of product tech­nology platform.Using public components as much as
possible in the product design process can greatly improve the product quality,reduce the cost and shorten the development cycle.Based on the practice of enterprises,this paper systematically introduces the implementation and management methods of public component library.lt is used to guide the establishment,management,application and assessment of enterprise's common component library. Keywords:common component library;implementation process;evaluation index
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