汽车生产线柔性化改造的有效措施

发表时间:2019/12/18   来源:《基层建设》2019年第26期   作者:李宇航 孙夏露
[导读] 摘要:汽车生产供应竞争越来越激烈,为了提高汽车制造企业的经济收益,必须对生产线进行改造,提高企业适应市场的能力,合理对生产力进行优化调配,为此需要生产线具备多车型生产能力,需要对传统刚性生产线进行柔化改造,提高企业面对市场的应变能力。
        中汽昌兴(洛阳)机电设备工程有限公司  河南省洛阳市  471003
        摘要:汽车生产供应竞争越来越激烈,为了提高汽车制造企业的经济收益,必须对生产线进行改造,提高企业适应市场的能力,合理对生产力进行优化调配,为此需要生产线具备多车型生产能力,需要对传统刚性生产线进行柔化改造,提高企业面对市场的应变能力。
        关键词:汽车;生产线;柔化改造
        随着社会进步,科学发展,经济高速发展,汽车已经逐渐成为了一种大众化消费产品被人们进行消费。随着购买量的增加,人们对汽车也提出了各种各样的要求,车身加长、底盘加高、车身加宽等要求,为了在竞争中处于优势,汽车制造方需要对各种特型车进行生产,从而增加市场竞争力。传统生产线只能对单一车型进行生产,面对市场经济的诸多要求并不能提供相应的生产线,为此,需要汽车制造业对传统生产线进行柔化改造,提升汽车制造企业的市场适应能力。
        1汽车生产线柔性化改造的意义
        最近几年以来,中国的汽车工业经历的大致阶段首先是飞速式的发展,汽车数量供不应求,于是各大汽车制造商纷纷加大产量造成产能过剩,库存大量增加,导致供大于求、价格降低和市场低迷。各大汽车生产厂家销量下降,利润大幅度降低,众多的厂家出现了大量的亏损,于是乎各大汽车行业纷纷开始探索各种方法来降低生产成本,于是从原有的单一品种的刚性生产模式向着多品种的柔性化生产模式进行转变。为了满足不断变化的市场需求,企业要根据市场的发展来生产不同规格的车型,于是多品种柔性化生产模式是现在也是未来汽车厂家的研究目标和方向。从狭义上讲,柔性化生产线通常是指几种不同的车型在同一条生产线上共线生产,在保证总产量不变的前提下,根据各个车型的市场需求变化情况对生产比例进行任意调整。比如:对于一条年产能为30万辆的传统生产线,可以生产5种车型。假如对该生产线进行柔性化改造后,它可以在保证年产能30万辆的前提下,根据市场的需求情况灵活地调整这5种车型的产量,市场需求大的车型产量就相应的提高,需求低的产量就相应的减少。从广义上讲,柔性化生产线可以说成是永久性的生产线,在引入新的车型时,只需要对其进行适当调整,就可以用最小的投入和最短的时间生产出新的车型,从而使投入的设备达到最大的利用率。因为具备以上几点,柔性化生产被越来越多的应用到汽车生产中。
        2原有汽车总装生产线的简述
        原有的汽车吊具支撑方式使用了支腿结构,每种车型都必须设计一种支撑腿,而原来生产的车型有普通型、旧款MPV和微轿三种。普通型和旧款MPV底盘支撑是一样的,轴距都是2505mm,所以共有一种支腿结构,微轿轴距为2360mm,支撑支腿采用另一种结构。需要再增加一种车轴距更长的加长型,就要再增加一种支撑结构,就会使吊具的设计复杂且困难,在内饰底盘之间的需人工更换支腿的工作会更加困难,更容易出错,设备的可靠性会大大降低。加长车的轴距变化较大,增加支腿结构变化会较大,使得可靠性降低。此外,原有支腿与正在试装的新型B发动机安装存在干涉,还需改造原有的普通型、旧款MPV和微轿支腿结构。原有的人为更换支腿方式,在运行上已经造成较大的停线问题和人力资源浪费,这是以前一直存在的问题,如果增加了加长型支腿之后风险会更大。
        3柔性化设计分析
        对应夹具的柔性化设计,焊接设备也成为生产线能否实现柔性生产的关键要素。现在的汽车焊装设备主要使用气动焊钳,受焊接变压器及焊接电缆长度等限制,人工焊接工位必须在比较开敞的工位实施,但在牵涉到不同车型夹具切换,特别是总拼工位夹具的切换,由于定位组件繁多,参与组焊的零件也多,人工焊接存在危险性及可进行工作的局限性,这就需要灵活性较强的另外一种焊接设备——焊接机械手来进行了。焊接机械手具有人工焊接所不能比拟的许多优点,如焊接电流稳定,焊点位置精确,焊点外观质量好,程序编制完成后几乎不需要修改。最重要的是它使工位焊接过程实现柔性化有了可能,它可以通过调用不同的焊接程序,实现不同车型的焊接需求,也可以通过切换不同的焊钳,实现不同位置、不同空间的焊接需求。我们现有的机械手一般均采用六个自由度,可进行焊接的空间位置也大大增加。机械手还可以通过平移机构实现工位内、甚至工位间的移动,进行多工位焊接,可大大减轻人工的劳动强度,完成人工操作困难甚至不能进行的操作。
        根据以上叙述,就出现了一个新的问题:当柔性夹具为人工工位,由操作工来实现对不同产品的识别并进行组焊工作是可行的,但机械手工位对不同产品柔性化生产应如何进行呢?这就是机械手的另一个优点。在机械手内部存储中,可调用的工作程序,少的可以几套,多的可达几十套,不同工作程序可对应不同的产品进行调整,通过采集产品不同的特性点信息,或者人工输入特性信息,根据输入的特性信息,调用对应的焊接工作程序,实现对不同产品的焊接需求。在某汽车公司,在前下车身工位处,通过扫描枪扫描零件上附带的条形码,采集车型信息,自动生成生产线内部对应管理信息,并通过数码显示器显示在工位上,提示人工工位对应装配不同品种的零部件,发送特性信息给焊接机械手,调用对应的焊接程序完成不同零件的焊接需求。对应的,在相应工位上,对不同状态的零件,一般都会有对应的检测开关,通过检测不同零件的特性信息,采集后与前期设定车型信息做对比,信息符合后夹具可正常夹紧,信息不符合则夹具不能夹紧,并发出声光报警信息。但并不是所有特性信息都可以自动检测或自动检测较为困难,这时也需要对特性信息采取人工确认及信息输入的方法。


        4汽车生产线柔性化改造
        4.1汽车生产线柔性化改造的调查研究和设计
        目前,汽车的支撑方式主要有3种:可拆卸的定制支腿方式;摆动支撑块车身支撑或滑动可移动的支撑块结构;使用定位销或者定位孔支撑方式,车身通过定位销或者定位来进行定位或支撑。第一种,支撑方式技术成熟,但是定位精准度不高,不同车型的适应能力较差;第二种支撑方法,在进行多种车辆生产时,会互相产生影响;第三种支撑方式,需要从汽车设计环节开始,具有统一规划,在实施方面存在巨大困难。
        基于以上各种结构问题,以及公司低成本高价值的考虑,有必要开发低成本和更加可行的方案。RPS系统(统一定位点系统)是不可能在本项目内实施的,经过研究和试验,决定不使用原先存在的更换支腿支撑方式,而采取改造支腿底座来支撑车身的裙边的支撑方式。这种支撑块为整块长方形块体,固定在吊具L抱臂的四个支承座上,支撑块顶面安装固定有聚氨酯保护块,通过螺栓紧固在支承座上。所有车型的裙边都落在吊具的L型吊具臂聚氨酯保护块支承座上,该结构能够通用于不同底盘结构的汽车总装,使其具既可用于微型车的支撑,又可用于微轿支撑,从而使汽车总装吊具在汽车生产线上能够用于底盘结构差异较大的不同汽车生产,适应当前所有的现有普通型,旧款MPV和微轿车型及将要生产的加长型车型,解决以前车身在吊具定位不准确的问题和需要人工更换吊具支腿问题,减少人为操作造成的故障停线,消除了操作工人的人力成本。同时解决使用支腿支撑车身的方式安装B发动机时存在干涉需要改造吊具问题,加快了B发动机的投产时间,可节约大笔的改造费用,更为将来可能生产的车型预留了可行性。
        4.2汽车生产线柔性化改造的实施
        在进行启动生产线柔滑改造时,首先,需要对吊具进行改造,因为原有2590mm(KS轴距)和3110mm(KS2轴距)两种规格的吊具支撑腿,而且由于加长车轴距变化较大,难以通过增加支撑腿进行轴距变化,并且对原有支撑腿进行更换,也会造成大量的人力资源浪费及对生产时间的消耗。所以,应该通过对支撑腿底座进行改造,从而实现支撑车身裙边,并且为未来可能出现的车型留下可改变的空间。在对汽车生产线进行柔滑改造时,需要对刚性生产线的普遍性问题进行研究,通过对不同车型进行研究,根据不同车的特点,对整个改造方案进行调整,提高生产线的普遍适用性,提高生产灵活度。在设计计划完成后,制作成完整的吊具改造方案和施工图纸,通过招标的方式,由供应商进行吊具供应或安装。
        4.3汽车总装生产线的柔性化的改造的使用情况
        经过约一个月的设备改造工作和2个月的运行,改造完全符合设计要求,在满足加长型加长车生产的同时,还节约人力成本,减少设备故障,所有改造设备运行正常。这个项目新技术使用,革新了原来吊具需要人工更换支腿方式,改造成为不需要再更换支腿的裙边支撑方式。
        4.4汽车生产线柔性化改造的的优点以及效益
        汽车生产线柔滑改造,能够大大节约成本消耗,提升生产效率,提高生产灵活性,能够适应多变的市场经济变化。整个生产线改造成本较少,整个改造过程不需要停止生产作业,在生产线改造完成后能够快速投入使用,并且在适应生产线后,能够大大增加产能,提高汽车制造业的生产效率,提高整个汽车制造企业的经济收益。通过对吊具支撑方式的改造,由原有支撑腿方式变成支撑车身裙边,是企业的思想创新,也是汽车行业的技术进步。通过使用汽车车身裙边支撑,能够灵活的对不同轴距车身进行加工,从而增强了设备的适用范围,提升了生产灵活性,为企业面对市场的诸多要求提供了更多的选择。通过广泛的使用范围,灵活多变的生产力调配能力,可靠地设备运行稳定性,汽车生产线柔滑改造为汽车制造业适应社会经济体系提供了强大的助力,和多种生产选座,为企业提供了强大的市场竞争力。
        采用吊具支撑汽车车身裙边的方式,这种创新的技术,不但减少了因需要人工更换支腿方式易造成人为设备故障及停线问题,也能够节约每班1人的人力,每年节约20万元以上。这个项目同时解决使用支腿支撑车身的方式安装新投产的B发动机时存在干涉问题,加快了汽车采用B发动机作为动力的时间,节约了大笔的改造费用。更为突出的是,吊具的支撑车身裙边的方式还为以后的新车型上线生产预留很大空间,具有很高的效益和推广价值,到2008年总装二期生产线设备吊具的设计就是采用这种形式。这种形式的生产线为后来2009年的MPV车型投产和2010年自主轿车车型的生产预留了可行性,这两种车型底盘结构完全不同,但输送设备及吊具的改造量非常小,或许按原有更换支腿的支撑方式可能要新建生产线才能够生产MPV和自主轿车。现在公司新的5米线项目总装生产线的吊具采用了相同支撑车身裙边的方式。这些都验证了吊具支撑车身裙边的方式产生了极好的效益。
        结语:
        在最近几年汽车行业的发展中,柔性化生产是大多说的汽车产业所极力推崇的一种生产形态。虽然目前国内大多数的汽车制造企业都在极力的宣传自己企业的生产线是如何先进,在同一生产线上可以生产各种不同的车型,归根到底都是在宣传自己企业生产线的柔性化程度之高。从这一点上来说柔性化生产对汽车行业的发展来说有着非常重要的意义。
        参考文献:
        [1] 罗继宗.汽车生产线柔性化改造的有效措施[J].低碳世界,2016,(17):235-236.
        [2]杨绪乐,崔占生.专有化与柔性化焊装生产线输送方式的比较[J].汽车与配件,2014(10):67-69.
        [3]史敏,高颖阁.车身焊装生产线柔性化改造的技术研究[J].装备制造技术,2013(8):140-141
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