我國(guó)汽車生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
-
企業(yè)：控制網(wǎng)
領(lǐng)域：人機(jī)界面
行業(yè)：金融/保險(xiǎn)
- 點(diǎn)擊數(shù)：1834 發(fā)布時(shí)間：2008-02-02 08:58:27
- 分享到：
由于中國(guó)巨大的汽車市場(chǎng)，各個(gè)國(guó)際汽車巨頭目前紛紛在中國(guó)各地投資建廠，汽車制造商為了擴(kuò)大品牌占有率和汽車銷售，會(huì)對(duì)原有廠房或生產(chǎn)線進(jìn)行擴(kuò)建或改造，同時(shí)，由于汽車廠商的建廠、改造，必然會(huì)帶動(dòng)相關(guān)零部件廠商間的競(jìng)爭(zhēng)，從而零部件廠商也會(huì)為了擴(kuò)大生產(chǎn)而采取相應(yīng)措施，因此，需要越來越先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和系統(tǒng)來擴(kuò)大自己的生產(chǎn)、增進(jìn)效率、降低成本。汽車自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展成為了業(yè)界矚目的焦點(diǎn)之一。
1 汽車制造自動(dòng)化系統(tǒng)的最新發(fā)展及方向
目前自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)，是控制器功能的集成化，以及通訊的集成化。長(zhǎng)久以來，由于技術(shù)的限制，在一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中需要使用多種，來自多個(gè)廠商的專一功能的控制設(shè)備，比如一般控制任務(wù)的PLC；安全控制用的PLC；運(yùn)動(dòng)控制用控制器；伺服控制用控制器；等等。相應(yīng)地在通訊上，有一般控制任務(wù)的現(xiàn)場(chǎng)總線；用于安全控制的安全總線；用于運(yùn)動(dòng)控制的通訊；等等。
這樣集成得到的系統(tǒng)，復(fù)雜性高，無論系統(tǒng)集成商，還是設(shè)備使用維護(hù)方，除了掌握各種不同的技術(shù)外，還必須適應(yīng)不同廠商產(chǎn)品的不同設(shè)計(jì)習(xí)慣，不同的軟件編制風(fēng)格。還有，不同系統(tǒng)之間的接口和通訊進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。而且從一定程度上，降低了系統(tǒng)的性能。
現(xiàn)在，集成了上述幾個(gè)和全部控制功能的控制器越來越多。比如集成了一般控制功能和安全控制功能的PLC，集成了PLC功能和運(yùn)動(dòng)伺服控制功能的基于PC的控制器，等等。同時(shí)在通訊領(lǐng)域也在發(fā)生重大變化，以太網(wǎng)借著在一般網(wǎng)絡(luò)上取得的巨大成功，已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域逐步深入，開始牢牢確立自己的地位。集多種通訊功能于一身的以太網(wǎng)產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)，隨著技術(shù)的逐漸成熟，產(chǎn)品的逐漸豐富，以太網(wǎng)技術(shù)是目前能夠看到的一統(tǒng)江湖的通訊網(wǎng)絡(luò)。
汽車行業(yè)有自己的特點(diǎn)，就是高可靠性，高利用率，設(shè)備的高壽命。這些特點(diǎn)，決定了在選用自動(dòng)化產(chǎn)品時(shí)，普遍比較謹(jǐn)慎，不敢為天下先，一般傾向選擇成熟的產(chǎn)品。因此這些新的技術(shù)何時(shí)能夠大規(guī)模進(jìn)入汽車行業(yè)，就要看它們何時(shí)能夠積累起足夠的市場(chǎng)認(rèn)可度。
2 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)將向有線和無線相結(jié)合方向發(fā)展
有線局域網(wǎng)以其廣泛的適用性和技術(shù)價(jià)格方面的優(yōu)勢(shì)，獲得了成功，并得到了迅速發(fā)展。然而，在某些工業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，由于工業(yè)環(huán)境禁止、限制使用電纜或很難使用電纜，有線局域網(wǎng)很難發(fā)揮作用，因此無線局域網(wǎng)技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，無線局域網(wǎng)技術(shù)將在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮越來越大的作用。
無線方案的應(yīng)用，在目前的市場(chǎng)需求環(huán)境之中是非常巨大的，包括個(gè)人的生活需求，商業(yè)環(huán)境需求，和生產(chǎn)制造環(huán)境的需求。由于無線應(yīng)用解決方案的出現(xiàn)，為大家?guī)砹藷o數(shù)的方便性和靈活性。但是，在工業(yè)生產(chǎn)的需求領(lǐng)域中，如果無線的需求方案無法提供一個(gè)可信賴的、安全的操作實(shí)用性時(shí)，無線的解決方案就會(huì)變成一種危險(xiǎn)的問題狀況。
無線網(wǎng)絡(luò)的方案，在制造行業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)里，可以讓一個(gè)工廠變得更靈活，更方便。譬如說：在工廠的設(shè)備安裝的平面規(guī)劃時(shí)的柔性，在工廠的設(shè)備安裝面積利用率的提升，在工藝流程改造和移動(dòng)時(shí)的簡(jiǎn)單性等。當(dāng)然，無線通訊的安全完全被保證，必須根據(jù)國(guó)家規(guī)范來加以限制，這是最基本的條件。
3 機(jī)器視覺、機(jī)器人技術(shù)在汽車制造行業(yè)的應(yīng)用
“機(jī)器視覺”的用途很多，隨著20世紀(jì)90年代以來光電、自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器視覺已在包括汽車制造業(yè)在內(nèi)的很多工業(yè)部門得到越來越廣泛的應(yīng)用。這些領(lǐng)域包括批量生產(chǎn)條件下的精密測(cè)量、工件表面缺陷檢測(cè)、生產(chǎn)線中對(duì)零件標(biāo)識(shí)和字符的自動(dòng)識(shí)別以及判斷裝配結(jié)果是否正確等，在一些用于汽車制造業(yè)的專用設(shè)備，如刀具預(yù)調(diào)測(cè)量?jī)x中，機(jī)器視覺也已替代了傳統(tǒng)的檢測(cè)方式。作為一種新穎而又實(shí)用的傳感技術(shù)，圖像檢測(cè)單元近年已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，一些知名的廠商，如日本的松下公司、德國(guó)的西門子公司等都推出了品種規(guī)格齊全的系列化產(chǎn)品，包括光源、攝像頭、處理器等，對(duì)圖像檢測(cè)技術(shù)的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了有利的條件。與此同時(shí)，所頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不但規(guī)范了生產(chǎn)，而且為用戶在不同情形下選用合適的檢測(cè)單元，更快、更好地進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
以汽車制造業(yè)為主的制造業(yè)發(fā)展促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。汽車制造業(yè)屬于技術(shù)、資金密集型產(chǎn)業(yè)，也是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的行業(yè)。在我國(guó)，工業(yè)機(jī)器人的最初應(yīng)用是在汽車和工程機(jī)械行業(yè)，主要用于汽車及工程機(jī)械的噴涂及焊接。2000年開始，受國(guó)家宏觀政策調(diào)控及居民消費(fèi)水平提高的影響，我國(guó)汽車工業(yè)進(jìn)入了一個(gè)高速增長(zhǎng)期。面對(duì)這種局面，國(guó)際汽車巨頭紛紛進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)并與我國(guó)企業(yè)合資設(shè)廠或擴(kuò)大原有生產(chǎn)規(guī)模，國(guó)內(nèi)企業(yè)也紛紛轉(zhuǎn)型或加大對(duì)汽車行業(yè)的投資，整個(gè)行業(yè)增產(chǎn)擴(kuò)能增加了對(duì)工業(yè)機(jī)器人需求。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，最近幾年國(guó)內(nèi)廠家所生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人有超過一半是提供給汽車行業(yè)的，海關(guān)進(jìn)出口增長(zhǎng)數(shù)據(jù)與汽車行業(yè)增長(zhǎng)數(shù)據(jù)具有較高的相關(guān)度。可知，汽車工業(yè)的發(fā)展是近幾年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人增長(zhǎng)的原動(dòng)力之一。
4 汽車制造安全技術(shù)或產(chǎn)品的應(yīng)用
汽車制造設(shè)備，尤其是沖壓設(shè)備，都是安全等級(jí)要求極高的設(shè)備，一直以來也是安全控制產(chǎn)品的主要應(yīng)用領(lǐng)域，從很多安全產(chǎn)品和應(yīng)用中，都能明顯看到這一點(diǎn)。由于法律和文化等諸多方面的原因，歐洲的安全技術(shù)和產(chǎn)品一直處于領(lǐng)先，應(yīng)用也最為成熟和廣泛。
在我國(guó)，安全一直被放在很高的位置，但多數(shù)停留在“對(duì)人進(jìn)行安全教育”的層面，認(rèn)為安全事故的主因在人，把對(duì)技術(shù)措施的改進(jìn)放在第二位。但是國(guó)外，尤其是歐洲多年推行安全技術(shù)，事故率大大降低。這一事實(shí)說明安全事故的預(yù)防也是一個(gè)技術(shù)問題，技術(shù)性的措施比對(duì)人的教育更加重要。
可喜的是，目前安全技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用日益廣泛。雖然我國(guó)強(qiáng)制性的推行國(guó)際安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但大多汽車制造廠對(duì)安全技術(shù)有比較嚴(yán)格的要求，帶動(dòng)了安全技術(shù)在國(guó)內(nèi)機(jī)器制造行業(yè)的應(yīng)用。而且，隨著美國(guó)和日本逐漸重視安全技術(shù)，使得美國(guó)和日本的電氣控制巨頭們也推出了諸多具有競(jìng)爭(zhēng)力的安全產(chǎn)品。對(duì)安全技術(shù)的應(yīng)用有了更大的推動(dòng)作用。
一般來說，安全控制系統(tǒng)應(yīng)該包括安全輸入設(shè)備（如急停按鈕、安全門限位開關(guān)或聯(lián)鎖開關(guān)、安全光柵或光幕、雙手控制按鈕），安全控制電氣元件（如安全繼電器、安全PLC和安全總線）和安全輸出控制（如主回路中的接觸器、繼電器或閥等）。其中，安全PLC是在應(yīng)用中值得重點(diǎn)關(guān)注的產(chǎn)品。所謂安全PLC，就是專門為條件苛刻的任務(wù)或安全相關(guān)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的PLC，在其失效時(shí)不會(huì)對(duì)人員安全或過程安全帶來危險(xiǎn)。在一臺(tái)安全PLC根據(jù)要求達(dá)到了特定的可靠性/故障概率等級(jí)時(shí)，就意味著它具有廣泛的自診斷能力，可以監(jiān)測(cè)各個(gè)方面的硬件狀態(tài)、程序執(zhí)行狀態(tài)和操作系統(tǒng)狀態(tài)。此外，安全PLC還必須能夠執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)（例如TUV、FM等）認(rèn)證的必須的故障安全動(dòng)作，而這些故障安全動(dòng)作都是根據(jù)特定的原則設(shè)計(jì)，并滿足國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)（如IEC61508和EN954-1等）中定義的要求。另外，安全PLC還可能包括警衛(wèi)保護(hù)預(yù)警和權(quán)限管理的內(nèi)容，用來保護(hù)安全PLC不受來自外界的干擾。
從安全PLC供應(yīng)商方面看，羅克韋爾自動(dòng)化、歐姆龍、西門子A&D等巨頭紛紛采取一系列措施，推出自己的安全PLC產(chǎn)品，這些產(chǎn)品幾乎都符合IEC61508標(biāo)準(zhǔn)并得到了SIL3的等級(jí)認(rèn)證。同時(shí)，都試圖將安全PLC與其他機(jī)械安全產(chǎn)品一起構(gòu)成完整的機(jī)械安全解決方案。羅克韋爾自動(dòng)化在美國(guó)舉辦的年度Automation Fair展覽會(huì)上設(shè)立了安全產(chǎn)品線獨(dú)立展區(qū)，產(chǎn)品線覆蓋從傳感、邏輯判斷到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的每個(gè)環(huán)節(jié)，如安全按鈕、安全地毯、安全開關(guān)、安全繼電器、安全光幕、安全鐳射掃描器、集成安全功能的馬達(dá)啟動(dòng)器與伺服電機(jī)、安全PLC（模塊式與分布式）、安全分布式I/O、安全網(wǎng)絡(luò)等。同時(shí)，羅克韋爾在安全PLC和安全繼電器方面還將不斷推出新品，Ethernet/IP safety安全以太網(wǎng)也即將推出。此外，西門子的安全 PLC也從豐田這樣的著名汽車商那里獲得青睞。目前，在世界范圍內(nèi)的豐田汽車公司制造廠中，有3個(gè)安全 PLC 項(xiàng)目正在進(jìn)行中，分別是Tahara（日本）、印第安納（美國(guó)）和劍橋（加拿大）。在 這3個(gè)工廠中使用的西門子安全PLC 總數(shù)大約為170個(gè)，共使用了大約2000個(gè)I/O模塊。
5 其他
在汽車制造領(lǐng)域，除了PLC和一般的控制元件外，市場(chǎng)的使用者還需求什么呢？
首先，是“信息收集管理”的方案。在一個(gè)復(fù)雜的汽車生產(chǎn)工藝之中，大量的信息收集、管理、應(yīng)用是絕對(duì)必要的。當(dāng)然，除了必要建構(gòu)上位的生產(chǎn)管理系統(tǒng)之外，如何從現(xiàn)場(chǎng)取得精確而可靠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，就是一個(gè)絕對(duì)關(guān)鍵的必要手段。從傳統(tǒng)的人員手動(dòng)識(shí)別方法，條形碼(Bar code)的應(yīng)用方法之后，RFID（Radio Frequency Identification）可以說是一個(gè)更具備彈性，資料內(nèi)存更大，而且可重復(fù)使用的優(yōu)秀應(yīng)用方案。
其次，為了每一臺(tái)汽車的品質(zhì)保證、安全保證的目的，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(ECC200規(guī)范)，美國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)(ECC200規(guī)范)，日本汽車工業(yè)協(xié)會(huì)，日本汽車部品工業(yè)協(xié)會(huì)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格ISO15394對(duì)此作了明確的規(guī)范。在規(guī)范的要求之下，每一個(gè)關(guān)鍵的汽車零部件，包括發(fā)動(dòng)機(jī)每一個(gè)零部件、安全氣囊、避震器等等，都必須刻印上個(gè)別的單一的身份特別碼(Identification code)來加以管理，使用的是一維碼或二維碼。目前來講，這還只是一個(gè)剛剛開始的新規(guī)范，但是對(duì)于今后的汽車市場(chǎng)發(fā)展來說卻是絕對(duì)會(huì)被執(zhí)行的。目前已經(jīng)有幾家大型重要的汽車生產(chǎn)廠商開始導(dǎo)入這個(gè)規(guī)范。雖然在中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)目前還沒有被要求導(dǎo)入，但是對(duì)于中國(guó)的汽車生產(chǎn)廠家來講，在面向國(guó)際市場(chǎng)需求的未來發(fā)展，這個(gè)工藝應(yīng)用方向是完全必要的，是必須要實(shí)現(xiàn)的。
案例頻道
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)
x
今日頭條
官方微信
官方抖音
