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我國汽車生產(chǎn)自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

由于中國巨大的汽車市場，各個國際汽車巨頭目前紛紛在中國各地投資建廠，汽車制造商為了擴(kuò)大品牌占有率和汽車銷售，會對原有廠房或生產(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，必然會帶動相關(guān)零部件廠商間的競爭，從而零部件廠商也會為了擴(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、汽車制造自動化現(xiàn)代測量技術(shù)應(yīng)高精度、高速度、多功能、在線檢測的需求，不斷取得新的發(fā)展與突破；同時(shí)，測量技術(shù)所覆蓋的工藝環(huán)節(jié)和工業(yè)領(lǐng)域，也越來越多樣化。

　　系統(tǒng)的最新發(fā)展及方向

　　目前自動化系統(tǒng)發(fā)展的一個主要趨勢，是控制器功能的集成化，以及通訊的集成化。長久以來，由于技術(shù)的限制，在一個自動化系統(tǒng)中需要使用多種，來自多個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)場總線；用于安全控制的安全總線；用于運(yùn)動控制的通訊；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，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，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。

(源自：中國行業(yè)研究網(wǎng))
　　無線方案的應(yīng)用，在目前的市場需求環(huán)境之中是非常巨大的，包括個人的生活需求，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可信賴的、安全的操作實(shí)用性時(shí)，無線的解決方案就會變成一種危險(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)場里，可以讓一個工廠變得更靈活，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時(shí)的簡單性等。當(dāng)然，無線通訊的安全完全被保證，必須根據(jù)國家規(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)條件下的精密測量、工件表面缺陷檢測、生產(chǎn)線中對零件標(biāo)識和字符的自動識別以及判斷裝配結(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)測量儀中，機(jī)器視覺也已替代了傳統(tǒng)的檢測方式。作為一種新穎而又實(shí)用的傳感技術(shù)，圖像檢測單元近年已實(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，對圖像檢測技術(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，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，受國家宏觀政策調(diào)控及居民消費(fèi)水平提高的影響，我國汽車工業(yè)進(jìn)入了一個高速增長期。面對這種局面，國際汽車巨頭紛紛進(jìn)入中國市場并與我國企業(yè)合資設(shè)廠或擴(kuò)大原有生產(chǎn)規(guī)模，國內(nèi)企業(yè)也紛紛轉(zhuǎn)型或加大對汽車行業(yè)的投資，整個行業(yè)增產(chǎn)擴(kuò)能增加了對工業(yè)機(jī)器人需求。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，最近幾年國內(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)出口增長數(shù)據(jù)與汽車行業(yè)增長數(shù)據(jù)具有較高的相關(guān)度。可知，汽車工業(yè)的發(fā)展是近幾年我國工業(yè)機(jī)器人增長的原動力之一。

(源自：中國行業(yè)研究網(wǎng))
　　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，安全一直被放在很高的位置，但多數(shù)停留在“對人進(jìn)行安全教育”的層面，認(rèn)為安全事故的主因在人，把對技術(shù)措施的改進(jìn)放在第二位。但是國外，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)防也是一個技術(shù)問題，技術(shù)性的措施比對人的教育更加重要。

　　可喜的是，目前安全技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用日益廣泛。雖然我國強(qiáng)制性的推行國際安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但大多汽車制造廠對安全技術(shù)有比較嚴(yán)格的要求，帶動了安全技術(shù)在國內(nèi)機(jī)器制造行業(yè)的應(yīng)用。而且，隨著美國和日本逐漸重視安全技術(shù)，使得美國和日本的電氣控制巨頭們也推出了諸多具有競爭力的安全產(chǎn)品。

　　對安全技術(shù)的應(yīng)用有了更大的推動作用。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)不會對人員安全或過程安全帶來危險(xiǎn)。在一臺安全PLC根據(jù)要求達(dá)到了特定的可靠性/故障概率等級時(shí)，就意味著它具有廣泛的自診斷能力，可以監(jiān)測各個方面的硬件狀態(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作，而這些故障安全動作都是根據(jù)特定的原則設(shè)計(jì)，并滿足國際安全標(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。羅克韋爾自動化在美國舉辦的年度Automation Fair展覽會上設(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個安全PLC項(xiàng)目正在進(jìn)行中，分別是Tahara（日本）、印第安納（美國）和劍橋（加拿大）。在這3個工廠中使用的西門子安全PLC 總數(shù)大約為170個，共使用了大約2000個I/O模塊。

(源自：中國行業(yè)研究網(wǎng))
　　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)場取得精確而可靠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，就是一個絕對關(guān)鍵的必要手段。從傳統(tǒng)的人員手動識別方法，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，為了每一臺汽車的品質(zhì)保證、安全保證的目的，美國電子工業(yè)協(xié)會（ECC200規(guī)范），美國汽車工業(yè)協(xié)會（ECC200規(guī)范），日本汽車工業(yè)協(xié)會，日本汽車部品工業(yè)協(xié)會，國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格ISO15394 對此作了明確的規(guī)范。在規(guī)范的要求之下，每一個關(guān)鍵的汽車零部件，包括發(fā)動機(jī)每一個零部件、安全氣囊、避震器等等，都必須刻印上個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，這還只是一個剛剛開始的新規(guī)范，但是對于今后的汽車市場發(fā)展來說卻是絕對會被執(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)入這個規(guī)范。
(源自：中國行業(yè)研究網(wǎng))