《机器人时代下的国产宝马是怎样炼成的》

  • 来源专题:数控机床——前沿技术
  • 编译者: 杨芳
  • 发布时间:2015-11-04
  •   在汽车的诞生过程中,最终的生产环节是将数万个零件加工并组装到一起的重要阶段。在这个激动人心的过程里,动力总成、钣金、内饰件和电子系统等被协调地组装到一起,一辆辆汽车就这样被赋予了“生命”。   ... .

      在汽车的诞生过程中,最终的生产环节是将数万个零件加工并组装到一起的重要阶段。在这个激动人心的过程里,动力总成、钣金、内饰件和电子系统等被协调地组装到一起,一辆辆汽车就这样被赋予了“生命”。

      对于普通人来说,如果不是在汽车生产线上工作,很难有机会深入国际大厂的车间中进行参观。本次,记者探访了华晨宝马位于沈阳的铁西工厂,同时这也是铁西工厂涂装车间是首次向外界开放参观。

      

      华晨宝马铁西工厂办公楼

      首先,我们有必要了解一下汽车生产的所谓“四大工艺”。四大工艺是指现代化汽车总装厂生产所必须的四个步骤,它们按照先后顺序分别是:冲压、焊装、涂装和总装。

      冲压:将半成品钢材切割后,在机床上进行冲压成型,制造出车身翼子板、车门、引擎盖等部件。

      焊装:将车身框架与钣金件进行加热、焊接等工序,并最终形成“白车身”的过程。“白车身”是指已完成焊装,但仍没有经过任何涂装处理的车身主体。

      涂装:涂装是四大工艺中要求非常高的“科目”,它包括对白车身进行防腐、上底漆、喷漆以及最终打磨完成等各个工序。

      总装:指加工好的车身与动力总成、电器系统、内饰和其它部件总装到一起的过程。

      下面来说说这次参观的目的地:华晨宝马铁西工厂。目前,铁西工厂是宝马集团在全球的第25家工厂,是国产宝马3系、X1以及之诺1E等车型的诞生地,有着完善的四大工艺车间,目前年产能为30万辆。该工厂于2010年6月开工建设,2011年10月正式投产。

      冲压车间

      

      在冲压车间中,金属板材由一块块光滑平整的原料变为有着特定形状的钣金部件。这里装备了全球领先的6序伺服冲压机,精度达到0.1毫米,冲压速度最高可达每分钟17次,是传统液压机的3倍,生产效率得到提升。这些冲压好的零件将变身为车门、引擎盖、车顶以及部分车身框架,构成了汽车的轮廓

      

      值得注意的是,冲压车间内的噪音并不是很大,这得益于该车间内采用的全封闭式的设计。据介绍,传统冲压车间噪音高于100分贝,铁西工厂的噪音值约为80分贝。在零件冲压完成后,每个部件在进入下一个工序前,需要进行逐一的检查,每50个冲压件还要抽取1个进行更细致的全面检测。

      车身车间(焊装)

      

      相比冲压车间的活儿来说,车身车间就更为细致了。经过冲压成形的零件会被运到车身车间进行焊接等工序,最终变为白车身。

      

      

      据厂方人员介绍,这个车间共有685台机器人,自动化率达到95%,可实现多车的并线生产,以提高生产效率。这里的焊接方式包括了激光焊接、钎接、弧焊和螺柱焊等。比如宝马3系这样的车型,全车需要5000多个焊接点,使用机器人无疑是最经济高效的方式,也是目前汽车制造业常见的做法。

      

      焊接完成后,质量检验是必不可少的环节。通常,每条生产线都配有应急处理系统,一旦发现问题,生产该零部件的流水线便会停止工作,但不会影响其余的生产线。每个月,这里还会进行“破坏性检测”,即完全拆解焊接完成的白车身,来检查工序中的错误。

      涂装车间

      

      涂装车间是本次参观的一个重点,不仅因为它是首次对外开放,而且这里是决定最终成品车身质量最关键的一环。

      

      这里,我们重点参观了车间中“涂抹密封胶”的过程。涂抹密封胶的作用主要是为了对车身钢板接缝处进行防腐密封,提升车身寿命。一辆车车身所需的防腐密封胶重量在4-6kg左右。以往,涂胶处理主要为人工操作,但涂胶的宽度、厚度以及均匀程度很难保证。

      

      

      

      一辆进过电泳工序后的白车身驶入涂胶工序时,先由视觉相机和激光扫描仪进行照相定位,紧接着这两台涂胶机器人便开始忙活起来。这条生产线上有宝马3系和X1两种车型穿插生产,每辆车的涂胶路径都有细微差别。涂胶完成后,便可进入封闭的喷漆和烘烤房进行上漆工序。

      

      在涂装全面完成后,也一样需要进行检查。在经过了100%的机器人膜厚检测、10%车辆的全面检测、2个6轴机器人用色差仪、红外线反射波、超声波等检查后,将进入下一道总装工序。

      总装车间

      

      总装车间是成品车最终走下生产线的地方,而这里的操作比较细致,很多都是由人工完成的,而机械在这里扮演的更多的是诸如旋转工位、传送等用来辅助人工操作的角色。

      

      

      总装车间也采取了严格的质量控制措施。除了对装配工人自身的技术要求之外,每条生产线均配备了质量检查站及严苛的质检人员,并有产品审核系统和电子防错系统“BVIS”,来保证安装准确率及日后的零件追踪。

      

      装配完成后整车还要进行检测实验,包括100%经过整车电器检测系统、100%进行车辆动态检测和道路测试、淋雨检测、制动性能检测以及隔音检测等项目。随后,完成总装的汽车将被送入整体检测环节,进行试驾。

      

      结语:

      这次参观中,铁西工厂车间的自动化程度、错综有序的生产流程和办公楼内车身传送带设计都给人留下了深刻印象。无论是什么样的汽车,大都经过了这样的四大工序流程,最终成为消费者买到的商品车。在感叹当代工业化生产的高效率的同时,也让人对将来汽车制造业更为精细化的发展方向充满期待。.

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  • 《工业机器人将怎样改变我们的生产》

    • 来源专题:数控机床——前沿技术
    • 编译者:杨芳
    • 发布时间:2018-09-20
    • 随着机器人技术的不断发展成熟,制造业发生了巨大的变革,工业机器人逐步代替人力劳动,其应用从汽车工业扩展到电子、食品等其它领域,并彻底改变了传统工业的生产模式。去年,中国工业机器人的安装数量接近50万台,机器换人已经成为当今时代最大的趋势。 汽车工业是目前自动化程度最高的行业,工业机器人在汽车制造业中大量使用,进行冲压、激光焊接、铝点焊、热熔接、涂装等整个生产过程。由于汽车工业的快速发展,给工业机器人带来了巨大的市场空间。此外,电子工业也得到了迅猛的发展,工业机器人开始应用到物流和电子消费领域,并引发了这些行业的巨大变革。 工业机器人的发展趋势表现为从汽车工业延伸到电子工业、金属、化工、塑胶和食品等,逐步向消费领域渗透。上海发那科机器人有限公司总经理钱晖在2018年世界机器人大会上表示,机器人正在变得越来越智能,从最初的视觉机器人,到力觉传感器的引入,目前新一代机器人已经在认知和决策上面取得了极大的进步。 机器人感知能力不断提升 机器视觉在工业机器人的应用已经十分普遍,在钱晖看来,工业机器人视觉有三类:二维视觉、立体3D视觉,以及利用广域传感器技术的3D视觉,这些技术使得工业机器人识别出物体的位置、大小、颜色,包括在空间存放的位置,机器人获得了对周转的环境的感知能力。 有3D视觉,机器人功能得到进一步延伸,可以拾取杂乱堆放的工件,不再需要工人在流水线上整理工件,带有视觉的机器人能够快速地检测到现有的工件,然后识别出它的位置。除了视觉之外,机器人还需要感知周围的力,特别是装配和接触的过程中,要判断对物体施加多少力,这样的传感器是智能机器人的必要条件。 在机器人手腕上装六维力觉传感器,可以感知机器人运动过程的相关力度,机器人可以完成一些更高难度的工作。3D力觉传感器和六维力觉传感器对于机器人来说,是非常重要的传感元器件,目前发那科已经开发了大量不同系列的传感器,可以配置于不同场景的应用。 协作机器人大量走进生产线 协作机器人已经成为工业机器人的一个重要方向,在未来的制造业中,机器人将需要和人一起工作,从而更好的完成一些复杂的工作任务。不过,对协作机器人的要求比传统机器人要高。钱晖介绍,发那科的协作机器人具有三大安全功能:第一是触碰停止功能,机器人接触到人或者其它外界物体的时候感受到触碰力,机器人可以自动停止。第二是退让避让功能,就是把作业空间腾出来给人和其它设备来用。第三是触碰回退功能,机器下压的时候如果触碰到人手可以自动回退,保证手不会被挤伤,或者不会受到伤害。 如今,协作机器人正在大量走进生产线,和工人一起作战,为制造业提供更高的效率。相对于过去需要三个人,或者两个人加一台机器人的工作,现在只需要一个人加一台协作机器人就可以满足需求。协作机器人负责取放较重的工件,而人负责处理复杂或者精密的装配工作,完成工件装配后,协作机器人帮助将工件放回货架上,使得人可以腾出更多时间来做其它工作。 协作机器人弥补了传统工业机器人的不足,并逐步被导入到工厂制造环境中,其更多的应用场景正在探索当中,目前,发那科已经推出了多款协作机器人,和其它协作机器人不同,发那科协作机器人的负载最大可以达到35KG,可以进行较重的零件搬运、零件装配等工作,加上发那科为机器人配置了视觉和力觉传感器,使得机器人与人协作时更加安全。 大型工业机器人与未来的探索 在世界机器人大会上,发那科展示了一台巨型机器人,这台机器人可以举起一台完整装配的汽车,未来可以用于整车装配之后的运输。过去,汽车的搬运可能需要借助其它传动设备或者人为驾驶到展厅,以后机器人可以直接抓起汽车放到销售店的展厅上。 工业机器人将怎样改变我们的生产 发那科已经将超大型机器人纳入到发展计划当中,此次推出世界上最大的超载机器人负载可达2.3吨,可以在大型空间中搬运大型物体,如整台汽车。这是人力或者是过去其它机器人无法做到的。随着这种大型机器人的出现,其它应用场景也将进一步被探索出来,从而解决当前低负载工业机器人的不足问题。 作为全球工业机器人的领导者,发那科在自己的工厂当中大量使用机器人,进行二十四小时的无人化作业,发那科工厂的绝大部分工作都是由机器来完成,而工人更多是从事调整、维修、维护、保养,包括计划方面的工作。针对最新的工业物联网趋势,发那科提出了零停机时间(ZDT)的概念,即是通过机器和云端的连接,对于分散的机器人设备提供远程服务,包括故障预警、预防维护和远程优化等。同时,发那科正在利用工业互联网为全球用户提供远程智能化服务。 对于未来的机器人发展,发那科也做了大量的探索,例如利用人工智能的深度学习技术,结合3D视觉对工件进行准确的识别,以提高拾取的成功效率。人工智能技术或者机器学习技术赋予机器人全新的能力,随着越来越多先进技术的导入,机器人的能力会大幅提升,并将进一步改变我们的世界、改变我们的制造业。