淺談汽車制造企業(yè)柔性化生產(chǎn)

王躍華 趙紫豪

摘 要：汽車行業(yè)正在逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、現(xiàn)代化，多車型共線生產(chǎn)效率影響頗大，過(guò)程車型切換時(shí)間增多，柔性化生產(chǎn)在汽車行業(yè)里的運(yùn)用越來(lái)越重要，尤其是焊裝車間多線切換現(xiàn)狀下。文章詳細(xì)介紹了柔性化生產(chǎn)的概念與使用目的，并從焊裝車間實(shí)際現(xiàn)狀出發(fā)，分析焊裝車間柔性化生產(chǎn)在汽車制造環(huán)節(jié)的重要作用。

關(guān)鍵詞：柔性化;改型換代;生產(chǎn)效率

Abstract： The automotive industry is gradually realizing automation and modernization. The production efficiency of multi-vehicle co-production lines has a great impact. The time for switching models during the process is increasing. The application of flexible production in the automotive industry is becoming more and more important， especially under the current situation of multi-line switching in the welding shop. The article introduces the concept and purpose of flexible production in detail， and analyzes the important role of flexible production in the welding shop in the automobile manufacturing process from the actual status of the welding shop.

前言

柔性化生產(chǎn)，是目前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)汽車制造企業(yè)廣泛采用的一種靈活、高效的生產(chǎn)模式，他既滿足了汽車先進(jìn)的生產(chǎn)理念，又保證了產(chǎn)品多元化的需求。這種先進(jìn)的生產(chǎn)理念，以其時(shí)效優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)，極大增強(qiáng)了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 柔性化生產(chǎn)含義

隨著市場(chǎng)的多元化發(fā)展，目前汽車市場(chǎng)消費(fèi)者對(duì)汽車的個(gè)性化需求增多，圍繞新產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，各企業(yè)為了在行業(yè)領(lǐng)域里占有一席之地，則必須不斷地開(kāi)發(fā)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品，必須能夠快速地改型換代。而誕生一款新車型，它的投產(chǎn)必然需要重新打造一條生產(chǎn)線或者對(duì)原有的生產(chǎn)線進(jìn)行改造，一條成功的柔性化生產(chǎn)線，可以把這種改造的潛力成功的更好的激發(fā)出來(lái)，在最快的時(shí)間內(nèi)，用最正確的方法完成對(duì)生產(chǎn)線的改造。

2 柔性化生產(chǎn)的應(yīng)用

目前M1線是我們焊裝車間最成功最智能最具有代表性的一條生產(chǎn)線，他實(shí)現(xiàn)了高度的柔性化，自動(dòng)化率主線100%，全線74%，它是小時(shí)可達(dá)30JPH的一條生產(chǎn)能力最強(qiáng)的產(chǎn)線。M1線也和其他公司的焊裝生產(chǎn)線一樣，柔性化焊裝生產(chǎn)線由焊接設(shè)備、輸送系統(tǒng)、定位工裝三個(gè)主要組成部分，而三個(gè)部分都滿足柔性化設(shè)計(jì)的需要。

首先介紹下M1目前最主要的焊接設(shè)備機(jī)械手，對(duì)應(yīng)夾具的柔性化設(shè)計(jì)，焊接設(shè)備也成為M1生產(chǎn)線能否實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)的關(guān)鍵要素。在車間的其他生產(chǎn)線中，焊接設(shè)備主要使用的是氣動(dòng)焊鉗，此類焊鉗會(huì)受到焊接變壓器及焊接電纜長(zhǎng)度的限制和人工焊接工位需要預(yù)留的操作空間等，同時(shí)牽涉到生產(chǎn)中不同車型夾具的切換（備注：總拼工位夾具的切換，定位組件過(guò)多，參與焊接的零件比較復(fù)雜），暴露出來(lái)人工焊接存在危險(xiǎn)性及可進(jìn)行工作的局限性，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量與安全的風(fēng)險(xiǎn)性會(huì)增高，這時(shí)候在現(xiàn)代化生產(chǎn)線就需要一種靈活性比較強(qiáng)的焊接設(shè)備——焊接機(jī)械手。

2.1 焊接機(jī)械手在高質(zhì)、高效的焊接生產(chǎn)中發(fā)揮了極其重要的作用，其主要特點(diǎn)如下

2.1.1 性能穩(wěn)定、焊接質(zhì)量穩(wěn)定，保證其均一性

對(duì)焊接結(jié)果起決定性作用的是焊接參數(shù)，如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長(zhǎng)度等。在人工焊接時(shí)，焊接速度、干伸長(zhǎng)等都是變化的，很難做到質(zhì)量的穩(wěn)定性;而采用機(jī)械手焊接，由于焊縫的焊接參數(shù)都是提前設(shè)定好穩(wěn)定不變的，焊接的質(zhì)量受人為因素影響較小，轉(zhuǎn)而降低了對(duì)工人操作技術(shù)的要求，同時(shí)提高了焊接質(zhì)量穩(wěn)定性、一致性。

2.1.2 改善了工人的勞動(dòng)條件

采用機(jī)械手焊接后，工人只需要裝卸工件，遠(yuǎn)離了焊接弧光、煙霧和飛濺等;在機(jī)械手點(diǎn)焊時(shí)，工人不再需要搬運(yùn)笨重的手工焊鉗，從高強(qiáng)度的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)。在實(shí)際生產(chǎn)中大大減少了工人職業(yè)病的發(fā)生、降低了工廠人員流失率、提高了工人操作環(huán)境的安全性。

2.1.3 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率

機(jī)械手可以全天24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，依靠高速、高效焊接技術(shù)的應(yīng)用，使用機(jī)械手焊接，效率提高就更加地明顯。

2.1.4 產(chǎn)品周期明確，容易控制產(chǎn)品產(chǎn)量

機(jī)械手的生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，降低了人為因素的不穩(wěn)定性，因此安排生產(chǎn)計(jì)劃可以非常明確固定，減少生產(chǎn)浪費(fèi)，提高產(chǎn)品一致性。

2.1.5 可縮短產(chǎn)品改型換代的周期，降低相應(yīng)的設(shè)備投資

焊接機(jī)械手包攬了全焊接線90%以上的點(diǎn)焊及熔化焊，不僅節(jié)約焊絲、提高焊接產(chǎn)品質(zhì)量、降低對(duì)熟練焊工的依賴，也穩(wěn)定了產(chǎn)能輸出，提升了生產(chǎn)效率。

再說(shuō)輸送系統(tǒng)，在生產(chǎn)速度不斷加快的今天，對(duì)于汽車的焊接過(guò)程中的效率要求也是十分高，對(duì)于汽車的零件運(yùn)輸線的合理設(shè)計(jì)和安排是提高焊接過(guò)程中的效率的前提，柔性運(yùn)輸線需要考慮到是運(yùn)輸效率，減少汽車零件在焊接過(guò)程中的零件來(lái)回運(yùn)輸可以減少企業(yè)的生產(chǎn)成本，同時(shí)又可以大大提高汽車的焊接效率，這也是目前越來(lái)越多的汽車生產(chǎn)商選擇柔性焊接試制線的主要原因。其中柔性焊接生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)是保證高JPH柔性生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、車間優(yōu)化調(diào)度的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)備。在目前柔性焊接生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)仍是剛性的、柔性差，各種零部件總成都必須配備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的輸送系統(tǒng)。專用的設(shè)備、固定的輸送程序嚴(yán)重限制了物流輸送、加工生產(chǎn)的優(yōu)化調(diào)度，無(wú)法滿足市場(chǎng)中小批量、個(gè)性定制化生產(chǎn)的柔性化輸送需求。輸送系統(tǒng)的柔性設(shè)備是其適應(yīng)柔性焊接生產(chǎn)線多樣化加工輸送要求的基礎(chǔ)，在指批量型制造生產(chǎn)行業(yè)中，懸掛鏈輸送機(jī)和滑橇輸送機(jī)目前是應(yīng)用范圍內(nèi)運(yùn)用最常用、最廣泛的輸送設(shè)備，在焊裝車間，車身總成線工序間輸送、調(diào)整線輸送以及焊裝車間空中儲(chǔ)運(yùn)線車身儲(chǔ)存輸送都離不開(kāi)它。輸送機(jī)的自動(dòng)化程度高，適用于所有批量的生產(chǎn)線輸送;可以在一條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)間歇、連續(xù)輸送，輕松實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線聯(lián)線輸送;可以將焊接分裝線、車身總成焊裝線、調(diào)整線和車身儲(chǔ)運(yùn)線聯(lián)系成一個(gè)整體，易實(shí)現(xiàn)一個(gè)車間多車型生產(chǎn)線聯(lián)線;可以將各種車型的下車身總成線、車身主線獨(dú)立布置，共同建立補(bǔ)焊線、調(diào)整線，能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的分期投入;可以高定位精度地快速輸送。而懸掛鏈輸送機(jī)是具有空間封閉線路的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，更是用于車間內(nèi)部或各個(gè)車間之間，不但節(jié)約地面上的空間，還可以與地面的作業(yè)相互配合進(jìn)行，因此懸掛鏈輸送機(jī)在各個(gè)大型生產(chǎn)與現(xiàn)代化工廠中，被企業(yè)廣泛采用。

最后說(shuō)下定位工裝，M1線的5種主打車型在生產(chǎn)中可以8秒完成任意車型切換，它將夾具、焊接機(jī)器人、轉(zhuǎn)臺(tái)、滑臺(tái)構(gòu)建成一個(gè)工作站，實(shí)現(xiàn)多種車型兩套夾具自動(dòng)切換，具有節(jié)拍高、布局緊湊、投資少的特點(diǎn)。最具代表性的就要說(shuō)說(shuō)機(jī)器人抓手了，它可以同時(shí)抓取多個(gè)板件壓緊、定位、檢測(cè)等精確地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)機(jī)器人放到焊接治具上進(jìn)行焊接，大大的提高了上件的速度和準(zhǔn)確性。實(shí)現(xiàn)效率最大化。

3 柔性化生產(chǎn)的原理

3.1 柔性的夾具是開(kāi)發(fā)柔性化焊接的前提條件和基礎(chǔ)

標(biāo)準(zhǔn)化的概念對(duì)于夾具設(shè)計(jì)異常重要，可以大大減輕設(shè)計(jì)工作量、主機(jī)廠易損件和各件的準(zhǔn)備量。柔性?shī)A具的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)可以有效的提升汽車制造的效率，同時(shí)也能提高生產(chǎn)質(zhì)量，對(duì)于提升我們的汽車車身質(zhì)量有著直接的影響。一個(gè)柔性生產(chǎn)線上的夾具設(shè)計(jì)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，但是柔性機(jī)器人抓手及其系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)最高2個(gè)方向自由度的旋轉(zhuǎn)和2個(gè)方向自由度的平移，其中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與X方向的移動(dòng)一起組合作用，達(dá)到最終在XY平面內(nèi)的移動(dòng)，而不是繞Z軸旋轉(zhuǎn);通過(guò)組合作用，基本實(shí)現(xiàn)任意位置和方向的定位和夾緊。在汽車白車身生產(chǎn)線中，根據(jù)工藝的不同，需要將一個(gè)完整的工藝過(guò)程分解為多個(gè)工位去完成，在工位之間需要機(jī)器人去搬運(yùn)工件，同時(shí)為了節(jié)省時(shí)間，機(jī)器人搬運(yùn)過(guò)程中會(huì)增加空中飛行焊接。

3.2 定位于夾緊對(duì)焊接的重要性

機(jī)器人對(duì)工件的搬運(yùn)和飛行焊接過(guò)中，都需要對(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊。在考慮生產(chǎn)周期和成本節(jié)約，結(jié)合M1線多車型混線生產(chǎn)，其產(chǎn)線的適應(yīng)能力必須要求更強(qiáng)，我們將多種車型融入到一個(gè)機(jī)器人抓手上，實(shí)現(xiàn)多車型定位機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)的共用，焊接機(jī)械手與抓手還可以自由地8秒內(nèi)完成焊接與抓手夾具的轉(zhuǎn)換，不但為整個(gè)線體節(jié)約了很大空間，也提升了生產(chǎn)線的利用率。

4 柔性化生產(chǎn)的意義

在競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車行業(yè)，車型更新?lián)Q代的節(jié)奏逐漸加快，為此，選擇汽車行業(yè)的生產(chǎn)方式，柔性化也顯得越來(lái)越重要，機(jī)器人在柔性化生產(chǎn)線中的應(yīng)用模式各種各樣，只有不斷地摸索、創(chuàng)新，研究新技術(shù)的投入方式以及機(jī)器人的應(yīng)用模式，才能適應(yīng)時(shí)代潮流，穩(wěn)步可持續(xù)地發(fā)展。