汽車底盤隨行合裝工藝的探討與應(yīng)用

高 勇，李智文，劉德志

（廣汽本田汽車有限公司一工廠，廣東 廣州 510700）

項(xiàng)目組所在總裝車間建成于2003年，所采用的底盤合裝方式為分體式定點(diǎn)合裝方式。使用了十余年后，原有的設(shè)備組成架構(gòu)，局限了設(shè)備的可持續(xù)開發(fā)性，在人員削減、工時(shí)控制、新車型導(dǎo)入等各領(lǐng)域均容易存在阻礙事項(xiàng)，不利于公司的持久發(fā)展?；诖耍绾螌Φ妆P合裝設(shè)備進(jìn)行更新優(yōu)化、提升人員效率便作為后續(xù)的推進(jìn)方向。

通過對各大主機(jī)廠底盤合裝方式的調(diào)研，目前主流底盤合裝方式有[1]：

1）分體式定點(diǎn)合裝：車身吊具運(yùn)行于同起同停的輸送線上，作定位限制。在不同的車位上采用拖鏈?zhǔn)揭戚d舉升平臺，配合人工輔助的方式完成工序。主要分為后懸合裝、前懸合裝、后懸1 G等工序。其特點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，成本相對較低。但由于工藝的拆分，需多個(gè)車位完成合裝工序，在車身移動的過程中作業(yè)人員無法作業(yè)，造成工時(shí)上的浪費(fèi)。

2）環(huán)線滑撬合車：依賴車身吊具的定位，通過一體式滑撬上搭載前后懸總成零件，由人工目視及輔助的對位方式引導(dǎo)裝配。其特點(diǎn)在于機(jī)械與工藝的布局靈活，節(jié)拍可調(diào)。但由于設(shè)備架構(gòu)巨大，施工切換工期長。

3）AGV合車：自動導(dǎo)引運(yùn)輸車（Automated Guided Vehicle, AGV）是一種以系統(tǒng)地圖指引為路徑（圖1），配備輔助導(dǎo)航裝置根據(jù)規(guī)定的路線行駛的自動運(yùn)行小車。在此基礎(chǔ)上合裝式AGV是搭載有舉升機(jī)構(gòu)的大型AGV，通過導(dǎo)航在線體中跟隨主線吊具流動，通過人工輔助，對位合車。其特點(diǎn)為多舉升獨(dú)立控制并跟隨吊具移動，節(jié)約有效作業(yè)工時(shí)，路線設(shè)置靈活。需要由多臺AGV實(shí)現(xiàn)運(yùn)行環(huán)線，因單臺AGV造價(jià)較高而影響整體投入成本。但隨著AGV及關(guān)鍵部件逐步國產(chǎn)化，近年來價(jià)格已逐步降低。

圖1 AGV循環(huán)路徑示意圖

4）全自動合車：通過高精度定位工裝，固定前后懸總成零件，由機(jī)械手、擰緊軸、機(jī)器人等自動化設(shè)備完成整體合裝過程。特點(diǎn)是大幅度削減人工作業(yè)，提高效率。但由于其設(shè)備精度要求高，總體投資較大，后期擴(kuò)展能力低而不被廣泛應(yīng)用。

項(xiàng)目組所在車間原使用的定點(diǎn)合裝設(shè)備節(jié)拍為72 JPH，隨著產(chǎn)能提升的需要，已成為車間的重點(diǎn)生產(chǎn)瓶頸。且由于勞務(wù)成本的逐年上升，為企業(yè)帶來勞務(wù)費(fèi)用的負(fù)擔(dān)。結(jié)合工序內(nèi)設(shè)備的實(shí)際情況，采用AGV合裝方案（表1）能將設(shè)備節(jié)拍提升至80 JPH，通過工藝的優(yōu)化可削減12人/雙班，且能在三年內(nèi)收回投資成本，有效解決所面對的課題。

表1 改造前后效果對比

1 老舊化產(chǎn)線基礎(chǔ)上的技術(shù)改造

1.1 底盤合裝工序現(xiàn)狀與目的

底盤合裝工序由多套設(shè)備相互聯(lián)動組成，前/后懸總成分別在各自分裝線完成組裝后，通過各自的輸送設(shè)備輸送至定點(diǎn)合裝設(shè)備上，這部分設(shè)備包含有升降機(jī)、輸送鏈、設(shè)備地坑等十余臺設(shè)備及基建設(shè)施（圖2）。前/后懸定點(diǎn)合裝設(shè)備坐落于一條同起同停的車身輸送鏈處，該輸送鏈的特點(diǎn)在于所有作業(yè)工位的車身吊具同起同停；在單個(gè)節(jié)拍內(nèi)搭載車身的吊具采用的是快進(jìn)后靜止，員工再進(jìn)行作業(yè)的生產(chǎn)工藝。而在吊具移動時(shí)，員工等待吊具完全進(jìn)入工位的過程無法作業(yè)，存在大量的無效工時(shí)，造成資源上的浪費(fèi)。若能使員工跟隨車體流動著作業(yè)，即可充分利用上這些時(shí)間，提高人員效率，降低人員成本。

圖2 改造前合裝區(qū)域與周邊設(shè)備示意圖

1.2 合裝AGV方式的選型

底盤合裝AGV為非標(biāo)產(chǎn)品，根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要，底盤合裝用的AGV由單舉升至四舉升可供選擇。舉升的負(fù)載能力需要考慮所承托的零件重量，負(fù)載能力越高，其體積越大。其次，受舉升機(jī)構(gòu)體積的限制，舉升揚(yáng)程需要根據(jù)車身線體吊具的最低高度和所需承托零件的橫豎尺寸進(jìn)行考慮。有必要限制舉升機(jī)構(gòu)的最低高度，否則將會出現(xiàn) AGV移入線體時(shí)零件與車身吊具碰撞或舉升到最高位時(shí)無法與車身合裝的局面，如圖3所示。

圖3 項(xiàng)目組實(shí)拍合裝AGV樣式

根據(jù)產(chǎn)線的需求，不同車型間的軸距有所不同，為了達(dá)到理想的合裝狀態(tài)，在后懸舉升下方需要設(shè)置變距機(jī)構(gòu)，便于軸距的調(diào)整。

AGV的導(dǎo)航方式[2]主要有電磁導(dǎo)航、磁帶導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、自然輪廓導(dǎo)航等。在總裝車間應(yīng)用中，從綜合成本、后期改善和維護(hù)便利性等因素考慮，磁帶導(dǎo)航為最佳選擇，此種導(dǎo)航方式也是目前汽車行業(yè)應(yīng)用最為廣泛和成熟的[3]。

1.3 運(yùn)行線路的規(guī)劃

明確所使用的AGV樣式后，則需要根據(jù)現(xiàn)場的設(shè)備及工藝布局進(jìn)行AGV的路線規(guī)劃。由于老產(chǎn)線的設(shè)備工藝布局基本已定型，無法大規(guī)模地改變。需綜合考慮行駛距離、AGV數(shù)量、充電效能[4]、生產(chǎn)節(jié)拍等。合理的路線在提高效率的同時(shí)，還可以降低AGV的使用數(shù)量，減少投入成本，如圖4所示。

圖4 工藝流程圖

由于AGV整體質(zhì)量偏重，在啟停和轉(zhuǎn)向時(shí)均需要通過加減速來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，故在線路的設(shè)計(jì)上需遵循距離最小、轉(zhuǎn)彎最少、避免堵塞的原則[5]。自動充電點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在AGV停止時(shí)間較長的等待或作業(yè)點(diǎn)上，保持有足夠的充電時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷續(xù)航。避免由于充電效能的不足而增加充電點(diǎn)，導(dǎo)致運(yùn)行環(huán)線的加長和AGV數(shù)量的增加。為此，項(xiàng)目組創(chuàng)新設(shè)計(jì)出環(huán)線外長期充電方案，實(shí)現(xiàn)在同樣AGV（8+1）臺數(shù)的前提下，工位路線的縮短，如圖5所示。

圖5 合裝AGV規(guī)劃路線

1.4 項(xiàng)目的推進(jìn)與實(shí)現(xiàn)

項(xiàng)目的難點(diǎn)在于垂直切換[6]?；谀称嚬究傃b領(lǐng)域創(chuàng)新提出的“0-FIS”理念[7]（“0-FIS”是指 Zero（0損失）、Flexible（柔性化）、Intensive（集約化）、Smart（智能化）），在生產(chǎn)線生產(chǎn) 0損失的前提下推進(jìn)實(shí)施：

1）因地制宜，分步投入：項(xiàng)目組需在原有的線體基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，為了避免二次投入帶來的成本增加，將原來復(fù)雜的施工工序細(xì)化，進(jìn)一步模塊化拆分（如：車身線體摩擦化改造、非設(shè)備區(qū)域地面平整化、非主體設(shè)備提前拆除等），將不同工序環(huán)境下的設(shè)備進(jìn)行拆分、整合，分階段實(shí)施，合理安排項(xiàng)目推進(jìn)日程。

2）長短結(jié)合，三步法施工：根據(jù)排產(chǎn)計(jì)劃，為不影響正常生產(chǎn)，前期利用周末進(jìn)行碎片化工程施工，利用長假期進(jìn)行設(shè)備主體施工，利用夜班時(shí)間進(jìn)行整改完善，從而合理拆分工程。

3）雙循環(huán)調(diào)試及應(yīng)急預(yù)案：由于 AGV合裝需要以夾具工裝為依托完成前后懸總成的定位，在主體切換的假期無法滿足工裝的調(diào)試工作。故在線外建有1:1輸送線體，用于AGV的運(yùn)行和工裝的線外調(diào)試。提前檢證，減少在主體工程完成后的在線調(diào)試周期。通過制定設(shè)備異常應(yīng)對機(jī)制、預(yù)留PPA工位，從設(shè)備、人員、異常對應(yīng)等方面確保設(shè)備異常的極端情況下，也能正常生產(chǎn)。

1.5 投入后的量產(chǎn)優(yōu)化

因項(xiàng)目涉及改造的設(shè)備多，工藝調(diào)整范圍廣，調(diào)試后的設(shè)備需要經(jīng)過量產(chǎn)的磨合，人員的習(xí)熟提升、工裝精度、信號交互、突發(fā)故障等問題，均會導(dǎo)致產(chǎn)量的損失。故在數(shù)據(jù)的收集分析上需充分、重點(diǎn)關(guān)注短停要素是否集中某車型、故障統(tǒng)計(jì)分類數(shù)量和節(jié)拍瓶頸等。通過數(shù)據(jù)化的分析，及時(shí)把握問題點(diǎn)，逐項(xiàng)制定對策，完善設(shè)備功能。

2 結(jié)語-隨行裝配工藝的趨勢

總裝現(xiàn)場為流水線作業(yè)，車身輸送線有效車位受廠房空間的限制，已不足以滿足日益發(fā)展的車型與自動化改造需要，通過隨行技術(shù)充分利用無效車位，實(shí)現(xiàn)人員效率的提升，將是未來低成本、高效率的發(fā)展方向。隨行式合裝AGV在汽車總裝車間的應(yīng)用日益成熟，短期的資金投入不但可以長期節(jié)省人工成本，而且可以提高車間內(nèi)物流自動化水平及企業(yè)形象，隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車行業(yè)總裝車間也必將持續(xù)改善，不斷進(jìn)步。