4月26日，2018第十屆全球汽車產(chǎn)業(yè)峰會在北京舉辦，本次論壇以“創(chuàng)新技術(shù)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)未來”為主題，會議期間，中國第一汽車集團(tuán)有限公司發(fā)展制造部高級主任姚遠(yuǎn)發(fā)表了精彩演講，演講內(nèi)容如下：
一汽姚遠(yuǎn)：汽車工業(yè)激光焊接應(yīng)用與智能制造中國第一汽車集團(tuán)有限公司發(fā)展制造部高級主任 姚遠(yuǎn)
謝謝大家，各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家，下午好。感謝邀請，我擬定了這么一個(gè)題目，來跟大家做一個(gè)分享。
今年是激光誕生的第58周年，我有幸利用激光作為一個(gè)手段在一汽工作了30年，因?yàn)橛幸粋€(gè)團(tuán)隊(duì)，有一個(gè)平臺。以前一直在技術(shù)中心，現(xiàn)在整體業(yè)務(wù)劃撥到發(fā)展制造部。我們在中心也參與了部門智能制造方面路線的策劃，所以有一點(diǎn)點(diǎn)體會。
這個(gè)題目跟蓋世汽車也商量過。實(shí)際上，激光焊接在焊接領(lǐng)域里面一定是自動化的。好像離智能制造是一步之遙，我們也一直在做這方面的工作。當(dāng)時(shí)也沒有想過是智能制造，只想激光焊接怎么才能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，這是我們當(dāng)時(shí)追求的目標(biāo)?，F(xiàn)在又提出智能制造，好像我們也在朝著這個(gè)方向走。結(jié)合我們的工作，和對汽車行業(yè)簡單的回顧，我簡單談一下對激光焊接怎么實(shí)現(xiàn)智能制造的一點(diǎn)點(diǎn)體會吧，可能也未必成熟。
分三個(gè)方面：
1、簡單介紹下汽車?yán)锩娴募す夂附印?/strong>
大家都知道，基本上是兩塊：車身、傳統(tǒng)部件，我簡單說一下就行了。在車身里面有兩種，一個(gè)是邊焊板的，一個(gè)是在線的。這個(gè)是以前一些資料，可能大家都見過了。這幾年，結(jié)合汽車工業(yè)發(fā)展，激光焊接技術(shù)在汽車應(yīng)用越來越多，這也是激光業(yè)的共同努力。
早期的頂蓋焊接，現(xiàn)在已經(jīng)不是這樣了。還有我們現(xiàn)在在車身里面焊接，大概有五種技術(shù)，其實(shí)大家都說激光焊就可以了。其實(shí)搞激光加工的人知道，焊接里面有好多方法，我簡單說一下。一般熔焊不加絲的，切焊涉及到很多我們國產(chǎn)車，像大眾奧迪系列，大概九幾年開始用。
再就是天絲焊，因?yàn)榧す鈹?shù)0．3、0．4，怎么適合車身精度并不是很高產(chǎn)品的需要。有時(shí)候我們需要加一些絲，可能在做到奔馳的錫柱上，當(dāng)然現(xiàn)在這個(gè)產(chǎn)品已經(jīng)不做了。更多的是搭焊和角焊縫的，為了改善搭建的間隙和需要調(diào)整材料的主要需求，加了一些絲。
再就是復(fù)合焊。我在瑞典做了一段時(shí)間的訪問學(xué)者，在北歐，主要想把這個(gè)技術(shù)用在丹麥的船上。用于厚鋼板的復(fù)合焊還是一個(gè)發(fā)展趨勢，它可以提高搭橋能力和焊生能力，并且焊接速度比較快。
這也是這幾年主推的技術(shù)，遠(yuǎn)程焊或者叫掃描焊，因?yàn)檫@樣的話，可以實(shí)現(xiàn)快速的焊接。因?yàn)槠嚇I(yè)永恒追求主題是效率，是成本。用了這些國外的應(yīng)用，我就不一一展開了。涉及到鋼車身或者是鋼鋁車身，這幾年國內(nèi)的成績確實(shí)可喜，除了原來合資企業(yè)，現(xiàn)在更多是自主企業(yè)在用，包括像眾泰。當(dāng)然一汽也用了一些。鋼鋁車身呢，可能是大家特別關(guān)注的。激光在鋼鋁車身里面已經(jīng)有一些成功案例，前面已經(jīng)說了，我們也在研究和關(guān)注。
傳統(tǒng)部件方面。幾乎在傳統(tǒng)系統(tǒng)里面，很多零件都可以采用。我們在中心也做了很多開發(fā)，有一些應(yīng)用的生產(chǎn)。今天有一個(gè)案例也是涉及到這方面的。
簡單回顧國內(nèi)應(yīng)用。一汽有幸在汽車加工方面應(yīng)該是汽車屆第一個(gè)吃螃蟹的，即我們當(dāng)時(shí)用于大紅旗車身的激光切割，然后國內(nèi)的一些應(yīng)用陸陸續(xù)續(xù)發(fā)展起來。在焊接方面大家可以關(guān)注，1992年江陵汽車的齒輪焊接，還有1999年大眾的激光焊接。這兩個(gè)點(diǎn)，是國內(nèi)汽車業(yè)激光焊接比較主要的點(diǎn)，行業(yè)里面都認(rèn)可這個(gè)事。
儀器的激光加工是這樣的。我們有專業(yè)的團(tuán)隊(duì)，在技術(shù)中心也一直做這方面的工作。還有我們的合資企業(yè)，一汽大眾。現(xiàn)在一汽大眾所有的車身都有激光焊接，包括其它的傳統(tǒng)部件有一些也有激光焊接，還包括自己的模具中心，還有底盤的工作。我們圍繞激光加工來做，包括焊接表面處理，包括近期的3D打印也都在做。今天主要是跟大家匯報(bào)一下我們從事激光焊接的兩個(gè)案例，一汽轎車包括解放等等，還有內(nèi)部的供應(yīng)商都在做。
這是我們集團(tuán)研發(fā)和發(fā)展制造。我們有一些設(shè)備，然后在做這方面的工作。這個(gè)發(fā)展趨勢也結(jié)合我們這幾年的工作，應(yīng)該說比較典型的，就是激光加工，且激光焊接的方法越來越多。剛才我也舉例了，簡單的車身5個(gè)以上，里面還可以再細(xì)分。焊接速度的加快，實(shí)際上也是激光行業(yè)的發(fā)展，確實(shí)很給力。
再一個(gè)就是鏈接結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。激光的特點(diǎn)和我們常規(guī)的點(diǎn)焊以及其他常規(guī)的工業(yè)確實(shí)不一樣，有一些結(jié)構(gòu)確實(shí)帶來了創(chuàng)新。包括現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)的頂蓋的焊接，這是突破性的。且激光傳統(tǒng)設(shè)備的成本下降，這確實(shí)給應(yīng)用帶來很多的好處。
2、介紹兩個(gè)案例。
這個(gè)工作是大概十幾年前做的。在解放車的上一代，也就是研發(fā)G6的時(shí)候，我們遇到一個(gè)難題。當(dāng)時(shí)我們要做一些樣車，因?yàn)橹挥幸慌虐腭{駛頂蓋，做成一排半的駕駛，就是短的駕駛頂蓋。正常來說，我們應(yīng)該開模具，這是必須的。但是時(shí)間比較緊張，當(dāng)時(shí)的投入也比較大，我們只好買了一套6005，跟當(dāng)時(shí)德國奧迪公司一樣的設(shè)備。買了以后，我們提出了能不能在大頂蓋的中間給它切出一條，然后把它焊到一塊。
這個(gè)在當(dāng)時(shí)來說比較冒險(xiǎn)，因?yàn)闆]有可借鑒的案例。但是我們之前也有相關(guān)研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，相當(dāng)于三維頂蓋的對焊。我們用了各種焊接方法都試了一下，包括天絲焊，共選了4種方法，還做了一些參數(shù)，然后我們把整個(gè)規(guī)律摸索了一遍，發(fā)現(xiàn)對焊也會產(chǎn)生新接口，當(dāng)時(shí)我們覺得不可思議。
最后我們用這個(gè)設(shè)備，把它成功的焊接到一塊。但是我們考慮做這件事情就發(fā)現(xiàn)，頂蓋對接的精度直接影響激光焊接的質(zhì)量。怎么樣來保證它是另外一件事，不是激光本身的事。激光在轉(zhuǎn)角拐彎的地方參數(shù)的調(diào)整，怎么保證它一致，或者不漏，或者焊接質(zhì)量達(dá)標(biāo)。我們當(dāng)時(shí)考慮，如果有一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，那更好了。
當(dāng)時(shí)我們一直在追求一個(gè)閉環(huán)控制，也焊出來了。我們一直在往生產(chǎn)線推，但是進(jìn)入生產(chǎn)線又有一個(gè)擔(dān)心，怎么樣保證產(chǎn)品，也就是這兩個(gè)件每次裝配的一致性，還有保證各個(gè)部位焊接的一致性，實(shí)際問題確實(shí)比較難。所以，真正用到生產(chǎn)，把一些閉環(huán)系統(tǒng)或者是焊前檢測系統(tǒng)安上去，后面會講的。
我們當(dāng)時(shí)成功地在焊接過程中用了這個(gè)案例，也用到產(chǎn)品開發(fā)里面去。但是也留下一些困惑或者說問題有待于下一步解決。當(dāng)時(shí)的成效還是不錯(cuò)的，也通過了，也獲獎了。
第二個(gè)案例。我剛才說了汽車就是兩塊，一塊涉及到車身，一塊涉及到傳統(tǒng)，這里是圍繞傳統(tǒng)件的。因?yàn)槲覀兗瘓F(tuán)開發(fā)了一個(gè)DGT。DGT已經(jīng)做出來了，但是DGT和發(fā)動機(jī)之間的連接還存在問題。我們采用另外一個(gè)路線，中間加一個(gè)柔性盤連接。柔性盤的結(jié)構(gòu)比較特殊，是多層薄板和結(jié)構(gòu)上的連接，要用激光焊接。這個(gè)難度非常之大，因?yàn)檫@個(gè)跟車身還不一樣，車身從機(jī)構(gòu)上，要求每個(gè)點(diǎn)要這么切，對焊接的部位要求非常高。于是我們接了這個(gè)活來做一下工作。
我們總的思路是這樣，分三步走。第一步，把它做出來，焊出來。第二步，焊得好，通過道路跑車實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)，在產(chǎn)品上體現(xiàn)。第三步，焊得快，并把這個(gè)技術(shù)推到生產(chǎn)。基本上是這三步，前面申請專利，后面做很多標(biāo)準(zhǔn)。
但是這里面的問題跟上面案例是一樣的，我們一直在思考怎么保證生產(chǎn)的成本控制和怎么保證質(zhì)量的一致性。這個(gè)也是一直很關(guān)心的事，當(dāng)然這里面要簡單說一下我們做的工作。我們曾經(jīng)焊過四層板的，因?yàn)檫@種薄板的焊接，拿出去各種試驗(yàn)都沒有問題。更大的問題，還是我剛才說的，怎么保證我們最后生產(chǎn)的一致性。
這就說到題目最初說的，我們怎么保證形成閉環(huán)的自動化，激光焊接的閉環(huán)控制，還是一直在考慮的問題。實(shí)際上這個(gè)也在投產(chǎn)并運(yùn)用于生產(chǎn)了，還裝在我們相應(yīng)的產(chǎn)品里面了。結(jié)合上面的工作，我們一直在思考一個(gè)問題，閉環(huán)控制的問題，就是自動化閉環(huán)控制離智能制造多遠(yuǎn)。因?yàn)橹悄苤圃焓谴箢}目，涉及到產(chǎn)品智能化或者是裝備智能化。那么我們只能聚焦在激光焊接這一點(diǎn)，便于我能盡可能把它說清楚。
這是江淮的李總做的報(bào)告，看起來自動化到智能化只有一步之遙，但是我覺得這一步還很遠(yuǎn)。從工程院的報(bào)告來看，這個(gè)趨勢大家都知道，智能制造可以產(chǎn)生協(xié)同開發(fā)效應(yīng)，還能定制化?？偟膩碚f，我們一切目標(biāo)還是圍繞汽車企業(yè)用的QGT，即質(zhì)量成本、效率或者時(shí)間的概念。快速提高效率、縮短時(shí)間、降低成本，最后把質(zhì)量提上去，就能更可靠、更舒適、更安全、更環(huán)保、更智能，也更個(gè)性。當(dāng)然這里面有性能的指標(biāo)因素在里面。
那我們怎么從3．0跨到4．0？實(shí)際上按照4．0的描述大家都知道，它是CPS，可能現(xiàn)在解讀成另外一個(gè)表達(dá)方式，雙胞胎。和人一樣，那我們一定要有一個(gè)跟行動相匹配的腦袋在里面。工業(yè)里面應(yīng)該有一個(gè)系統(tǒng)，能反饋到這個(gè)。
李杰教授曾經(jīng)寫了一本書《工業(yè)大數(shù)據(jù)》。實(shí)際上他在美國做的預(yù)測工業(yè)4．0的案例，就是怎么來預(yù)測未來的設(shè)備出現(xiàn)故障，并提前預(yù)測。這基本上還是數(shù)字雙胞胎的概念。
回到激光這個(gè)事，我們借用了別的公司的一個(gè)圖，我覺得挺好的。激光焊接過程，一直在考慮的是自動化。怎么實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制并保證質(zhì)量？大家都知道可以通過焊前控制，焊中控制，或者焊后檢測。這是一個(gè)常規(guī)的理解，激光也是這樣的。
關(guān)于焊前控制，怎么確定它的焊縫和激光焦點(diǎn)位置的關(guān)系，包括焊縫的準(zhǔn)備呢？這個(gè)實(shí)際上比較容易實(shí)現(xiàn)，但是也不能無限的放大這種需求，不是說差別很大，然后被探測出來就能焊的了的。但這是一個(gè)前提。
第二，行業(yè)也做了很多的工作。我們通過前期的探測、跟蹤，實(shí)現(xiàn)精確的焊接，且對大間隙的控制等都做得很好?，F(xiàn)在的掃描焊可以做到配合，實(shí)現(xiàn)焊接。寶馬現(xiàn)在在采用這個(gè)技術(shù)。
另外就是前期的跟蹤，這個(gè)我覺得主要在設(shè)備上就可以實(shí)現(xiàn)了。那么更多是跟蹤的問題。焊中實(shí)際上是一個(gè)很復(fù)雜的事，但是激光有一個(gè)最大的特點(diǎn)，就是信息可以通過光的無接觸檢測，把它檢測出來，鑒別出來，然后識別出來它在焊接過程中的問題，然后形成一些反饋去執(zhí)行并控制系統(tǒng)。
大概是這么一個(gè)系統(tǒng)，反射一些光，檢測不同熔池的信號，然后反饋到執(zhí)行系統(tǒng)形成閉環(huán)控制。這就是我們原來一直追求的閉環(huán)控制系統(tǒng)。這個(gè)實(shí)現(xiàn)起來，同時(shí)又對技術(shù)數(shù)據(jù)提出了新的要求，很多標(biāo)的數(shù)據(jù)沒有。在這里面盡管用得不錯(cuò)，但是我們都沒有采用這個(gè)系統(tǒng)，看看下一步有沒有可能用上去。
最后就是探討的問題。好像是從自動化到閉環(huán)控制，再到智能制造應(yīng)該是很近的，好像喝著咖啡唱著歌就能實(shí)現(xiàn)。大家也有共識，這個(gè)恐怕是不能這么快能實(shí)現(xiàn)的?？赡芨喟凑臻]環(huán)控制，進(jìn)行大量的標(biāo)定，標(biāo)定的數(shù)據(jù)非常大。目前只能靠人工做。未來可能靠計(jì)算機(jī)幫助我們?nèi)ツM，那很多的事就省下來了。
記錄數(shù)據(jù)還是根本，上午很多嘉賓也說了，我們離不開積累。彎道超車，肯定離不開這個(gè)基礎(chǔ)。激光焊接技術(shù)也需要大量的數(shù)據(jù)來支撐，這是我們的體會。到下一步的還有很多功課要做。比如現(xiàn)在精良的裝備，包括焊裝，包括激光焊接設(shè)備本身，還要做大量的工作來滿足下一步4．0的需求。
精致的工件也很重要，工件不好，你技術(shù)再好也沒用，這是前提。接下來需要的是海量的數(shù)據(jù)和暢通的網(wǎng)絡(luò)，大家都能理解。海量數(shù)據(jù)的積累，可能更多企業(yè)不愿意做，包括我們也要沉下心來好好做這件事情，然后盡快的達(dá)到工業(yè)4．0。這個(gè)過程，比人的成長過程還要長一點(diǎn)，我是這么想的。
謝謝大家。
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