設(shè)計面向制造技術(shù)在柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的探索與應(yīng)用

余志坤 王天生

摘 ?要：當(dāng)今的世界已經(jīng)步入以滿足消費者個體需求為核心的經(jīng)濟時代，隨著物聯(lián)網(wǎng)及柔性制造技術(shù)的發(fā)展，這種個性化消費需求由小型商品向大型商品發(fā)展的速度不斷加快。對汽車主機廠而言，面對客戶多變的需求，生產(chǎn)系統(tǒng)能快速的/低成本的響應(yīng)車型產(chǎn)品快速迭代，快人一步方能占得先機。簽于此，文章從產(chǎn)品設(shè)計面向制造的角度出發(fā)，從白車身生產(chǎn)定位面設(shè)計、柔性制造技術(shù)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行研究，論證通過建立生產(chǎn)系統(tǒng)的輸送承載點統(tǒng)一標(biāo)準，結(jié)合新產(chǎn)品在開發(fā)階段設(shè)計面向制造的理念，可以在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)“以不變應(yīng)對萬變”的低成本柔性智能制造模式。

關(guān)鍵詞：設(shè)計面向制造;輸送系統(tǒng);柔性制造

中圖分類號：U466 ? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）18-0162-03

Abstract： Today's world has entered an economic era with meeting the individual needs of consumers as the core. With the development of the Internet of things and flexible manufacturing technology， the development of personalized consumer demand from small goods to large goods is accelerating. For the automobile mainframe factory， in the face of the ever-changing needs of customers， the production system can quickly， at a low cost， respond to model products' rapid iteration， fast one step can take the lead. From the point of view of manufacturing-oriented product design， this paper studies the key links such as body-in-white production positioning surface design and flexible manufacturing technology， and demonstrates that by establishing the unified standard of transportation and bearing point of production system， Combined with the manufacturing-oriented concept of new product design in the development stage， the low-cost flexible intelligent manufacturing mode of "coping with constant change" can be realized in a large range.

Keywords： design oriented manufacturing; transmission system; flexible manufacturing

1 概述

汽車主機廠的產(chǎn)能建設(shè)， 生產(chǎn)系統(tǒng)一般為特定的某幾款產(chǎn)品而進行設(shè)計與建設(shè)，其與產(chǎn)品相關(guān)的工裝夾具等都具有特定性（僅能適應(yīng)某款產(chǎn)品的使用）。隨著市場需求的變化，當(dāng)新的車型產(chǎn)品開發(fā)出來，由于產(chǎn)能方面的原因，主機廠一般不會因為某款新車型而建設(shè)新的生產(chǎn)線，往往是將新產(chǎn)品導(dǎo)入原有生產(chǎn)線進行生產(chǎn)。因為不同產(chǎn)品的尺寸、結(jié)構(gòu)、局部特征的不同，導(dǎo)致新車型與原生產(chǎn)系統(tǒng)存在干涉（如圖1所示），生產(chǎn)系統(tǒng)需要對其工裝夾具進行改造才能滿足新產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。

對一條產(chǎn)能15萬生產(chǎn)線而言，三大工藝車間總的輸送工裝數(shù)量很多（共有各類滑橇、滑板1300個）、改造施工組織難度很大，不但改造投資數(shù)百萬之多，而且耗時數(shù)月之久。生產(chǎn)線每導(dǎo)入一款新產(chǎn)品，均需進行一次改造，不但消耗了大量的人力/物力/財力，更有甚者還會導(dǎo)致延長了產(chǎn)品上市節(jié)點，耽誤銷售時機。

2 制造面向產(chǎn)品的柔性生產(chǎn)系統(tǒng)

（1）在產(chǎn)量低、自動化程度不高的生產(chǎn)線，采用人工切換特定產(chǎn)品工裝支架的方式來滿足不同類型產(chǎn)品的生產(chǎn)需求（如圖2所示）。在生產(chǎn)系統(tǒng)的入口端設(shè)置工裝支架切換工位，在產(chǎn)品放置如工裝之前，人工操作將該產(chǎn)品的支架放置在工裝上。這種方式可以滿足生產(chǎn)系統(tǒng)對不同規(guī)格產(chǎn)品的柔性生產(chǎn)需求，但是效率不高，人員投入大，切換操作過程存在擠壓安全風(fēng)險。

（2）在產(chǎn)量高、自動化程度高的生產(chǎn)系統(tǒng)中，主機廠往往采用由多臺柔性定位單元組成自動柔性定位系統(tǒng)，能自動的對不同規(guī)格類型的車型進行定位夾緊，實現(xiàn)不停線車型的快速切換。柔性定位單元的結(jié)構(gòu)類型及三維空間動作示意如圖3 所示，J1為水平移動軸，J2為豎向移動軸，J3為垂直升降軸。參照直角坐標(biāo)系工業(yè)機器人的類型，采用3自由度串聯(lián)布置形式來實現(xiàn)三維空間內(nèi)的定位[3]。這種方式可以滿足生產(chǎn)系統(tǒng)對不同規(guī)格產(chǎn)品的柔性生產(chǎn)需求，效率高，能實現(xiàn)無人全自動，但是柔性工裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計要求高、一次性投資成本大。

3 設(shè)計面向制造的柔性生產(chǎn)系統(tǒng)探索

為了降低生產(chǎn)線改造難度以及公司未來車型導(dǎo)入的改造成本，筆者提出了一種通過在產(chǎn)品設(shè)計端和制造端的同步結(jié)合的新方式，研究結(jié)合設(shè)計面向制造技術(shù)來建設(shè)低成本柔性制造系統(tǒng)。在制造生產(chǎn)端，針對工裝的支架數(shù)量提出“少既優(yōu)”的理念，減少工裝支架的數(shù)量，并規(guī)劃與產(chǎn)品一致的定位尺寸;在產(chǎn)品設(shè)計端，采用設(shè)計面向制造的技術(shù)，按制造工裝的要求預(yù)留定位一致的支撐面。