機械自動化技術(shù)融入新能源汽車維修中的應(yīng)用探討

摘要：分析了新能源汽車維修特點；重點探討了機器人、自動化裝配線、智能化倉儲物流等機械自動化技術(shù)在新能源汽車維修領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀；針對性地提出加強關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、建立維修標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、培養(yǎng)復(fù)合型人才、完善服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等推動機械自動化技術(shù)應(yīng)用的建議。通過深度融合新能源與自動化，推動維修模式創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)變革，提升新能源汽車全生命周期服務(wù)水平，為汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。

關(guān)鍵詞：機械自動化；新能源汽車；維修；機器人；智能制造

中圖分類號：U472.4 收稿日期：2024-09-27

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.12.037

1 前言

新能源汽車是汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、交通運輸綠色低碳發(fā)展的必由之路。在雙碳目標(biāo)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策的持續(xù)引導(dǎo)下，我國新能源汽車產(chǎn)銷量實現(xiàn)爆發(fā)式增長。新能源汽車保有量持續(xù)攀升，也對汽車售后服務(wù)市場帶來巨大增量［1］。新能源汽車采用電機、電控等新型動力系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)布局、控制策略上不同于傳統(tǒng)燃油車，對維修工藝、設(shè)備、人才提出更高要求，新能源汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化趨勢凸顯，軟硬件一體化特征突出，對售后服務(wù)的智能化水平和響應(yīng)速度提出挑戰(zhàn)［2］。如何順應(yīng)新能源汽車技術(shù)變革趨勢，借助自動化、信息化手段賦能汽車維修，推動維修模式和業(yè)態(tài)創(chuàng)新，已成為新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要課題。

2 新能源汽車維修特點

新能源汽車依靠電池、電機等實現(xiàn)動力驅(qū)動，在車輛結(jié)構(gòu)、原理、性能上有別于傳統(tǒng)燃油車，這就對其維修保養(yǎng)提出了特殊要求。新能源汽車維修特點如圖1所示。

a.系統(tǒng)復(fù)雜性高。新能源汽車采用車載互聯(lián)、自動駕駛等前沿技術(shù)，軟硬件高度集成，涉及動力電池、電機、電控等多個核心部件，對維修人員專業(yè)知識和技能的全面性、綜合性提出更高要求。

b.作業(yè)精細(xì)化要求高。新能源汽車動力電池等核心部件對溫度、濕度等環(huán)境因素敏感，需在恒溫、防塵、防靜電的環(huán)境中實施檢測維護，對維修工藝、設(shè)備、場地等有著更為嚴(yán)格的要求。

c.故障診斷的智能化需求突出。新能源汽車依靠上千個傳感器和控制單元的協(xié)同運轉(zhuǎn)，一旦某個部件失效，會引發(fā)連鎖反應(yīng)，需要專業(yè)診斷設(shè)備解析海量數(shù)據(jù)，判斷根本故障，難以單純依靠人工經(jīng)驗排查。

d.維修過程中的安全風(fēng)險高。動力電池攜帶大量電能，一旦拆卸不當(dāng)可能引發(fā)高壓電擊；電池?fù)p壞后易引發(fā)起火、爆炸等嚴(yán)重后果，需采取可靠的絕緣防護措施，特殊情況下需使用防爆工具。

3 機械自動化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

機械自動化技術(shù)通過機器人、自動化生產(chǎn)線、智能倉儲物流等，可顯著提高設(shè)備自動化、數(shù)字化水平，減少人工作業(yè)強度，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量一致性，已在汽車整車制造等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近年來，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，機械自動化技術(shù)在新能源汽車維修領(lǐng)域也得到越來越多地應(yīng)用，極大拓展了新能源汽車售后服務(wù)的深度和廣度。

3.1 機器人在新能源汽車維修中的應(yīng)用

機器人以其高精度、高效率、可重復(fù)性等優(yōu)勢，在新能源汽車生產(chǎn)制造中得到日益普及，近年來在維修領(lǐng)域的應(yīng)用也初露頭角。

一方面，機器人視覺引導(dǎo)下的精準(zhǔn)拆裝技術(shù)日臻成熟。新能源汽車內(nèi)部空間布局緊湊，線束、部件排布復(fù)雜，對精細(xì)化拆裝提出更高要求。采用機器人自動拆卸技術(shù)，通過視覺傳感器、力傳感器引導(dǎo)機器人精準(zhǔn)定位螺栓、卡扣，控制拆卸力矩和軌跡，可顯著提高作業(yè)效率和精度，降低因不當(dāng)操作導(dǎo)致的部件損壞風(fēng)險。比如采埃孚研發(fā)的機器人自動拆卸工作站，可實現(xiàn)動力電池包內(nèi)90%以上部件的自動拆解，動作重復(fù)精度可達(dá)0.05 mm，可滿足電池包零部件再制造的需求。

另一方面，機器人智能檢測與故障診斷技術(shù)不斷突破。利用機器人搭載檢測設(shè)備對車輛進行全方位掃描，通過聲振、內(nèi)窺鏡等無損檢測手段，發(fā)現(xiàn)車身、電池隱患。再結(jié)合車輛行駛工況大數(shù)據(jù)，建立故障模型、分析早期故障預(yù)兆，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)、高效的預(yù)測性維護。博世公司開發(fā)的智能檢測機器人，集成了熱成像、聽診等檢測功能，可自動巡檢車輛熱管理系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)狀態(tài)，識別泄漏等隱患源，實現(xiàn)2 min快速體檢，搭載AI驅(qū)動的機器學(xué)習(xí)算法，機器人可基于大量維修案例和專家知識的學(xué)習(xí)，判斷故障部位、原因和維修方法，并不斷強化和完善診斷模型，智能化水平將持續(xù)提升。

3.2 自動化裝配流水線在新能源汽車維修中的應(yīng)用

原本廣泛應(yīng)用于整車制造的自動化裝配線，如今也開始服務(wù)于新能源汽車維修領(lǐng)域。模塊化、柔性化的裝配生產(chǎn)線設(shè)計理念，不僅讓不同車型共線作業(yè)成為可能，也讓維修過程的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化水平大幅提升［3］。

上海某公司采用模塊化設(shè)計的電池包自動化裝配維修線，通過機器視覺、機器人等自動化設(shè)備，精準(zhǔn)拆解電池包并更換故障模塊，作業(yè)效率較人工提升3倍以上，裝配線每一個工位都安裝了智能質(zhì)控系統(tǒng)，對裝配件的型號、數(shù)量、裝配狀態(tài)進行自動化檢測，一旦發(fā)現(xiàn)問題即自動預(yù)警，從源頭上控制質(zhì)量風(fēng)險。

另外，基于工件色標(biāo)管理和RFID技術(shù)，可對維修過程進行全流程數(shù)字化管控和質(zhì)量追溯，實現(xiàn)維修任務(wù)進度、備件需求等實時優(yōu)化調(diào)度［4］。比亞迪成都新能源汽車生產(chǎn)基地建設(shè)了自動化總裝配送線，實現(xiàn)動力總成與底盤的自動精準(zhǔn)對位，裝配效率和合格率均顯著提升。

總之，自動化裝配線讓新能源汽車維修實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，減少了人為質(zhì)量波動，大幅提升了生產(chǎn)組織柔性和智能化水平。而隨著5G、大數(shù)據(jù)、VR等新興技術(shù)在維修領(lǐng)域的應(yīng)用，自動化生產(chǎn)線將向更高集成度、更強控制力方向發(fā)展，推動新能源汽車維修模式的革新。

3.3智能化倉儲物流系統(tǒng)在新能源汽車維修中的應(yīng)用

新能源汽車多樣化的產(chǎn)品形態(tài)和個性化的配置需求，對維修備件的品類、庫存提出了更高要求，備件價值量大，對倉儲條件、周轉(zhuǎn)效率、現(xiàn)場配送等也有特殊需求［5］。

近年來，AGV小車、智能倉儲等裝備的發(fā)展，為新能源汽車維修物流提供了新的解決方案。國內(nèi)外車企紛紛引入AGV智能物料配送，實現(xiàn)維修備件、工裝、耗材等物資的自動化配送。AGV通過SLAM建圖導(dǎo)航、二維碼定位等，可實現(xiàn)車間內(nèi)的智能路徑規(guī)劃和避障行駛，24 h不間斷配送，顯著提高了配送的及時率和準(zhǔn)確率，引入AGV也減少了叉車等燃油設(shè)備使用，實現(xiàn)廠區(qū)物流“零排放”。

在倉儲管理方面，立體倉庫、穿梭車、AGV到ASRS系統(tǒng)的有機集成，實現(xiàn)了倉儲作業(yè)的自動化、透明化管理。智慧倉儲管理系統(tǒng)還可與訂單系統(tǒng)、生產(chǎn)計劃、運輸調(diào)度深度集成，基于大數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)，對需求進行智能預(yù)測，動態(tài)優(yōu)化庫存策略，提高供應(yīng)鏈柔性。比如寧德時代與快倉合作，實現(xiàn)電池倉儲全流程自動化作業(yè)，揀選效率提升3倍，人力節(jié)省60%。

4 應(yīng)用創(chuàng)新建議

4.1 加強關(guān)鍵共性技術(shù)攻關(guān)，突破核心零部件國產(chǎn)化

機器人、自動化裝配等智能制造裝備的大規(guī)模應(yīng)用，是推動新能源汽車維修高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。然而，核心零部件受制于人的技術(shù)瓶頸，已成為制約我國汽車維修自動化、智能化發(fā)展的軟肋。機器人本體的減速器、伺服電機，智能傳感器的紅外、視覺元件，數(shù)控系統(tǒng)的高性能CPU等核心部件，大多依賴進口，關(guān)鍵技術(shù)長期被發(fā)達(dá)國家壟斷。這不僅導(dǎo)致自動化設(shè)備應(yīng)用成本居高不下，更可能因國際局勢動蕩遭遇斷供風(fēng)險，危及行業(yè)核心競爭力。

破解這一困局，根本出路在于加大關(guān)鍵共性技術(shù)攻關(guān)力度，發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)pjt+2pE3tnGUsDn+L8klXg==急需的卡脖子難題，組織產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同攻關(guān)。國家層面應(yīng)加大對機器人、工業(yè)控制系統(tǒng)等領(lǐng)域的研發(fā)投入，推進核心零部件國產(chǎn)化替代，聚焦汽車維修場景需求，突破機器人柔性化、模塊化技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)智能裝備高精度傳感、精準(zhǔn)控制、人機協(xié)作等關(guān)鍵技術(shù)的新突破。通過強化技術(shù)創(chuàng)新，攻克一批“卡脖子”難題，形成一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心零部件，提升智能裝備的可及性、經(jīng)濟性。

4.2 建立新能源汽車維修標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，完善質(zhì)量追溯體系

我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼，而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)還相對滯后。部分維修企業(yè)仍沿襲燃油車時代的粗放式管理，維修質(zhì)量參差不齊，維修技術(shù)數(shù)據(jù)缺失，較難實現(xiàn)全過程的精細(xì)化管控，亟需標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的引領(lǐng)和規(guī)范。

應(yīng)圍繞新能源汽車檢測診斷、故障排除、裝配拆解、調(diào)試升級等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從人員、設(shè)備、工藝、流程等維度入手，研究制定一批急需的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確作業(yè)指引和基本要求。特別是針對動力電池、驅(qū)動電機、電控系統(tǒng)等核心部件，有必要制定更為細(xì)化的拆解維修規(guī)范，做到維修全過程可追溯、質(zhì)量可管控。

加快建立全國統(tǒng)一的新能源汽車維修技術(shù)信息系統(tǒng)，匯聚整車廠商、零部件供應(yīng)商、維修企業(yè)等的生產(chǎn)制造信息，為維修作業(yè)提供權(quán)威數(shù)據(jù)支撐。

建立嚴(yán)格的維修質(zhì)量管理制度，將維修業(yè)務(wù)納入汽車全生命周期質(zhì)量管理，構(gòu)建起覆蓋研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、使用、維修、報廢等環(huán)節(jié)的質(zhì)量追溯閉環(huán)，壓實各方責(zé)任，維護消費者合法權(quán)益。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的生命力在于實施，加大標(biāo)準(zhǔn)宣貫力度，引導(dǎo)維修企業(yè)積極采標(biāo)，將標(biāo)準(zhǔn)要求細(xì)化為可執(zhí)行的作業(yè)指導(dǎo)書和操作規(guī)程，融入日常管理全過程。

加強標(biāo)準(zhǔn)實施監(jiān)督檢查，定期開展維修企業(yè)質(zhì)量體系評估，推行第三方認(rèn)證，促進行業(yè)自律、持續(xù)改進，建立標(biāo)準(zhǔn)實施信息反饋機制，及時評估標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行效果，發(fā)現(xiàn)新情況、新問題，以開放包容的態(tài)度鼓勵先行先試，為標(biāo)準(zhǔn)修訂完善提供“活水”，積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)化活動，加快國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)接軌，提升中國標(biāo)準(zhǔn)的“含金量”，推動中國方案、中國標(biāo)準(zhǔn)走向世界。

4.3 培養(yǎng)復(fù)合型技術(shù)人才，推動產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新

新能源汽車融合了新能源、人工智能、大數(shù)據(jù)等多學(xué)科知識，對從業(yè)人員綜合技術(shù)素質(zhì)提出了更高要求。一方面，加強專業(yè)人才培養(yǎng)，鼓勵院校開設(shè)新能源汽車專業(yè)，優(yōu)化課程設(shè)置，強化學(xué)生實踐動手能力。鼓勵企業(yè)與高校共建聯(lián)合實驗室、實訓(xùn)基地，讓學(xué)生在真實場景中強化專業(yè)技能。另一方面，加強在職人員培訓(xùn)，定期開展新能源汽車技術(shù)、自動化設(shè)備操作維護等專題培訓(xùn)，提升一線員工適應(yīng)新技術(shù)變革的能力，發(fā)揮行業(yè)組織作用，搭建產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新平臺，加強關(guān)鍵共性技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)，促進科研成果就地轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，加速形成一批拳頭產(chǎn)品和示范項目，以點帶面推動新能源汽車維修技術(shù)進步。

4.4 完善售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，探索新型商業(yè)模式

新能源汽車“三電”系統(tǒng)的維修對場地、設(shè)備等有更高要求，而傳統(tǒng)燃油車維修網(wǎng)點受場地、資金、技術(shù)等因素限制，短期內(nèi)難以完成向新能源汽車維修的轉(zhuǎn)型。應(yīng)鼓勵主機廠、電池廠等產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)協(xié)同，合力打造區(qū)域化的新能源汽車維修中心，實現(xiàn)維修設(shè)備、備件、技術(shù)的共享共用，節(jié)約建設(shè)和運營成本，應(yīng)依托獨立售后服務(wù)連鎖、互聯(lián)網(wǎng)平臺等，發(fā)展社會化的新能源汽車維修網(wǎng)絡(luò)。

鼓勵有條件的企業(yè)建立中央倉儲，為周邊經(jīng)銷商、維修站提供共享備件，提升備件使用效率，車企還應(yīng)創(chuàng)新商業(yè)模式，發(fā)展預(yù)約檢測、上門維修等個性化增值服務(wù)，建立服務(wù)積分獎勵、會員俱樂部等，提升用戶忠誠度，推動形成線上線下一體、線下閉環(huán)管理的新型服務(wù)生態(tài)，提升新能源汽車用戶全生命周期體驗。

5 結(jié)語

機械自動化作為智能制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將助力新能源汽車維修模式的變革和創(chuàng)新。通過數(shù)字化、智能化手段賦能，推動維修從傳統(tǒng)的經(jīng)驗判斷向?qū)I(yè)化、精細(xì)化轉(zhuǎn)變，從被動響應(yīng)用戶需求向主動優(yōu)化服務(wù)模式升級，有利于顯著提升新能源汽車維修保障水平，為汽車強國建設(shè)貢獻力量。相關(guān)部門要高度重視新能源汽車售后服務(wù)體系構(gòu)建，將新技術(shù)應(yīng)用與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制修訂、人才培養(yǎng)、網(wǎng)點建設(shè)等有機結(jié)合，形成政策合力，營造產(chǎn)業(yè)生態(tài)，加快構(gòu)建與新能源汽車技術(shù)進步相匹配、與行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展相適應(yīng)的現(xiàn)代化維修服務(wù)體系，更好滿足人民群眾多樣化、個性化出行需求，共享綠色低碳出行發(fā)展成果。

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作者簡介：

岳宇航，男，1996年生，助教，研究方向為高等職業(yè)教育。