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[导读]过去三年,这支技术团队将传统制造技术与现代信息技术深度融合,不仅为东风乘用车公司传统生产线装上了“最强大脑”,缩短了产品开发和生产周期,实现了降本增效、质量提升,还为生产柔性化、高效化,以及未来的定制化打下坚实基础。

汽车业作为新一轮科技革命的先导产业,正经历前所未有的机遇与挑战。市场需求日趋多样化、个性化,要求汽车传统生产线进行基于智能制造的技术改造和升级。

作为2016年东风公司发布的“跨越2020”科技振兴计划项目之一,《东风乘用车智能制造关键技术研究与应用》项目是东风自主品牌乘用车生产制造水平提升的关键。东风公司技术中心一支30余人的技术团队,扛起了这一研发重任。

过去三年,他们将传统制造技术与现代信息技术深度融合,不仅为东风乘用车公司传统生产线装上了“最强大脑”,缩短了产品开发和生产周期,实现了降本增效、质量提升,还为生产柔性化、高效化,以及未来的定制化打下坚实基础。

今年,这一研发项目荣获2018年度中国汽车工业科学技术奖科技进步奖二等奖。

让传统生产线更智能

“规划、打造一座智能化工厂容易,但要将传统生产线改造升级为智能化工厂,难度系数就要翻倍。”项目团队成员、公司技术中心制造工程部总工程师张宁红说,由于传统生产线数据应用研究较少,项目团队不得不进行大量数据采集、分析整理工作,加之数据分散、多耦合等特征,技术难度非常之高。

要实现智能制造,这是一道必须跨越的坎。三年多时间里,项目团队埋头于基础资源数据库的构建,着力打造“数字化设计平台”和“数据化制造平台”两大智能制造系统平台,初步实现产品、工艺、生产数据的互联互通,使传统生产线从技术到管理全方位提升。

“以东风乘用车公司总装车间为例,随着数字化设计平台的完善,总装虚拟仿真系统工艺资源数据库基本构建。”张宁红说,传统装配工艺依靠工人经验,有了虚拟仿真系统后,可对装配场景进行虚拟再现,工具选择的正确率能提升至99%以上。不仅如此,还能大幅提升产品生产质量,缩短生产周期。

将经验量化成数据,原本深藏于高级技术工人和工程师脑中的技巧和规律,都变成了可应用的规则和标准。这一应用相当于给传统生产线和普通工人配上了一个智慧大脑,让生产变得更精准、更高效。

项目团队成员监测东风乘用车焊装车间车身合装焊接工位夹具切换机构运转情况

(项目团队成员监测东风乘用车焊装车间车身合装焊接工位夹具切换机构运转情况;周惠明/摄)

“我们的目的是实现低成本、高质量以及未来定制化生产。”项目团队成员、公司技术中心制造工程部总装技术总师胡昌华介绍,随着东风风神车型的不断增加,以及消费者需求的变化,定制化生产一定是未来的趋势,东风乘用车公司已全面实施订单式生产,因此更要在智能制造上下功夫,才能向行业标杆水平迈进。

为此,项目团队构建了“126”战略体系:“1”指构建一个基于传统生产线的智能制造技术体系;“2”指打造“数字化设计”和“数据化制造”两大平台;“6”指研究工艺数字化、装配自动化、生产柔性化、过程可视化、信息集成化和决策自主化六个维度的智能制造关键技术。

目前,从冲压工艺仿真,到焊装数字化设计、涂装电泳仿真,再到整车装配虚拟仿真,以及尺寸工程仿真等,东风乘用车公司各专业领域已实现数字化从无到有全覆盖。未来2-3年,项目团队还将通过东风二号平台和CMP平台,以及后续车型的导入,使数字化仿真、数据库的构建以及系统应用实现从有到优的飞跃。

打造柔性混流生产车间

事实上,项目团队的成果远不止这些,他们的金点子遍布东风乘用车公司的各个生产车间。其中堪称“神操作”的当属位于焊装车间车身合装焊接工位的夹具切换机构。

在焊装车间,一辆全新一代AX7的白车身随生产线停在了车身合装焊接工位上,工位两侧,数十个夹具如同手一般灵活运转,携着各式工具进行合装。短短几分钟时间,便完成了复杂繁琐的工序。紧随其后的是一辆E70白车身,控制系统识别车身后,迅速切换成与之对应的夹具,进行车身合装。

项目团队成员、公司技术中心制造工程部主管工程师张琪介绍,这套夹具切换机构可实现三个平台、八款车型的柔性混流生产,技术水平全国领先,是东风拥有自主知识产权的核心生产技术之一。

张琪表示,这套夹具切换机构的最大设计难点在于生产线的场地限制。“从技术角度而言,打造一个可供六款车型混流生产的夹具切换机构,生产线宽度必须达到20米,占地面积至少在400平方米以上,但我们的传统生产线达不到这样的要求。”张琪说,“这就意味着,团队必须打破国内外技术瓶颈,完成极限条件下的生产线改造。”

在15米宽、18米长的范围内,将整个车身合装焊接工位和夹具存储库布局下去,实现三平台、八车型的混流生产,几乎是不可能完成的任务。“车身合装工位是整条焊装线设计最复杂、工艺最繁琐的环节,也是整车企业焊装的核心技术所在,如果不能实现智能生产,必然限制整条产线的车型切换容量。”

经过多次试验、研究,推倒重来,团队终于找到了解决办法,即在夹具切换机构上同时集成空间交互式智能夹具存储切换技术和三轴移载技术。

东风乘用车公司焊装车间车身合装焊接工位上夹具切换机构灵活运转

(东风乘用车公司焊装车间车身合装焊接工位上夹具切换机构灵活运转;周惠明/摄)

“在我们的设计里,合装工位采用框架式结构,不仅充分利用了上部空间,还能使夹具定位更准确,焊接精度更高,后期车身尺寸调试工作也大幅减少;另外,夹具无需固定库位,可任意存放,每套夹具之间的切换只需8秒,与车身输送速度同步;更重要的是,未来还可依据生产规划提升产能,充分满足生产需求。”张琪说。

汽车行业的发展趋势是由大批量生产向多品种、小批量生产转化,为满足消费者多样化的需求,适应汽车市场的激烈竞争,东风乘用车公司正不断缩短车型变换周期,加快车型的更新,柔性混流生产是必然趋势。除焊装外,在项目团队的不断改造下,东风乘用车公司总装线生产力已由设计之初的两个平台、四款车型扩展为四个平台、十款车型。

“在一条生产线集成这么多车型,这在国内是不多见的。”项目团队成员、公司技术中心制造工程部总装技术室主任钱军说,“总装混流生产线的改造实现了生产节拍最紧凑、生产效率最高,在保证经济性的条件下,可充分满足客户订单需求。”

老中青三代技术骨干通力协作

“花最少的钱,实现最大的效益。”这是项目团队始终坚守的原则。《东风乘用车智能制造关键技术研究与应用》项目启动以来,团队先后获得国家发明专利5项、国家实用新型专利5项、东风公司专有技术4项。该项目在东风乘用车公司的成功应用,进一步稳定了生产、保证了产品质量,取得了良好的经济效益和社会效益。

值得一提的是,这支30余人的队伍里涵盖了公司技术中心老、中、青三代技术骨干,上至60后、下至90后,年龄跨度约30岁,但这并不妨碍他们通力合作。

“总师们经历多、经验丰富,知识结构完善,就像队伍里的‘定海神针’,为我们把关、指导方向;而年轻的一代思维比较活跃、新知识接受快,大家在一起相互弥补不足,也使得智能制造项目有了成功的可能。”项目团队成员、90后工程师张杰说。

为了不影响日常生产,设备的改造往往集中在假期进行。钱军清楚地记得2017年春节,轮胎输送线和座椅输送线的自动化改造进入关键时期,团队必须赶在假日结束前完成改造。关键时刻,团队里的党员们坚守岗位,从大年三十忙到大年初三,加班加点,毫无怨言。此外,为了更好地发挥党员的引领作用,钱军所在的制造工程部还与东风乘用车公司工厂开展党建共建,互帮互助,为共同的工程目标携手前行。

“经过这些急难险重工作的历练,团队得到了成长,现在回过头来看看,再困难的事都不算什么,因为翻过一个篇章,所有经历都已转化为成长经验。”钱军说,团队成员来自五湖四海,为了发展东风自主品牌乘用车的信念聚集在一起,虽然有过暂时的低谷和波折,但大家始终为实现东风风神质量最优、生产最精益而不断努力、辛苦付出。

2006年就开始参与到东风乘用车建设中的胡昌华感受更为深刻,“我们参与了东风乘用车公司工厂的规划、设计,看着它一步步发展壮大,衷心希望东风自主品牌乘用车能越卖越好。作为技术人员,为东风自主乘用车事业添砖加瓦,是我们义不容辞的责任。今后团队还将继续努力,向更先进、更智能、更高水平、更高效益的目标迈进。”

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