王建東

摘 要：隨著當前科學技術水平的不斷提升，電氣自動化技術也得到了進一步發(fā)展和廣泛應用，尤其是在汽車制造領域當中?；诖?，本文先對電氣自動化技術進行簡要介紹，然后從多個角度綜合分析了汽車制造領域當中電氣自動化系統(tǒng)的實際應用，以期能夠為相關從業(yè)人員提供有效參考。

關鍵詞：電氣自動化系統(tǒng) 汽車制造 集成系統(tǒng)

Research on the Application of Electrical Automation System in the Field of Automobile Manufacturing

Wang Jiandong

Abstract：With the continuous improvement of the current level of science and technology， electrical automation technology has also been further developed and widely used， especially in the field of automobile manufacturing. Based on this， this paper briefly introduces electrical automation technology， and then comprehensively analyzes the practical application of electrical automation systems in the field of automobile manufacturing from multiple perspectives， in order to provide effective reference for relevant practitioners.

Key words：electrical automation system， automobile manufacturing， integrated system

1 引言

近年來，在社會經(jīng)濟不斷發(fā)展的情況之下，汽車逐漸成為了人們生活中必不可少的代步工具，汽車行業(yè)也得到了進一步發(fā)展，為進一步提高汽車的智能化水平，滿足人們的各方面需求，電氣自動化系統(tǒng)逐漸在汽車制造領域得到了廣泛應用，隨著電氣自動化技術的不斷發(fā)展，該技術在汽車制造當中的應用也得到了進一步深化。

2 電氣自動化技術

電氣自動化技術實際上就是借助計算機實現(xiàn)對于整個系統(tǒng)或者相應設備運行狀態(tài)的監(jiān)控，以此確保系統(tǒng)和設備能夠得以正常運行。隨著現(xiàn)代信息技術水平的不斷發(fā)展，當前電氣自動化技術已經(jīng)實現(xiàn)了高度集成化和智能化，能夠結(jié)合相應計算機硬件系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)信息的分析、處理和整合，而且還可以實現(xiàn)信息的傳輸和共享，有助于進一步提升系統(tǒng)的智能化以及自動化水平。與此同時，電氣自動化系統(tǒng)具有一定的開放性，能夠通過相應界面，實現(xiàn)對于系統(tǒng)的設置、監(jiān)控以及與外界的交互，使得相應設備更加開放可控，滿足產(chǎn)品的不同功能需求，而且在監(jiān)控功能的支持下，能夠進一步保障數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌踩砸约皽蚀_性，形成良好的傳輸網(wǎng)絡系統(tǒng)，以此確保系統(tǒng)功能的更好實現(xiàn)。最后，電氣自動化技術和系統(tǒng)的科學應用，不僅能夠滿足用戶的多樣化需求，而且還能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，當前電氣自動化技術已經(jīng)得到了成熟發(fā)展，該系統(tǒng)在汽車制造領域當中的應用也已經(jīng)探索出了新的方向，對于進一步促進我國汽車制造行業(yè)的發(fā)展和進步有著重要意義[1]。

3 汽車制造領域當中電氣自動化系統(tǒng)的應用

3.1 集成系統(tǒng)

自動化系統(tǒng)在汽車制造領域應用的前期，由于技術水平相對較低，生產(chǎn)的汽車存在系統(tǒng)較為混亂的問題，一個系統(tǒng)當中存在多個電子產(chǎn)品，不僅系統(tǒng)的復雜性相對較高，而且在實際使用的過程中，一旦某一個電子產(chǎn)品出現(xiàn)問題，難以及時確定故障位置和相應原因，導致系統(tǒng)的維修較為困難。由于汽車本身功能的額要求，汽車系統(tǒng)當中的電子產(chǎn)品功能以及結(jié)構(gòu)等都相對較為復雜，二期不同的產(chǎn)品之間的差別也相對較大，在此情況之下，汽車的系統(tǒng)操作缺乏一定的規(guī)范性和便利性，嚴重影響了汽車制造領域的進一步發(fā)展。隨著電氣自動化系統(tǒng)的不斷發(fā)展和進步，集成系統(tǒng)逐漸在汽車制造領域當中得到良好應用，不僅能夠?qū)⒉煌糠值莫毩⒉僮飨到y(tǒng)進行集成化管理和科學融合，有效提高了系統(tǒng)操作、管理以及監(jiān)控和維修的便利性，同時還實現(xiàn)了多個系統(tǒng)功能一體化管理和操作，解決了傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)在汽車制造領域當中應用的主要問題，不僅極大地提升了汽車的生產(chǎn)效率，同時還有效提高了汽車的性能，為用戶提供更好、更加優(yōu)質(zhì)的服務，滿足不同用戶對于汽車的多樣化需求。

3.2 機器人視覺系統(tǒng)

機器人視覺系統(tǒng)是當前電氣自動化技術，在汽車制造領域當中的新型應用，對于進一步提升汽車生產(chǎn)的質(zhì)量、效率，優(yōu)化調(diào)整汽車生產(chǎn)制造體系等方面都有著重要的作用和效果。機器人視覺系統(tǒng)在汽車制造過程中的主要應用表現(xiàn)在以下兩個方面：一方面，在實際進行汽車生產(chǎn)時，借助機器人視覺系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對于汽車尺寸的高效測量和實時監(jiān)控，取代了傳統(tǒng)人工測量方式，既能夠有效提高測量的效率，同時還能夠避免由于人工測量而產(chǎn)生的誤差問題，保障測量的準確性，進一步減少汽車生產(chǎn)過程中對于人力資源的需求，加強了成本的控制。另一方面，在進行汽車車身設計的過程中，機器人視覺系統(tǒng)還能夠從用戶的角度，對整體設計進行評估，并為后續(xù)車身的設計優(yōu)化提供有效參考，有助于進一步提高汽車車身設計水平，滿足用戶對于車輛設計的美觀性以及實用性等方面的需求。機器人視覺系統(tǒng)的有效應用，進一步提高了汽車生產(chǎn)制造過程中的智能化水平，不僅實現(xiàn)了對于汽車制造成本的有效控制，還提高了汽車生產(chǎn)制造的質(zhì)量和效率，對于汽車行業(yè)的發(fā)展有著積極作用。C90B1101-6FC7-401F-ADFD-F37E0E2B89D4

3.3 PLC系統(tǒng)

當亨利福特在20世紀早期擴展大規(guī)模生產(chǎn)技術時，工廠自動化在汽車市場占據(jù)了一席之地他利用固定的裝配站，讓汽車在位置之間移動。員工只學習了幾項裝配任務，并在完成后連續(xù)數(shù)天執(zhí)行這些任務。由于生產(chǎn)過程由數(shù)以千計的接線、繼電器、開關、定時器以及專用的閉環(huán)控制器控制，多年后，更換新車型變得極其昂貴和耗時，當變更一個全新模型時，需要技術人員對所有數(shù)千個繼電器進行機械重新接線，重新組裝?；谝陨显?，PLC技術應運而生，PLC 可以包含用于單變量反饋模擬控制回路的邏輯、比例、積分、微分（PID）控制器。其功能可替代地使用分布式控制系統(tǒng)（DCS）。隨著 PLC 變得更加強大，DCS和PLC應用之間的界限變得模糊。

PLC系統(tǒng)是汽車制造領域當中的安全控制系統(tǒng)，主要用于對汽車安全性和穩(wěn)定性的控制，安全性是汽車制造過程中的首要要求，因此PLC系統(tǒng)在汽車制造當中也有著十分重要的地位。通過在PLC系統(tǒng)當中引入電氣自動化技術，能夠進一步提升汽車的安全性能。該系統(tǒng)在汽車制造過程中的應用，主要是通過對各種惡劣環(huán)境、條件進行模擬，然后對汽車行駛過程中的潛在問題進行分析，并通過優(yōu)化調(diào)整，進而達到提高汽車安全性的目的。PLC系統(tǒng)的常見應用方式，就是在汽車碰撞試驗當中的應用，借助該系統(tǒng)能夠?qū)ε鲎材M試驗過程中，汽車的各方面性能，碰撞受力點，以及車內(nèi)人員的受力情況等多個方面，進行綜合分析，并根據(jù)該分析結(jié)果，對汽車性能進行優(yōu)化調(diào)整，以此提高汽車安全性。同時，PLC系統(tǒng)還能夠?qū)Σ煌h(huán)境進行模擬，并以此對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行檢測和分析，進一步對汽車系統(tǒng)的性能進行優(yōu)化。除此之外，PLC系統(tǒng)還被用來檢測汽車生產(chǎn)制造過程中所應用到的各種零部件，解決多種故障問題，確保零部件的質(zhì)量，全面保障汽車生產(chǎn)制造的質(zhì)量[2]。

隨著技術的進步，PLC在汽車行業(yè)中大幅度提升了汽車制造的水準，自動化選項對于提高汽車業(yè)務的生產(chǎn)力是必要的，特別是在零部件制造方面。在汽車市場，當生產(chǎn)模式改變時，手工技術也必須改變。這涉及到只有訓練有素的工程師才能完成如此冗長乏味的工作。可編程邏輯控制器（PLC）為每個新生產(chǎn)模型創(chuàng)建了管理面板，現(xiàn)今每個企業(yè)的制造商都轉(zhuǎn)向這項技術來自動化一系列工業(yè)流程。

特別在我們高度依賴技術的社會中，可編程邏輯控制器（PLC）系統(tǒng)無處不在，包括我們的工廠、辦公樓，甚至控制我們街道上的交通。 PLC 是控制許多關鍵技術的核心，它們以無縫且無形的方式融入我們的日常生活。

3.4 MES系統(tǒng)

制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）是一種信息系統(tǒng)，用于連接、監(jiān)控控制工廠車間復雜的制造系統(tǒng)和數(shù)據(jù)流。MES的主要目標是確保有效執(zhí)行制造操作并提高生產(chǎn)產(chǎn)量。MES 可以跨多個功能領域運作，例如：跨產(chǎn)品生命周期的產(chǎn)品定義管理、資源調(diào)度、訂單執(zhí)行和調(diào)度、生產(chǎn)分析和停機時間管理，以實現(xiàn)整體設備效率（OEE）、產(chǎn)品質(zhì)量或材料跟蹤等。換句話說，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）是一個生產(chǎn)實施系統(tǒng)。結(jié)合信息技術、軟件和自動化元素直接從工作站實時收集信息。一般來說，MES可以負責確保盡可能高的生產(chǎn)質(zhì)量。

當代的產(chǎn)品，例如汽車或其他類型的車輛，由數(shù)百甚至數(shù)千個元件組成，這些元件由幾十甚至幾百個不同的制造商制造，通常會處于世界不同的國家。實際上，汽車行業(yè)就是一個由供應商、制造商和消費者組成的綜合鏈。汽車行業(yè)MES系統(tǒng)是針對于車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，能夠為相關管理人員提供相應制造數(shù)據(jù)、生產(chǎn)調(diào)度和計劃、零部件庫存、質(zhì)量以及人力等多個方面的管理服務，在汽車制造當中應用該系統(tǒng)，能夠進一步提升汽車制造的效率以及管理的規(guī)范性，對于保障汽車制造質(zhì)量和生產(chǎn)秩序等方面有著積極作用。作為一種制造執(zhí)行系統(tǒng)，MES也常被用在流水線生產(chǎn)當中，借助該系統(tǒng)通過簡單的操作就能夠?qū)崿F(xiàn)對于生產(chǎn)設備的轉(zhuǎn)換和調(diào)整，同時還能夠?qū)Ω魃a(chǎn)環(huán)節(jié)的相關數(shù)據(jù)信息等進行監(jiān)控，極大程度地提升了汽車生產(chǎn)的自動化以及智能化水平。MES系統(tǒng)的應用不僅提高了汽車生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，而且減少了對于人力資源的需求，提高了汽車零部件生產(chǎn)的合格率，避免了不必要的資源和成本浪費，而且還能夠有效對實際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種問題進行自動調(diào)整，是當前汽車生產(chǎn)過程中的必備系統(tǒng)。

另一方面，從2020年度開始，新型冠狀病毒（COVID-19）加劇了汽車制造商本已面臨的巨大壓力，要求其盡可能精簡運營。汽車制造設施非常獨特，可以預見，它們對新型冠狀病毒（COVID-19）的廣泛反應各不相同。例如福特汽車公司，有一些設施則轉(zhuǎn)向醫(yī)療保健設備。盡管存在差異，但制造商一致同意一件事：他們迫切需要盡可能精簡運營。由此制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）投資便成為重要的運營節(jié)省和效率的來源。其通過與工業(yè)4.0原則相結(jié)合，基于深度智能系統(tǒng)達到全球生產(chǎn)運營可見性的精益制造。雖然新型冠狀病毒（COVID-19）造成了很大一部分緊迫性，但降低制造的總體成本并不是一個新的目標。為了支持這一目標，許多制造商已經(jīng)實施了各種形式的制造執(zhí)行系統(tǒng) ??（MES）。

以下是汽車制造商可以從 MES 實施中獲取更大價值的四大方法：

（1）線路平衡：MES通常為生產(chǎn)的每個零件或裝配變體提供步驟時間和操作時間。分析后，這些歷史數(shù)據(jù)可以提供有關生產(chǎn)線平衡和瓶頸的重要信息。歷史數(shù)據(jù)，包括機器可用性和操作時間，可以創(chuàng)建工廠設置的數(shù)字孿生，并啟用模擬形態(tài)功能以確定最佳的產(chǎn)品品種組合。這種能力對于制造組織來說至關重要，可以向大規(guī)模個性化邁進，進而增加其產(chǎn)品的多樣性。

（2）排序和調(diào)度：雖然大多數(shù)組織使用某種形式的隱性方式進行調(diào)度和排序，但這可能不是理想的方法。此外，高度的產(chǎn)品擴散和大規(guī)模的個性化會使調(diào)度和排序變得非常復雜。典型的構(gòu)建鏈是不同制造模型的混合，例如批量、單件流等，在汽車OEM中，裝飾和總裝是單件流程，而噴漆車間和白車身（BIW）被視為批量操作，MES數(shù)據(jù)分析可以通過模擬模型優(yōu)化調(diào)度和排序，平衡批次和單件流之間的沖突目標與需求，最終組裝根據(jù)實際需求進行調(diào)整，而油漆和其他批處理過程則根據(jù)最終組裝計劃和順序進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)真正的基于需求的規(guī)劃。C90B1101-6FC7-401F-ADFD-F37E0E2B89D4

（3）優(yōu)化庫存：隨著個性化和產(chǎn)品變化的增加，原材料零件和外購材料的庫存通常會增加。根據(jù)零件和子組件的歷史消耗數(shù)據(jù)，MES可以通過提供實際日平均消耗量以及零件和子組件在配合點的可用性的輸入來實施基于拉動、需求驅(qū)動的庫存管理，將這些信息輸入到上游規(guī)劃和模擬工具中，可以幫助微調(diào)提前期、計算提前期、需求變化，以保持最佳庫存并確保零件和子組件的順暢流動。

（4）提高質(zhì)量：MES可以捕獲零件和包裝中的缺陷，因為零件直接從認證供應商處到達裝配點。此外，MES可以捕獲制造裝配過程中的過程缺陷，例如扭矩不當、零件裝配錯誤和測試通過或失敗。了解了底層模式并解決這些核心問題可以顯著提高首次通過率，MES同時還可以提供驅(qū)動無故障的方法等。

雖然MES擁有諸多時效性性優(yōu)勢，但由于其解決方案在傳統(tǒng)上專注于任務和運營的執(zhí)行，因此只有少數(shù)制造商充分利用了其功能。隨著以更少的成本生產(chǎn)更多產(chǎn)品的新壓力，MES數(shù)據(jù)有可能實現(xiàn)關鍵的運營節(jié)省和效率，進而體現(xiàn)出更大的價值。

3.5 自動巡航系統(tǒng)

隨著當前電氣自動化技術的不斷精進，該系統(tǒng)的應用也得到了進一步深入，為保障汽車行駛過程中的安全性，基于電氣自動化技術的自動巡航系統(tǒng)也得到了積極開發(fā)和廣泛應用。自動巡航系統(tǒng)顧名思義，就是在用戶設置好相應車速等數(shù)據(jù)參數(shù)的情況之下，在該系統(tǒng)的控制下，汽車能夠進行自動駕駛，并根據(jù)對前后車之間的距離，智能進行車速的調(diào)整和控制，以此保障行駛安全。在該系統(tǒng)當中，最為主要的技術設備就是車距傳感器，通過傳感器能夠?qū)崟r監(jiān)測前后車輛之間的距離，以此控制和調(diào)整車速，該傳感器需要安裝在車的前后輪位置，以此確保車距檢測的準確性，為系統(tǒng)控制車速和車距提供可靠的參考依據(jù)。除此之外，該傳感器還能夠?qū)囕v的行駛速度進行檢測，并將檢測到的數(shù)據(jù)信息上傳給控制中心，然后進行數(shù)據(jù)的處理和分析，最后由控制管理系統(tǒng)對汽車做出剎車、減速、加速等相關決策。該系統(tǒng)的應用，能夠有效應對駕駛員在疲勞的情況下，保障駕駛安全的問題，進一步提升汽車運行的可靠性和安全性。

3.6 人車溝通系統(tǒng)

人車溝通系統(tǒng)是當前汽車制造當中的重要智能化系統(tǒng)，通過人聲發(fā)出相應指令，能夠?qū)崿F(xiàn)對于汽車的聲音控制，例如，播放音樂、撥打電話、打開收音機、進行導航等，極大地提升了駕駛?cè)藛T操作的便利性，以及行駛過程的安全性。該系統(tǒng)功能主要是通過在汽車控制系統(tǒng)當中，融入交互式通信設備，以此為人車之間的語音溝通和控制提供橋梁，進一步滿足實際駕駛過程中各種功能、服務的需求。同時，在汽車駕駛的過程中，若出現(xiàn)駕駛員或者副駕駛?cè)藛T未系安全帶的情況，系統(tǒng)還會發(fā)出相應警示，提醒乘客系好安全帶，保障行駛過程中的人員安全。除此之外，人車溝通系統(tǒng)還能夠在無鑰匙的情況下，自動開鎖，并進行駕駛，只要駕駛?cè)藛T或者乘車人員攜帶相應通信器，并且確保通信器位于汽車一定范圍之內(nèi)，就能夠通過相應指令，對汽車進行控制。而且在該系統(tǒng)的應用之下，還能夠提高鎖車的便利性，通過在車把手位置設置鎖車鍵，駕駛?cè)藛T在攜帶相應通信器的情況之下，輕觸鎖車鍵，就能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵鎖車，極大地提升了汽車控制操作的便利性，而且還能夠避免傳統(tǒng)車鑰匙鎖車后出現(xiàn)鑰匙遺落在車門上的情況[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，電氣自動化系統(tǒng)在汽車制造領域當中的應用不僅能夠滿足多方面的產(chǎn)品需求，而且還能夠進一步提高汽車的質(zhì)量和駕駛安全，當前該系統(tǒng)在汽車制造領域當中的應用已經(jīng)十分廣泛，不僅包括集成系統(tǒng)、機器人視覺系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、MES系統(tǒng)等，還包括自動巡航系統(tǒng)和人車溝通系統(tǒng)等，極大地提升了汽車制造的智能化水平。相信隨著對電氣自動化系統(tǒng)的深入研究和應用探索，我國汽車制造水平將會得到進一步提升。

參考文獻：

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[2]趙連豐.汽車制造領域中電氣自動化系統(tǒng)的應用[J].內(nèi)燃機與配件，2021（11）：235-236.

[3]魏玉.電氣自動化系統(tǒng)應用于汽車制造領域的策略[J].黑龍江科學，2020，11（08）：64-65.C90B1101-6FC7-401F-ADFD-F37E0E2B89D4