雙線策略在白車身焊裝車間的應(yīng)用

賀政斯，姚曉春

雙線策略在白車身焊裝車間的應(yīng)用

賀政斯，姚曉春

（上汽通用汽車有限公司 整車制造工程部，上海 201201）

白車身焊裝車間多車型柔性制造是滿足汽車市場多樣化需求的主要方向。文章介紹了雙線策略在整車制造廠白車身焊裝車間的應(yīng)用和特點(diǎn)，并將雙線策略與傳統(tǒng)單一線體混線制造策略在投資成本，改造周期，物料切換方面進(jìn)行對比，闡述雙線策略的優(yōu)勢及雙線策略應(yīng)用的相關(guān)注意事項(xiàng)，對未來各整車制造廠白車身焊裝車間工廠規(guī)劃具有借鑒意義。

白車身；規(guī)劃；雙線策略

前言

隨著汽車市場競爭加劇，多車型、差異化競爭是未來各大汽車制造商的增加市場占有率的重點(diǎn)策略之一，在整車底盤架構(gòu)模塊化趨勢的背景下，不同車型的主要差異點(diǎn)集中在白車身上車體造型的區(qū)別，針對整車制造廠白車身焊裝車間單個(gè)車間同時(shí)生產(chǎn)多輛不同車型的白車身的復(fù)雜情況，兼顧車型引入的成本及運(yùn)營影響，前期規(guī)劃部門需要開發(fā)一種高柔性低成本的制造策略以滿足市場需求。本文介紹雙線工藝規(guī)劃方案，并探討了在高柔性車身焊裝生產(chǎn)線中相比傳統(tǒng)單線策略的特點(diǎn)及優(yōu)勢及前期規(guī)劃中所需考慮的注意事項(xiàng)。

1 焊裝車間工藝及雙線策略概述

當(dāng)前各整車廠白車身焊裝車間的主流工藝順序如圖1所示。底板與側(cè)圍總拼后進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后在表調(diào)線進(jìn)行門蓋，翼子板及相關(guān)支架安裝，最后將白車身發(fā)往油漆車間?？紤]到目前各大整車制造廠底盤架構(gòu)模塊化的策略方向，下車體即底板區(qū)域不同車型通常采用相同或相似的結(jié)構(gòu)，工裝共用性較高，因此主線通常具備6-8車型柔性混線的生產(chǎn)能力。在一些高自動(dòng)化率的車身車間，主線通常滿足60-65JPH的產(chǎn)能需求。但由于不同車型的造型不同，不同造型主要體現(xiàn)在白車身側(cè)圍與門蓋的差異，大多數(shù)情況下，不同車型側(cè)圍及門蓋的制造工裝共用性較差，主要的定位工裝大部分為獨(dú)立工裝。車型越多，焊裝車間側(cè)圍及門蓋分拼線所需的獨(dú)立工裝越多。若分拼為單一混合生產(chǎn)線體，在高節(jié)拍生產(chǎn)工廠，占地面積較大，成本較高，車型切換較復(fù)雜，增加了焊裝車間的生產(chǎn)難度。

圖1 白車身焊裝車間工藝流向示意圖

雙線策略的概念為將多車型的單一線體生產(chǎn)變?yōu)閮蓷l多車型線體共線生產(chǎn)，在白車身焊裝車間，雙線策略的應(yīng)用主要是針對多車型柔性混合制造時(shí)工裝共用性較差的分拼區(qū)域，通過采用相比主線較低的，通常為主線能力的1/2到1倍之間的節(jié)拍，使用兩條分拼生產(chǎn)線共同給主線提供分拼總成，如圖2所示。由于兩條分拼線的總生產(chǎn)能力大于等于主線的生產(chǎn)能力，在總成零件從分拼線輸送至主線過程中需增加相關(guān)的產(chǎn)品緩存設(shè)備，通過預(yù)先定義的邏輯排序與主線上下部底板總成一一對應(yīng)。

圖2 雙線策略白車身焊裝車間工藝流向示意圖

2 雙線策略優(yōu)點(diǎn)

下面以主線為65JPH，分拼線采用雙線策略并且單一線體為40JPH的白車身焊裝車間為例來闡述雙線策略的優(yōu)點(diǎn)。

2.1 投資成本降低

采用單線65JPH時(shí)，每個(gè)引入車型的線速都需要達(dá)到65JPH以滿足混線生產(chǎn)，但實(shí)際每個(gè)車型的規(guī)劃產(chǎn)能通常情況下遠(yuǎn)小于65JPH，采用單線生產(chǎn)針對單個(gè)車型來說，存在設(shè)備量冗余，同時(shí)，側(cè)圍、門蓋等分拼區(qū)域工裝共用性較差，分拼線大部分采用獨(dú)立工裝，因此需要額外增加大量機(jī)器人焊接設(shè)備，補(bǔ)焊工裝及工裝切換設(shè)備。特別是在引入第7、8車型時(shí)，白車身焊裝車間常用轉(zhuǎn)臺，根據(jù)分總成尺寸大小，通常情況下門蓋分總成最大轉(zhuǎn)臺為六面體轉(zhuǎn)臺，側(cè)圍分總成最大轉(zhuǎn)臺為四面體轉(zhuǎn)臺，已無法滿足使用需求，需額外增加大型切換設(shè)備已實(shí)現(xiàn)切換功能，導(dǎo)致投資成本大量增加。雙線工裝的優(yōu)勢在于，由于每條線速要求為40JPH，此節(jié)拍可根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品產(chǎn)能規(guī)劃調(diào)整，最理想情況為主線線速的一半。生產(chǎn)線線速更加接近車型的產(chǎn)能需求，減少了設(shè)備冗余。另外，雙線策略的每條線體的最大容量為4車型，采用常用的普通切換設(shè)備即可滿足生產(chǎn)需求，僅在第二車型引入時(shí)投資成本略高于單線，隨著車型引入的增加，成本節(jié)省優(yōu)勢逐步增加。

圖3 單雙線在引入車型數(shù)量不同時(shí)成本對比示意圖

2.2 產(chǎn)能損失減少

生產(chǎn)過程中自動(dòng)化設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生的一些設(shè)備故障，一旦設(shè)備故障報(bào)警，通常情況下，會(huì)有相應(yīng)維修人員進(jìn)行干預(yù)并切生產(chǎn)線停線。若為單一線體，一旦其中設(shè)備故障發(fā)生導(dǎo)致生產(chǎn)線停線，后面線體包括主線線體會(huì)產(chǎn)生等待，對整個(gè)白車身焊裝車間的產(chǎn)量造成損失。若使用雙線策略，由于雙線分拼總輸出略大于主線生產(chǎn)能力，分拼至主線之間有分總成物料緩存。在一側(cè)線體發(fā)生故障時(shí)，緩存及另一側(cè)分拼線體可以繼續(xù)給主線供料，在一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)影響主線的產(chǎn)量。車間的車型排序系統(tǒng)會(huì)快速的識別分拼總成的供應(yīng)狀態(tài)并及時(shí)的調(diào)整主線車型隊(duì)列。雙線的使用極大的減少了因?yàn)榉制垂收蠄?bào)警停線而造成的整個(gè)白車身焊裝車間的產(chǎn)能損失。

圖4 某工廠側(cè)圍分拼單線上料點(diǎn)（黃色框）

另外，每當(dāng)工廠有新車型引入或者產(chǎn)品換代時(shí)，白車身焊裝車間需要針對新零件引入及老零件的影響進(jìn)行相關(guān)的機(jī)器人和控制系統(tǒng)等設(shè)備調(diào)試，抓手工裝及焊槍等其他工藝設(shè)備改造，這個(gè)過程通常會(huì)使白車身焊裝車間連續(xù)停產(chǎn)時(shí)間增加。特別是在普通車型年變化時(shí)，主線改造量相對較小，需求連續(xù)改造周期較短，但側(cè)圍及門蓋為全新，改造量相對較大，對原有線體影響較大，導(dǎo)致需求連續(xù)改造周期較長。當(dāng)采用雙線策略時(shí)，設(shè)備改造通常僅涉及單個(gè)線體，不影響另一側(cè)其他車型造車，通過排產(chǎn)優(yōu)化，施工進(jìn)度優(yōu)化，分拼總成緩存安排等手段，壓縮連續(xù)改造周期需求，通常情況下可壓縮至與主線連續(xù)改造周期需求保持一致，從而將整個(gè)停產(chǎn)改造周期減少一半。極大減少因停產(chǎn)改造產(chǎn)生的白車身焊裝車間產(chǎn)能損失。

2.3 零件切換頻次減少

圖5 某工廠側(cè)圍分拼雙線上料點(diǎn)（黃色框）

在早期生產(chǎn)線規(guī)劃過程中，由于線旁空間有限同時(shí)兼顧操作工人取料的便利性，通常情況下每類零件規(guī)劃預(yù)留2或3個(gè)上料位以便支持不同車型物料上件需求，若車型數(shù)量大于該上料庫位數(shù)量，會(huì)存在某些車型的零件料箱無法直接放置在規(guī)劃預(yù)留的上料位置的情況，則需要按需進(jìn)行物料料箱切換。車型數(shù)量越多，各車型生產(chǎn)隊(duì)列越復(fù)雜，物料切換頻次越高。大量的物料切換頻次會(huì)增大現(xiàn)場工人工作量甚至增加工人數(shù)量。單線生產(chǎn)時(shí)，針對8種車型，即每個(gè)上料工位的每個(gè)零件類有8個(gè)零件料箱，按每類零件預(yù)留2個(gè)上料位來計(jì)算，有額外6套零件無法放在上料位，若此時(shí)線體中有該6套零件的生產(chǎn)需求，便需要現(xiàn)場人員將物料進(jìn)行切換如圖4所示。使用雙線策略時(shí)，單側(cè)相當(dāng)于僅有4種車型，按每類零件預(yù)留2個(gè)上料位的相同狀態(tài)來計(jì)算，單側(cè)有額外2套零件無法放在上料位，左右側(cè)共4套零件需要切換，單類零件的料箱切換次數(shù)采用雙線策略比單線減少33%，如圖5所示。

3 結(jié)束語

針對多車型高柔性生產(chǎn)的白車身焊裝車間，分拼線體采用雙線策略是一種比較主要的生產(chǎn)線規(guī)劃布局方式，目前已在部分國內(nèi)外各整車制造廠白車身焊裝車間使用，在減少工廠投資成本的同時(shí)，也減少了車間產(chǎn)能損失及物料切換頻次，提高了車間的生產(chǎn)效率。在白車身焊裝車間規(guī)劃階段，若考慮采用雙線策略，需提前考慮未來后續(xù)引入車型在雙線中的分配，盡可能保持兩條線體引入車型產(chǎn)量需求相同，兩邊產(chǎn)量需求差別過大會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量需求高的一側(cè)達(dá)到其規(guī)劃的生產(chǎn)產(chǎn)能而產(chǎn)量需求低的一側(cè)無法達(dá)到其規(guī)劃的生產(chǎn)產(chǎn)能，若兩側(cè)實(shí)際的產(chǎn)能總和小于主線規(guī)劃產(chǎn)能，會(huì)導(dǎo)致分拼線產(chǎn)品供不應(yīng)求從而拉低主線的線速。另外，雙線到主線之間的緩存方式，緩存位數(shù)量，生產(chǎn)切換邏輯等也需在規(guī)劃階段結(jié)合各工廠實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析。

[1] 李文忠,高保雷,邵丹.淺析汽車車身的焊接工藝設(shè)計(jì)[J].汽車工藝與材料,2006,(2):18-21.

[2] 楊云.簡述汽車行業(yè)焊裝生產(chǎn)線規(guī)劃及布置[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2016-13.

Dual-line Strategy Application for Body in White Welding Workshop

He Zhengsi, Yao Xiaochun

( Vehicle Manufacturing Engineering, SAIC General Motor limited company, Shanghai 201201 )

Flexible manufacturing of multi-vehicle type in body-in-white welding workshop is the main direction to meet the diversified demand of automobile market. This paper introduces the application and characteristics of the Dual-line strategy in the body-in-white welding workshop of the vehicle manufacturer. The advantages of the Dual-line strategy are described by comparing the Dual-line strategy with the traditional single mixed line manufacturing strategy in terms of investment cost, commissioning duration and material switching. Finally, the relevant attentions in the use of Dual-line strategy are briefly described. It can be used as a reference for the future planning of body-in-white welding workshop of vehicle manufacturers.

BIW; Plan; Dual-line strategy

U468

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1671-7988(2019)18-187-03

U468

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賀政斯，男，遼寧鞍山人，碩士研究生，車身工藝工程師，2012年畢業(yè)于英國帝國理工學(xué)院高級機(jī)械工程專業(yè)，就職于上汽通用汽車有限公司整車制造工程部，研究方向：汽車制造技術(shù)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.063