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宝马:机器人接管工厂

  • 2014-4-24 8:17:04
  • 来源:中国锻压网

经过在冲压车间被一个个的剪好的零部件,被传送到车身车间之后,接下来要做的是把这些零部件焊接在一起组成白车身。在这里最常见的场景就是,在一条生产线的两边全部围绕着各种机器人,看上去就像在手术室医生围绕一台病床紧张工作的情形。数百片钢板传送到不同工位,共642台机器人要在这里完成多达5000多个焊点的焊接。

由于焊点多,且布满整个车身不同地方,机器人的工作难点是完成复杂的抓手更换动作,并且实现非常高的精度。每条生产线有各自独立的焊点,各个生产线通过PLC(可编程控制器)软件来控制机器人工作,让每个机器人获得各自的工作内容,完成焊接。控制机器人的工业电脑达到级别最高的L7标准,可不以确保机器手臂完成复杂的焊枪更换动作,同时确保极高的精确度。

这些机器人的供应商全部来自ABB,据相关人员介绍,ABB的技术人员和软件工程师,在铁西工厂还未完工之前,就已经开始进驻到铁西,共花了6个月时间用以专门定制化调校这批机器,同时定制开发相关的生产软件程序。

车身车间是整个铁西工厂自动化率最高的车间,自动化率高达95%,除返修工位之外,已全部实现自动化。工人的角色除了通过工业电脑下达生产指令外,就是做一些机器人的辅助性工作,比如,一个重达几十吨的模具的更换工作仅需要三人完成,其中一人负责操作电子遥控杆(控制模具在空中的运行轨迹),另外两人负责安装吊缆和模具夹紧器。

穿过车身车间,就来到涂装车间。这里同样是被机器人占领的一个空间。涂装车间采用的是德国DURR 公司最新一代的机器人,整体工作模式采用机器人连续喷涂模式—即除了车身外表,4门2盖内腔喷涂时则采用7轴机器人。7轴机器人相对于6轴机器人,在下端多增加了一个移动轴,因此是可以“行走”的,它们能同步跟随车身运动。所有这些机器人可以自动获取信息,按照车型、颜色进行喷涂,从而提高生产柔性,缩短交付时间。

通常不可避免跟污染联系在一起,宝马铁西工厂全部采用集成喷涂工艺(IPP,Integrated Paint Process),省去了底漆及相应的干燥三道工序,也将污染和排放降低了许多。批量生产不仅让制造成本得到有效降低,平均每辆车所需消耗的能量低于500千瓦时,为十年前消耗量的三分之一。这一车间实现相比传统喷涂工艺水消耗也降低了70%,能耗降低67%,减少污染排放70%。

然后来到了总装车间,在这里,巨大的C形钳运行起来,有一股变形金刚的范儿。与它们的硬汉身材相比,其工作方式却相当的“温柔”:每个C形钳会根据工人的高度,去迁就人的需求,调整和翻转工位,实现高位、低位运行,空间利用最大化。而在它们手上,每个螺丝的拧紧程度都将被电脑录入系统并保存直至车辆报废,确保每一项数据都可追溯。

该车间“高科技无处不在”,拥有铁西工厂最好的生产设施、工作环境,具有高度的灵活性、高效率、环保和人性化设计。全自动处理工位,实现了100%自动化工位,工作全部由机器自动完成。

自动化个性定制

人类工业经过了四个阶段的进化,从蒸汽机时代,到大规模生产,再到电子和IT的应用下的自动化生产,第四个阶段听起来也有点像自动化和计算机化,确实如此。不过,西门子的前任人力总监认为,同样是自动化,后者具有更深度的优化和智能化的特征。

在工业4.0阶段,人力在生产过程中永远会占一席之地,人力会被概念化,人与机器、虚拟电子物理体系的分工是,人类设计产品并决定产品规则和参数,机器、虚拟电子物理体系基于这些指令,触发,比对路径并选择、优化生产。

这是一个集成化的工业时代,单个的工作组件或物理端因为智能化互联,将具有自我决策能力。这意味这工业制造将从一套固化的中央控制体系向分布式智能体系转变,那些仍由中央控制电脑操纵的任务将被各种组件化任务代替,各组件之间将由智能方式联网,各自的架构细小化,可以独立满足订单定制化需求。

“人类工业生产过程中,将由一些看不见的乐器—虚拟的电子物理体系,在各个物联网的节点上,共谱新的工业化乐章,并重塑生产制造的流程。”这是德国国家仪器制造公司的CEO兼总裁对于工业4.0给出的一种权威解释。

在铁西工厂,处处可见机器人在不知疲倦的运转和工作,精准,高效,似乎永远也不会停下来。宝马把生产流程切分成非常细小的片段,每个片段都遵循严格的顺序加工,片段之间用自动化传动机制联系起来。它们还充分利用厂房空间,变传统的地面运输为空中运输,在铁西工厂的车间里,整个运输分楼上楼下三层,将每个工位紧密衔接在一起。

据工厂的工作人员介绍,整个工厂各处布满了数不清的物联网传感器,它们在收集着各种生产数据和参数,同时,每台机器人背后都是有一套复杂的生产编程软件及设备控制的工业电脑,所有这些组成了一个看不见的高度复杂的电子网络体系。

因此,铁西工厂物流得以智能化,生产线得以高度柔性化。目前,在铁西工厂可以生产BMWX1,BMW 3系标准轴距和长轴距,3个车型全部实现并线生产。不仅如此,3个车型都可以接受个性化定制生产,这对生产带来了高难度的挑战。

订单式生产,其中蕴含的挑战是,如何通过有效的生产组织和物流运送,保证每辆汽车生产时的精确性和稳定性,同时在适当的时间将适当型号的设备输送到适当的车辆。

总装车间的车辆生产序列,是应用物流订单管理系统来管理的。此系统由生产计划部门按照订单排产,然后物流及相关供应商按照订单序列,将相应的配件输送到生产线旁,进行安装。每一辆进入总装车间的车身,会在超宽带实时定位识别系统的辅助下,监控车辆的运行位置,并且通过系统读取车辆Tag携带的信息,触发相关设备,按照车型参数进行装配和安装。

实际上,从铁西工厂下线的每一台BMW都是唯一的,每辆车上都有一个电子标签,内含所有的定制信息。当车身穿过办公楼到达总装车间之后,借助大量传感器和软件体系的控制,各种各样错综复杂的布线、方向盘、油门和刹车踏板、中控台、空调和座椅等,在一个智能化和高度灵活的物流流程中,可以在准确的时间被传送到准确的工位,然后被有选择性的准确安装。

在这个体系下,每个工位每个细微流程都具有自主选择和决策能力,使得物尽其用,实现更高效更低成本的灵活个性化定制。未来,宝马还将在铁西工厂引入更多的车型,使其成为中国的一个个性化生产基地。(兵工厂)

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