淺析柔性化車身生產(chǎn)線故障預(yù)防及快速恢復(fù)的方法和經(jīng)驗(yàn)

摘 要：本文旨在探討柔性化車身生產(chǎn)線設(shè)備故障預(yù)防及快速恢復(fù)的方法與技術(shù)。本文首先分析了柔性化車身生產(chǎn)線的特點(diǎn)及其面臨的挑戰(zhàn)，隨后，通過生產(chǎn)過程中遇到的實(shí)際問題，總結(jié)了白車身柔性化生產(chǎn)線故障預(yù)防及快速恢復(fù)的方法和技術(shù)，從而可以降低設(shè)備發(fā)生故障的概率，減少生產(chǎn)過程中的停機(jī)時(shí)間，提高線體的生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：柔性化生產(chǎn) 白車身生產(chǎn)線 設(shè)備故障預(yù)防 快速恢復(fù)生產(chǎn)

1 研究背景

隨著汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，消費(fèi)車對(duì)汽車多樣化需求增加，汽車制造企業(yè)需要不斷推出新車型，以滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求，柔性化生產(chǎn)已成為汽車制造業(yè)的重要趨勢(shì)[1]。然而柔性化生產(chǎn)線設(shè)備復(fù)雜度高、涉及技術(shù)廣泛，一旦發(fā)生故障，往往影響生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。北京奔馳前驅(qū)車車身工廠MFA2平臺(tái)于2017年投產(chǎn)，并于2021年達(dá)到5款車型混線生產(chǎn)。雖然柔性化生產(chǎn)平臺(tái)可以大大節(jié)約投入成本，然而，柔性化生產(chǎn)線的復(fù)雜性也帶來了設(shè)備故障率高、維護(hù)難度大等問題，一旦線體出現(xiàn)故障，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，所以預(yù)防和快速恢復(fù)柔性化生產(chǎn)線體故障對(duì)柔性化生產(chǎn)線來說尤為重要。

2 柔性化車身生產(chǎn)線的特點(diǎn)與挑戰(zhàn)

2.1 柔性化生產(chǎn)線具有以下主要特點(diǎn)

節(jié)約投入成本：柔性生產(chǎn)線是一種共用生產(chǎn)平臺(tái)，可同時(shí)進(jìn)行多品種車型生產(chǎn)，具有高度靈活性和適應(yīng)性的生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠最大化共用生產(chǎn)設(shè)備，減少?gòu)S房和設(shè)備成本的投入，這種先進(jìn)的生產(chǎn)理念，以其時(shí)效優(yōu)勢(shì)及成本優(yōu)勢(shì)，極大地增強(qiáng)了汽車企業(yè)的竟?fàn)幜Γo企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

高度集成與自動(dòng)化：柔性化生產(chǎn)線采用先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備和控制系統(tǒng)，最大化的減少人工作業(yè)，提高生產(chǎn)效率。

生產(chǎn)敏捷度高：能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)變化，調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃及各車型產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)按需生產(chǎn)，以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求的多變性。

2.2 柔性化生產(chǎn)線面臨的挑戰(zhàn)

設(shè)備復(fù)雜度高：涉及多種類型、多種功能的設(shè)備，集成度高，后期維護(hù)難度較大。

故障率高：由于設(shè)備種類繁多、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，故障發(fā)生概率較高。

維護(hù)成本高：設(shè)備維護(hù)需要專業(yè)技術(shù)和大量資金投入。

恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)：設(shè)備故障后，需要較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行多車型的調(diào)試和質(zhì)量驗(yàn)證工作，影響生產(chǎn)進(jìn)度。

3 柔性化車身生產(chǎn)線常見的設(shè)備停機(jī)問題及故障

機(jī)器人故障：裝焊工廠內(nèi)設(shè)備使用最多就是機(jī)器人設(shè)備，在高強(qiáng)度的作業(yè)環(huán)境下，會(huì)加速機(jī)器人部件的磨損，導(dǎo)致異響、斷裂、漏油等問題，以及機(jī)器人碰撞等現(xiàn)象，這種故障發(fā)生的機(jī)率較低，但是一旦發(fā)生就會(huì)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)，更換機(jī)器人部件、驗(yàn)證軌跡、產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)證等工作，流程復(fù)雜、耗時(shí)較長(zhǎng)，會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

工裝夾具碰撞：在車身的生產(chǎn)過程中會(huì)使用到很多搬運(yùn)抓手以及夾具等工裝設(shè)備，在日常生產(chǎn)中不可避免的會(huì)發(fā)生夾具抓手碰撞變形的現(xiàn)象，特別是在新車型導(dǎo)入過程中的試制階段，一旦發(fā)生工裝夾具碰撞、夾具變形、斷裂等問題，則需要長(zhǎng)時(shí)間對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)，驗(yàn)證工作十分繁瑣、對(duì)生產(chǎn)的影響也十分巨大。

連接技術(shù)設(shè)備故障：在白車身生產(chǎn)過程中會(huì)使用很多種連接技術(shù)，如電阻點(diǎn)焊、涂膠、螺柱焊等等，這些連接技術(shù)都有易損件，需要定期更換，更換后則需要時(shí)間來驗(yàn)證工藝和質(zhì)量。以最基礎(chǔ)的電阻點(diǎn)焊技術(shù)為例，由于焊鉗電極臂在使用過程中出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致電極臂損壞漏水影響焊接質(zhì)量，從而需要更換新的電極臂。更換電極臂后，電極臂的位置和對(duì)中都會(huì)不同程度的受到影響，從而影響焊鉗的對(duì)中、垂直度、電極零點(diǎn)位置等，會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)發(fā)生邊緣、扭曲、飛濺、磕板、甚至開焊等質(zhì)量問題，所以設(shè)備更換后需要大量時(shí)間來驗(yàn)證焊點(diǎn)位置及質(zhì)量，從而造成停機(jī)影響生產(chǎn)效率。

4 柔性化車身生產(chǎn)線線體設(shè)備故障預(yù)防管理辦法

4.1 生產(chǎn)人員技能提升與培養(yǎng)

生產(chǎn)人員技能提升和故障預(yù)防機(jī)制是保障設(shè)備快速恢復(fù)的重要支撐。除了依靠維修人員的技術(shù)保障之外，通過加強(qiáng)生產(chǎn)人員的專業(yè)技能培訓(xùn)，提高其對(duì)設(shè)備故障的判斷能力和處理能力，確保在設(shè)備故障發(fā)生時(shí)能夠迅速響應(yīng)、高效處置。

在針對(duì)柔性化生產(chǎn)線體設(shè)備出現(xiàn)故障進(jìn)行預(yù)防和管理過程中，加強(qiáng)生產(chǎn)人員相關(guān)的日常檢查和識(shí)別故障的技能十分重要。北京奔馳前驅(qū)車車身工廠針對(duì)多車型混線生產(chǎn)的需求，選拔及培養(yǎng)了一批CT技能人員用于服務(wù)生產(chǎn)，平均每個(gè)班組2名，負(fù)責(zé)所屬區(qū)域停機(jī)問題的發(fā)現(xiàn)與解決，他們能夠快速識(shí)別及簡(jiǎn)單處理日常生產(chǎn)的小停機(jī)問題，并根據(jù)停機(jī)問題及時(shí)聯(lián)系維修、工藝等相關(guān)部門解決，并對(duì)停機(jī)原因、責(zé)任部門、停機(jī)時(shí)間等信息進(jìn)行系統(tǒng)記錄在intergraportal系統(tǒng)，為后續(xù)統(tǒng)計(jì)與分析停機(jī)問題維護(hù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4.2 預(yù)防性維護(hù)：日常GAB檢查

對(duì)于生產(chǎn)線體設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)，實(shí)行最小單元屬地化管理，由線體所在的班組人員進(jìn)行按計(jì)劃、周期性GAB檢查。（表1）北京奔馳利用數(shù)字化Ipro系統(tǒng)，制定周期性GAB檢查計(jì)劃，每天自動(dòng)進(jìn)行派單，生產(chǎn)CT技能人員按照派單要求完成當(dāng)天的檢查工作，并將作業(yè)結(jié)果上傳反饋給系統(tǒng)。前驅(qū)車車身工廠按照周度進(jìn)行安排GAB檢查計(jì)劃，每天進(jìn)行不同區(qū)域及工位的GAB檢查任務(wù)，一周覆蓋所有區(qū)域的GAB檢查工作。如果發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行維修及更換，可大大減少生產(chǎn)期間的設(shè)備故障率。

5 柔性化車身生產(chǎn)線體停機(jī)快速恢復(fù)的方法與技術(shù)

5.1 機(jī)器人TOOL OK功能創(chuàng)新應(yīng)用

Check Tool 是一個(gè)用于檢測(cè)和校準(zhǔn)機(jī)器人工具坐標(biāo)TCP點(diǎn)的程序。它可以計(jì)算當(dāng)前工具TCP與原TCP的偏移量，并自動(dòng)校準(zhǔn)TCP，此功能可以適用于機(jī)器人工具或攜帶的固定工具，能夠修正的最大誤差為±8mm 。可通過此功能快速消除設(shè)備差異，大大降低因設(shè)備差異導(dǎo)致的設(shè)備軌跡、產(chǎn)品質(zhì)量的驗(yàn)證時(shí)間，從而達(dá)到快速恢復(fù)生產(chǎn)的目的。

前驅(qū)車車身工廠創(chuàng)新性的將此功能用于更換焊鉗電極桿后的質(zhì)量驗(yàn)證工作中，更換電極桿后，通過TOOL OK功能，機(jī)器人自動(dòng)將新工具坐標(biāo)進(jìn)行偏移，使新電極桿TCP與原TCP狀態(tài)重合，從而消除人工更換設(shè)備造成的前后差異。利用TOOL OK 功能驗(yàn)證焊槍更換電極臂后的偏差，準(zhǔn)確、便捷、快速。使質(zhì)量驗(yàn)證導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間降低了70%。

5.2 工裝夾具快速恢復(fù)經(jīng)驗(yàn)

針對(duì)多車型共用夾具，前期要建立快速更換機(jī)制是縮短設(shè)備故障恢復(fù)時(shí)間十分有效方法。快速更換機(jī)制包括以下幾個(gè)方面。

標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)：標(biāo)準(zhǔn)化的概念對(duì)于夾具設(shè)計(jì)異常重要，前期可以大大減輕設(shè)計(jì)工作量、對(duì)后期備件的準(zhǔn)備及生產(chǎn)質(zhì)量提供保障，便于快速維護(hù)與更換。

備件管理：針對(duì)多車型共用的設(shè)備，例如機(jī)器人、夾具抓手等設(shè)備，一旦損壞對(duì)所有車型都會(huì)造成影響，更換和維修后需對(duì)所有車型進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)證，涉及大量運(yùn)行軌跡、銷子準(zhǔn)確性等進(jìn)行驗(yàn)證，工作量巨大，驗(yàn)證時(shí)間很長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)造成長(zhǎng)幾小時(shí)的停機(jī)，針對(duì)這種問題，在前期線體設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中，做好做備用抓手和夾具，現(xiàn)場(chǎng)一旦發(fā)生碰撞或者損壞，第一時(shí)間更換備用抓手，這樣可以節(jié)約大量維修時(shí)間，將停機(jī)時(shí)間縮短，對(duì)于損壞的設(shè)備可以在非生產(chǎn)時(shí)間進(jìn)行驗(yàn)證，這樣可以大大降低對(duì)生產(chǎn)的影響。

制定詳細(xì)的更換流程和操作規(guī)范，減少更換過程中的時(shí)間浪費(fèi)和錯(cuò)誤操作。

5.3 軟件程序定期備份檢查

由于柔性化生產(chǎn)線需要同時(shí)滿足多種車型的混線生產(chǎn)，這對(duì)生產(chǎn)設(shè)備軟件程序提出了更高的要求，與單一車型生產(chǎn)線相比，柔性化生產(chǎn)線的軟件程序更為復(fù)雜。在這幾年的生產(chǎn)運(yùn)行過程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)程序變化導(dǎo)致的質(zhì)量問題和設(shè)備停機(jī)問題，比如：點(diǎn)焊程序調(diào)試結(jié)束后保存過程中，由于設(shè)備卡滯或誤觸導(dǎo)致的焊接程序串行，導(dǎo)致兩個(gè)焊點(diǎn)重疊在一起，甚至發(fā)生焊鉗干涉導(dǎo)致的碰撞問題，造成焊鉗設(shè)備損壞，導(dǎo)致生產(chǎn)停機(jī)。所以定期對(duì)生產(chǎn)設(shè)備程序進(jìn)行備份與檢查，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，可以快速恢復(fù)之前生產(chǎn)狀態(tài)，從而降低對(duì)生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

6 結(jié)語

近幾年隨著互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)跨界造車，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代非?？焖俸皖l繁，汽車企業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求變化的適應(yīng)能力顯得尤為重要，柔性化生產(chǎn)線以其高度靈活性和適應(yīng)性，能夠滿足市場(chǎng)對(duì)多品質(zhì)批量生產(chǎn)的需求，大大縮短交付周期，提高生產(chǎn)效率。柔性化生產(chǎn)線逐漸替代傳統(tǒng)生產(chǎn)線，來適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)，所以對(duì)于柔性化車身生產(chǎn)線體預(yù)防維護(hù)和故障快速恢復(fù)將十分重要，也對(duì)技術(shù)維護(hù)人員提出更高的要求。只有不斷的摸索、總結(jié)創(chuàng)新，研究適合柔性化生產(chǎn)的故障預(yù)防體系和快速恢復(fù)機(jī)制，才能適應(yīng)汽車制造行業(yè)的發(fā)展需要。

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