C/D平臺(tái)共線生產(chǎn)的工藝策劃

黃 誠(chéng)

（東風(fēng)柳州汽車有限公司，廣西 柳州 545005）

前言

提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是企業(yè)的責(zé)任和目標(biāo)，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)形勢(shì)適時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)線技術(shù)改造升級(jí)是持續(xù)獲得好效益的必要舉措。

2016年柳東基地竣工，形成涂裝100JPH、總裝95JPH，整車產(chǎn)能≥53萬(wàn)輛/年，產(chǎn)量和車型品種都基本滿足52輛/年（2020年）的企劃綱領(lǐng)需求。而同期，柳東基地B1、B2、D焊裝線理論JPH總和雖然達(dá)到90JPH，但在柳東焊裝的車型產(chǎn)量相比涂裝、總裝產(chǎn)能有 10～22萬(wàn)輛/年的短缺，這種情況造成涂裝、總裝生產(chǎn)線產(chǎn)能沒有充分發(fā)揮。

柳東D焊裝線20JPH，產(chǎn)能≥11萬(wàn)臺(tái)/年，但2017-2020年D平臺(tái)（CM7/F600/F600L)企劃產(chǎn)量只有2.3～3.5萬(wàn)/年，產(chǎn)能富余7.67萬(wàn)臺(tái)/年，這種情況造成D線長(zhǎng)期低效運(yùn)行。

柳西基地生產(chǎn)C平臺(tái)車型，焊裝24JPH、涂裝24JPH、總裝24JPH，整車產(chǎn)能≥12萬(wàn)輛/年，C車型2017-2020年企劃產(chǎn)量7.0萬(wàn)臺(tái)、7.5萬(wàn)臺(tái)、8.0萬(wàn)臺(tái)、8.5萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)能富余3.5～5萬(wàn)臺(tái)/年，這種情況造成柳西基地生產(chǎn)也是低效運(yùn)行。

在此背景下，提出柳東D焊裝線融合C平臺(tái)搬遷改造項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱：CD合線項(xiàng)目），規(guī)劃將C平臺(tái)從柳西基地轉(zhuǎn)移到柳東基地生產(chǎn)，整合兩個(gè)基地的裝備、人員、能源配置，提高生產(chǎn)充實(shí)度，降成本增效益。

1 項(xiàng)目?jī)?nèi)容

1.1 搬遷、利舊、改造柳西基地C焊裝線的工裝設(shè)備

融合到柳東D焊裝線形成柳東C/D焊裝線，滿足D平臺(tái)CM7、F600、F600L車型和C平臺(tái)CM3B、CM3LA共5個(gè)基本車型共線生產(chǎn)，兼容盲窗車型生產(chǎn)，產(chǎn)能從20JPH提升到30JPH，自動(dòng)化率從54%提升到70%。

1.2 利用柳東基地已形成的涂、總富余產(chǎn)能

將柳西基地C平臺(tái)生產(chǎn)整體轉(zhuǎn)移到柳東基地。

2 項(xiàng)目可行性

2.1 兩種生產(chǎn)方式的成本對(duì)比

隨生產(chǎn)方式變化的是用工人數(shù)和能耗。見表 1，正常生產(chǎn)年份2018、2019、2020年，C/D平臺(tái)共線比兩地分開生產(chǎn)可減少用工254人，減少能耗2215.68萬(wàn)度，合計(jì)減少生產(chǎn)成本3532.18萬(wàn)元/年，效益巨大。

表1 兩種生產(chǎn)方式的成本比較

2.2 C平臺(tái)轉(zhuǎn)移柳東的產(chǎn)能校核

柳東基地涂裝和總裝在基地建設(shè)規(guī)劃時(shí)就已經(jīng)兼容所有車型品種共線生產(chǎn)，本次項(xiàng)目中不需要改造，也不需要提升節(jié)拍。

柳東焊裝D線本身不具備C平臺(tái)車型的生產(chǎn)能力，需要技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)工藝工裝C/D平臺(tái)共用，節(jié)拍從20JPH提升到30JPH，屆時(shí)B1、B2、CD 3條焊裝線產(chǎn)能達(dá)到105JPH。

項(xiàng)目后柳東生產(chǎn)線產(chǎn)能與事業(yè)計(jì)劃綱領(lǐng)的符合性見表2，結(jié)論是車型品種和產(chǎn)量均滿足綱領(lǐng)需求。

表2 柳東生產(chǎn)線產(chǎn)能與2020年企劃綱領(lǐng)比較

3 難點(diǎn)要點(diǎn)問(wèn)題及對(duì)策

3.1 涂裝、總裝線

柳東基地涂裝和總裝在基地建設(shè)規(guī)劃時(shí)就已經(jīng)兼容所有車型品種共線生產(chǎn)，本次項(xiàng)目只需要生產(chǎn)轉(zhuǎn)移不需要改造，也不需要提升節(jié)拍。

3.2 焊裝線

從生產(chǎn)、質(zhì)量、工藝、設(shè)備、安全環(huán)保等多方面研討，匯總影響C/D平臺(tái)焊裝線共線的車間物流擁擠、C車型側(cè)圍外板焊接等10大難點(diǎn)要點(diǎn)問(wèn)題，展開工藝對(duì)策。

2.2.1 車間物流

原D焊裝線的地板線和側(cè)圍線都集中在車間北側(cè)，地板和側(cè)圍的物料都很多，兩大物流爭(zhēng)搶空間，路徑上存在A、B兩個(gè)瓶頸點(diǎn)，物料配送難以跟上30JPH的生產(chǎn)線速，見圖1。

圖1

對(duì)策：焊裝線平面布局重新規(guī)劃，分開地板線和側(cè)圍線物流，見圖2。

圖2

新布局特點(diǎn)：

1）D地板線從車間北面搬遷，和新遷的C地板線一起布置在車間南面，下車體總成通過(guò)空中滑橇輸送到主一線上件工位，使地板與側(cè)圍物流分開。

2）側(cè)圍分件焊接區(qū)從車間中央搬遷到車間北面，使側(cè)圍分件就近側(cè)圍線。

3.2.2 側(cè)圍外板焊接工藝

C平臺(tái)側(cè)圍外板有17個(gè)分件，焊點(diǎn)142個(gè)。原D側(cè)圍線只有1個(gè)外板工位，采用四面體夾具切換形式，只有1個(gè)上件作業(yè)面和1個(gè)焊接作業(yè)面（2臺(tái)RB），效率低，最多只能裝2件，焊25點(diǎn)，遠(yuǎn)不能滿足C平臺(tái)裝17個(gè)件，焊142點(diǎn)。

對(duì)策：增加一個(gè)SB005L/R工位，用于C平臺(tái)外板總成上件、焊接。采用五位兩庫(kù)四夾具創(chuàng)新工藝：十字轉(zhuǎn)臺(tái)+A/B面夾具+直線滑臺(tái)+2車型夾具庫(kù)，+4臺(tái)焊接機(jī)器人+1臺(tái)搬運(yùn)機(jī)器人（帶七軸），實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)上件、焊接，見圖3。

圖3

3.2.3 工藝工裝通用化設(shè)計(jì)

C、D平臺(tái)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)差異大，工藝工裝通用化設(shè)計(jì)難度大，見圖4。

圖4

1）C頂蓋與側(cè)圍連接是流水槽結(jié)構(gòu)，焊接空間小，帶來(lái)問(wèn)題：

①人工焊接扭曲，V2不良指摘；

②不適合與D平臺(tái)共用自動(dòng)化焊接；

③頂橫梁焊接不能共用工藝。

2）C平臺(tái)是90年代產(chǎn)品，為承載式車身，下車體與前艙連接是前倉(cāng)整體上件的分塊結(jié)構(gòu)；D平臺(tái)是2012年產(chǎn)品，為麥迪遜懸置結(jié)構(gòu)，下車體與前圍、輪包是分件上件，并且C、D平臺(tái)都分別有板簧和螺旋簧兩種懸置，下車體品種眾多、結(jié)構(gòu)差異大，帶來(lái)問(wèn)題：

①兩平臺(tái)工藝規(guī)劃和工裝夾具的通用化設(shè)計(jì)難度大；

②下車體焊接空間小，效率慢，約3.5秒/點(diǎn)，30JPH內(nèi)焊不完焊點(diǎn)。

對(duì)策（見圖3）：

①推動(dòng)C平臺(tái)流水槽加寬設(shè)計(jì)優(yōu)化，并采用異形電極進(jìn)行機(jī)器人焊接，解決焊接扭曲的質(zhì)量問(wèn)題和與D車型共用機(jī)器人焊接。

②采用新型交叉臂升降滾床：升降高度從 500MM提高700MM，機(jī)器人焊接空間加大，效率從3.5秒/點(diǎn)提高到2.5秒/點(diǎn)。

③增加工藝延長(zhǎng)線——主三線解決C、D平臺(tái)工藝流程的差異化。

3.2.4 焊裝線開動(dòng)率（OEE）保證

生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)要求穩(wěn)定輸出產(chǎn)量，焊裝線開動(dòng)率（OEE）目標(biāo)≥92%。通過(guò)魚翅圖分析影響OEE的原因，針對(duì)要因制定對(duì)策，見圖5。

圖5

影響OEE的要因：

1）過(guò)去項(xiàng)目設(shè)備安裝不夠規(guī)范，設(shè)備故障率偏高，故障停線生產(chǎn)損失大。

對(duì)策：制定設(shè)備安裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在安裝、調(diào)試、驗(yàn)收環(huán)節(jié)點(diǎn)檢把關(guān)。

2）D側(cè)圍線有4個(gè)工位，換車型生產(chǎn)的程序是：

①工序內(nèi)：來(lái)件讀寫→對(duì)照MAS→夾具→AVI→抓具，逐一步序進(jìn)行；

②工序間：一個(gè)工序換完再到下一個(gè)工序。

工序內(nèi)換型時(shí)間≥240秒，全線換型時(shí)間≥15分鐘。

對(duì)策：優(yōu)化控制程序

工序內(nèi)：MAS下一臺(tái)是新車型即可手動(dòng)操作夾具→AVI→抓具換型；

工序間：各工位只要拋空就可以同時(shí)換型。

優(yōu)化后，工序內(nèi)換型時(shí)間≤120秒，全線換型時(shí)間≤8分鐘。

3）工藝段間無(wú)半成品緩存，換車型或長(zhǎng)故障都會(huì)拉空生產(chǎn)線。

對(duì)策：延長(zhǎng)側(cè)圍-主線摩擦線輸送，增加前艙-地板 AGV輸送，增加主三線-空中WBS緩存區(qū)，增加地板線-主一線空中滑橇輸送，以保有線間10～15臺(tái)緩存量，可滿足10分鐘故障而不空線。

3.2.5 總拼工藝

原D焊裝線總拼工位機(jī)器人只有8臺(tái)，節(jié)拍159秒/臺(tái)，打129個(gè)焊點(diǎn)。CD線節(jié)拍提升到102秒/臺(tái)，焊點(diǎn)焊不完，尺寸不穩(wěn)定。

圖6

對(duì)策（見圖6）：

1）尺寸工程檢討成型焊點(diǎn)分配，總拼工位焊點(diǎn)由原無(wú)序的129個(gè)優(yōu)化為有序的127個(gè)。

2）ROBCAD焊接模擬，增加車頂高位鋼平臺(tái)和后背門七軸，進(jìn)行機(jī)器人立體布置，機(jī)器人從8臺(tái)增加到11臺(tái)。

3）機(jī)器人焊接示教優(yōu)化。

實(shí)施后總拼工位節(jié)拍實(shí)際96秒/臺(tái)，效果超過(guò)預(yù)期。

3.2.6 盲窗車型工藝

盲窗車型的工藝特點(diǎn)：

1）盲窗阻礙了通道，夾具、抓具、掛具、焊鉗的結(jié)構(gòu)及焊接軌跡都有別與正常車型；

2）盲窗焊接工藝效率降低，拉低整線產(chǎn)能；

3）盲窗焊點(diǎn)為A級(jí)外觀面焊點(diǎn)，點(diǎn)焊焊點(diǎn)難以達(dá)到外觀質(zhì)量要求。

圖7

對(duì)策（見圖7）：

1）盲窗和非盲窗視為一種車型的兩種狀態(tài)，夾具、抓具、掛具、焊鉗按兩種狀態(tài)共用進(jìn)行設(shè)計(jì)，不需要切換。但焊槍的進(jìn)出軌跡是不同的，在調(diào)用程序時(shí)需要識(shí)別盲窗車型。

2）為提高盲窗車型效率，盡量與非盲窗車型共用工藝工裝。

3）為了焊點(diǎn)外觀美觀，盲窗采用平電極并只點(diǎn)焊點(diǎn)定焊點(diǎn)，其余焊點(diǎn)采用CO2焊和CMT焊，焊后打磨。

3.2.7 車型切換與人員換崗

由于C、D平臺(tái)結(jié)構(gòu)差異大而采用了一些專用工位和工藝段，存在崗位用工不一致，C平臺(tái)定員78人，D平臺(tái)75人。切換車型時(shí)如簡(jiǎn)單地上下游工序換崗或就近換崗都會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)產(chǎn)時(shí)間差，會(huì)造成部分人員一時(shí)無(wú)工作做和一部分工作無(wú)人接，見圖8。

圖8

對(duì)策（見圖8）：

1）人員換崗與側(cè)圍線設(shè)備切換車型結(jié)合考慮，總體在8分鐘內(nèi)完成，生產(chǎn)線就不會(huì)停頓。

2）制定每個(gè)人的換崗方案，工序間隔與工序間緩存車數(shù)協(xié)調(diào)。

3）優(yōu)化編程提高機(jī)器人負(fù)荷，承擔(dān)原先規(guī)劃給人工的作業(yè)內(nèi)容，自動(dòng)化率從規(guī)劃的70%進(jìn)一步提升到78%。

3.2.8 自動(dòng)化率提升

原C平臺(tái)自動(dòng)化普及率與標(biāo)桿B1平臺(tái)有較大差距，見表3。

表3 C平臺(tái)自動(dòng)化普及率與B1平臺(tái)的差距

對(duì)策：

1）側(cè)圍、地板、裙邊、總拼、頂蓋、劍尾等焊接工位和側(cè)圍、頂蓋上/下件等搬運(yùn)工位、涂膠工位借鑒B1車型經(jīng)驗(yàn)推廣普及自動(dòng)化；

2） C線有55臺(tái)機(jī)器人，D線有52臺(tái)機(jī)器人，新購(gòu)15臺(tái)，CD線合計(jì)投入使用122臺(tái)，總焊點(diǎn)2730點(diǎn)，自動(dòng)化焊點(diǎn)≥1950點(diǎn)，自動(dòng)化率≥70%。

3）C平臺(tái)鈑金精度低，結(jié)構(gòu)工藝性差，影響自動(dòng)化工藝的可靠性。在16、17款新產(chǎn)品開發(fā)中逐步更新鈑金模具，提高鈑金沖壓質(zhì)量。

3.2.9 C線設(shè)備利舊

1）利舊設(shè)備類型

①C線原有55臺(tái)機(jī)器人全部利用，一部分焊鉗直接利用，一部分改造利用；

②MB130等14個(gè)工位滾床、夾具、電控全部整體利用（全部21個(gè)滾床），搬遷組成主三線；

③C地板線夾具、往復(fù)桿輸送、升降機(jī)搬遷改造利用（8工位簡(jiǎn)化為6工位）；

④C線余下7個(gè)工位滾床搬遷改造利用；

⑤C車型裙邊上件、焊接夾具搬遷改造利用；

⑥CMB3、CM5B前艙線整體搬遷利用；

⑦在CM3LA產(chǎn)品項(xiàng)目中開發(fā)的4套側(cè)圍夾具整體利用；

⑧母線槽做好方案在柳東商用車基地利用。

2）設(shè)備利舊技術(shù)的要點(diǎn)

①新舊機(jī)器人軟硬件都不具備兼容性，舊機(jī)器人集中使用，獨(dú)立組站，與新機(jī)器人不直接通訊，而是新舊PLC之間通訊，減少機(jī)器人升級(jí)。

②滾床、升降機(jī)、機(jī)器人6軸等重點(diǎn)潤(rùn)滑部位排查、加油，達(dá)到大修后水平；

③清理、簡(jiǎn)化夾具設(shè)備上的多余電氣路，提高可靠性和維修性；

④電機(jī)參數(shù)不同的滾床的區(qū)分、排布、速度協(xié)調(diào)，避免降低輸送的平穩(wěn)性和可靠性；

⑤設(shè)備搬遷的防止損傷和精度保持。

3.2.10 消除困難作業(yè)崗位

C、D平臺(tái)車型尺寸大，車身在門蓋裝調(diào)線作業(yè)高度超高（表中線框中工位），作業(yè)困難。D車?yán)щy作業(yè)工位26個(gè)，比例89%；C車?yán)щy作業(yè)工位22個(gè)，比例84.6，見圖9。

圖9

對(duì)策：采用調(diào)整線專用滑橇，減低車身在線高度；采用助力機(jī)械手搬運(yùn)門蓋，降低人工作業(yè)強(qiáng)度。可消除 D車 25個(gè)工位困難作業(yè)工位，C車21個(gè)，見圖10。

圖10

4 實(shí)施效果

圍繞企劃綱領(lǐng)需求展開的工藝策劃，實(shí)踐取得以下效果：

4.1 生產(chǎn)力提升

1）生產(chǎn)布局解決了原有地板、側(cè)圍、裙邊物流路線交叉、相互卡堵的問(wèn)題，車間物流效率提高1.55倍。

2）工藝和工裝夾具基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)滿足 CM7、F600、F600L、CM3B、CM3LA五個(gè)基本車型及其盲窗、螺旋簧/鋼板簧、3B/5B前倉(cāng)等細(xì)分車型的共線生產(chǎn)，并已實(shí)現(xiàn)以CM5EV為基本車型的電動(dòng)車共線生產(chǎn)。

3）工位排布和工藝銜接能充分保證102秒/臺(tái)（35JPH）線速節(jié)拍，并已實(shí)現(xiàn)96秒/臺(tái)的線速節(jié)拍。

4）實(shí)現(xiàn) CM7：80.7%，F(xiàn)600：77.8%，F(xiàn)600L：79.7%，CM3LA：77.7%，CM3B：76%的自動(dòng)化率。

4.2 省人節(jié)能收益

2017年4月與2017年11月轉(zhuǎn)移生產(chǎn)前后的報(bào)表，焊、涂、總工藝：

1）用工人數(shù)減少222人，減少用工成本 1731.6萬(wàn)元/年。

2）能耗減少2059.21萬(wàn)度/年，減少能耗成本1441.45萬(wàn)元/年。

合計(jì)降低成本 3173.05萬(wàn)元/年，與工藝策劃預(yù)測(cè)的3532.18萬(wàn)元/年基本吻合，達(dá)到預(yù)期效果。

4.3 生產(chǎn)線各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)100%達(dá)成，見圖11

圖11

5 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目工藝策劃取得很好的效果，關(guān)鍵在于把提高工廠整體生產(chǎn)效益作為項(xiàng)目的立足點(diǎn)，把解決難點(diǎn)要點(diǎn)問(wèn)題、消除生產(chǎn)瓶頸作為技術(shù)的主攻方向，扎扎實(shí)實(shí)推進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)提升，促進(jìn)生產(chǎn)指標(biāo)提升，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益提升！