汽車總裝工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

龔克

摘 要：本文闡述了目前國(guó)內(nèi)整車裝配的工藝及相關(guān)設(shè)備的概況和現(xiàn)狀，并說明了今后在市場(chǎng)作用的推動(dòng)下，總裝工藝及總裝設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：整車裝配 工藝 發(fā)展趨勢(shì)

Current Status and Development Trend of Automobile Final Assembly Process

Gong Ke

Abstract：This article describes the current domestic vehicle assembly process and related equipment overview and status quo， and explains the future development trend of the final assembly process and final assembly equipment driven by the market.

Key words：vehicle assembly， technology， development trend

隨著國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的發(fā)展及人民汽車消費(fèi)觀的成熟，汽車市場(chǎng)正逐步邁入國(guó)際化、個(gè)性化、多樣化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的總裝流水線式生產(chǎn)模式因?yàn)槠渚窒扌?，逐漸無法滿足目前趨于多樣性的產(chǎn)品要求。在此背景下，總裝生產(chǎn)線也逐漸開始進(jìn)行轉(zhuǎn)變，對(duì)傳統(tǒng)流水線工位進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)總裝工藝的并行，保證物流的流暢，逐漸向模塊化裝配、柔性裝配方向轉(zhuǎn)變。在這樣的大背景下，如何實(shí)現(xiàn)裝配的模塊化、自動(dòng)化、柔性化，如何在裝配過程中合理運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，已經(jīng)成為提高行業(yè)整車裝配效率的關(guān)鍵問題。

1 總裝工藝設(shè)備概況

汽車總裝生產(chǎn)線是由輸送設(shè)備、加注設(shè)備、各類專用設(shè)備及工具組成。

1）輸送設(shè)備：輸送設(shè)備即傳統(tǒng)意義上的流水線，是總裝最基本也是最重要的設(shè)備，其主要由線體及各類轉(zhuǎn)接機(jī)構(gòu)組成。線體的用途是完成車體在流水線上的運(yùn)輸工作，由于模塊化生產(chǎn)在總裝車間的廣泛應(yīng)用，目前汽車行業(yè)總裝線體大致可以劃分為PBS線、內(nèi)飾線、底盤線、完成線、檢測(cè)線、報(bào)交線、儀表預(yù)裝線、車門預(yù)裝線、前端模塊預(yù)裝線、前后橋預(yù)裝線、底盤預(yù)裝線等。線體的形式主要有滾床滑橇、滑動(dòng)板鏈、摩擦線、積放鏈、板鏈、EMS、AGV。各線體之間的銜接工作就需要各類轉(zhuǎn)接機(jī)構(gòu)來完成，通過轉(zhuǎn)接設(shè)備，完成預(yù)裝總成與主線車體的連接。如前后橋、動(dòng)力總成一般采用電、氣動(dòng)葫蘆或起重機(jī)，采用吊掛的形式完成轉(zhuǎn)接、儀表預(yù)裝總成采用舉升定位結(jié)構(gòu)，與主線機(jī)械手完成交接，動(dòng)力電池總成采用帶升降功能的AGV小車實(shí)現(xiàn)上線。

2）加注設(shè)備：汽車內(nèi)部充斥著大量油液，有汽油、機(jī)油、冷卻液、制動(dòng)液、風(fēng)窗洗滌液等，加注質(zhì)量也很大程度上決定了整車的裝配質(zhì)量。隨著制造業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)加注設(shè)備功能上得到了很大的提升，由最初的純手動(dòng)加注發(fā)展到目前的全自動(dòng)加注設(shè)備或集中加注站。目前轎車油液加注已普遍采用具有抽真空、保壓檢漏、定量加注等功能的加注設(shè)備，大大提高了油液加注質(zhì)量。

3）檢測(cè)設(shè)備：檢測(cè)線的設(shè)備能力也有較大的提升，由最初的室外道路檢測(cè)發(fā)展到目前的室內(nèi)檢測(cè)線。檢測(cè)線主要由側(cè)滑臺(tái)、前束調(diào)整、大燈檢測(cè)、轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)臺(tái)、尾氣檢測(cè)、安規(guī)檢測(cè)、燃油密封檢測(cè)等設(shè)備組成。

4）專用設(shè)備：隨著對(duì)汽車產(chǎn)量及質(zhì)量要求的提升，各類高效的專用設(shè)備逐步被開發(fā)并被廣泛使用。目前常見的單機(jī)設(shè)備有：VIN碼打刻機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)、輪胎擰緊機(jī)、儀表合裝機(jī)械手、前圍合裝機(jī)械手、座椅機(jī)械手、輪胎機(jī)械手、風(fēng)窗涂膠設(shè)備、方向盤對(duì)中設(shè)備、手制動(dòng)調(diào)整設(shè)備、ADAS標(biāo)定設(shè)備、頭道密封設(shè)備、整車電器檢測(cè)配置、外接電源設(shè)備等。

5）工具：由于目前總裝的自動(dòng)化率不是很高，主要還是靠人工完成裝配作業(yè)，在這個(gè)過程中工具對(duì)提高裝配效率及人機(jī)工程起到了至關(guān)重要的作用。常見的工具包括標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)力工具、風(fēng)動(dòng)套筒、鉚釘槍、鉚螺母槍等，此外還有特殊定制的各類標(biāo)簽定位工裝、縫道調(diào)整工具、隨行小車等。

2 汽車總裝工藝設(shè)備水平現(xiàn)狀

設(shè)備的技術(shù)先進(jìn)度對(duì)提高整車制造效率及生產(chǎn)質(zhì)量起到了至關(guān)重要的作用，同時(shí)也體現(xiàn)了我國(guó)汽車裝配技術(shù)的水平。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)引進(jìn)了大量國(guó)外先進(jìn)制造設(shè)備，極大地提高了國(guó)內(nèi)汽車制造水平。國(guó)內(nèi)各大設(shè)備生產(chǎn)廠家也紛紛吸收國(guó)外最新技術(shù)，并加以改進(jìn)，形成大量專利。隨著近20年的高速發(fā)展，除檢測(cè)線外，絕大多數(shù)的設(shè)備均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。汽車總裝工藝設(shè)備主要分為以下六類：檢測(cè)設(shè)備、輸送設(shè)備、自動(dòng)化裝配站、加注設(shè)備、擰緊設(shè)備及專用設(shè)備。各類設(shè)備的現(xiàn)狀如下：

1）檢測(cè)設(shè)備：由于此類設(shè)備的精度要求較高，目前國(guó)內(nèi)幾乎沒有廠家能完全掌握相關(guān)制造技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)，僅有部分研究機(jī)構(gòu)有進(jìn)行初步的研究，市面上并沒有成熟的產(chǎn)品可以選用，仍主要依靠進(jìn)口，僅有部分簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)備由國(guó)內(nèi)自行集成，但核心傳感器技術(shù)仍掌握在他國(guó)手中。

2）輸送設(shè)備：主要分為剛性和柔性兩類。常見的剛性輸送線有滑板線、滾床線、摩擦線等，該類產(chǎn)線因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，技術(shù)難度底，國(guó)內(nèi)已經(jīng)可以完全自主設(shè)計(jì)并制造，同時(shí)保證較高的設(shè)備穩(wěn)定性。柔性輸送一般分為三種：第一種為整車柔性輸送設(shè)備，常見的輸送形式有積放鏈、EMS、AGV，目前均實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，其中積放鏈因?yàn)榧夹g(shù)引進(jìn)較早，目前使用廣泛，且國(guó)產(chǎn)質(zhì)量牢靠，EMS及AGV由于成本及集成難度稍高，國(guó)產(chǎn)化后的穩(wěn)定性相對(duì)較高，但較傳統(tǒng)的輸送線還是有所不足，不過勝在高柔性的特點(diǎn)，近幾年國(guó)內(nèi)應(yīng)用也越趨廣泛。第二種是中型總成件柔性輸送線，主要用于輸送動(dòng)力總成及底盤件等預(yù)裝總成，目前這類輸送線也已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)，單壽命較短。第三種是小型零件柔性輸送線，運(yùn)輸諸如減震器、濾清器等零件，該種輸送線負(fù)載較小，精度要求低，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)產(chǎn)，且質(zhì)量穩(wěn)定。

3）全自動(dòng)裝配站：總裝車間常見用于前后風(fēng)窗及天窗的裝配，但由于成本優(yōu)勢(shì)較低，國(guó)內(nèi)采用的并不多見，目前國(guó)內(nèi)能實(shí)現(xiàn)自行集成。

4）加注設(shè)備：已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)內(nèi)集成，且主流功能完備，但核心傳感器技術(shù)仍由國(guó)外掌握。

5）擰緊機(jī)：國(guó)產(chǎn)設(shè)備精度差，故障率高，目前主要還是依靠進(jìn)口，但是為了降低成本，夾持及助理部分基本采用國(guó)產(chǎn)，僅擰緊軸部分仍采用進(jìn)口。

6）專用設(shè)備：目前絕大多數(shù)專用設(shè)備均能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)，僅對(duì)精度要求較高的伺服電機(jī)、傳感器及氣動(dòng)元件仍保持進(jìn)口。

3 汽車總裝技術(shù)及設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

3.1 總裝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)產(chǎn)品種類日趨完善，消費(fèi)者的個(gè)性化需求也日趨多樣化，在這樣的背景下，汽車生產(chǎn)也從一開始的產(chǎn)品單一的大批量生產(chǎn)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活的高產(chǎn)品適應(yīng)性的訂單式生產(chǎn)。汽車裝配的復(fù)雜性越來越高，零件的選裝種類及數(shù)量也越來越多，這樣對(duì)零件的供給、接收、保管都提出了更為苛刻的要求。這就必然促使生產(chǎn)方式產(chǎn)生新的變革。目前主要的趨勢(shì)有模塊化裝配、柔性裝配及虛擬化裝配。

7）模塊化裝配：目前該種裝配方式在各類主機(jī)廠中較為常見，但是因?yàn)楦髌放飘a(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的差異，在模塊化的程度上可能略有不同。常見的模塊有儀表、前圍、車門、底盤、動(dòng)力總成等。通過模塊化生產(chǎn)，各工序能夠?qū)崿F(xiàn)并行裝配，大量壓縮主線長(zhǎng)度，大幅提高生產(chǎn)效率，甚至部分廠家會(huì)將模塊外包外做，僅需采購(gòu)模塊化產(chǎn)品進(jìn)行總裝即可，同時(shí)后期如需引入其他車型，相應(yīng)的適應(yīng)性改造也要更為經(jīng)濟(jì)、便捷。

8）自動(dòng)化裝配：隨著今年國(guó)內(nèi)機(jī)器人集成技術(shù)及視覺技術(shù)的不斷發(fā)展，在總裝實(shí)現(xiàn)更多的自動(dòng)化裝配已成為可能。自動(dòng)化裝配系統(tǒng)是柔性的、可編程、可擴(kuò)展的。完整的系統(tǒng)由自動(dòng)送料裝置、機(jī)器人系統(tǒng)、視覺識(shí)別技術(shù)、超聲波系統(tǒng)、夾具更換機(jī)構(gòu)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合集成而來。該種裝配方式的現(xiàn)實(shí)優(yōu)點(diǎn)是可以大幅降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高裝配質(zhì)量，保證產(chǎn)品一致性，也可以避免現(xiàn)場(chǎng)扯皮的問題。目前該技術(shù)因?yàn)槠涑杀驹?，并未大范圍采用，僅部分龍頭企業(yè)進(jìn)行過少量應(yīng)用，但是可以預(yù)見，隨著技術(shù)的發(fā)展及成本的下降，自動(dòng)化裝配必定是今后發(fā)展的主要方向。

9）虛擬化裝配：該方法是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)模擬的手段，對(duì)汽車零部件進(jìn)行模擬裝配，拆分裝配模塊，制定裝配工序，選取相應(yīng)工具。該方法通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product Data Management），將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CA PP）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）統(tǒng)一集成起來，是一種具有高柔性、高適應(yīng)性的模擬裝配方法。該方法主要包含三個(gè)部分：1、整車數(shù)據(jù)管理，通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的方法獲得產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、產(chǎn)品裝配數(shù)據(jù)，為后續(xù)詳細(xì)分析做好準(zhǔn)備。2、拆分裝配模塊，該部分是制定總轉(zhuǎn)工藝的基礎(chǔ)，通過該部分，我們能基本確定整車的裝配工序、裝配工具、專用設(shè)備的技術(shù)要求等。3、工時(shí)平衡：該部分用于改善流水線流暢性，平衡各崗位工作量，提高裝配效率，降低生產(chǎn)成本，是精益生產(chǎn)的重要組成部分。

10）專用設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)：隨著汽車裝配技術(shù)的不斷提升，相應(yīng)的專用設(shè)備也得到空前發(fā)展。輸送線目前朝著柔性化、自動(dòng)化、模塊化的方向發(fā)展，以滿足多車型、高產(chǎn)量的生產(chǎn)需求。加注設(shè)備朝著自動(dòng)化、多功能、高集成度、定量加注、真空檢測(cè)等方向發(fā)展，大大提高加注質(zhì)量及加注成功率。檢測(cè)線朝視覺技術(shù)、激光技術(shù)、智能監(jiān)控診斷方向發(fā)展，不斷加入新穎的計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠極大提高檢測(cè)精度，同時(shí)如發(fā)生問題，可以引導(dǎo)維修人員進(jìn)行快速的故障排除。擰緊機(jī)朝著無線、自動(dòng)化擰緊的方向發(fā)展。動(dòng)力工具由氣動(dòng)朝電動(dòng)化方向發(fā)展。總的來說，專用設(shè)備的主要發(fā)展方向是自動(dòng)化、柔性化、智能化，實(shí)現(xiàn)適應(yīng)多種產(chǎn)品的共線生產(chǎn)，減少工人負(fù)荷，快速排查故障的需求。

4 結(jié)束語

隨著汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，消費(fèi)者汽車消費(fèi)觀的不斷成熟，提高生產(chǎn)效率、降低制造成本、提高生產(chǎn)線柔性必定是各大廠家的核心問題。根據(jù)目前相關(guān)網(wǎng)站上的數(shù)據(jù)，總裝自動(dòng)化率僅有10%左右，工人的勞動(dòng)負(fù)荷率平均水平也僅有82%，人工費(fèi)用在生產(chǎn)成本中的占比在35%，與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平還存在一定差距。因此各大企業(yè)應(yīng)采用自動(dòng)化裝配、模塊化裝配、虛擬化裝配等技術(shù)來降低生產(chǎn)成本，快速適應(yīng)市場(chǎng)及時(shí)代日新月異的需求，盡可能用最低的成本生產(chǎn)出滿足不同用戶需求的產(chǎn)品，以此讓企業(yè)自身脫穎于激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中。

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