从AMTS 2017 看汽车制造未来发展新趋势

9月8日，为期四天的备受瞩目的第十三届上海国际汽车制造技术及装备与材料展览会（AMTS 2017）完美落下帷幕。本届展会共吸引了来自30个国家的575家企业参展，展示面积突破8万平方米。展会期间，来自29个国家的68,739位专业观众到场参观，这一数据较2016年增长24.6%，创历史新高。此外，超过200家企业及高校组团参观也成为本届展会的一大亮点（如上汽大通、大陆集团、无锡威孚、比亚迪、佛吉亚、臼井汽车零部件、浙江吉利控股、敏实集团、上海交大等）。

众多展商带来了汽车工程领域的前沿技术及系统集成解决方案，更有令人炫目的未来汽车制造的新科技，如AR/VR、智能物联、3D检测、智慧工厂等，充分体现了“未来已来”的展会主题。从中不难发现，智能制造和轻量化继续领跑未来汽车制造趋势。

智能制造——机器人，柔性，数字化，开放式平台

展会上，几十家机器人公司联袂展出了令人炫目的智能机器人时代的制造技术。其中，KUKA柔性系统展出了高柔性智能生产方式——矩阵式生产方式，通过大量启用智能机器人和AGV小车，将生产线转变为工作站，根据客户需求进行不同的生产。各个工作站既独立又互相配合，可以满足多变的市场需求。同时还能减少物流成本，提高生产效率。

除此外，KUKA系统还在信息透明度、信息交互和人工智能等三方面取得了不小的进步，譬如KUKA Connect 就能将现实的机械设备数据整合起来，搭建一个让用户可以随时随地通过任何一部终端设备访问自己的生产数据的平台，可以利用近乎无限的计算性能进行分析、管理单个设备和流程，在必要时还可以实现重新配置。

KUKA系统开发的开放式、可协同操作的模块化结构层和平台，将传统自动化技术和云技术有效融合，实现信息交互。智能生产和智能机器人相结合，让工业生产更加高效智能。

而不断引领自动化连接技术革新的史陶比尔（Stäubli），一直以来也在助力汽车工业转型升级，本届展会上，史陶比尔带来的让柔性化生产成为可能的换枪盘、实现动力电池PACK自动化测试的MCS组合连接系统等都无不令人感受到一个更快、更高效的汽车制造业。

史陶比尔（杭州）精密机械电子有限公司汽车行业销售经理吴克利在采访时表示，“未来的趋势是自动化程度越来越高，这从近年来机器人的异常火爆可见一斑。从设备的角度来看，随着自动化的升级，实现的功能也越来越多。当一台设备或者机器人能完成的工作越来越多时，它就会涉及到能源切换，这也是我们非常看好的一大领域。”从节制、可持续发展的角度来说，大家可以看到，汽车行业的可持续发展，能源会是个大问题。节能需要考虑到车身轻量化、省油、材料变化等。“在这些领域，我们也有一定的经验。譬如在上海通用汽车旗下的某个车身工厂就用我们的机器人进行铝车身方面的加工。而在车身材料方面，还值得关注的是——碳纤维材料在国外已经进入探索应用阶段，史陶比尔的产品也应用于该工艺中。同时，我们还在动力电池生产中的柔性切换方面具备经验。”

除此外，还有多家展商展出了机器人智能化焊接装备——能将焊接动态过程的信息传感、智能工艺规划与焊接机器人系统集成的新型装备。一汽模具公司、上海德梅柯公司就展出了车身柔性智能焊装生产线——可实现6种车型切换柔性生产。应用机器人柔性总拼技术，自动化率达可以达到95%以上。他们还展示了机器人滚边技术——四门滚边，两盖滚边，顶盖天窗滚边。

再来，在车身制造中常见的飞行焊接也在展会上引起关注。飞行焊能令车身设计更加灵活，仅需从一个方向进行焊接，可用激光完成闭环截面的焊接。管材和型材也可用于车身设计，并比冲压板材刚性更强，可在减轻重量和降低成本的同时增加车身结构的刚性。只需更少的定位和夹持即可实现高精度焊接件及整个车身。热量输入更少、热变形更小，焊后工件精度更高。相对电阻点焊，成本还更低：效率更高，占地面积更小，更少的维护时间及成本，材料方面也更节省，同时还提高了车身结构的性能（更轻，更强）。

数据显示，中国企业现有自动化焊接设备占总焊接设备的比例约为50%。而国外同行业的先进企业焊接自动化设备占焊接设备的比例为80%以上，日本已达到90%。应用新型智能焊接设备来实现自动化焊接将成为焊接行业今后多年的发展目标。

而在动力电池方面，首次参展的三菱电机自动化带来了锂电池智能制造方面的技术——从整个智能工厂的建设，从下层的数据采集、处理，到上层的连接ERP、SAP等整个的制造流程，三菱电机自动化展示了相关工艺中的先进技术。比如控制锂电池隔膜的涂布、分切，当然也包括设备的维护、管理等。

谈及参展初衷，三菱电机自动化（中国）有限公司副科长李丹峰表示，“从目前汽车制造业来看，新能源汽车是未来重点大力发展的方向。作为新能源汽车中最核心的部件之一锂电池，我们在这一领域有较大的投入。众所周知，锂电池在日本、韩国的发展较快。因此，三菱此次也想将锂电池制造领域先进的技术带给中国用户，助力中国新能源汽车行业健康、快速、高效地发展。”

伟本智能机电今年以“整体智能制造解决方案”为主题进行了全面展示，据公司总经理龚学培介绍，“与去年相比，我们在物流板块展示的是立体库模型，随着近几年智能物流要与整个智能工厂联系起来，我们把智能叉车也加上了。”他认为，很多中国的企业其实都想提升智能化水平。但其中要面对不少客观问题——比如老生产线的改造、如何令MES（制造执行系统）真正落地。必须从ERP往下，从设备单元往上，两条线结合起来，把MES彻底打通，这样才能把整个公司的智能化连起来。

在他看来，实现“有中国特色的工业4.0”具有一定的挑战，除了汽车整体制造厂家外，很多客户对智能制造的理解不够深刻。其实智能制造有很多前提，“比如我们在给客户进行智能制造规划时，如果只是将原先的产品根据智能制造标准，做一些适当的调整，那么整个智能制造的投资便会大幅减小，但如果客户想完全保留原有的产品、工艺，那对我们来说整个智能制造的空间就会减少。

北京自动化研究所、苏州宏软信息公司等展商也展示了在数字化工厂方面的解决方案。譬如北京自动化所自主研发了MES，为东风汽车、一汽、东风康明斯、玉柴、北京现代发动机、海尔集团、正泰电器、空间技术研究院、建设集团等企业的数字化制造提供了解决方案。他们还承担了一汽、东风汽车等100多条发动机装配生产线设计制造工程。近年又成功申报了多项国家智能制造专项，如，与潍柴动力股份有限公司联合成功申报了“汽车发动机数字化车间”项目。苏州宏软信息公司则基于MES/ERP/CAD/CAM/CAE/ CAPP/PDM等信息技术，为玉柴公司提供了发动机数字制造生产线，为格特拉克公司提供了DCT变速器数字生产线等。

轻量化制造技术 方兴未艾

轻量化制造技术已经成为现代汽车制造的关键技术，特别是采用轻量化材料制造的新能源汽车。

 本次展会上，高强钢、铝合金、复合材料等轻量化材料的成型、连接技术与装备就令人眼花缭乱。譬如激光拼焊板技术能起到减重、结构安全性和结构精度高等优点。全球现有300余条激光拼焊线，每年生产的激光拼焊板有几亿件。预计到2020年我国将生产6,000万件拼焊板，生产线将达到60条。目前，国内激光拼焊生产线仍大部分依赖进口。

 展会期间，苏州李氏集团展出了国内首创的激光拼焊全自动生产线，以及二合一激光拼焊全自动生产线：可以串连同步焊接一块三拼件激光拼焊板，也可以同时焊接两块两拼件激光拼焊板。可加工电镀锌板、热镀锌板、冷轧板、酸洗板、超强钢板。

而作为激光行业的领头羊，通快（Trumpf）也在本次展会上携最新一代的IPFO智能振镜等产品重磅亮相，通快（中国）有限公司行业与产品总监纪江华表示，“从去年至今，中国汽车行业发展状况非常好，激光行业是一大亮点，在汽车领域的应用越来越多，在智能化、自动化、轻量化等方面，激光都有着巨大的优势。我们也留意到，从去年到现在，甚至未来，整个汽车制造业中，越来越多的制造环节会使用到激光技术，这为我们创造了机会。”他同时透露，通快已经推出了SeamLine Remote焊缝质量监控传感器，以后围绕传感器也会有更多的新品问世。这些传感器结合通快的智能激光器、焊接头等设备，可以为客户提供整套从激光源、镜头到加工的过程监控，实现整个智能化系统。

此外，铝合金超塑成形技术、复合材料零部件成形技术、高速镀锌板焊接工艺，以及激光复合焊等多项技术也为“轻量化”带来裨益。

其中，铝合金超塑成形技术与装备——铝质零件减重效果可达30-40%。每使用1kg铝，可使轿车寿命期减少20kg尾气排放。目前，几乎所有国内外汽车制造商都在新车型上尽可能利用铝合金材料。1999年，奥迪公司推出的A2车型，与相当的钢质车型相比，减重43%，后来出现的A8 ，通过激光焊和铆接的方法把铝合金钣金件连接到铝合金空间框架上，减重近50%。在福特公司为纪念成立100周年生产的纪念车上，采用了全铝结构车身。欧洲每辆轿车的轻合金用量已超过120kg，占轿车自重的10%，在某些结构部位呈现出“以铝代钢”的趋势。这次展会上也展出了大量铝合金成型技术。

复合材料零部件成形技术与装备——选用碳纤维复合材料制造结构件、覆盖件，可减轻质量达30%左右。很多汽车制造厂商生产的高档、豪华轿车几乎都开始尝试应用各种碳纤维复合材料。福特公司在2007年进行的研究证明碳纤维复合材料可以将零部件种类减为原来的8%，加工费用相对钢材降低60%，粘结费用相对焊接减少25%～40%。

高速镀锌板焊接工艺——汽车底盘采用镀锌板代替传统钢板，可使钢板更薄，从而实现轻量化。但在钢板焊接中，使用传统焊丝会在焊缝中产生大量气泡。这次林肯电气展出的高速镀锌板焊接工艺，采用了新型焊丝，能显著提高焊接质量。

激光复合焊——伏能士公司展出的激光复合焊技术，将两种焊接技术完美结合，从而获得优良性能。包括高能量密度，高能量利用率，高电弧稳定性等。