發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線設(shè)備技術(shù)及維修管理策略

呂利偉，常亞洲

（一拖（洛陽(yáng)）柴油機(jī)有限公司，河南洛陽(yáng) 471003）

0 引言

隨著“中國(guó)智能制造2025”的提出，我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，大部分汽車制造行業(yè)不斷進(jìn)行設(shè)備技術(shù)升級(jí)，尤其是國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)迎來(lái)了井噴式的發(fā)展。自動(dòng)化生產(chǎn)線及智能化的裝配線成為當(dāng)前各大汽車行業(yè)或發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)青睞的生產(chǎn)組織方式，逐漸向著自動(dòng)化、柔性化、信息化、智能化、可視化方向發(fā)展，成為投資的熱點(diǎn)，也成為提升企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要增值點(diǎn)。

但是先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線及智能化的裝配線能夠真正成為企業(yè)發(fā)展真正推手，還要看自動(dòng)化智能生產(chǎn)裝配線在實(shí)際生產(chǎn)中是否能夠充分保持故障率低、穩(wěn)定可靠、高效節(jié)能的運(yùn)行狀態(tài)，在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)揮巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、成本優(yōu)勢(shì)、質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)。對(duì)先進(jìn)的自動(dòng)化智能生產(chǎn)裝配線的設(shè)備技術(shù)提出了更高的要求，在設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)、設(shè)備故障診斷上采用與時(shí)俱進(jìn)的模式和方法。

1 自動(dòng)化裝配線設(shè)備構(gòu)成及設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各零部件順序裝配的流水線工藝過(guò)程，每個(gè)工位之間是流水線生產(chǎn)。裝配線工藝裝備主要包括5個(gè)類型：①總成和分總成裝配線（總裝線和分裝線）；②移載翻轉(zhuǎn)設(shè)備；③自動(dòng)擰緊設(shè)備；④專用裝配設(shè)備；⑤檢測(cè)設(shè)備。為了更細(xì)化總裝線的裝配內(nèi)容，又將總裝線分為預(yù)裝線、內(nèi)裝線、外裝線。在總裝線和分裝線上，國(guó)內(nèi)普遍采用柔性輸送線輸送工件，并在線上配置自動(dòng)化裝配設(shè)備，提高效率。柔性輸送線主要有摩擦輥道和啟停式動(dòng)力輥道兩種。裝配線上的自動(dòng)化設(shè)備主要有工業(yè)機(jī)器人、桁架、機(jī)器人專用機(jī)械手、自動(dòng)打號(hào)機(jī)、各式專用擰緊機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)、回轉(zhuǎn)力矩檢測(cè)設(shè)備、活塞凸出量檢測(cè)設(shè)備以及其它專用裝配設(shè)備等，可大大提高裝配線的裝配能力。

發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線通過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、機(jī)械電子技術(shù)、人工智能影像識(shí)別技術(shù)等的綜合交叉應(yīng)用，使每個(gè)環(huán)節(jié)的控制具備高的可靠性和一定的靈敏度，實(shí)現(xiàn)裝配線生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性?？梢愿玫貙?shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高精度、高效率、高柔性和高質(zhì)量。MES系統(tǒng)的接入應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了工廠現(xiàn)場(chǎng)無(wú)紙化辦公、物料的裝配防錯(cuò)、生產(chǎn)進(jìn)度的監(jiān)控、生產(chǎn)異常的呼叫/報(bào)警、產(chǎn)品的質(zhì)量控制等功能，提高發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線上大量工業(yè)機(jī)器人、桁架及專用機(jī)械手的廣泛應(yīng)用，缸體打刻機(jī)、高度提升機(jī)、涂膠機(jī)、油封壓裝機(jī)、凸輪軸安裝引導(dǎo)機(jī)等大量專用設(shè)備的應(yīng)用，大大降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率。以靜扭矩扳手和定扭矩扳手替代沖擊式氣動(dòng)扳手的自動(dòng)擰緊技術(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配可以獲得高精度、穩(wěn)定的擰緊質(zhì)量。通過(guò)托盤(pán)及隨行工裝夾具的柔性?shī)A具技術(shù)、基于工位上RFID讀寫(xiě)技術(shù)的主動(dòng)識(shí)別技術(shù)、柔性快速輸送技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品零部件快速無(wú)故障的輸送和定位，達(dá)到了提高裝配精度和生產(chǎn)效率的目的。缸套內(nèi)徑測(cè)量機(jī)、曲軸回轉(zhuǎn)力矩檢測(cè)機(jī)、活塞凸出量檢測(cè)機(jī)等高精度測(cè)量設(shè)備、MES信息管理組成的質(zhì)量管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量狀態(tài)的全程跟蹤、質(zhì)量追溯。

2 自動(dòng)化裝配線目前狀況和發(fā)展趨勢(shì)

隨著信息技術(shù)不斷發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)裝配技術(shù)越來(lái)越朝著智能化的方向發(fā)展，和傳統(tǒng)裝配相比，在裝配效率質(zhì)量方面取得了巨大的進(jìn)步。其中最重要的兩個(gè)技術(shù)就是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和機(jī)器視覺(jué)的相關(guān)技術(shù)，使得裝配的很多環(huán)節(jié)都是自動(dòng)完成裝配和檢測(cè)的過(guò)程。使發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線柔性化程度不斷提高，發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線現(xiàn)場(chǎng)的人員不斷減少，裝配線的生產(chǎn)節(jié)拍不斷提升，由此帶來(lái)的時(shí)間優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)，能快速的將具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品投放到市場(chǎng)上，為企業(yè)帶來(lái)可觀的效益。但是一旦裝配線設(shè)備出現(xiàn)故障造成停線，將對(duì)企業(yè)造成不可估量的損失。

因此裝配線設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性越來(lái)越受到發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的重視。大型發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)投入巨額資金引入國(guó)外先進(jìn)的智能裝配線，如：德國(guó)GROB、德國(guó)杜爾、德派、意大利捷飛特等國(guó)外著名汽車自動(dòng)化裝配線供應(yīng)商。同時(shí)國(guó)內(nèi)在自動(dòng)化裝備成套解決方案也飛速發(fā)展，如：浙江江工、上海維日托、上海天永智能、蘇州臺(tái)宇、蘇州永達(dá)等大批自動(dòng)化裝備科技企業(yè)專注于自動(dòng)化自主技術(shù)的研發(fā)和提升，迅猛崛起，帶動(dòng)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的向前發(fā)展，提升了國(guó)內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化裝備的市場(chǎng)規(guī)模。自動(dòng)化精密裝備呈現(xiàn)高精度化和高集成化、柔性化和智能化、國(guó)產(chǎn)化替代趨勢(shì)。

3 自動(dòng)化裝配線設(shè)備故障特點(diǎn)

3.1 復(fù)雜性和隱蔽性

與傳統(tǒng)的單機(jī)設(shè)備不同，自動(dòng)化裝配線設(shè)備是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、光學(xué)、軟件、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)于一體的高科技智能裝備，設(shè)備技術(shù)含量較高、系統(tǒng)復(fù)雜、集成電路、執(zhí)行元件多，呈現(xiàn)出的故障各種各樣，故障產(chǎn)生來(lái)源可能來(lái)自不同的方向，引起故障的原因可能有多種，如：人為因素故障、軟件故障、硬件故障。且故障呈現(xiàn)出復(fù)雜性，有些現(xiàn)象是電氣故障，但可能是由于機(jī)械故障造成，有些呈現(xiàn)出機(jī)械故障，但可能是電氣故障引起。

3.2 突發(fā)性和偶然性

自動(dòng)化裝配線運(yùn)行模式特殊，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，有些甚至24 h不停機(jī)運(yùn)行，設(shè)備故障出現(xiàn)突發(fā)性和偶然性。設(shè)備供應(yīng)商技術(shù)能力和設(shè)計(jì)水平、安裝調(diào)試水平對(duì)自動(dòng)化裝配線的設(shè)備穩(wěn)定性帶來(lái)了較大的不確定性，造成設(shè)備故障的突發(fā)性和偶然性增加。

3.3 周期性和必然性

自動(dòng)化裝配線使用大量的非標(biāo)件和非標(biāo)設(shè)備，連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)。通常采用在線故障緊急排除的維保模式，對(duì)于一些具有壽命周期的易損件將會(huì)在一定時(shí)間后導(dǎo)致故障的發(fā)生，一些部件因設(shè)計(jì)工況不同，載荷不同、功率匹配不同等造成零部件的受損失效，一些部件、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)缺陷引起部件和機(jī)構(gòu)的提前損壞，最終導(dǎo)致周期性的故障出現(xiàn)。

4 自動(dòng)化裝配線設(shè)備維修與保養(yǎng)策略

4.1 維修和保養(yǎng)清晰定位

設(shè)備維修技術(shù)人員要對(duì)自動(dòng)化裝配線要有清晰的認(rèn)識(shí)，要清楚維護(hù)的對(duì)象是一條技術(shù)含量高，集多項(xiàng)高精尖技術(shù)綜合交叉應(yīng)用的智能自動(dòng)化裝配線，承載著公司產(chǎn)品質(zhì)量和效率的飛越，是公司上下期待的高新技術(shù)裝備。技術(shù)人員要從該線特點(diǎn)、功能、原理等多方面進(jìn)行深入研究，做好理論技術(shù)基礎(chǔ)儲(chǔ)備，同時(shí)要充分了解裝配線從引進(jìn)時(shí)技術(shù)方案、部件設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試效果、試運(yùn)行情況等對(duì)其進(jìn)行技術(shù)分析研判，確定該線技術(shù)水平情況，其未來(lái)運(yùn)行時(shí)的可靠性和穩(wěn)定性如何，為維護(hù)和保養(yǎng)梳理出清晰的方向。

4.2 維修保養(yǎng)方式轉(zhuǎn)變

由于自動(dòng)化裝配線工作模式的特殊性，突發(fā)性故障對(duì)整線生產(chǎn)影響較大，裝配自動(dòng)化線的維修模式應(yīng)該逐漸由事后維修、現(xiàn)場(chǎng)搶修向計(jì)劃?rùn)z修、計(jì)劃保養(yǎng)的制度化、周期性的方式轉(zhuǎn)變。通過(guò)提前制定檢修作業(yè)內(nèi)容、項(xiàng)目，明確檢修方法，合理充分利用周末節(jié)假日停線時(shí)間安排設(shè)備檢修。充分利用故障信息記錄開(kāi)展故障分析，開(kāi)展有針對(duì)性的日常檢修。要通過(guò)檢修保養(yǎng)作業(yè)將80%～90%的日常故障消除在檢修中，大大提高自動(dòng)化裝配線的整體運(yùn)行效率，減少日常突發(fā)性故障的出現(xiàn)。

4.3 設(shè)備專項(xiàng)檢修和專項(xiàng)保養(yǎng)

設(shè)備維修技術(shù)人員要根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)合理的劃分成不同的檢修單元，以已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的故障、日常點(diǎn)檢發(fā)現(xiàn)的異常問(wèn)題、設(shè)備巡檢中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備故障隱患等為依據(jù)，圍繞潤(rùn)滑、緊固、磨損損壞件更換、缺陷改善、設(shè)備改優(yōu)化等方面制定專項(xiàng)檢修和保養(yǎng)計(jì)劃，充分利用停機(jī)時(shí)間完成檢修保養(yǎng)工作。將大部分可能的故障隱患、已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的同類故障、反復(fù)出現(xiàn)的故障消滅在專項(xiàng)檢修保養(yǎng)作業(yè)中，提高專項(xiàng)檢修保養(yǎng)的針對(duì)性和有效性，降低日常重大突發(fā)性故障的發(fā)生。

5 自動(dòng)化裝配線設(shè)備管理方法變革與創(chuàng)新

5.1 建立科學(xué)有效的管理體系

自動(dòng)化裝配線整體系統(tǒng)復(fù)雜，技術(shù)難度高，從整條線的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、設(shè)備方案的落地都要有專業(yè)的設(shè)備技術(shù)人員的參與，從整線設(shè)備的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、可靠性、安全性及可維修性等方面考慮，對(duì)供應(yīng)商給出的設(shè)備技術(shù)方案、零部件及配件選型等進(jìn)行把關(guān)、從而滿足工藝要求和整線節(jié)拍。在進(jìn)行自動(dòng)線設(shè)備的維護(hù)過(guò)程中，對(duì)于設(shè)備的改造更新、維修維護(hù)、備件采購(gòu)及選型等都需要設(shè)備維修管理部門(mén)進(jìn)行全程的監(jiān)管。建立設(shè)備維修檔案、對(duì)設(shè)備的維修記錄以及維修方式進(jìn)行歸檔，并采用信息化的方式推進(jìn)設(shè)備維修管理的進(jìn)程。

5.2 強(qiáng)化技術(shù)管理

5.2.1 分類管理和差異化維修

根據(jù)設(shè)備的重要程度、設(shè)備技術(shù)的復(fù)雜程度，同時(shí)考慮到設(shè)備在整線是否可替代，損壞后是否有應(yīng)急預(yù)案等因素，將設(shè)備分為3個(gè)不同的級(jí)別：關(guān)鍵設(shè)備、重要設(shè)備和次要設(shè)備。

（1）關(guān)鍵設(shè)備。這類設(shè)備在整線中替代性差、維修難度大，一旦停機(jī)將造成較長(zhǎng)時(shí)間的停線，帶來(lái)嚴(yán)重的后果和損失。這類設(shè)備需要進(jìn)行實(shí)時(shí)的狀態(tài)監(jiān)控，嚴(yán)格落實(shí)班前班后的重要部位檢查和定期檢查保養(yǎng)，如：工業(yè)機(jī)器人及機(jī)械手等。

（2）重要設(shè)備。這類設(shè)備安全性高，具有較高的精度要求，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，這類設(shè)備出現(xiàn)故障，將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不受控，甚至導(dǎo)致停線，需要加強(qiáng)該類設(shè)備的定期校準(zhǔn)、檢修和保養(yǎng)，確保其良好的運(yùn)行狀態(tài)。如：各種擰緊機(jī)、測(cè)量設(shè)備。

（3）次要設(shè)備。這類設(shè)備技術(shù)和維修難度低，故障類型單一，如果出現(xiàn)故障也不會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，不容易造成較長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，可應(yīng)對(duì)的措施較多。這類設(shè)備往往采用事后維修的方式。如：線體、專用輔具等。

5.2.2 科學(xué)建立備件支撐

自動(dòng)化裝配線設(shè)備種類繁多，涉及到大量機(jī)械非標(biāo)件、標(biāo)準(zhǔn)件、電氣元器件，總體價(jià)值昂貴?？茖W(xué)合理的建立完善的自動(dòng)化裝配線備件庫(kù)，能夠在發(fā)生故障時(shí)快速高效的完成故障排除，給裝配線恢復(fù)正常運(yùn)行贏得先機(jī)，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

設(shè)備技術(shù)管理人員要認(rèn)真研究設(shè)備故障特點(diǎn)、故障產(chǎn)生機(jī)理，開(kāi)展設(shè)備使用狀態(tài)分析，充分利用磨損機(jī)理、零部件受力狀態(tài)分析、使用壽命分析等方法，結(jié)合設(shè)備故障信息梳理出輕重緩急的備件清單和數(shù)量，為自動(dòng)化裝配線的維修提供備件支撐的同時(shí)，最大限度的降低自動(dòng)化裝配線的備件庫(kù)存資金量，降低自動(dòng)化線的維修成本。避免盲目按照不同型號(hào)備件，所有品種全部建立庫(kù)存的方式儲(chǔ)備，既加大了備件資金占有量，同時(shí)又可能出現(xiàn)急需量大的備件仍然得不到滿足，而備件資金已經(jīng)超出較大的預(yù)算，多數(shù)備件長(zhǎng)期處于庫(kù)存無(wú)用狀態(tài)，給裝配線維修帶來(lái)較大的制約。

5.3 維修技術(shù)人才培養(yǎng)

由于激勵(lì)機(jī)制不健全、工資待遇低、人員培訓(xùn)不到位、維修工作條件惡劣等原因，設(shè)備維修管理人員和維修工人大量流失，對(duì)設(shè)備管理維修行業(yè)造成一定的影響。一般的維修工人僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)維修，沒(méi)有良好的理論基礎(chǔ)，在進(jìn)行智能化設(shè)備的維修中往往難以適應(yīng)。具有理論基礎(chǔ)扎實(shí)、設(shè)備故障分析能力和動(dòng)手能力強(qiáng)的自動(dòng)化設(shè)備維修技術(shù)人才十分缺乏。這些因素也給先進(jìn)自動(dòng)化裝配線維護(hù)和管理帶來(lái)了困難，制約了自動(dòng)化裝配線最大效能的發(fā)揮，給企業(yè)帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)損失。需要通過(guò)政策調(diào)整，加強(qiáng)維修技術(shù)人才的培養(yǎng)，為企業(yè)輸送大量?jī)?yōu)秀的設(shè)備維修管理人才，為企業(yè)自動(dòng)化裝備保駕護(hù)航。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化裝配技術(shù)成為未來(lái)發(fā)展的主流，對(duì)工業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。作為一名設(shè)備技術(shù)維修人員，要繼續(xù)研究學(xué)習(xí)，不斷向新科技、新領(lǐng)域邁進(jìn)，才能真正駕馭未來(lái)自動(dòng)化設(shè)備，確保設(shè)備的可靠運(yùn)行。