當(dāng)前汽車(chē)裝試及制造業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)是現(xiàn)代化高新技術(shù)的綜合利用，發(fā)展趨勢(shì)是四化：柔性化、靈捷化、智能化和信息化。
當(dāng)前汽車(chē)裝試技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)是多種高新技術(shù)的綜合利用，向柔性化、靈捷化、智能化和信息化發(fā)展。本文中，筆者將重點(diǎn)介紹一下國(guó)際上汽車(chē)裝試技術(shù)研究進(jìn)展及應(yīng)用情況。
大規(guī)模定制生產(chǎn)方式
目前各大汽車(chē)公司正開(kāi)展在汽車(chē)大批量生產(chǎn)方式的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)汽車(chē)定制生產(chǎn)方式新模式。
通用、福特、戴姆勒－克萊斯勒、日產(chǎn)等公司都設(shè)想應(yīng)用一種
總線模塊化模型，實(shí)施大規(guī)模定制的生產(chǎn)供應(yīng)體制。今后，汽車(chē)產(chǎn)品將設(shè)計(jì)成能在不同場(chǎng)所進(jìn)行局部裝配的結(jié)構(gòu)模塊，然后再匯集起來(lái)進(jìn)行最終裝配，既可以在遵循一定標(biāo)準(zhǔn)的主模塊上工作，又允許插入定制要求的分模塊，構(gòu)成總線模塊，而最終裝配可在各地的裝配點(diǎn)完成。總線模塊還可能是一種初期發(fā)展的全模塊化生產(chǎn)方式。這一切都可以借助于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、模糊控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。
虛擬技術(shù)的應(yīng)用
1、虛擬裝配的應(yīng)用方向
目前虛擬裝配技術(shù)主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：
□ 產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)：包括虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái)、虛擬測(cè)試、虛擬裝配等。
□ 產(chǎn)品虛擬裝配：根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形狀特征、精度特征、產(chǎn)品的裝配要求，三維真實(shí)地模擬產(chǎn)品的裝配過(guò)程，以檢驗(yàn)產(chǎn)品的可裝配性。
虛擬裝配是指在對(duì)整機(jī)進(jìn)行有限元分析或動(dòng)態(tài)分析之前，先對(duì)已完成造型設(shè)計(jì)的虛擬零件進(jìn)行虛擬裝配。虛擬裝配是零件模型根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形狀特性及精度特性，真實(shí)地模擬產(chǎn)品的三維裝配過(guò)程。虛擬裝配直接影響后續(xù)的有限元分析和動(dòng)態(tài)仿真的結(jié)果。
2、虛擬裝配技術(shù)應(yīng)用情況
福特公司已將虛擬裝配技術(shù)應(yīng)用到新車(chē)型的開(kāi)發(fā)中，他們將車(chē)輛的零部件在CAD系統(tǒng)中建模，然后將模型文件傳輸?shù)教摂M環(huán)境中。通過(guò)頭盔的定位裝置跟蹤用戶頭部運(yùn)動(dòng)位置，從而改變顯示器中的虛擬場(chǎng)景，瀏覽貨架上的零件；通過(guò)數(shù)據(jù)手套檢測(cè)手的各種動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬場(chǎng)景中零件的抓取、移動(dòng)、裝配等動(dòng)作，從而充分發(fā)揮人的主動(dòng)性、創(chuàng)造性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝配的最優(yōu)過(guò)程。
平臺(tái)技術(shù)的應(yīng)用
平臺(tái)共享使汽車(chē)制造商可以重復(fù)利用高成本的工程技術(shù)成果，使在同一裝配線上生產(chǎn)不同類型的汽車(chē)成為可能。
日產(chǎn)汽車(chē)公司曾在24個(gè)各不相同的平臺(tái)上組織生產(chǎn)，而如今，該公司大多數(shù)轎車(chē)只出自5個(gè)平臺(tái)。平臺(tái)數(shù)量的減少使日產(chǎn)汽車(chē)公司可以更方便地將其零件目錄整合成更小的數(shù)量規(guī)模。將1999年與今年日產(chǎn)汽車(chē)公司在日本制造和組裝的零部件總數(shù)相比較，可以發(fā)現(xiàn)，今年的數(shù)量已經(jīng)減少了40%。
模塊化裝配技術(shù)的應(yīng)用
□ 模塊化裝配的概念
汽車(chē)裝配模塊化會(huì)給汽車(chē)生產(chǎn)方式帶來(lái)重大變革，將導(dǎo)致汽車(chē)裝配生產(chǎn)線上的部分裝配勞動(dòng)轉(zhuǎn)移到裝配生產(chǎn)線以外的地方去進(jìn)行，這樣可以大大減少整車(chē)企業(yè)零部件的采購(gòu)數(shù)量，降低管理成本和生產(chǎn)費(fèi)用，并可以保證汽車(chē)的裝配質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期。
模塊化的核心是廣泛應(yīng)用先進(jìn)的集成技術(shù)，可減少汽車(chē)零部件的構(gòu)成、簡(jiǎn)化裝配工藝、節(jié)省裝配時(shí)間，有利于推進(jìn)國(guó)際化采購(gòu)。
□ 模塊化裝配的優(yōu)勢(shì)
傳統(tǒng)汽車(chē)裝配采用的是零件逐一疊加的方式，因此工位較多、裝配線較長(zhǎng)、裝配效率較低。模塊化裝配是根據(jù)汽車(chē)的相關(guān)功能，在裝配作業(yè)時(shí)，將同一個(gè)功能系統(tǒng)的零部件在一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域內(nèi)裝配成形；或者汽車(chē)零部件供應(yīng)商按功能系統(tǒng)以模塊化形式供貨，汽車(chē)以模塊化部件為基本件進(jìn)行總裝配。
模塊化裝配的優(yōu)勢(shì)：在模塊裝配完成后即可對(duì)模塊系統(tǒng)進(jìn)行功能檢測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)模塊系統(tǒng)存在的缺陷，并進(jìn)行調(diào)整修復(fù)。這樣可及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)模塊中存在的缺陷，避免有缺陷的產(chǎn)品出廠或流入汽車(chē)總裝配線。
□ 模塊化裝配的應(yīng)用情況
世界各大轎車(chē)公司已普遍采用模塊化裝配技術(shù)，因此要求零部件廠以模塊化供貨，保證整車(chē)裝配模塊化的實(shí)現(xiàn)。
目前美國(guó)最大的汽車(chē)零部件供應(yīng)商德?tīng)柛９疽褜?shí)現(xiàn)了按座艙模塊、底盤(pán)制動(dòng)模塊、車(chē)門(mén)模塊、前端模塊、集成空氣／燃油模塊五種模塊進(jìn)行供貨。
日產(chǎn)公司已在2002年版Altima中級(jí)轎車(chē)的制造中采用模塊化裝配。2002年版Altima中級(jí)轎車(chē)座艙、前端車(chē)門(mén)處都采用模塊化裝配，這樣其與上一代Altima相比，節(jié)省了5%的成本，裝配時(shí)間減少了10%。通過(guò)對(duì)模塊化系統(tǒng)的檢查，避免不合格的系統(tǒng)進(jìn)入總裝配線，可提高整車(chē)的裝配質(zhì)量。
模塊化能促進(jìn)零件的集成化，推動(dòng)多功能工程技術(shù)的發(fā)展，有助于達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)。2003年日產(chǎn)開(kāi)始在明尼蘇達(dá)州的坎頓大規(guī)模地采用模塊化裝配，在降成本方面的優(yōu)勢(shì)非常可觀。2005年，90%的日產(chǎn)車(chē)輛至少使用一個(gè)模塊，其他部件（如底盤(pán)上主要部件等）也由供應(yīng)商以模塊的形式提供。
機(jī)器視覺(jué)在線測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用
1、機(jī)器視覺(jué)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
現(xiàn)代汽車(chē)裝配中涉及到各種各樣的檢驗(yàn)、生產(chǎn)監(jiān)視和零件識(shí)別應(yīng)用，如自動(dòng)裝配的完整性和尺寸檢查識(shí)別等。通常這種帶有高度重復(fù)性和智能性的工作是由肉眼來(lái)完成的，但在某些特殊情況下（如對(duì)微小尺寸的精確快速測(cè)量、形狀匹配以及顏色辨識(shí)等），依靠肉眼根本無(wú)法連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行，其他物理量傳感器也難以勝任。人們開(kāi)始考慮用CCD照相機(jī)抓取圖像后送入計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ玫膱D像處理模塊，通過(guò)數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息來(lái)進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別。
視覺(jué)測(cè)試技術(shù)重點(diǎn)研究的是物體的幾何尺寸及物體的位置測(cè)量，如轎車(chē)白車(chē)身三維尺寸的測(cè)量、零件裝配方向和位置是否正確、零件是否漏裝等，它可以廣泛應(yīng)用于在線測(cè)量、逆向工程等主動(dòng)、實(shí)時(shí)測(cè)量過(guò)程。
2、機(jī)器視覺(jué)測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用狀況
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度，在一些不適合人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺(jué)難以滿足要求的場(chǎng)合，采用機(jī)器視覺(jué)來(lái)替代人工視覺(jué)；同時(shí)在工業(yè)生產(chǎn)中，用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度；此外，機(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。
目前機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用有：
□ 儀表板總成裝配中智能集成
測(cè)試系統(tǒng)
檢測(cè)項(xiàng)目包括速度表等5個(gè)儀表指針的指示誤差，24個(gè)信號(hào)報(bào)警燈和若干照明燈是否損壞或漏裝等。通常采用人工目測(cè)方法檢查，但誤差大、可靠性差，不能滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。機(jī)器視覺(jué)測(cè)試技術(shù)的智能集成測(cè)試系統(tǒng)改變了這種現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)儀表板總成智能化、全自動(dòng)、高精度、快速度的質(zhì)量檢測(cè)，大大提高了檢測(cè)的效率和可靠性。
□ 汽車(chē)車(chē)身裝配輪廓尺寸精度檢測(cè)系統(tǒng)
英國(guó)ROVER公司800系列汽車(chē)車(chē)身輪廓尺寸精度的100％在線檢測(cè)，是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)用于工業(yè)檢測(cè)中的一個(gè)典型實(shí)例。該系統(tǒng)由62個(gè)測(cè)量單元組成，每個(gè)測(cè)量單元包括一臺(tái)
激光器和一個(gè)CCD攝像機(jī)，用以檢測(cè)車(chē)身外殼上288個(gè)測(cè)量點(diǎn)；汽車(chē)車(chē)身置于測(cè)量框架下，通過(guò)軟件校準(zhǔn)車(chē)身的精確位置。每個(gè)激光器、攝像機(jī)單元均在離線狀態(tài)下經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，同時(shí)還有一個(gè)在離線狀態(tài)下用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)過(guò)的校準(zhǔn)裝置用以對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行在線校準(zhǔn)；檢測(cè)系統(tǒng)以每40s檢測(cè)一個(gè)車(chē)身的速度，可檢測(cè)三種類型的車(chē)身；系統(tǒng)將檢測(cè)結(jié)果與從CAD模型中提取出來(lái)的合格尺寸相比較，測(cè)量精度為±0.1mm。ROVER公司的質(zhì)量檢測(cè)人員用該系統(tǒng)來(lái)判別關(guān)鍵部分的尺寸一致性，如車(chē)身整體外型、車(chē)門(mén)等。
□ 奧迪白車(chē)身表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)
奧迪公司研制成功了一種能夠?qū)Π总?chē)身表面缺陷進(jìn)行全自動(dòng)檢測(cè)的系統(tǒng)。該檢測(cè)系統(tǒng)綜合采用了投影光柵直接相位采集、高速數(shù)字圖象處理、表面缺陷圖象模式自動(dòng)識(shí)別、智能化質(zhì)量判斷、自適應(yīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)技術(shù)、高速數(shù)字信息網(wǎng)絡(luò)、松散化自調(diào)節(jié)軟硬件結(jié)構(gòu)以及機(jī)器人系統(tǒng)控制技術(shù)，可以在傳動(dòng)速度為5m/min的生產(chǎn)線上，對(duì)焊裝完畢的白車(chē)身進(jìn)行100％的在線檢測(cè)。整車(chē)檢驗(yàn)時(shí)間為80s。通過(guò)自動(dòng)測(cè)試與分析，將過(guò)去靠肉眼無(wú)法分辨的表面缺陷直接標(biāo)記在車(chē)身上，使白車(chē)身進(jìn)入噴漆工序之前即可對(duì)缺陷處進(jìn)行打磨，節(jié)省了表面噴涂過(guò)程中的打磨工序，既節(jié)約了大量制造成本，同時(shí)又提高了車(chē)身的表面質(zhì)量。
AGV技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)
根據(jù)美國(guó)物流協(xié)會(huì)定義，AGV（自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)，Automated Guided Vehicle）是指具有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛的運(yùn)輸小車(chē)；同時(shí)還具有編程裝置、安全保護(hù)裝置以及各種移載功能。
AGV自誕生起就被廣泛地應(yīng)用到了汽車(chē)裝配和物流作業(yè)中。隨著汽車(chē)個(gè)性化需求的增加，汽車(chē)生產(chǎn)進(jìn)入個(gè)性產(chǎn)品規(guī)模定制生產(chǎn)時(shí)代，而AGV和AGVS輸送系統(tǒng)就是實(shí)現(xiàn)這種生產(chǎn)方式的理想輸送方式。
據(jù)報(bào)道，奔馳汽車(chē)公司已采用AGV進(jìn)行汽車(chē)的定制化生產(chǎn)，滿足多品種、小批量的生產(chǎn)模式無(wú)疑將成為未來(lái)汽車(chē)制造的發(fā)展方向。
BOM技術(shù)在汽車(chē)裝配制造中的應(yīng)用
BOM (Bill oF Materia1)是指物料清單，而物料是為了產(chǎn)品銷售，所有需要列入計(jì)劃、控制庫(kù)存、控制成本的一切物的統(tǒng)稱。物料的范圍包括原材料、配套件、標(biāo)準(zhǔn)件、毛坯、在制品、產(chǎn)成品等，是組成物料清單的最基本元素。
模塊化BOM主要應(yīng)用于多系列、多產(chǎn)品裝配制造。根據(jù)汽車(chē)的功能，把汽車(chē)劃分成若干個(gè)模塊，每個(gè)模塊由若干個(gè)零部件組成，零部件分為基本件、特征件和可選件。基本件是產(chǎn)品必須具備、影響產(chǎn)品主要性能且變化少的零部件，如汽車(chē)產(chǎn)品中的發(fā)動(dòng)機(jī)等；特征件是有多種選擇但必選其一的零部件，如座椅、車(chē)門(mén)鑰匙等；可選件是可選用也可不選用的零部件，如汽車(chē)上的VCD等。通過(guò)模塊化，可通過(guò)選擇不同的零部件構(gòu)成，使產(chǎn)品多樣化、個(gè)性化，且極大地減少了數(shù)據(jù)量。(e
