空調(diào)控制器智能化車間規(guī)劃分析

孫玉萍，范超眾

（中機(jī)第一設(shè)計研究院有限公司，合肥 230601）

1 引言

隨著我國居民生活水平的提高，人們對生活環(huán)境的要求日益提高，空調(diào)作為日常消費(fèi)品進(jìn)入千家萬戶、工礦企業(yè)，空調(diào)的市場需求量快速增加。相關(guān)白色家電制造企業(yè)為適應(yīng)市場形勢，在全國范圍內(nèi)對家用空調(diào)、商用空調(diào)生產(chǎn)制造進(jìn)行投資建廠，降低區(qū)域運(yùn)輸成本，提高當(dāng)?shù)厥袌稣加新??？照{(diào)制造企業(yè)，如格力、美的、奧克斯等異地大規(guī)模興建制造基地，利用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)成本優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品擴(kuò)張。

家用空調(diào)的制造過程主要包括鈑金成型、注塑成型、兩器制造、控制器制造以及內(nèi)、外機(jī)裝配等工藝環(huán)節(jié)。作為空調(diào)的重要組成部分，控制器的作用主要是改變空調(diào)工作模式、接收遙控器的紅外信號以及檢測空調(diào)里面的各種參數(shù)等，掌握空調(diào)的信息并及時做出控制指令，其制造的精度以及生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性直接影響到空調(diào)運(yùn)行過程中的可靠性，因此，控制器制造是空調(diào)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)。

近年來，隨著信息技術(shù)、傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等智能制造技術(shù)的興起和逐步成熟，“智能工廠”已成為家電制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主要突破方向【1】。各家電企業(yè)為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、縮短研制周期，大力推行智能制造技術(shù)、智能裝備和建設(shè)智能化工廠。本文結(jié)合筆者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，以某公司空調(diào)控制器車間新建項目為案例，闡述了智能化控制器車間的規(guī)劃設(shè)計。

2 控制器車間的工藝設(shè)計

2.1 車間任務(wù)與生產(chǎn)綱領(lǐng)

某公司空調(diào)控制器車間規(guī)劃年產(chǎn)800 萬套智能空調(diào)配套件，其生產(chǎn)產(chǎn)品主要包含外機(jī)主板、內(nèi)機(jī)主板、顯示器以及遙控器主板。車間采用雙班制生產(chǎn)，年工作時間300d。

2.2 生產(chǎn)工藝流程

空調(diào)控制器的生產(chǎn)工藝過程主要包括SMT（表面貼裝技術(shù)）貼片、AI（自動插件）以及后焊線。其主要生產(chǎn)工藝流程分述如下。

2.2.1 SMT 貼片工藝流程

上板→印刷→貼片→回流焊→AOI（自動光學(xué)檢測）→收板。

2.2.2 AI 線工藝流程

上板→臥插/立插→收板。

2.2.3 后焊線工藝流程

上板→裝載具、貼條碼→異型插件→手工插件→插件檢驗(yàn)→波峰焊→整形補(bǔ)焊→AOI→ICT 測試→FCT 測試→打膠→噴漆→固化→組裝→打包。

2.3 工藝設(shè)計方案

根據(jù)控制器生產(chǎn)工藝流程，空調(diào)控制器智能化生產(chǎn)車間主要由原材料庫、SMT 生產(chǎn)線區(qū)、AI 生產(chǎn)線區(qū)、后焊線生產(chǎn)區(qū)、裝配區(qū)以及生產(chǎn)輔助用房組成。主要生產(chǎn)工藝設(shè)計方案如下2.3.1～2.3.2 所述。

2.3.1 原材料庫

控制器車間所用原料主要有PCB 板（印刷電路板）、電容、電阻、IC（集成塊電子零件）、熔斷器、傳感器、二極管、三極管、電子線等很多種類，其特點(diǎn)是物料種類多、批量大、體積小等?？刂破鬈囬g原材料主要通過廂式貨車送入物資庫進(jìn)行分揀、存放，根據(jù)生產(chǎn)需求，按要求配送至生產(chǎn)線邊。控制器原材料的存儲形式主要為高位貨架，隨著車間智能化水平的提高，越來越多的控制器車間采用自動化立體庫進(jìn)行物資存儲，以提高物料管理效率、減少人工揀選強(qiáng)度、降低管理成本。

2.3.2 自動化生產(chǎn)工藝

空調(diào)控制器自動化生產(chǎn)主要包括SMT 自動化生產(chǎn)線、AI自動化生產(chǎn)線以及主板后焊線。

1）SMT 自動化生產(chǎn)線是將片狀元器件安裝在印制電路板（PCB）的表面，通過回流焊方法加以焊接組裝的自動化生產(chǎn)技術(shù)。SMT 自動化生產(chǎn)線設(shè)備主要由上扳機(jī)、印刷機(jī)、錫膏厚度檢測機(jī)（SPI）、貼片機(jī)、回流焊機(jī)、自動光學(xué)檢測機(jī)（AOI）、接駁臺、下扳機(jī)等設(shè)備組成。通過上、下扳機(jī)實(shí)現(xiàn)PCB 板的批量裝載、收集，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的物流自動化；通過SPI、AOI、SMT首件檢測儀等在線檢測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的檢測自動化。

2）AI 自動化生產(chǎn)線分為臥式插件線以及立式插件線，分別對控制器主板上的臥式元件（臥式電阻、臥式電容、二極管等）和立式元件（陶瓷電容、電解電容、三極管、水泥電阻等）進(jìn)行自動插裝。AI 自動化生產(chǎn)線主要由上扳機(jī)、臥式插件機(jī)/立式插件機(jī)以及下扳機(jī)等設(shè)備組成。通過自動化設(shè)備的投入實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、物流的全自動化。

3）主板后焊線主要完成各類異型元件（如大電容、電感、濾波器、變壓器、二極管、光耦、IC、蜂鳴等元件）的插裝、焊接、測試等任務(wù)。主板后焊線主要由噴涂機(jī)、波峰焊機(jī)、AOI 光學(xué)檢測機(jī)、ICT 在線測試機(jī)、FCT 在線測試機(jī)、自動打膠機(jī)、自動噴漆機(jī)以及固化爐等設(shè)備組成，通過皮帶輸送線以及移栽機(jī)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化、流線化。

4）根據(jù)車間信息化需求，打造SMT 自動化生產(chǎn)線、AI 自動化生產(chǎn)線以及主板后焊線多線聯(lián)網(wǎng)，采用MES 系統(tǒng)實(shí)時收集、處理各項生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對物料物流狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時盤點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)互通共享、異常實(shí)時反饋、實(shí)時實(shí)地迅速處理等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的信息化。

3 控制器車間平面布局規(guī)劃

3.1 控制器車間布局規(guī)劃原則

對于空調(diào)控制器車間布局需根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)、生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)班制、生產(chǎn)工藝流程將車間內(nèi)生產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)過程輔助用房以及管理服務(wù)設(shè)施合理地進(jìn)行布置，實(shí)現(xiàn)工藝路徑最短、物流路線最優(yōu)。生產(chǎn)區(qū)主要包括原材料存放、分揀區(qū)，SMT 生產(chǎn)、AI 生產(chǎn)、主板后焊線生產(chǎn)區(qū)，半成品存放、主板裝配區(qū)等；生產(chǎn)過程中的輔助設(shè)施主要有預(yù)加工、芯片燒錄、鋼網(wǎng)清洗、載具清洗、工裝存放、變配電室等；車間內(nèi)管理服務(wù)設(shè)施主要有車間辦公室、更衣室、會議室、員工培訓(xùn)室等。

3.2 控制器車間土建參數(shù)

根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)班制、產(chǎn)品工藝特點(diǎn)以及廠區(qū)具體情況，新建空調(diào)控制器車間長144m、寬108m，為2 層框架結(jié)構(gòu)廠房，車間柱距為9m、跨度為12m，生產(chǎn)車間1 層高5.5m，2 層高6m。根據(jù)生產(chǎn)過程中涉及的原輔材料、產(chǎn)品的性質(zhì)以及生產(chǎn)線長度對防火墻位置的要求【2】，控制器車間設(shè)置為丙類一級廠房，且進(jìn)行自噴設(shè)計。

生產(chǎn)車間1 樓設(shè)置物流門，物流門的尺寸為寬3 500mm，高3 700mm；考慮后期設(shè)備安裝過程中會有大型設(shè)備的吊裝，車間2 層設(shè)置設(shè)備吊裝平臺。

3.3 控制器車間工藝布局規(guī)劃方案

3.3.1 規(guī)劃方案介紹

控制器車間圍繞空調(diào)內(nèi)機(jī)總裝車間以及外機(jī)總裝車間組織生產(chǎn)物流方向，控制器車間為2 層框架結(jié)構(gòu)廠房。車間1 樓主要由外協(xié)件存放區(qū)，內(nèi)機(jī)、顯示器、遙控器主板半成品存放區(qū)以及裝配區(qū)組成；車間2 樓主要由SMT 生產(chǎn)區(qū)、AI 生產(chǎn)區(qū)、主板后焊線生產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)輔助用房以及管理設(shè)施用房組成。控制器車間各樓層工藝布局如圖1、圖2 所示。

圖1 控制器車間1 層規(guī)劃方案

圖2 控制器車間2 層規(guī)劃方案

3.3.2 規(guī)劃方案說明

1）外協(xié)原材料在1 樓進(jìn)行預(yù)加工以及拆包備料后，通過車間北側(cè)的提升機(jī)以及貨梯配送至2 樓生產(chǎn)區(qū)，然后通過AGV 配送至各條自動化生產(chǎn)線。

2）結(jié)合內(nèi)機(jī)總裝車間以及外機(jī)總裝車間的位置，2 樓生產(chǎn)區(qū)的生產(chǎn)物流方向?yàn)橛蓶|往西，依次完成SMT 生產(chǎn)、AI 生產(chǎn)以及后續(xù)焊接生產(chǎn)工序，生產(chǎn)過程中的物料輸送主要通過AGV 完成。

3）外機(jī)主板在2 樓完成裝配任務(wù)，通過皮帶輸送線與后焊線進(jìn)行銜接，實(shí)現(xiàn)一個流生產(chǎn)，裝配完成后的外機(jī)主板通過AGV 以及空中連廊配送至外機(jī)總裝車間。

4）焊接完成后的內(nèi)機(jī)主板、遙控器主板以及顯示器主板通過車間西側(cè)的電梯以及提升機(jī)配送至車間1 樓進(jìn)行暫存，根據(jù)總裝車間生產(chǎn)需求，按訂單配送至裝配區(qū)進(jìn)行裝配后通過懸掛輸送線單件輸送至內(nèi)機(jī)總裝車間。

本項目通過生產(chǎn)跨度的合理劃分，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)面積的高效利用；通過生產(chǎn)區(qū)以及輔助區(qū)的合理布局，實(shí)現(xiàn)二者的有機(jī)結(jié)合；通過車間內(nèi)AGV、貨梯、提升機(jī)、皮帶輸送系統(tǒng)以及懸掛輸送系統(tǒng)等自動化裝備的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)物流過程立體化、自動化，輔以生產(chǎn)過程中信息化系統(tǒng)的實(shí)施，打造成為空調(diào)控制器生產(chǎn)的智能化車間。

4 結(jié)語

空調(diào)控制器車間是空調(diào)生產(chǎn)組織中的重要單元，一方面，在設(shè)計前要高度重視電子工業(yè)生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀以及智能化發(fā)展趨勢，采用自動化、信息化手段提升工藝裝備水平，降低工人勞動強(qiáng)度，保證產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面，為了提高園區(qū)面積利用率，采用多層廠房組織生產(chǎn)，需在設(shè)計前規(guī)劃好生產(chǎn)物流方向、生產(chǎn)物流方式、生產(chǎn)輔助用房功能及位置等，保證生產(chǎn)物流最優(yōu)化。