淺談發(fā)動(dòng)機(jī)裝配精益生產(chǎn)線的工藝設(shè)計(jì)規(guī)劃

王 波，歐陽葉

（柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司，廣西 柳州545005）

0 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線精益工藝設(shè)計(jì)規(guī)劃，目的是要達(dá)到適應(yīng)多品種、多變化、高效率、高質(zhì)量、低投入的生產(chǎn)要求。本文從精益建線原則、精益工藝布置、精益品質(zhì)保證、精益成本投入、精益管理理念等方面進(jìn)行闡述[1]。

1 精益設(shè)計(jì)原則

1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)依據(jù)主要有：產(chǎn)品技術(shù)要求和圖紙、生產(chǎn)綱領(lǐng)、投資規(guī)模和自動(dòng)化程度。

1.2 精益設(shè)計(jì)原則

（1）安全保障是生產(chǎn)線設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循的首要原則。發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線設(shè)計(jì)一定要保證安全設(shè)計(jì)要求，能達(dá)到“STOP6”的要求，即設(shè)計(jì)理念中，要考慮杜絕可能被夾住或卷入、與重物接觸、與車輛接觸、可能墜落、可能觸電、與高熱物接觸的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線設(shè)計(jì)規(guī)劃一定要遵循保證產(chǎn)品質(zhì)量原則。關(guān)鍵工序、高精度工序、高風(fēng)險(xiǎn)程度工序，必須擺脫人工控制，投入設(shè)備控制。

（3）在保證安全及產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，生產(chǎn)線應(yīng)遵循投資最小化設(shè)計(jì)規(guī)劃原則。非關(guān)鍵工序、低風(fēng)險(xiǎn)工序，為減少投資成本，可做好工序風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和防錯(cuò)措施，不必都追求高精度設(shè)備的過能力控制，可采用充分有效的質(zhì)量保證的手工操作及半自動(dòng)化設(shè)備來替代。只有投入成本盡可能低，投入成本才能更快速收回，也是企業(yè)提高效益、可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)選投資理念。當(dāng)然，也要根據(jù)企業(yè)的定位、規(guī)模等實(shí)際情況來決定生產(chǎn)線的投入。

（4）生產(chǎn)線還需遵循柔性化高的原則，從而能根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行一定范圍內(nèi)的產(chǎn)能調(diào)整，且能兼容多品種生產(chǎn)或擴(kuò)展，只有工藝調(diào)整性及擴(kuò)展性強(qiáng)，才能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線資源共享以及多機(jī)種共線，這樣可減少其他設(shè)備乃至生產(chǎn)線的投資，最終達(dá)到減少投入成本的目標(biāo)。

（5）要具備較高的可動(dòng)率，體現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化思想。

2 精益工藝布置

發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線的總體工藝路線為：分裝→總裝→熱試。生產(chǎn)線精益設(shè)計(jì)的典型代表為豐田生產(chǎn)線，其工藝布局適應(yīng)高效率、高柔性、高工藝性的生產(chǎn)方式，其布局方案為：

線體及工藝設(shè)備采用緊湊及較短的工藝線體布局；線體按主裝線、缸蓋分裝線、外裝線、活塞連桿分裝線及其他小部件分裝站進(jìn)行工藝布局，分裝線布置在主裝配線旁。

2.1 主線工藝布局

主線采用臺(tái)車式裝配為主，小件及中等部品進(jìn)行配膳，大件部品線邊擺放。主線主要包括配膳區(qū)、缸體小裝、前組裝配、中組裝配。

（1）配膳區(qū)：主要完成發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)套配膳作業(yè)。如圖1所示。

圖1 裝配臺(tái)車配膳盒

1）不同機(jī)種的共用件（中、小件、標(biāo)準(zhǔn)件）進(jìn)行配膳。

2）小件采用臺(tái)車配膳盒擺放，中件直接擺放在臺(tái)車配膳架內(nèi)。

（2）缸體小裝：主要完成缸體打刻、上線夾具裝配等作業(yè)。

1）采用手動(dòng)輥道，缸體在輥道上直接推動(dòng)。

2）發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)采用刻印機(jī)。

（3）前組：主要完成缸體內(nèi)部件（曲軸、連桿等）的裝配作業(yè)。

1）采用驅(qū)動(dòng)臺(tái)車方式，隨動(dòng)式生產(chǎn)。

2）主軸瓦蓋螺栓、連桿螺栓采用擰緊機(jī)擰緊。

3）品質(zhì)保證采用短缸體試驗(yàn)機(jī)。

（4）中組1：主要完成缸蓋合裝到缸體上的裝配作業(yè)。

1）采用停止器式，固定式裝配。

2）缸蓋螺栓采用擰緊機(jī)擰緊。

（5）中組2：主要完成正時(shí)機(jī)構(gòu)、缸蓋罩、油底殼等部件裝配。

1）采用臺(tái)車驅(qū)動(dòng)方式，隨動(dòng)式裝配。

2）線外設(shè)置缸蓋罩小裝，分裝完成后配膳至臺(tái)車。

3）后油封、正時(shí)鏈蓋、上機(jī)油盤、下機(jī)油盤涂膠采用涂膠機(jī)。

（6）后組：主要完成外圍件、整機(jī)試漏的裝配作業(yè)。

2.2 缸蓋分裝

缸蓋分裝主要完成缸蓋氣門油封、氣門鎖夾、氣門試漏等部件的組裝和檢測(cè)作業(yè)。

采用U型輥道方式，固定式裝配。

2.3 活塞連桿分裝

活塞連桿分裝主要完成活塞銷卡簧、氣環(huán)等部件的組裝。

1）采用手動(dòng)推拉輥道方式，固定式裝配。

2）采用配膳托盤方式組裝，主線設(shè)置機(jī)型、曲軸分組號(hào)、缸孔分組號(hào)信息傳遞系統(tǒng)。

2.4 試驗(yàn)臺(tái)架

試驗(yàn)臺(tái)架主要完成發(fā)動(dòng)機(jī)成品出廠檢驗(yàn)工作。

1）采用集裝箱式熱試臺(tái)架。

2）采用試機(jī)臺(tái)車、手工快速對(duì)接的方式。

3 精益品質(zhì)方面

3.1 關(guān)鍵工藝控制

（1）關(guān)鍵螺栓擰緊（例如主軸承蓋螺栓擰緊、連桿螺栓擰緊、缸蓋螺栓擰緊）采用角度控制預(yù)緊方式及分步擰緊方式來實(shí)現(xiàn)擰緊，擰緊精度高，氣動(dòng)擰緊工具無法滿足擰緊精度要求，需要相應(yīng)的電控?cái)Q緊設(shè)備。

（2）氣門間隙調(diào)整是通過挺柱高度選擇來實(shí)現(xiàn)氣門間隙的調(diào)整。由于人工測(cè)量誤差，不能保證氣門間隙調(diào)整一致性，不但人工調(diào)整繁瑣，且精度得不到保證。為保證裝機(jī)工藝要求，采用馬波斯挺柱測(cè)量與選擇機(jī)來實(shí)現(xiàn)氣門間隙調(diào)整。

（3）裝配零部件的密封結(jié)合：機(jī)油盤、鏈盒、曲軸后蓋結(jié)合面采用涂膠方式實(shí)現(xiàn)裝配密封要求；要求均勻、連續(xù)、不能有斷點(diǎn)。人工涂膠無法滿足要求，且人工涂膠不當(dāng)還會(huì)導(dǎo)致多余密封膠堵塞油道、零件不能正常工作等后果。為保證裝機(jī)工藝要求，采用數(shù)控涂膠機(jī)實(shí)現(xiàn)零部件結(jié)合面的密封要求。

（4）軸瓦選配：在選配主軸瓦、連桿瓦工位采用智能選配料架輔助選配，避免錯(cuò)裝和漏裝，提高選配效率。

（5）氣密性要求：對(duì)缸體內(nèi)裝（軸瓦裝配）、缸蓋分裝（氣門及油封裝配、鎖夾裝配）、發(fā)動(dòng)機(jī)總裝進(jìn)行相應(yīng)的氣密性檢測(cè)，保證產(chǎn)品的密封性、防漏裝要求。

（6）重要擰緊工位采用電槍或系統(tǒng)扳手?jǐn)Q緊（帶扭矩控制），設(shè)備具有防錯(cuò)及SPC等功能。

（7）出廠檢測(cè)采用熱試工藝，按出廠技術(shù)要求進(jìn)行配置，確保產(chǎn)品合格。

（8）裝配線實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理信息化，引入生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，整線控制主要配置安東（呼叫顯示系統(tǒng)）、工位互鎖（錯(cuò)漏裝防止功能）、驅(qū)動(dòng)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)等，具備生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析、防錯(cuò)手段、質(zhì)量追溯等功能（局部增加或調(diào)整工位需更新系統(tǒng)）。

3.2 一般工藝控制

精益生產(chǎn)線，精髓就是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，降低投入成本。豐田生產(chǎn)線的精益設(shè)計(jì)具有代表性。根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求，關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)必須采用高質(zhì)量高精度高能力設(shè)備進(jìn)行控制，一般技術(shù)要求，在保證裝配防錯(cuò)的情況下，不追求過能力控制，投入實(shí)用的裝置、工具來保證質(zhì)量，以最低的成本實(shí)現(xiàn)最大的質(zhì)量效果。主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）不追求全自動(dòng)化或高自動(dòng)化程度的生產(chǎn)線或設(shè)備，一般采用半自動(dòng)設(shè)備或手動(dòng)裝置來達(dá)到組裝要求。采用半自動(dòng)設(shè)備，有時(shí)候考慮的是更好地適應(yīng)組裝零件一致性問題及企業(yè)設(shè)備管理水平現(xiàn)狀水平，同時(shí)半自動(dòng)設(shè)備在今后的工序調(diào)整、設(shè)備改造方面靈活性更好，投入成本更低。

（2）不追求過能力、過精度控制，但是必須要做到防錯(cuò)裝、漏裝的控制功能，出現(xiàn)異常時(shí)能自動(dòng)停止。其中，各種巧妙、實(shí)用治具/工具代替設(shè)備復(fù)雜的作業(yè)且做到防錯(cuò)效果是豐田生產(chǎn)線精益設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)。

（3）螺栓擰緊工藝方面，除了關(guān)鍵工位螺栓要求采用擰緊機(jī)、重要工位采用電槍或系統(tǒng)扳手（帶控制器）外，其余一般工位螺栓采用氣動(dòng)定扭風(fēng)槍+QLLS扭矩扳手的擰緊工藝。QLLS扭矩扳手也能實(shí)現(xiàn)螺栓顆數(shù)防錯(cuò)、扭矩到位防錯(cuò)，能與線體互鎖，能有效防止螺栓漏裝、漏緊力矩的質(zhì)量問題發(fā)生。

（4）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部位裝配質(zhì)量采用專用檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，防止有質(zhì)量問題的產(chǎn)品流出。檢測(cè)設(shè)備有：鎖夾安裝到位檢測(cè)（氣檢或激光檢）、氣門密封性檢測(cè)、氣門間隙檢測(cè)、活塞銷卡簧檢測(cè)、短缸體試漏檢測(cè)（含軸瓦漏裝檢測(cè)）、整機(jī)水/油道試漏檢測(cè)、出廠熱試磨合檢測(cè)等。這些檢測(cè)設(shè)備能檢出難發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題，有效地保證了發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量。

（5）生產(chǎn)線規(guī)劃更多地采用小裝化裝配方式，即采用小總成上線方式?？傃b線可設(shè)多個(gè)小分裝，包括缸體小分裝、缸蓋小分裝、活連小分裝、缸蓋罩小分裝、進(jìn)氣管小分裝、增壓器小分裝（針對(duì)增壓器機(jī)型）等，甚至主線也分段成前組（內(nèi)裝）、中組1、中組2。這些小分裝或小段組，設(shè)立定時(shí)小裝質(zhì)量檢查機(jī)制，有效了保證小裝品質(zhì)，降低了主線發(fā)生異?？赡?，使主線變化點(diǎn)最小化，整線靈活性的最大化，提高了主線的可動(dòng)率。同時(shí)，小裝化縮短了主線的長度，使主線更易適應(yīng)市場(chǎng)的變化。

（6）采用配膳方式，即將1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的零件全部裝在1臺(tái)配膳臺(tái)車上，由專人進(jìn)行配膳，操作者按順序組裝的方式。配膳的零件主要是中小件、標(biāo)準(zhǔn)件，而中小件、標(biāo)準(zhǔn)件是最容易漏裝、錯(cuò)裝的。而配膳方式很好的解決了這個(gè)問題，實(shí)現(xiàn)雙重確認(rèn)環(huán)節(jié)（即配膳人員與操作者雙重確認(rèn)）。如果整臺(tái)套配膳零件裝配完后，空臺(tái)車再次進(jìn)行配膳時(shí)，發(fā)現(xiàn)有剩余零件，說明該臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)可能出現(xiàn)漏裝零件，通過這種方式，也能實(shí)現(xiàn)防止漏裝作業(yè)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，采用配膳方式可以縮短操作者取零件的時(shí)間，提高裝機(jī)效率和生產(chǎn)節(jié)拍。

4 精益成本方面

（1）模塊化設(shè)計(jì)：組裝線由標(biāo)準(zhǔn)模塊組成，比如裝配臺(tái)車、鋼結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)等。若產(chǎn)能增加或減少，只需增加或減少標(biāo)準(zhǔn)模塊，大大降低設(shè)計(jì)成本和制造成本。

（2）工藝靈活性設(shè)計(jì)：組裝線設(shè)計(jì)，要考慮工藝調(diào)整的靈活性、兼容性。比如，托盤夾具是整個(gè)裝配線的動(dòng)脈，必須要考慮后續(xù)機(jī)型兼容性、柔性設(shè)計(jì)，方便快速切換且又能保證精度要求。小裝化方式，是后續(xù)為適應(yīng)市場(chǎng)而調(diào)整工藝或改造線體的靈活性工藝設(shè)計(jì)方式，若增加不同機(jī)型平臺(tái)，主線基本保持不變（增加專機(jī)即可），只需新增小裝線即可。同時(shí)，生產(chǎn)線設(shè)備在保證精度的前提下，設(shè)備盡量采用半自動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)或可移動(dòng)設(shè)計(jì)，方便工藝調(diào)整。通過以上這些靈活性設(shè)計(jì)，可大大降低今后工藝調(diào)整、生產(chǎn)線改造帶來的巨大成本。

（3）輕量化設(shè)計(jì)：這方面在豐田生產(chǎn)線上比較突出。豐田生產(chǎn)線的設(shè)備小巧靈活，且功能齊全（該要的要，不該要的不要）。設(shè)備輕量化，不但操作方便，降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且使制造成本也降低。在保證功能的前提下，設(shè)備簡單化，使后續(xù)的維護(hù)成本、改造成本也大大降低。同時(shí)，設(shè)備輕量化后，其安裝方式基本可以考慮懸掛式或者帶輪的移動(dòng)式，這樣，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施要求不高，降低了基礎(chǔ)設(shè)施的投入成本，同時(shí)懸掛式或帶輪移動(dòng)式，使設(shè)備更加容易移動(dòng)，在產(chǎn)量變化時(shí)，工藝調(diào)整的時(shí)間更短，只需切斷電源，方便輕易地推到對(duì)應(yīng)的工位上即可，大大降低了工藝調(diào)整及改造的成本。

（4）實(shí)用工裝的設(shè)計(jì)：這方面也是豐田生產(chǎn)線最突出的特點(diǎn)。豐田生產(chǎn)的治具簡單巧妙實(shí)用，代替了設(shè)備的復(fù)雜作業(yè)。這也是上面提到的，不追求過能力、過精度的作業(yè)，實(shí)用且保證質(zhì)量即可，特別是實(shí)現(xiàn)防錯(cuò)功能，是設(shè)計(jì)治具的最大目的。當(dāng)然，要做到工裝的精益化，不是每個(gè)生產(chǎn)性企業(yè)都能做到的，這需要長期的經(jīng)驗(yàn)積累和公司文化氛圍來保證。

（5）模糊控制理念：這里所說的模糊控制，并不是指不認(rèn)真對(duì)待產(chǎn)品質(zhì)量。其實(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量真正要做好，設(shè)計(jì)時(shí)間所占的比例是比較高的，即將所有的生產(chǎn)性問題都在設(shè)計(jì)中考慮好了，而到生產(chǎn)制造時(shí)，特別是組裝，只需做好防錯(cuò)，其余控制不必過能力、過精度、過檢測(cè)，控制簡單化，簡單的問題不要復(fù)雜化，從而減少不必要的財(cái)力、物力、人力、精力、效率的成本投入。

5 精益管理方面

精益生產(chǎn)線，不只是生產(chǎn)線設(shè)計(jì)上的精益，而且還離不開管理上的精益。只有兩者結(jié)合起來，才能做到精益制造，實(shí)現(xiàn)以最低成本達(dá)到最大效果的精益目標(biāo)。

（1）物流配送管理：采用分區(qū)配送、看板配送方式，既降低高科技的成本投入，同時(shí)也達(dá)到了準(zhǔn)時(shí)化、效率高的配送作業(yè)。

（2）生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理：采用履歷表管理、變化點(diǎn)管理、定時(shí)定期檢查管理（一分鐘點(diǎn)檢、定時(shí)線外檢查、小裝化檢查、定時(shí)作業(yè)觀察、首末件檢查）、傾向管理、設(shè)備管理（防錯(cuò)裝置、標(biāo)準(zhǔn)件檢查、自主保全）、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)（三票兩表）、看板管理等現(xiàn)場(chǎng)管理方式，質(zhì)量管理理念推行誰制造，誰負(fù)責(zé)的管理理念。通過這些現(xiàn)場(chǎng)管理方式和理念，做到精益管理，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)將井然有序，產(chǎn)品質(zhì)量才會(huì)精益求精。

6 結(jié)束語

生產(chǎn)線的精益設(shè)計(jì)規(guī)劃，不是說不重視質(zhì)量而去刻意降低投入成本，反而是因?yàn)楦又匾曎|(zhì)量，花更多的設(shè)計(jì)時(shí)間進(jìn)行精益設(shè)計(jì)規(guī)劃，從而降低生產(chǎn)制造的投入成本及后續(xù)的維護(hù)、擴(kuò)展、調(diào)整、改造成本，最大限度地提升產(chǎn)品質(zhì)量，這才是生產(chǎn)線精益工藝設(shè)計(jì)需要做的事情，才能具備極強(qiáng)的市場(chǎng)適應(yīng)能力和盈利能力，才能為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。未來，新工藝、新技術(shù)及新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)裝配向智能化、數(shù)字化和可視化發(fā)展，未來的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線的精益工藝設(shè)計(jì)將有更多的選擇。