汽車生產(chǎn)線自動(dòng)島節(jié)拍提升

張艷清

摘 要 隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)豪華轎車的需求量也是越來(lái)越大。北京奔馳MFA廠區(qū)生產(chǎn)GLA車型需要經(jīng)過(guò)沖壓，裝焊，涂裝以及總裝四大工藝，而作為第二道工藝的裝焊車間，不僅要消耗沖壓車間不斷提供的工件，還要不斷的給下一道工藝涂裝車間提供白車身，直接影響著整輛車身的生產(chǎn)進(jìn)度。更重要的是生產(chǎn)過(guò)程中，面對(duì)著有限的buffer以及設(shè)備故障的嚴(yán)重威脅，裝焊車間的生產(chǎn)節(jié)拍起著至關(guān)重要的作用。提高瓶頸工位節(jié)拍也是迫在眉睫。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)島節(jié)拍 瓶頸工位 機(jī)器人 互鎖信號(hào) 工藝順序

中圖分類號(hào)：TM923文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

MFA裝焊車間在進(jìn)行工藝規(guī)劃階段需要根據(jù)年生產(chǎn)綱領(lǐng)推算出其生產(chǎn)節(jié)拍，再根據(jù)生產(chǎn)線的節(jié)拍來(lái)分解平衡各個(gè)工位的工藝內(nèi)容。裝焊車間總共分為底盤(pán)，主線，以及四門和兩蓋三個(gè)區(qū)域。目前，根據(jù)市場(chǎng)對(duì)車型需求量調(diào)查，設(shè)計(jì)節(jié)拍為15JPH。隨著市場(chǎng)對(duì)前驅(qū)車型需求，提高節(jié)拍已經(jīng)成為了MFA裝焊車間首要任務(wù)。節(jié)拍優(yōu)化對(duì)焊裝線工藝內(nèi)容及布局、確定設(shè)備利用率、生產(chǎn)線自動(dòng)化水平、平衡成本預(yù)算等具有重要作用?？茖W(xué)、詳實(shí)、貼近實(shí)際的節(jié)拍提升是焊裝工藝規(guī)劃成功的重要保障。

1節(jié)拍分析

節(jié)拍分析是節(jié)拍提升的一個(gè)重要前提，節(jié)拍優(yōu)化之前，必須對(duì)整個(gè)裝焊廠區(qū)有個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，還要對(duì)車間每一個(gè)瓶頸工位工藝及設(shè)備技術(shù)進(jìn)行深入研究。從工藝順序，設(shè)備等待時(shí)間等可以利用的因素進(jìn)行入手。有了前期方案，針對(duì)不同方案還要進(jìn)行評(píng)估以及現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)測(cè)試，方可普遍應(yīng)用。圖1展示的是MFA裝焊車間布局圖以及規(guī)劃時(shí)期的節(jié)拍。

如圖1所示，裝焊車間設(shè)備種類多，數(shù)量大，自動(dòng)島內(nèi)空間狹小?；谝陨犀F(xiàn)狀，提升節(jié)拍增加設(shè)備，這條路無(wú)法行通。只能通過(guò)優(yōu)化機(jī)器人軌跡，利用機(jī)器人的等待及運(yùn)行過(guò)程中這些非工藝時(shí)間，同時(shí)在不影響工藝質(zhì)量前提下優(yōu)化工藝順序。接下來(lái)主要介紹節(jié)拍提升方法。

2節(jié)拍提升方法

根據(jù)MFA裝焊車間的實(shí)際情況，主要優(yōu)化方案為優(yōu)化機(jī)器人之間互鎖信號(hào)，優(yōu)化工藝順序以及機(jī)器人與PLC之間互鎖信號(hào)。

2.1優(yōu)化機(jī)器人之間互鎖信號(hào)

該方法是提升節(jié)拍的主要手段，普遍應(yīng)用到裝焊車間各個(gè)瓶頸工位，本文主要以Z2區(qū)域ST310工位為例，具體介紹該方法的應(yīng)用。

該工位有三臺(tái)機(jī)器人，310RB200機(jī)器人焊接9個(gè)螺釘，用時(shí)143秒，而310RB400與500機(jī)器人同時(shí)作業(yè)，500機(jī)器人在焊完6個(gè)焊點(diǎn)時(shí)一直等待400機(jī)器人，直至400機(jī)器人焊完11個(gè)螺釘后才去繼續(xù)焊接;之后400/500機(jī)器人分別換槍，400進(jìn)行點(diǎn)焊同時(shí)，500機(jī)器人開(kāi)始螺柱焊。圖2展示ST310工位時(shí)序圖。

通過(guò)工序圖可以看出，提高該工位節(jié)拍必須要縮短500機(jī)器人的等待時(shí)間，而該等待時(shí)間主要是等待400機(jī)器人將11個(gè)螺柱焊點(diǎn)打完并抓完釘回到HOME位置，才允許500機(jī)器人繼續(xù)工作，那么在400機(jī)器人抓釘前就允許500機(jī)器人繼續(xù)焊接，這樣就節(jié)省了抓釘及回到HOME位置的時(shí)間。

另外310RB500機(jī)器人一直等待310RB400機(jī)器人焊接完成才去焊接，之后310RB400機(jī)器人又等待310RB500機(jī)器人焊接完成才去繼續(xù)焊接，那么在310RB400機(jī)器人焊接過(guò)程中，將310RB500機(jī)器人等待時(shí)間利用上，使該機(jī)器人同時(shí)焊接，這樣就大大縮短了310RB500機(jī)器人的等待時(shí)間。

2.2優(yōu)化工藝順序

本方案主要基于Z2區(qū)域ST310工位的兩個(gè)機(jī)器人之間協(xié)調(diào)工作，500機(jī)器人焊接5個(gè)點(diǎn)后，一直等到400機(jī)器人抓釘前將互鎖信號(hào)釋放掉，這樣就省去了抓釘及回到HOME位置的時(shí)間。另外，縮短310RB500機(jī)器人等待時(shí)間就應(yīng)當(dāng)在310RB400機(jī)器人焊接過(guò)程中310RB500機(jī)器人也開(kāi)始去焊接，這樣就要考慮兩個(gè)機(jī)器人焊接順序，圖2顯示為310RB400機(jī)器人與310RB500機(jī)器人焊接順序優(yōu)化方案。

該工位優(yōu)化完后，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量得知沒(méi)生產(chǎn)一輛車用時(shí)162s，而正常維修時(shí)間占總工時(shí)的15%，那么每小時(shí)生產(chǎn)車輛為3600sX85%？62s=18.9JPH。

2.3優(yōu)化機(jī)器人與PLC之間信號(hào)觸發(fā)位置

該方法主要應(yīng)用于Z2區(qū)域ST330工位，具體方法為優(yōu)化前：當(dāng)330RB100/200/300三臺(tái)機(jī)器人完成作業(yè)回到HOME位置時(shí)，工裝胎定位銷下降，然后滾床升起，滾床升起信號(hào)傳給PLC，PLC此時(shí)觸發(fā)卷簾門開(kāi)啟， ?這時(shí)車從330工位傳到340工位，到位后卷簾門關(guān)閉，此時(shí)關(guān)閉信號(hào)傳給PLC， PLC再觸發(fā)320buffer向330工位發(fā)車;

優(yōu)化后：當(dāng)330RB100/200/300三臺(tái)機(jī)器人完成作業(yè)回HOME位置過(guò)程中，就觸發(fā)工裝胎定位銷及升降滾床同時(shí)下降與升起，同時(shí)卷簾門也升起，當(dāng)卷簾門升起到位后，車便從330工位向340工位發(fā)車，車到位后，卷簾門開(kāi)始關(guān)閉同時(shí)， 320BUFFER工位開(kāi)始想330工位發(fā)車，這樣節(jié)省了滾床升起時(shí)間以及卷簾門開(kāi)啟與關(guān)閉時(shí)間。

該工位優(yōu)化完后，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量得知每生產(chǎn)一輛車用時(shí)168s，而正常維修時(shí)間占總工時(shí)的15%，那么每小時(shí)生產(chǎn)車輛為3600sX85%？68s=18.21JPH。

3總結(jié)

節(jié)拍提升除了要有完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，還要求具有豐富的規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)和工作經(jīng)驗(yàn)，以及需要機(jī)器人編程經(jīng)驗(yàn)、工藝經(jīng)驗(yàn)、生產(chǎn)線調(diào)試經(jīng)驗(yàn)等作為輔助，才能更好地完成節(jié)拍優(yōu)化。同時(shí)，要注意利用機(jī)器人，PLC技術(shù)手段進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)而使節(jié)拍提升更加科學(xué)。本文主要以北京奔馳MFA裝焊車間為背景，對(duì)各個(gè)區(qū)域進(jìn)行節(jié)拍優(yōu)化，充分利用了機(jī)器人，PLC編程技術(shù)，使MFA裝焊車間從開(kāi)始的15JPH達(dá)到了17.4JPH，年度增產(chǎn)4000輛，為北京奔馳汽車有限公司創(chuàng)造出更多利潤(rùn)。

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