数字化在汽车涂装生产线的应用与发展

李国涛

安徽江淮汽车集团股份有限公司 安徽省合肥市 230000

1 引言

随着科学技术的发展，在汽车涂装生产线上应用数字化以及智能化技术，为提升生产水平奠定基础，汽车涂装车间也是一个集多种物理、化学加工为一体的特殊车间，且工序之间有较大的差异性，像汽车底漆线的职能翻转输送系统以及自动检测、标记技术，新的技术对汽车涂装生产线的布局、规划设计都有一定的积极作用，注重发展技术，推动汽车行业的稳定发展。

2 汽车涂装生产线

第一，汽车涂装材料，目前我国在汽车生产方面有很大的进步，并且在制造汽车环节，汽车涂装环节需要大量的时间且工作流程最为复杂，同时汽车涂装期间会影响周边的环境。因此汽车涂装材料尽量选择危害小、质量达标的材料。在国外一些公司腾空自己的生产车间，结合汽车公司制造的计划，请涂装材料公司建设投资。选择这样的方式，汽车公司只需要验收结果即可。虽然在汽车涂装材料的质量上，我国已经有几个规模比较大的汽车企业可以与国际水平相媲美，但是整体上还有很长的路要走。比如说车身涂装工艺，处理底漆方面，图底漆阴极电泳装实现自动化，实现汽车涂装的自动化。

第二，汽车涂装工艺特点，在汽车制造过程中，汽车涂装生产线是重要的一个环节，且对建设环境有较高的要求且需要大量的机械设备、投入资金的数量较大等。将数字化技术应用于汽车涂装生产线，可以高效完成涂装工作，甚至实现待涂装零件的动态传递，还有柔性分辨不同车型的技术，采用自动化涂装机械以及自动运输生产线可以完成大于百分之九十五的涂装工艺。由此可见，对涂装生产线的布局需要对线上以及线下多个工序的协调性有充分的考虑，保证涂装过程是畅通的，涂装生产线的工作流程为：对汽车的前期处理、电泳、电泳烘炉、打磨、喷涂车身底部、密封配件、中途、烘炉、湿打磨技术、汽车面漆、对面漆的烘炉处理、修饰、检验质量、处理环水、处理废水、纯水系统、制冷系统等等有关的工艺。为了将生产线上的多位置机械设备都应用于生产线上，需要确保涂装过程中每个环节的流畅，而现代化的涂装生产线基本上应用的都是立体输送的结构，充分应用计算机设备进行综合控制以及PLC控制器监控每个流程的正常工作，时刻监控以及衔接上下环节的工序。涂装生产线就是应用并行涂装以及智能输送、然后集中控制的工艺，也就是说经过主控器系统下发单列控制的命令，然后同时控制不同环节工序，输送零件以及供给应用柔性控制的方式，可以自动化适应前期工序的操作时间，有效提升作业的效率。布置科学的生产线可以降低对工作人员的投入资金，减小工作人员的工作压力，保证资源应用的最大化。涂装车间需要耗费大量的精力以及资金，因此在汽车企业建造涂装资金的时候，在考虑一次性投资的同时还要对建成以后的运行效率有综合性的考虑。

3 传统汽车涂装生产线存在的问题

3.1 不能实时配送线旁物料

涂装工艺期间，需要按照产品的BOM配送对应的物料在装配线上，需要实时线旁物料配送以及在制品可视化管理协作发展，这样才可以达到企业的装配生产准时化要求。很多汽车制造企业会按照安排的装配计划任务提前将需要的物料培东在装配线旁边，但是为了保证物料的充足性，选择提前准备，物料应用这样的配送方式不管在线旁还是物流仓库都会挤压起来，这样会影响企业资金的流动性，影响车间现场管理。

3.2 不能实时采集车间信息

车间生产的底线就是实时性，假如缺乏实时性的数据，就不能保证生产、管理的有效性。之所以车间内底层的监控系统需要实时采集数据，是因为它是实施数据分析处理以及实时异常处理的参考。但是实时分析车间或者企业层计划系统实时性数据，可以优化以及完善实施采集企业编制的计划、企业生产任务分配、分析产能、分析质量、分析资源瓶颈、统计库存数量等，还能保证生产线的稳定性。

3.3 不能实时跟踪车身信息

通过实时跟踪车身信息以及管理车身信息可以实现动态化追踪产品生产过程，可以实时获取产生加工的位置、产品的状态、产品的数量、产品的质量等，还可以掌握生产的流程以及速度，控制物料的质量，然后将现场实时采集的数据以及监控结果传入在企业数据库的系统中，集成企业生成以及底层的信息。

3.4 不能提升产品可视化管理程度

保证生产的前提就是车间底层生产信息监控系统的实时化以及智能化，但是可视化的特征会使企业在车间生产的表现上更具优势，因为可视化可以动态模拟车间的生产运行流程，用直观的方式监控车间的生产过程，还有可视化的物流、制品管理可以使企业生产以及管理变得更为简单化，减轻工作人员压力以及工作量，简化管理车间内部设备以及操作控制的维护。然而当前我国汽车制造业的可视化管理程度还有待提升。

4 数字化在汽车涂装生产线的应用

4.1 提升汽车涂装生产线的管理水平

首先汽车涂装生产线质量ANDON系统，在汽车涂装生产线上应用ANDON系统，实现可视化生产信息，这样可以提示工作人员请求帮助以及提示设备出现故障的信息，辅助检修人员检修设备，工作人员还可以看到目前生产的信息资料，比如说企业生产的计划、车数等。这个生产线操作是经过工位拉绳激活ANDON系统的指示灯以及音乐通知领导，然后领导及时响应。技术人员分析呼叫次数以及停线的时间，找到存在的问题。其次是设计ANDON系统，该系统就是为工作人员提供呼叫帮助设计的，生产线操作人员在每个工作岗位的两侧安装拉线开关，该系统还可以提供到位停线以及紧急停线的功能。传递以及处理生产信息，通过生产车间LED屏幕将当前停线的位置显示出来，提醒工作人员作出反应，尽量减少停线的时间，提升工作效率。选择声音作为报警的声音，有关人员可以及时收到信息，作出回应。还有具备监控功能，该系统管理服务器可以实现实时采集控制系统的PLC数据资料，将其记录在数据库中。通过分析这些获取的数据就可以将车间生产线的运行情况、停线情况、临时停线情况显示出来。如果工位缺乏生产物料，工作人员按下物料按钮，这样设置在物流区的显示屏将缺乏物料以及工位的位置显示出来，用语音做提示，工人员工补充物料。ANDON系统会自动记录且分析工位的停线次数，分析停线的时间以及停线的原因，将其保存于数据库中，为统计以及查询做依据。还有报表可以保存各种参数，监控的数据，提供用户参数设置报表以及监控报表。最后设计ANDON系统，计算机应用Windows SERVER系统控制软件，以及LED屏幕的内容。借助以太网与涂装车间工厂内网相连接，现实系统的管理功能。历史数据储存服务器，应用Windows SERVER系统于SQL数据库相连接，借助服务器中的数据给车间中计算机提供网络历史数据查询服务，备份ANDON系统的历史数据。显示板，显示屏可以将车间呼叫信息、目标产量、质量信息、实时数量、生产合格率、工作人员工作数量等各种信息都显示出来。拉线开关以及防爆开关，处于非防爆区域的质量呼叫选择应用拉线开关或者是按钮式，处于防爆区域则应用防爆按钮。PLC，在ANDON系统中就包含着PLC控制系统，含有总线通信模块，经过现场采集信号，然后配置以太网通信模块。在控制室内设置ANDON显示控制计算机以及管理服务器、数据库等。基于ANDON数据服务器上开发网页式的历史记录查询浏览应用程序，给车间办公室的计算机设计查询功能。最后一个就是多媒体音乐发生器，因为每块ANDON显示屏都设计有专属的音乐发生器，用户可以根据自己的喜好设置音乐类型，声音的选择可触发都是经过ANDON现实控制计算机完成控制，随后客户经过ANDON控制计算机的音乐类型。

4.2 提升汽车涂装生产线的自动化水平

第一，设计涂装自动化输送控制系统，在工作中应用传统电气集中控制系统，但是会存在一些缺陷，比如说配电盘柜数量比较多、作业相对复杂、不便于维护保养等。将PLC作为控制中心，采用现场总线模块以及动力控制器件分别控制成排的电控柜以及密布的信号电缆，然后采用以太网厂级管理，对监控、数据、底层控制、中间控制、车间数据都做到实施监管。由工业以太网以及现场总线、PLC控制系统组成工业网络控制系统，在PLC控制系统中，就是采用西门子以及三菱品牌PLC、AB自主设计控制计划。因为工业以太网也被称为计算机网络中的局域网，是一种工业单元网络，可以与自动化系统相连接，给计算机以及工作室提供通讯；工业现场总线就是PLC控制系统与现场装置的双向数字通讯，在现场总线应用分布式I/O网络，有针对性作用，可以针对性控制驱动器、执行器、传感器等主站，把控制系统集成在高端监控控制系统，实现远程检测，尽量减少出现故障的概率，提升机械设备运行的效率。第二，应用自动化输送控制系统，带式滚床、移行机、工艺皮带、旋转机、烘干双链都属于涂装生产线最常用的滑撬输送机，还有在汽车涂装车间完成作业的一系列工艺要求，同时按照生产的需要根据生产的速度供应，最后把检验合格的车身松在总装车间的输送线。汽车生产制造过程就是应用工业以太网以及现场总线网络系统，实现自动化管理生产过程，实施监管运行状态。比如说：升降机包含着升降装备、升降架定位器、滚床，其中升降机驱动装备应用带制动电机设备，尽量应用变频控制的装备，因为变频设备可以控制速度闭环的矢量，保证升降设备可以稳定运行，还有应用编码器监测升降期间的故障，一旦监测到故障就停止作业，将故障信息上报到上级领导，在处理之后再正常作业。应用光电传感器以及接近传感器等，监测升降机断带以及升降机限位故障，升降机应用的就是驱动变频器以及传感器与现场分布式工业现场联动，然后经过PLC用户的程序，保护升降机运行。PLC与工业以太网连接，然后将升降机运行以及故障信息发送到中央监控系统中，远程以及自动控制升降机。

4.3 提升汽车涂装生产线的柔性化水平

首先是车体自动识别系统，系统通过安装滑撬或者是设上的识别标签、固定车间关键位置读写站，识别以及跟踪车体产品。其应用的是钢条码以及射频识别标签、条形码，先说钢条码，钢条码可以在高温环境中持续工作，因为刚条码识别应用时间长且相对稳定，特别是在汽车涂装车间这种局部高温且潮湿的环境中，但是钢条码识别不能储存数据，还需要将车身条码以及路由等信息储存在数据库中，经过检索数据库查询产品信息，所以会严格要求工业以太网的稳定性以及变成的严谨性。接下来就是射频识别标签技术，应用电磁感应方式读写数据，然后识别标签以后进入读取装备发出的磁场以后，再次接受射频信号，通过感应电流获得能量然后将产品信息传递出去，或者将标签主动发送某个频率的信号，随后通过读取以及解码信息之后，就会取得识别标签里的信息。条形码就是宽度不等的多个黑条以及空白根据一定的编码规则进行排序，因为白色物体可以反射各种波长的可见光；至于黑色物体就可以吸收各种波长的可见光，在条形码扫描器发出的光经过条形码反射之后，这样反射光照射在条形码扫描器内部的光电转换器上，这样光电转换器按照不同的反射光信号，再次转换成对应的电信号，经过芯片处理数据。其次是设计条码自动识别系统功能，在汽车涂装生产线最重要的位置设置一个读写站，读取车辆信息，再经过车体信息数据库、上位软件建立车体监控系统，对场内生产的实际情况进行实时监控。如果出现问题可以及时快速查询到车辆的信息，尤其是特殊订单的信息，工作人员可以随时了解车间的生产信息，参考实际情况作出调整。录入质量信息以及查询功能，为质检工位提供移动终端输入返修原因以及VIN码，信息会自动存入数据库便于生成报表，分析报表更容易查询车间内的产品的质量信息。为质量管理人员提供分析问题便捷的同时更新有关的工艺技术，使上阶段的工作人员快速明确产品返修的原因，为车辆终身质量跟踪提供数据信息。

5 结语

综上所述，处于汽车行业激烈竞争的环境下，企业为了在市场上稳定发展，不能将目光致力于自身优化方面，更需要找到合适的方式适当降低资金的投入，实际应用优化后系统的时候生产需要更理想的柔性，降低资源以及能源方面的消耗，将数字化技术应用于汽车涂装生产线可以保证生产的稳定性，最大化减少设备出现故障以及保护环境，保证产品的整体质量。