一汽姚远：汽车工业激光焊接应用与智能制造

4月26日，2018第十届全球汽车产业峰会在北京举办，本次论坛以“创新技术引领产业未来”为主题，会议期间，中国第一汽车集团有限公司发展制造部高级主任姚远发表了精彩演讲，演讲内容如下：

一汽姚远：汽车工业激光焊接应用与智能制造中国第一汽车集团有限公司发展制造部高级主任姚远

谢谢大家，各位领导、各位专家，下午好。感谢邀请，我拟定了这么一个题目，来跟大家做一个分享。

今年是激光诞生的第58周年，我有幸利用激光作为一个手段在一汽工作了30年，因为有一个团队，有一个平台。以前一直在技术中心，现在整体业务划拨到发展制造部。我们在中心也参与了部门智能制造方面路线的策划，所以有一点点体会。

这个题目跟盖世汽车也商量过。实际上，激光焊接在焊接领域里面一定是自动化的。好像离智能制造是一步之遥，我们也一直在做这方面的工作。当时也没有想过是智能制造，只想激光焊接怎么才能实现闭环控制，这是我们当时追求的目标。现在又提出智能制造，好像我们也在朝着这个方向走。结合我们的工作，和对汽车行业简单的回顾，我简单谈一下对激光焊接怎么实现智能制造的一点点体会吧，可能也未必成熟。

分三个方面：

1、简单介绍下汽车里面的激光焊接。

大家都知道，基本上是两块：车身、传统部件，我简单说一下就行了。在车身里面有两种，一个是边焊板的，一个是在线的。这个是以前一些资料，可能大家都见过了。这几年，结合汽车工业发展，激光焊接技术在汽车应用越来越多，这也是激光业的共同努力。

早期的顶盖焊接，现在已经不是这样了。还有我们现在在车身里面焊接，大概有五种技术，其实大家都说激光焊就可以了。其实搞激光加工的人知道，焊接里面有好多方法，我简单说一下。一般熔焊不加丝的，切焊涉及到很多我们国产车，像大众奥迪系列，大概九几年开始用。

再就是天丝焊，因为激光数0．3、0．4，怎么适合车身精度并不是很高产品的需要。有时候我们需要加一些丝，可能在做到奔驰的锡柱上，当然现在这个产品已经不做了。更多的是搭焊和角焊缝的，为了改善搭建的间隙和需要调整材料的主要需求，加了一些丝。

再就是复合焊。我在瑞典做了一段时间的访问学者，在北欧，主要想把这个技术用在丹麦的船上。用于厚钢板的复合焊还是一个发展趋势，它可以提高搭桥能力和焊生能力，并且焊接速度比较快。

这也是这几年主推的技术，远程焊或者叫扫描焊，因为这样的话，可以实现快速的焊接。因为汽车业永恒追求主题是效率，是成本。用了这些国外的应用，我就不一一展开了。涉及到钢车身或者是钢铝车身，这几年国内的成绩确实可喜，除了原来合资企业，现在更多是自主企业在用，包括像众泰。当然一汽也用了一些。钢铝车身呢，可能是大家特别关注的。激光在钢铝车身里面已经有一些成功案例，前面已经说了，我们也在研究和关注。

传统部件方面。几乎在传统系统里面，很多零件都可以采用。我们在中心也做了很多开发，有一些应用的生产。今天有一个案例也是涉及到这方面的。

简单回顾国内应用。一汽有幸在汽车加工方面应该是汽车届第一个吃螃蟹的，即我们当时用于大红旗车身的激光切割，然后国内的一些应用陆陆续续发展起来。在焊接方面大家可以关注，1992年江陵汽车的齿轮焊接，还有1999年大众的激光焊接。这两个点，是国内汽车业激光焊接比较主要的点，行业里面都认可这个事。

仪器的激光加工是这样的。我们有专业的团队，在技术中心也一直做这方面的工作。还有我们的合资企业，一汽大众。现在一汽大众所有的车身都有激光焊接，包括其它的传统部件有一些也有激光焊接，还包括自己的模具中心，还有底盘的工作。我们围绕激光加工来做，包括焊接表面处理，包括近期的3D打印也都在做。今天主要是跟大家汇报一下我们从事激光焊接的两个案例，一汽轿车包括解放等等，还有内部的供应商都在做。

这是我们集团研发和发展制造。我们有一些设备，然后在做这方面的工作。这个发展趋势也结合我们这几年的工作，应该说比较典型的，就是激光加工，且激光焊接的方法越来越多。刚才我也举例了，简单的车身5个以上，里面还可以再细分。焊接速度的加快，实际上也是激光行业的发展，确实很给力。

再一个就是链接结构创新。激光的特点和我们常规的点焊以及其他常规的工业确实不一样，有一些结构确实带来了创新。包括现在标准的顶盖的焊接，这是突破性的。且激光传统设备的成本下降，这确实给应用带来很多的好处。

2、介绍两个案例。

这个工作是大概十几年前做的。在解放车的上一代，也就是研发G6的时候，我们遇到一个难题。当时我们要做一些样车，因为只有一排半驾驶顶盖，做成一排半的驾驶，就是短的驾驶顶盖。正常来说，我们应该开模具，这是必须的。但是时间比较紧张，当时的投入也比较大，我们只好买了一套6005，跟当时德国奥迪公司一样的设备。买了以后，我们提出了能不能在大顶盖的中间给它切出一条，然后把它焊到一块。

这个在当时来说比较冒险，因为没有可借鉴的案例。但是我们之前也有相关研发的经验，相当于三维顶盖的对焊。我们用了各种焊接方法都试了一下，包括天丝焊，共选了4种方法，还做了一些参数，然后我们把整个规律摸索了一遍，发现对焊也会产生新接口，当时我们觉得不可思议。

最后我们用这个设备，把它成功的焊接到一块。但是我们考虑做这件事情就发现，顶盖对接的精度直接影响激光焊接的质量。怎么样来保证它是另外一件事，不是激光本身的事。激光在转角拐弯的地方参数的调整，怎么保证它一致，或者不漏，或者焊接质量达标。我们当时考虑，如果有一个闭环控制系统，那更好了。

当时我们一直在追求一个闭环控制，也焊出来了。我们一直在往生产线推，但是进入生产线又有一个担心，怎么样保证产品，也就是这两个件每次装配的一致性，还有保证各个部位焊接的一致性，实际问题确实比较难。所以，真正用到生产，把一些闭环系统或者是焊前检测系统安上去，后面会讲的。

我们当时成功地在焊接过程中用了这个案例，也用到产品开发里面去。但是也留下一些困惑或者说问题有待于下一步解决。当时的成效还是不错的，也通过了，也获奖了。

第二个案例。我刚才说了汽车就是两块，一块涉及到车身，一块涉及到传统，这里是围绕传统件的。因为我们集团开发了一个DGT。DGT已经做出来了，但是DGT和发动机之间的连接还存在问题。我们采用另外一个路线，中间加一个柔性盘连接。柔性盘的结构比较特殊，是多层薄板和结构上的连接，要用激光焊接。这个难度非常之大，因为这个跟车身还不一样，车身从机构上，要求每个点要这么切，对焊接的部位要求非常高。于是我们接了这个活来做一下工作。

我们总的思路是这样，分三步走。第一步，把它做出来，焊出来。第二步，焊得好，通过道路跑车实验、模拟实验，在产品上体现。第三步，焊得快，并把这个技术推到生产。基本上是这三步，前面申请专利，后面做很多标准。

但是这里面的问题跟上面案例是一样的，我们一直在思考怎么保证生产的成本控制和怎么保证质量的一致性。这个也是一直很关心的事，当然这里面要简单说一下我们做的工作。我们曾经焊过四层板的，因为这种薄板的焊接，拿出去各种试验都没有问题。更大的问题，还是我刚才说的，怎么保证我们最后生产的一致性。

这就说到题目最初说的，我们怎么保证形成闭环的自动化，激光焊接的闭环控制，还是一直在考虑的问题。实际上这个也在投产并运用于生产了，还装在我们相应的产品里面了。结合上面的工作，我们一直在思考一个问题，闭环控制的问题，就是自动化闭环控制离智能制造多远。因为智能制造是大题目，涉及到产品智能化或者是装备智能化。那么我们只能聚焦在激光焊接这一点，便于我能尽可能把它说清楚。

这是江淮的李总做的报告，看起来自动化到智能化只有一步之遥，但是我觉得这一步还很远。从工程院的报告来看，这个趋势大家都知道，智能制造可以产生协同开发效应，还能定制化。总的来说，我们一切目标还是围绕汽车企业用的QGT，即质量成本、效率或者时间的概念。快速提高效率、缩短时间、降低成本，最后把质量提上去，就能更可靠、更舒适、更安全、更环保、更智能，也更个性。当然这里面有性能的指标因素在里面。

那我们怎么从3．0跨到4．0？实际上按照4．0的描述大家都知道，它是CPS，可能现在解读成另外一个表达方式，双胞胎。和人一样，那我们一定要有一个跟行动相匹配的脑袋在里面。工业里面应该有一个系统，能反馈到这个。

李杰教授曾经写了一本书《工业大数据》。实际上他在美国做的预测工业4．0的案例，就是怎么来预测未来的设备出现故障，并提前预测。这基本上还是数字双胞胎的概念。

回到激光这个事，我们借用了别的公司的一个图，我觉得挺好的。激光焊接过程，一直在考虑的是自动化。怎么实现闭环控制并保证质量？大家都知道可以通过焊前控制，焊中控制，或者焊后检测。这是一个常规的理解，激光也是这样的。

关于焊前控制，怎么确定它的焊缝和激光焦点位置的关系，包括焊缝的准备呢？这个实际上比较容易实现，但是也不能无限的放大这种需求，不是说差别很大，然后被探测出来就能焊的了的。但这是一个前提。

第二，行业也做了很多的工作。我们通过前期的探测、跟踪，实现精确的焊接，且对大间隙的控制等都做得很好。现在的扫描焊可以做到配合，实现焊接。宝马现在在采用这个技术。

另外就是前期的跟踪，这个我觉得主要在设备上就可以实现了。那么更多是跟踪的问题。焊中实际上是一个很复杂的事，但是激光有一个最大的特点，就是信息可以通过光的无接触检测，把它检测出来，鉴别出来，然后识别出来它在焊接过程中的问题，然后形成一些反馈去执行并控制系统。

大概是这么一个系统，反射一些光，检测不同熔池的信号，然后反馈到执行系统形成闭环控制。这就是我们原来一直追求的闭环控制系统。这个实现起来，同时又对技术数据提出了新的要求，很多标的数据没有。在这里面尽管用得不错，但是我们都没有采用这个系统，看看下一步有没有可能用上去。

最后就是探讨的问题。好像是从自动化到闭环控制，再到智能制造应该是很近的，好像喝着咖啡唱着歌就能实现。大家也有共识，这个恐怕是不能这么快能实现的。可能更多按照闭环控制，进行大量的标定，标定的数据非常大。目前只能靠人工做。未来可能靠计算机帮助我们去模拟，那很多的事就省下来了。

记录数据还是根本，上午很多嘉宾也说了，我们离不开积累。弯道超车，肯定离不开这个基础。激光焊接技术也需要大量的数据来支撑，这是我们的体会。到下一步的还有很多功课要做。比如现在精良的装备，包括焊装，包括激光焊接设备本身，还要做大量的工作来满足下一步4．0的需求。

精致的工件也很重要，工件不好，你技术再好也没用，这是前提。接下来需要的是海量的数据和畅通的网络，大家都能理解。海量数据的积累，可能更多企业不愿意做，包括我们也要沉下心来好好做这件事情，然后尽快的达到工业4．0。这个过程，比人的成长过程还要长一点，我是这么想的。

谢谢大家。

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