某轎車總裝廠S2線前后風擋安裝工藝優(yōu)化設(shè)計

周瑤，熊琦，王保華

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程學(xué)院，湖北十堰442002）

根據(jù)市場需求對工廠生產(chǎn)線進行優(yōu)化改造，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、增強市場競爭力、縮短生產(chǎn)周期、有效降低成本及加快技術(shù)進步有著重要的作用[1-3]。

某汽車公司總裝分廠的S2線前后風擋玻璃安裝目前還處于人工借用吊具搬運上線的階段，消耗操作工人過多的體力且增加了工時，影響了生產(chǎn)節(jié)拍的提升。本文中主要是對S2線的前后風擋玻璃安裝區(qū)域進行調(diào)查分析，對其工藝提出改造設(shè)計，以提升生產(chǎn)能力，達到降低工時、降低安全風險、提高生產(chǎn)效率的目的。

1 工藝優(yōu)化方法簡述

在生產(chǎn)過程中，由于裝配方法、人員動作、步行距離、作業(yè)順序、作業(yè)內(nèi)容的不同，會導(dǎo)致操作過程中的損失，從而導(dǎo)致成本、質(zhì)量、交貨期、安全等環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。工藝優(yōu)化是從工時和工藝優(yōu)化技術(shù)的角度，根據(jù)現(xiàn)場觀察、測量結(jié)果，通過分析、結(jié)合現(xiàn)場工位實際情況，利用工業(yè)工程、人機工程、崗位調(diào)查等工時優(yōu)化技術(shù)對操作內(nèi)容、步驟、環(huán)境進行改善，達到消除浪費、提升效率的目的[4]。

工時主要由兩部分構(gòu)成：為產(chǎn)品增加價值的操作時間，定義為“TG”；操作中可能需要使用但不增加價值的時間，是可以進行優(yōu)化的時間，定義為“OC”。工時優(yōu)化是通過攝影法測量S2線風擋安裝的工時，盡量減少操作中可能需要使用但不增加價值的時間。

工位效率的提升使用ECRS分析法，首先應(yīng)對工位進行動作分析，判斷環(huán)境是否適合進行ECRS改善。ECRS 改善的主要技巧具體含義為取消、合并、重排、簡化。

進行崗位調(diào)查，通過對崗位的觀察，確定人機工程狀態(tài)?，F(xiàn)場和操作員工交流，了解員工希望改善的地方，針對多余的移動、不合理的動作、崗位環(huán)境等問題制定方案，進行改善。

2 S2線風擋安裝區(qū)域的優(yōu)化設(shè)計

2.1 S2線風擋安裝區(qū)域的調(diào)查分析

S2線前后風擋輸送區(qū)位于生產(chǎn)線兩側(cè)，均平行于生產(chǎn)線，其簡易示意圖如圖1所示。S2線風擋安裝區(qū)域的主要操作為前風擋、后風擋以及三角窗的涂膠及安裝，其中前風擋涂膠機器人為前風擋涂膠，后風擋涂膠機器人除了為候風擋涂膠外，還兼顧三角窗和部分前風擋的涂膠工作。

圖1 S2線風擋安裝區(qū)域簡易圖

S2線上的前風擋涂膠工序流程圖如圖2所示。S2線上的后風擋涂膠由于上下料是翻轉(zhuǎn)器的形式，所以導(dǎo)致一塊風擋的涂膠結(jié)束下料后，下一塊風擋才能上線，其涂膠工序流程圖如圖3所示。S2線上的三角窗涂膠工序流程圖如圖4所示。S2線風擋安裝區(qū)域的首要問題是后風擋涂膠機器人存在不足：1）機器人臂展較小，不能為前風擋涂膠降級；2）機器人已投入使用8年，部分備件廠家沒有，不利于維修工作；3）后風擋的上料和下料在同一側(cè)，涂膠等待時間過長。不考慮上料時間，以T88后風擋為例，涂膠工時分析如表1所示。

圖2 S2線前風擋涂膠流程圖

圖3 S2線后風擋涂膠流程圖

圖4 S2線三角窗涂膠流程圖

表1 T88后風擋涂膠工時分析

風擋涂膠完畢后，進入安裝工序。安裝工序共需5名工人，前后風擋的安裝各需2名工人，三角窗的安裝需1 名工人。S2線前風擋安裝工序流程圖如圖5所示；安裝工時以B73為例，分析如表2所示，總工時為15 s，其中TG 工時為4 s，OC 工時為11 s，為產(chǎn)品增加價值的時間所占比例只有26.7%，OC 工時太長導(dǎo)致工位效率低。S2線后風擋安裝工序流程圖如圖6所示；安裝工時以B73為例，分析如表3所示，總工時為16 s，其中TG 工時為4 s，OC 工時為12 s，為產(chǎn)品增加價值的時間所占比例只有25%，OC工時太長導(dǎo)致工位效率低。

圖5 S2線前風擋安裝流程圖

表2 B73前風擋安裝工時分析

圖6 S2線后風擋安裝流程圖

表3 B73后風擋安裝工時分析

前后風擋的安裝都是一組雙人操作，但是因為涂膠后取件只在車身的左邊或右邊，導(dǎo)致另外一邊的操作工總是處于有等待、不飽滿的狀態(tài)。而且由于工藝順序原因，沒有合適的操作去填補空閑，造成OC 工時以致過長工位效率低，另一側(cè)的工人需要步行過來取風擋，人工搬運安裝勞動強度大。另外，操作工人頻繁上下踏腳臺，有安全風險。

2.2 S2線風擋安裝區(qū)域優(yōu)化方案

2.2.1 優(yōu)化方案第1項

S2線后風擋區(qū)域優(yōu)化首要步驟是更換一個臂展大的機器人，提升涂膠機器人的涂膠能力。增加三角窗涂膠工裝自動進入涂膠位和返回的功能，使得三角窗涂膠位置由涂膠機后部改為中部。

2.2.2 優(yōu)化方案第2項

根據(jù)S2線風擋安裝區(qū)域的工藝布局，結(jié)合“總裝分廠其他生產(chǎn)線的經(jīng)驗”，在S2線增加移載設(shè)備協(xié)助安裝前后風擋是最合適的。1）S2線的風擋安裝區(qū)域空間比較緊湊，而S1線前風擋安裝機器人需要較大的空間，且使用機器人投資過大，回收成本時間過長，經(jīng)濟性不高。2）經(jīng)過考察各條裝配線可知，移載設(shè)備技術(shù)已經(jīng)比較成熟。S2線風擋安裝區(qū)域的工藝布局也較為適用此項改造。

增加移行設(shè)備[5]，即風擋工序中增加頂升旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、提升翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、安裝玻璃移載機，改造示意圖如圖7所示。主要運行步驟為玻璃真空吸取夾具到待吸取的風擋玻璃處→吸取風擋玻璃→移動將風擋玻璃放置到車身上→水平轉(zhuǎn)動提升機構(gòu)→松開吸盤→移動線旁→水平轉(zhuǎn)動提升機構(gòu)→等待，工人只需握住移載設(shè)備操縱把手，控制風擋玻璃下來并安裝即可。改造后，前后風擋安裝工序見圖8。

圖7 改造構(gòu)想圖

圖8 改造后風擋安裝流程圖

對比改造之前的前后風擋安裝工序，由于增加的機械設(shè)備承擔了風擋的搬運工作，工人搬運的操作就用ECRS 原理中的E（Eliminate）取消掉了，整個安裝工序變得簡單，正好是ECRS 原理中的S（Simple）的簡化原理，改造后的安裝工序有3個優(yōu)點：1）減少了工人的線邊和穿越生產(chǎn)線的移動距離，避免了頻繁穿越生產(chǎn)線引起的安全問題。2）更加契合人機工程，工人只需控制操縱把手，節(jié)省了工人搬運風擋的體力消耗。3）極大地縮短了安裝工序的OC工時，從而縮短了總工時，表4為改造后B73車型風擋安裝工時分析表。改造后，前后風擋的安裝工時分別從15 s和16 s降低為9 s。

表4 改造后B73風擋安裝工時分析

2.2.3 優(yōu)化方案第3項

將翻轉(zhuǎn)器傳送模式改為輸運帶傳送模式。由于S2線后風擋通過翻轉(zhuǎn)器方式涂膠，導(dǎo)致其必須先涂膠再轉(zhuǎn)移至移載機，存在先后關(guān)系，不能同時進行。其他生產(chǎn)線風擋通過輸送帶方式上線，一條輸送帶上有3個工位，即等待工位、涂膠工位、轉(zhuǎn)移至移載設(shè)備工位。為解決這個問題，可以利用工業(yè)工程優(yōu)化，像其他生產(chǎn)線一樣，采用輸送帶傳送風擋進行涂膠。改造后，S2線后風擋和三角窗涂膠工序如圖9所示。

圖9 改造完后風擋安裝流程圖

該項改造也利用到了ECRS 原理對后風擋和三角窗的涂膠進行優(yōu)化，C（Combine）使得后風擋和三角窗的涂膠操作可合并可以在同一側(cè)進行，機器人無需180°旋轉(zhuǎn)涂膠。由于將翻轉(zhuǎn)器改為輸送帶，S（Simple）簡化了操作，使得其涂膠和轉(zhuǎn)移至移載機兩道工序可以同時進行，無需等待一塊風擋涂膠工序全部結(jié)束才開始下一塊風擋的涂膠，很大程度上節(jié)約了時間。

3 總結(jié)

通過思考總裝工藝相關(guān)理論知識，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，為工廠S2線的風擋安裝區(qū)域的工藝的優(yōu)化改進做了以下工作：1）調(diào)查總裝生產(chǎn)線風擋安裝區(qū)域的現(xiàn)狀，對比分析出S2線風擋安裝區(qū)域的不足；2）了解到S2線后風擋涂膠機器人能力不足，將其更換為大臂展的涂膠機器人；3）經(jīng)過崗位調(diào)查，從人機工程和工時優(yōu)化的角度考慮，增加風擋玻璃移行設(shè)備；4）將后風擋的上下料由翻轉(zhuǎn)器實現(xiàn)改為采用輸送帶的風擋傳輸模式。

方案理論上實施后將獲得以下收益：1）距離優(yōu)化，省去了行走距離；2）工時優(yōu)化，降低輔助工時OC，提升了工位效率；3）操作優(yōu)化，降低操作時的體力消耗和安全風險。

[1]王望予.汽車設(shè)計[M].4版.北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[2]王先逵.機械制造工藝學(xué)[M].3版.北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[3]孫冠男.汽車廠總裝車間工藝布局改造[J].汽車工程師，2013（3）：60-62.

[4]鄭德權(quán)，汽車總裝工藝[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[5]張金枝.自動移載設(shè)備在家電行業(yè)的廣泛運用[J].制造業(yè)自動化，2006，28（S）：152-153.

[6]李峰，董曉光，周清華，張維.基于基礎(chǔ)IE的D310車身生產(chǎn)線改進[J].湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2015（1），26-29+72.