新能源汽车热成型钢轮智能制造策略
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摘要：利用热成型工艺改变传统冷作钢轮制造工艺，依托互联网信息技术，实现互联网与传统钢轮的结合，优化生产要素，透明化生产流程，更新业务系统，从而完成传统制造业转型升级。 “新能源汽车热成型钢轮智能制造”项目的目的是充分发挥互联网的优势，将互联网与传统产业深度融合，通过产业升级提高生产效率和产品质量，最终实现智能制造的目标。
关键词：钢轮； 热成型； 智能制造
0 前言
作者简介：李晓飞(1974—),男,硕士,工程师/讲师,主要研究方向为汽车智能制造战略。 目前，传统制造企业正在艰难转型，但市场规模增长有限，劳动力成本快速增加。 因此，要想获得更多的利润，增强企业的核心竞争力，就必须从生产过程的管理入手。 工厂制造成本是最大的成本来源，生产部门是工厂最大的部门，制造是工厂的核心。 因此，优化制造、提高生产管理具有重要意义。 同行企业之间的竞争已从产品、质量、价格的竞争升级为管理的竞争。 只有更好地利用互联网技术提高制造水平，才能为客户提供更满意的产品和服务，同时保证企业健康持续发展。
钢轮生产是传统制造业。 钢轮由轮辋和辐条组成。 轮圈采用滚压加工，辐条采用冲压加工。 这两种传统的加工方法都属于冷加工； 两者焊接在一起，涂漆，检验合格后包装入库。 传统的钢轮生产管理存在以下缺陷：①生产现场缺乏先进的管理方法，没有信息报告机制反馈车间现场情况，无法及时优化制造过程的管理业务; ②钢轮的生产质量追溯是批次追溯，但每批次的产量都比较大（可达几千、几万套），一旦出现质量问题，无法查到供应商、供货时间、接收器、检验参数以及生产过程中产品的质量。 各环节的时间、技术参数、工艺参数、设备状态、操作人员、检验人员等信息。
随着国家“碳达峰、碳中和”战略的发布，新能源代表着能源的重大变革。 为实现智能制造目标，加快传统制造企业转型升级，利用互联网技术结合新能源汽车热成型钢轮生产，可以依托互联网信息技术优化生产要素、更新业务系统，并完成钢轮的制造。 转型升级。 “新能源汽车热成型钢车轮制造”项目采用超高强度热成型钢进行车轮生产，并采用热加工方法，减少簧下质量，提高产品舒适性，提高经济性。 充分发挥互联网优势，将互联网与传统产业深度融合，通过产业升级提高生产效率和质量，最终实现生产过程可视化和生产管理现代化。
1 新能源汽车热成型钢轮智能制造方案
传统制造企业不具备互联网实力和专业知识技术，需要依靠专业智能制造企业的力量来实现企业的智能化转型。 想要真正将智能制造融入企业的生产经营过程，持续为生产发展提供有价值的数据支撑，不仅要装备智能硬件，还要构建智能制造体系。
企业要实现真正的智能化，首先要完成数字化转型，需要经历业务数据化、数据商业化和数据资本化三个阶段。 企业应布局智能工厂战略，制定分步可行的智能制造方案，以制造执行系统（MES）为核心，负责调度生产、物料、质量、设备，通过整合和优化生产流程，提高生产效率。 通过新能源汽车钢轮热成型生产技术，建立统一的制造工艺信息平台，推进车间一线信息化建设，整合生产力，实现车间工艺任务调度，解决多工况下的生产计划与调度。 -多品种、小批量生产模式 应对复杂问题，实现负载均衡生产，整体提高企业效率，降低运营成本。
1.1 钢轮智能制造要素
在钢轮生产过程中，需要对材料、设备、人员、工艺、测量、工艺指令和环境设施等工厂所有资源进行控制，以提高制造效率，优化生产过程。 新能源汽车热成型钢轮智能制造系统的主要功能如下： ①实时采集、传输生产数据，通过设计的功能（程序）提供给有需要的管理人员，使其了解生产情况及时改变并提供有针对性的解决方案。 控制与控制，实现对生产的有效控制； ②通过分析生产数据找出规律，改进生产组织管理方法，优化生产管理体系。 具体要求如图1所示。
根据企业的管理模式和自动控制水平，将各种自动化设备和自动控制系统联网，自动采集生产过程中的数据，实现企业生产信息的集成，建立全企业的实时和历史数据库。 汽车热成型应用最关键、核心和基本的任务。
1.2 二维码方案
要实现所有钢轮的准确追溯，就需要对每个钢轮进行编码，即为每个钢轮提供一个“ID号”。 但钢轮无法采用激光或喷墨打码，这是由轮圈和辐条的特殊工艺决定的。 一般轮圈采用滚压加工，会导致加工前打印的二维码变得无法识别； 辐条经过冲压加工，其表面形成复杂的曲面，导致二维码变形，影响读码准确性； 热成型加工会加剧其变形，表面的氧化物使二维码变得模糊； 最后对焊接好的合成钢轮进行喷漆，表面电泳漆将二维码覆盖。 因此，如何在产品上编码是决定项目成功的关键点之一。
经过大量的实验研究，制定了新的二维码方案。 热成型过程完成并完成抛丸处理后，将二维码置于辐条螺栓孔之间； 考虑到辐条空间较小，二维码尺寸设置为6mm×6mm，编码深度为0.3~0.4mm； 为了提高编码效率，请将二维码内容设置为6位字符串（64位数字）。 盐雾试验（ASTM B117-64标准）验证30天，读码器（ 8050）可以正常读取点阵二维码； 经过湿度测试（ASTM D1735标准）和浸水测试（ASTM D870-54标准）后，条码阅读器（ 8050）仍然可以正常读取点阵二维码。 照片读码验证（仿真轮售出后拍照，完成数据溯源），用手机拍摄二维码照片，然后用打印机打印出来，读码进行验证，读码器（ 8050）可以顺利读取代码。
二维码方案具有以下优点：不影响轮毂整体美观； 方便后期定位，易于实现流水线识别； 二维码位置与铝轮一致； 易于夹紧和定位，可提高打码质量。
1.3 特殊特性设备
特殊特性一般是指客户指定的产品和工艺特性，包括政府法规和安全特性、供应商通过产品和工艺了解而选择的特性以及制造经验。 产品的特殊性主要来自以下两个来源：①用户的明确要求，如图纸尺寸上的特殊标记（多用于汽车零部件上）； 系数（RPN）值较高，但不能提高产品的固有性能。
钢轮的特殊特性可以理解为产品满足客户要求的属性，如装配尺寸、强度、硬度、焊接、可靠性、涂层等，通常是指客户关心的内容。 对于精加工机、反拉卷机、合成焊机等与钢轮相关的特殊特性设备，需要采集其特性过程的数据，包括速度、分时膨胀距离、气垫压力、电流、电压和送丝。 速度、气体流量等
1.4 生产过程控制
对于钢轮生产，应先完成来料质量控制（IQC）检验，并将检验结果输入系统以确定是否签发。 对各岗位操作人员实行在岗管理，符合资质要求的员工即可上岗，系统记录员工的工作时间和对应岗位，方便后期追溯。
对于辐条的生产，应该从装料开始。 投料生产线节拍为6s，打码节拍不超过3s； 辐条冲头在冲压前有预压动作，冲压后有短暂的停顿，停顿时间可调，不小于2s； 信号触发激光打码机按照设定的规则开始打码； 打码完成后，为打孔机预留反馈接口。
对于轮圈的生产，送料生产线的节拍也是6s，打码的节拍不超过3s； 现场轮辋定位传感器触发并给出信号，触发激光打码机按照设定的规则开始打码； 留下反馈接口。 辐条、轮圈制作完成后进行合成，生产线循环时间为12s； 合成后，在最终产品上打码，单个轮子打上点阵码，循环时间不超过12s； 同时将点阵码与采集到的焊接数据进行绑定。 自动检测站的读码器读取辐条码、轮圈码和点阵码，并将3个码进行绑定，完整记录产品生产过程。
最后一道工序是喷漆。 车轮等车底部件使用条件恶劣，耐腐蚀性要求高。 因此，涂层对产品的表面质量影响较大。 它关系到产品上的二维码能否被读取，这是项目成功的关键因素。 。 绘画过程可分为以下9个步骤。
(1)用热水清洗。 将喷淋压力调节在0.10~0.20MPa之间，确保产品及二维码区域清洁。
(2)预撇油。 补充的水可用除油液和热水清洗。 除油液由硅酸钠、磷酸钠、表面活性剂等配制而成，可去除产品及二维码区域的油污。
(3)第二次用水清洗。 除去脱脂清洗剂并冷却工件。
(4)表面调整。 使用浓度为3‰的钛酸盐表面处理剂，将钢板表面调节至微碱性，pH值为8.0~9.5。
(5)磷化。 磷化液总酸度为18~24PT； 二维码区域磷化膜结晶均匀、细腻、牢固，颜色为浅灰色至深灰色。 局部允许有少量彩膜，但在不影响涂膜均匀性的基础上，不允许有严重挂尘、轻微水渍、挂尘，以保证涂装后二维码的可读性。
(6)游泳前用纯净水清洗。 要求滴水的电导率K小于或等于30μs/cm。 如果K大于50μs/cm，必须立即清洗槽并更换纯水，以保证电泳后的质量。
(7)阴极电泳。 电泳槽固含量为13±2%，pH为5.0~6.2，电导率K为1000±400μs/cm，溶剂含量为1.0%~2.0%，灰分含量为10±4%。 电泳后，轮毂及二维码处漆膜是否均匀，表面无气泡、橘皮等不良现象。
(8)用超滤水(UF)冲洗。 超滤液pH值为4.8~5.8，电导K为800±400μs/cm。
(9)电泳干燥。 温度175~205℃，保温时间25~35min。 二维码区域附着力等级为0级，电泳表面硬度等级大于等于H级。
成品检验站锁定检验读码器，并检查该过程中第一件特殊设备是否通过。 如果没有通过，就在这里进行卡控。 对于有缺陷的产品，需要进行二次判断，合格的成品才能包装入库。 在上述生产流程的控制下，钢轮每轮一码，可追溯至单件，满足了智能制造的基本要求。
2 新能源汽车热成型钢轮智能制造的优势
目前，热成型材料仅应用于汽车防撞钢梁、加强柱等，尚未大量用于车轮生产。 该项目采用新材料、新工艺、新生产方式，在国内外钢轮制造行业属首创。 通过互联网技术的融合，生产管理人员可以监控从原材料进厂到产品入库的整个生产过程，记录产品所使用的材料、设备、产品检测数据和结果，以及产品的生产时间。各工序的产品、人员信息等。通过系统分析信息并制作报表，可以实时了解生产现场的生产进度、目标完成情况、产品质量、人力、机器、材料的利用率，使整个生产现场完全透明。
2.1 完全透明的生产体系
通过报表、电子看板显示等，借助二维码和设备数据接口技术，实时了解订单生产进度、待处理订单、在制品状态、生产效率、不良品等。 ，掌握和控制所有物料的流向和状态，提高按期完成率，缩短生产周期，减少跟单、统计、物料盘点和核对等工作。 工厂相关管理人员可以全面了解整个工厂的生产进度、任务完成情况和产品质量。
2.2 物流正向和逆向追溯
根据物料批号，可在系统中追溯各生产场地、设备、成品、产品检验等相关信息； 根据产品编号，可追溯关键材料供应商、批次、生产记录、检验记录等信息，如图2所示。
2.3 设备集成信息管理
通过设备连接收集测试设备信息，可以减少人工录入，提高测试效率，同时可以管理设备、分析设备效率。
2.4 实时质量监控、分析和改进
质量数据的采集和关键控制点的实时报告使管理人员和质量人员能够实时掌控现场的质量情况。 通过设置质量水平阈值可以自动触发警报，启动改进程序，并智能生成专业的质量分析报告。 决策的工具和基础。
2.5 数据分析与决策支持
基于数据库，提供菜单式、智能化的性能数据统计与分析。 数据来源统一、客观。 通过模板预设，智能完成各种专业分析图表，为管理决策和精益生产提供有力支持。
2.6 扁平化、人机协作与信息交互
传统制造业与互联网以及新材料、新工艺的结合可以优势互补，特别是在汽车及零部件制造行业。 这种创新具有典型示范意义。 互联网技术在钢轮行业的应用是首创，对于行业转型升级具有重要的标杆意义，可以在整个钢轮行业乃至车轮行业得到推广。
3 尾声
项目上线半年后，实现了项目总体目标：搭建一个可与系统应用和产品（SAP）无缝集成的生产信息平台，提高工厂运营效率，降低成本，提高竞争力，协调集团内部软件平台。 统一性可降低实施、维护和系统集成成本。 各部门以生产为服务对象，以计划为核心，生产计划完成率达到100%； 能够全面掌握生产过程中的人、机、料、方法、环境、检测等环节，使生产过程更加稳定可控，产品整体合格率提高5%； 设备管理逐步由注重故障维修转向日常维护，增强主动维护意识，减少设备意外停机，加快生产运行，提高产品一次合格率； 使得设备整体效率（OEE）提高到80%，产量提高10%以上，一条生产线单班产量从3000件提高到3500件左右； 大大提高了现场过程管理，提高了产品产量和质量，减少了不合格产品数量和返工修理次数，取得了良好的经济效益。 初步测算，一条生产线合格率每提高1个百分点，每年至少可创造100万元效益。 公司后期计划将该项目延伸至其他生产线、同类产品生产车间以及国内其他生产基地。
“新能源汽车热成型钢轮智能制造”充分发挥了互联网优势，使其与传统产业深度融合。 可以了解和掌握生产现场的状况，还可以通过互联网获取信息，远程跟踪订单进度、产品质量、库存等。
注：以下视频与上述文章内容没有直接关系。