整車裝配工藝規(guī)劃應(yīng)用及研究

黃典暉

摘 要：隨著我國科技事業(yè)的不斷發(fā)展，汽車方面的建設(shè)也在隨之迅速發(fā)展，對于汽車設(shè)計開發(fā)到實(shí)際生產(chǎn)導(dǎo)入轉(zhuǎn)化，汽車總裝負(fù)責(zé)最后的裝配、調(diào)整和檢驗(yàn)工作，也是汽車生產(chǎn)過程中投入人力最多的領(lǐng)域。面對車輛產(chǎn)品智能水平升高、配置越發(fā)豐富，合理的整車裝配工藝顯得尤為重要，可以規(guī)避實(shí)車制造后期發(fā)現(xiàn)問題后難整改、周期長等問題。如何合理制造出高質(zhì)量、高效率、低成本的產(chǎn)品，本文針對整車工藝規(guī)劃的模塊化方案分析及供貨層級制定、工藝路線制定、零部件裝配層級分布圖、數(shù)模工序裝配模擬仿真及工藝卡編制的應(yīng)用進(jìn)行分析及總結(jié)，以期能總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)作為參考材料。

關(guān)鍵詞：汽車裝配 總裝工藝 工藝編排 工藝開發(fā)

Application and Research of Vehicle Assembly Process Planning

Huang Dianhui

Abstract：With the continuous development of science and technology in China， the construction of automobiles is also developing rapidly. For the transformation of automobile design and development to actual production introduction， the automobile assembly is responsible for the final assembly， adjustment and inspection work， which is also an investment in the automobile production process， a field with the most manpower. In the face of increased intelligence and richer configurations of vehicle products， reasonable vehicle assembly processes are particularly important， which can avoid problems such as difficulty in rectification and long cycle times after problems are discovered in the later stages of actual vehicle manufacturing. How to reasonably manufacture high-quality， high-efficiency， and low-cost products？ This article analyzes the modular scheme of the whole vehicle process planning and formulates the supply level， process route formulation， component assembly level distribution diagram， digital and analog process assembly simulation and simulation. The application of process card preparation is analyzed to summarize relevant experience as reference material.

Key words：automobile assembly， final assembly process， process layout， process development

1 引言

一款乘用車上裝配下級零部件約三千余種、通過零部件供應(yīng)商合裝整合后到整車裝配級零部件約上千種，通過卡接、螺接、捆扎、粘貼等方式完成整車裝配。汽車整車裝配過程就是借助規(guī)定的工具及量具（包括設(shè)備）將正確的汽車零部件按制定的合理裝配工藝順序安裝到油漆車身上而達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計規(guī)定的性能要求的操作過程。

完整的整車裝配工藝開發(fā)流程涉及整車裝配工藝規(guī)劃、實(shí)車試制工藝驗(yàn)證以及后期持續(xù)性的優(yōu)化調(diào)整，整車裝配工藝規(guī)劃可以規(guī)避實(shí)車制造后期發(fā)現(xiàn)問題后難整改、周期長等問題，如何有效、完整的進(jìn)行分析和規(guī)劃成為我們需要總結(jié)、探索的問題。

2 整車裝配工藝規(guī)劃

整車裝配工藝性是指汽車產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)符合一定的工藝可行性指標(biāo)要求，就是使用當(dāng)前的生產(chǎn)工藝條件（人員/工裝/設(shè)備/工具/環(huán)境）可以滿足絕大部分零部件裝配過程需求，在滿足車型產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)定要求下，裝配零部件應(yīng)滿足與現(xiàn)有車型一定的零部件通用化比，具備裝配定位基準(zhǔn)、防錯設(shè)計機(jī)構(gòu)、可拆卸設(shè)計結(jié)構(gòu)及視覺感知弱化設(shè)計來降低裝調(diào)難度，提升作業(yè)性及生產(chǎn)效率，這就是工藝性概念。

整車裝配工藝規(guī)劃主要通過生產(chǎn)工藝規(guī)劃、裝配工序排布、虛擬仿真模擬，對整車產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)提出相應(yīng)的工藝性需求改善建議，及相應(yīng)的整車生產(chǎn)初版涉及線體、設(shè)備、工裝、工具及人員的改善、增補(bǔ)需求。在設(shè)計階段，工藝介入進(jìn)行相應(yīng)同步分析，滿足整車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計需求功能的前提下，達(dá)到具備合理的操作性、經(jīng)濟(jì)性有利于大規(guī)模批量流水生產(chǎn)。

2.1 模塊化方案分析及供貨層級制定

整車裝配級零件包括零件、由零件裝配成單獨(dú)的組件、組成相應(yīng)的部件、總成、工藝合件乃至模塊，在整車產(chǎn)品開發(fā)前期應(yīng)有意識的將零部件組建成若干裝配單元，比如前懸模塊、前后保模塊、頂棚模塊、座艙模塊等，這些組建的模塊或小裝配單元可以拆分至主線外進(jìn)行裝配，在完成分裝后再配送至主線合裝。

設(shè)計上提前將零部件組建成若干裝配單元，可以提前做好模塊定位結(jié)構(gòu)及機(jī)械助力設(shè)備定位方式規(guī)劃及設(shè)計，在滿足產(chǎn)品性能需求的情況下，主線外移裝配單元的內(nèi)部裝配工作，增加車型總裝配物理工位、同步平行化裝配作業(yè)可以減少裝配主線線邊零部件物料占用面積、可以有效的減少主線因多車型共線、車輛智能化提升導(dǎo)致的超額裝配量、減少裝配過度集中導(dǎo)致的人員作業(yè)干擾，提升現(xiàn)場作業(yè)工作效率。

常見的模塊有座艙模塊、頂襯模塊、前后保模塊、輪胎模塊、門護(hù)板模塊、前后懸模塊、前端模塊、座椅模塊、油箱模塊等，汽車企業(yè)根據(jù)車型規(guī)劃評估人力成本、物流成本、管理成本、場地占用及與制造車間原有車型規(guī)劃通用性等因素，綜合鎖定模塊化制造策略從而確定模塊化清單及模塊自制/外協(xié)方案。

2.2 工藝路線制定

在整車開發(fā)設(shè)計階段需對產(chǎn)品總裝工藝路線進(jìn)行規(guī)劃，新車型的工藝路線主要通過可拆分裝配單元分裝、平衡各主線裝配量、系統(tǒng)零件集中化以及參考同類平臺車型、結(jié)合目標(biāo)投產(chǎn)車間現(xiàn)有車型規(guī)劃進(jìn)行排布。

2.2.1 可拆分裝配單元剝離

在工藝路線制定時，盡可能的將可拆分裝配單元移出主生產(chǎn)線外進(jìn)行裝配，常見裝配單元如ESP控制器、副儀表總成、排氣管以及近期多車型配備的貫穿式尾燈等，根據(jù)車型規(guī)劃評估人力成本、物流成本、管理成本、場地占用及與制造車間原有車型規(guī)劃通用性等因素確定自制分裝或外協(xié)分裝，通過外移裝配單元，增加總裝配物理工位、平行裝配作業(yè)可以減少主線線邊物料占用面積、可以減少主線裝配量、減少裝配人員作業(yè)干擾，從而提升現(xiàn)場作業(yè)工作效率。

2.2.2 平衡各主生產(chǎn)線裝配量

合理分析各主生產(chǎn)線裝配零件數(shù)量對應(yīng)各線裝配物理工位比，平衡各線裝配工作量、平衡人員與物理工位比例。統(tǒng)計某整車裝配零部件各線占比，內(nèi)飾線裝配零部件約占40%、底盤線裝配零部件約占20%，最終線裝配零部件約占25%，其他車門線及其他分裝線約占15%，而內(nèi)飾線物理工位僅占總物理裝配工位30%，出現(xiàn)明顯工藝設(shè)計缺陷，而內(nèi)飾線的裝配特點(diǎn)是底層線束裝配、多零散作業(yè)為主，經(jīng)過導(dǎo)入試制時工時統(tǒng)計，內(nèi)飾線的工時占比約占整車總工時45%，導(dǎo)致內(nèi)飾線邊零部件物料面積嚴(yán)重不足、物流切換提升至20分鐘，多次出現(xiàn)物料供應(yīng)問題;超額裝配量導(dǎo)致內(nèi)飾線人員過多、裝配過度集中導(dǎo)致出現(xiàn)人員作業(yè)干擾。后期發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行調(diào)整，但由于前期沒有充分的考慮作業(yè)占比，導(dǎo)致大部分作業(yè)無法進(jìn)行調(diào)整，內(nèi)飾線作業(yè)占比僅能調(diào)整至38%，出現(xiàn)極大的物流成本及作業(yè)成本的浪費(fèi)。

2.2.3 系統(tǒng)零部件排布集中化

整車零部件系統(tǒng)被區(qū)分為約束系統(tǒng)、座椅系統(tǒng)、整車標(biāo)簽等幾十個有明顯特征的小系統(tǒng)，在連續(xù)作業(yè)區(qū)域盡可能的完成集中性的系統(tǒng)作業(yè)，可以有效的進(jìn)行集中性的培訓(xùn)、有利于作業(yè)者進(jìn)行自工序完結(jié)以及質(zhì)量巡查過程確認(rèn)。例如整車VIN碼粘貼，在同一作業(yè)工位進(jìn)行整車的VIN碼粘貼，可以通過完成VIN碼打印紙所有VIN碼條的粘貼來確認(rèn)作業(yè)完結(jié)，避免作業(yè)遺漏現(xiàn)象。

2.2.4 新導(dǎo)入車型與原有車型通用化

整車在前期開發(fā)時，會根據(jù)目標(biāo)導(dǎo)入車間線體、設(shè)備及原有車型的工具工裝進(jìn)行新車型通用化設(shè)計，盡可能使用原有設(shè)備/工裝等資產(chǎn)達(dá)到共用效果，達(dá)到減少投入成本及場地占用等目的。特別是非同平臺開發(fā)車型存在大尺寸的差異性，需要對生產(chǎn)線體通過性、設(shè)備共用化、工裝適用情況及工具的通用化進(jìn)行逐一分析，提供線體改造方案、設(shè)備改造/新增方案、工裝改造/新增方案、工具新增提報說明以及提高通用化率的產(chǎn)品設(shè)計變更提案（ECR）。

2.3 零部件裝配層級分布圖

制定工藝路線后根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)確認(rèn)各生產(chǎn)工段相應(yīng)零部件的裝配層級分布圖，可以通過各個工段作業(yè)特點(diǎn)根據(jù)物理分布位置將裝配零部件劃分為車身前、中、后部，或增加左右側(cè)維度進(jìn)行位置區(qū)分。零部件裝配層級分布圖可以較為清晰的表述零部件結(jié)構(gòu)裝配前后順序要求，根據(jù)裝配順序、物理裝配位置、使用設(shè)備/工裝/工具、標(biāo)準(zhǔn)件品種以及零部件作業(yè)內(nèi)容分配零部件作業(yè)到相應(yīng)試制工位。案例：儀表模塊裝配層級分布圖（圖2）。

2.4 數(shù)模工序裝配模擬仿真及工藝卡編制

根據(jù)初步分布的工序排布進(jìn)行虛擬數(shù)模裝配分析，對零部件裝配軌跡、裝配工具/設(shè)備/工裝動作軌跡、操作人員作業(yè)空間、零部件裝配結(jié)果等進(jìn)行虛擬數(shù)模仿真，對產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)進(jìn)行問題提報及更改建議。根據(jù)裝配模擬分析編制相應(yīng)的工段作業(yè)工藝卡，包含而不限于作業(yè)內(nèi)容、裝配質(zhì)量要求、檢測要求、使用工具/工裝/設(shè)備/輔料、裝配零部件信息以及裝配示意圖。進(jìn)入整車導(dǎo)入試制階段根據(jù)工藝卡進(jìn)行實(shí)際操作及驗(yàn)證。

3 結(jié)語

汽車發(fā)展的工業(yè)生產(chǎn)過程已經(jīng)有上百年的歷史，而現(xiàn)如今，隨著向新能源汽車轉(zhuǎn)型，發(fā)動機(jī)技術(shù)壁壘的消除，新勢力造車涌入，汽車企業(yè)競爭越發(fā)激烈，如何更加有效的通過工藝規(guī)劃，縮短整車開發(fā)周期，必將會得到更加廣泛的重視及投入。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳理南.整車裝配工藝性評價[C].北京汽車，2001.No.4.