汽車涂裝新工廠建設(shè)規(guī)劃和發(fā)展研究

周海斌

摘 要：汽車涂裝生產(chǎn)線在汽車四大工藝生產(chǎn)線建設(shè)中工藝設(shè)備最復(fù)雜、投資最高、建設(shè)周期最長，并且后期改造成本和風(fēng)險極高，因此生產(chǎn)線的規(guī)劃直接決定了投入后的產(chǎn)品品質(zhì)和成本。在當(dāng)前追求產(chǎn)品高質(zhì)量、低能耗、個性化和綠色生產(chǎn)的背景下，新建生產(chǎn)基地規(guī)劃過程中尤其需要對涂裝進(jìn)行細(xì)致規(guī)劃，將產(chǎn)品發(fā)展、工藝布局、設(shè)備選型、生產(chǎn)組織、四新技術(shù)、綠色涂裝、智能制造等進(jìn)行綜合分析和規(guī)劃，從而建設(shè)一條工藝先進(jìn)、設(shè)備合理，具備柔性化和智能化的綠色涂裝線，本文綜合近年來我公司新建的乘用車和商用車生產(chǎn)線規(guī)劃進(jìn)行闡述和說明。

關(guān)鍵詞：汽車;新工廠;涂裝;規(guī)劃

1 引言

汽車涂裝是汽車四大工藝之一，在新工廠四大生產(chǎn)線建設(shè)中，汽車涂裝工藝設(shè)備最復(fù)雜、投資最高、建設(shè)周期最長;在投入運(yùn)行后，涂裝能耗成本占比超過70%，而生產(chǎn)線的規(guī)劃直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和能耗，后期改造的難度和風(fēng)險極高;在生產(chǎn)組織上，涂裝承擔(dān)著承上啟下的作用，尤其在多品種、個性化定制的背景下，涂裝需要在控制自身成本的情況下具備柔性化，承接車身焊接的多平臺輸入和總裝的分平臺裝配;在綠色涂裝和智能制造的背景下，涂裝需要嚴(yán)格控制排放，適應(yīng)新工藝和新材料的發(fā)展需求。因此，在新建生產(chǎn)基地規(guī)劃過程中尤其需要對涂裝進(jìn)行細(xì)致規(guī)劃，將產(chǎn)品發(fā)展、工藝布局、設(shè)備選型、生產(chǎn)組織、四新技術(shù)、綠色涂裝、智能制造等進(jìn)行綜合分析，從而建設(shè)一條工藝先進(jìn)、設(shè)備合理，具備柔性化和智能化的綠色涂裝線。

2 新工廠建設(shè)規(guī)劃

2.1 產(chǎn)品和產(chǎn)能規(guī)劃

產(chǎn)品規(guī)劃大類分為商用車和乘用車，對于需要商乘混線生產(chǎn)的需要重點考慮輸送載體的統(tǒng)一性和存在的工藝差異，需要分清楚主體產(chǎn)品，對于兼容的產(chǎn)品可以考慮主體共線生產(chǎn)，局部彈出的方式進(jìn)行。由于產(chǎn)品的差異懸殊會造成生產(chǎn)線尺寸和裝機(jī)功率過大導(dǎo)致投資和運(yùn)行成本增加，需要進(jìn)行綜合考慮，盡量統(tǒng)一產(chǎn)品。

在產(chǎn)能規(guī)劃上，由于涂裝線空載能耗會達(dá)到滿載能耗的70%左右，確保生產(chǎn)線滿負(fù)荷連續(xù)生產(chǎn)是降低能耗最有效的方式。對于實際產(chǎn)能的不確定性，可以采取一次設(shè)計分步實施的方案。

2.2 工藝規(guī)劃和設(shè)備選型

目前新建涂裝線為滿足環(huán)保和降低能耗，普遍采取水性3C1B工藝。在車間規(guī)劃上通常采取三層或者兩層廠房，為滿足車身的潔凈度要求和工位分區(qū)要求，通常將一樓設(shè)置為人工工位區(qū)域，二樓為噴漆和烘干區(qū)域，三樓為空調(diào)區(qū)域，如果采取二層廠房可將空調(diào)設(shè)置在二層單獨區(qū)域;為提升整體作業(yè)舒適性并且降低空調(diào)能耗，可以將烘干區(qū)域和烘烤后的存儲區(qū)域進(jìn)行隔離。在設(shè)備選型方面，主要遵循以下原則：

前處理電泳系統(tǒng)：步進(jìn)式前處理電泳采取矩形槽和自行小車系統(tǒng)，對于連續(xù)式采取船型槽和積放懸鏈、U型擺桿、水平擺桿輸送系統(tǒng)等;對于高端生產(chǎn)線可以采取Ro-dip 或Shuttle 輸送系統(tǒng)。

噴漆系統(tǒng)：噴漆系統(tǒng)分為濕式和干式噴房，濕式噴房屬于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，干式噴房由于取消水循環(huán)系統(tǒng)，廢氣處理方便，隨著近幾年的發(fā)展有一定的應(yīng)用，目前普遍采用的為紙盒式干式噴房，但是由于紙盒更換頻次高、漆霧捕捉效果低于濕式捕捉水平，在實際運(yùn)行中綜合節(jié)能效果還需要進(jìn)一步的實踐驗證。在噴漆系統(tǒng)中目前成熟循環(huán)風(fēng)技術(shù)，在濕式噴房中循環(huán)風(fēng)利用率可以超過50%，能耗節(jié)省約30%，在干式噴房中可以達(dá)到90%。在循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用中，尤其需要對空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)區(qū)域進(jìn)行合理分配，結(jié)合線體停線時間，做到順序關(guān)機(jī)，從而提升循環(huán)風(fēng)利用的節(jié)能效果;在噴漆系統(tǒng)中還需要考慮冬季溫度較低的情況下車身冷凝水的產(chǎn)生，因此可以設(shè)置車身預(yù)熱段或者延長熱風(fēng)區(qū)域，在噴涂前將車身溫度提高，避免進(jìn)入噴房后形成車身結(jié)露現(xiàn)象。

烘干系統(tǒng)：烘干系統(tǒng)主要分為烘干室體和供熱系統(tǒng)，烘干室體主要考慮送風(fēng)的均勻性，提升車身烘烤效果。需要注意的是在電泳烘干爐考慮設(shè)置120℃左右的水分預(yù)烘段，避免水分快速沸騰，減少流痕的產(chǎn)生。供熱系統(tǒng)主要分為熱回收式熱力焚燒系統(tǒng)（TNV）和三元體供熱+蓄熱式熱力焚燒系統(tǒng)（RTO），在投資上兩種方式基本相當(dāng);均通過水汽換熱后在運(yùn)行成本上TNV約比RTO節(jié)省10%左右;但是由于TNV設(shè)備維護(hù)簡單，余熱可以充分利用，節(jié)能效果明顯，因此在節(jié)拍較高的生產(chǎn)線優(yōu)選建議選用TNV系統(tǒng);對于節(jié)拍較低生產(chǎn)線、余熱無法利用或者考慮靈活性的場合，可以考慮三元體供熱+RTO系統(tǒng)。

2.3 柔性化生產(chǎn)規(guī)劃

車身涂裝承接焊裝和總裝生產(chǎn)，通常焊裝車間采用分平臺建設(shè)，總裝車間考慮車型的差異化往往也需要分線生產(chǎn)，涂裝生產(chǎn)線由于建設(shè)和能耗成本高，通常采取多平臺共線生產(chǎn)的方式。在生產(chǎn)線規(guī)劃上需要考慮涂裝前后庫區(qū)的存量，異常導(dǎo)入和彈出的設(shè)置。

由于個性化發(fā)展的需求，涂裝還需要考慮套色的工藝需求等，在實際生產(chǎn)過程中，為減少噴槍清洗頻次，提高效率和降低涂料消耗，需要在生產(chǎn)組織中考慮同色車批量生產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)劃中進(jìn)行過線方式確定，在生產(chǎn)線設(shè)計中也需要考慮調(diào)色的需求，適應(yīng)柔性化生產(chǎn)。

2.4 數(shù)字化和智能化規(guī)劃

涂裝生產(chǎn)線工藝設(shè)備復(fù)雜，包括前處理電泳系統(tǒng)、噴涂系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等，需要借助AVI系統(tǒng)、中控系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)等進(jìn)行工藝和生產(chǎn)信息的采集和處理，目前基本采取將工藝和生產(chǎn)信息進(jìn)行采集后處理，做到可監(jiān)控、可分析、可追溯。在生產(chǎn)線規(guī)劃中還需要對焊裝和總裝的生產(chǎn)信息交接進(jìn)行確定，統(tǒng)籌考慮。

2.5 工藝和設(shè)備預(yù)留

在生產(chǎn)線建設(shè)規(guī)劃中，根據(jù)投資規(guī)劃可以一次建成，但是通常在考慮分步實施和投資分期的情況下，可以在滿足現(xiàn)有產(chǎn)品和工藝的前提下進(jìn)行工藝設(shè)備預(yù)留。通常預(yù)留包括鎬鹽工藝預(yù)留、濃縮轉(zhuǎn)能預(yù)留、自動化設(shè)備預(yù)留、信息采集接口預(yù)留等。

3 汽車涂裝發(fā)展研究

3.1 品質(zhì)提升和個性化需求

客戶對涂裝品質(zhì)的要求越來越高，傳統(tǒng)的涂裝質(zhì)量指標(biāo)已經(jīng)無法滿足需求，包括整體感官能力提升、失光等對汽車涂裝提出了更高的要求，不僅要求我們的質(zhì)量數(shù)據(jù)“好看”，還要求交付使用后長久效果真正做到“好看”。這就要求我們對涂料進(jìn)行研究和提升，在每一個工序進(jìn)行嚴(yán)格控制，對效果進(jìn)行分析，提升最終效果。

同時對于新能源車、懸浮車頂?shù)葌€性化的涂裝要求，需要我們在兼顧整體效率的前提下，通過柔性化設(shè)置，實現(xiàn)涂裝的“色彩斑斕”。

3.2 新材料的應(yīng)用

在材料防腐提升和輕量化的背景下，各種材料，包括鍍鋅板、鋁板、石墨材料等陸續(xù)投入實際應(yīng)用，在汽車涂裝生產(chǎn)線規(guī)劃和后期運(yùn)行研究上，需要提前布局，適應(yīng)新材料的發(fā)展和應(yīng)用。

3.3 環(huán)保嚴(yán)格化

隨著“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”的正式打響，汽車涂裝是汽車生產(chǎn)環(huán)保的嚴(yán)控之地，對每根排放煙管的檢測和收費(fèi)也會增加企業(yè)的運(yùn)行費(fèi)用，除了傳統(tǒng)的烘干、噴漆廢氣進(jìn)行處理外，需要對所有的排放管進(jìn)行統(tǒng)一考慮?？梢圆扇⑵胀üの慌棚L(fēng)經(jīng)過過濾后送入烘干區(qū)域、風(fēng)管匯合后統(tǒng)一處理的方式，在滿足環(huán)保的情況下，降低監(jiān)測和運(yùn)行成本。

3.4 能耗成本降低的需求

涂裝能耗降低是涂裝成本永恒的主題，需要從細(xì)節(jié)做起，在生產(chǎn)線規(guī)劃和實際生產(chǎn)中可以采取生產(chǎn)集中、前處理電泳連續(xù)生產(chǎn)降低空載能耗、烘干爐提前關(guān)機(jī)存車、空調(diào)設(shè)置冬季和夏季模式、中水回用等進(jìn)行逐步改善，降低能耗費(fèi)用。

4 結(jié)語

隨著環(huán)境保護(hù)的加嚴(yán)，各種新技術(shù)和新材料的發(fā)展，包括低溫涂料、免噴涂材料的應(yīng)用等為汽車涂裝的發(fā)展帶了極大的挑戰(zhàn)，但是對于傳統(tǒng)汽車四大工藝之一，涂裝依然肩負(fù)著重大的使命，我們需要在實際生產(chǎn)中提升研究能力，做好當(dāng)下，把握發(fā)展動態(tài)，在不斷探索中跟上發(fā)展的步伐。