汽車總裝輸送技術(shù)與應(yīng)用綜述

董欣陽

（比亞迪汽車有限公司，西安 710304）

總裝是汽車生產(chǎn)四大工藝的最后一個環(huán)節(jié)，主要負責總成和部件分裝、彩車身存儲和排序、整車裝配、調(diào)整及檢測等工作。自從福特汽車首次采用流水化生產(chǎn)線以來，各類自動化輸送技術(shù)在汽車總裝領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但由于各類輸送技術(shù)的不同特點，選擇合適的自動化輸送技術(shù)對于提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本具有十分重要的意義。本文主要研究汽車總裝輸送技術(shù)的特點、應(yīng)用及總裝生產(chǎn)線的規(guī)劃趨勢。

1 汽車總裝輸送技術(shù)分析

1.1 輥床輸送系統(tǒng)

輥床輸送系統(tǒng)主要由輥床、滑撬、轉(zhuǎn)臺、移行機、升降機和堆拆垛機等組成，其中最核心的輥床主要依靠驅(qū)動裝置和滑撬之間的摩擦力來傳遞動力和驅(qū)動工件運行。根據(jù)傳動方式的不同，輥床輸送系統(tǒng)可分為摩擦輥床和皮帶輥床兩種形式。

輥床輸送系統(tǒng)具有系統(tǒng)擴展性強、運行平穩(wěn)、噪聲低、設(shè)備接近性好以及便于維修保養(yǎng)等優(yōu)點，但由于設(shè)備種類較多，需要定期維護。該系統(tǒng)通常用于車身存儲與輸送，部分企業(yè)也用于電池包輸送、底盤整體合裝等。

1.2 滑板輸送系統(tǒng)

滑板輸送系統(tǒng)主要由滑板、驅(qū)動、地軌系統(tǒng)、動力輥床、轉(zhuǎn)臺和升降機等組成，主要依靠驅(qū)動和滑板之間的摩擦力來傳遞動力和驅(qū)動工件運行。該系統(tǒng)的分類形式為：根據(jù)滑板結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為普通滑板輸送系統(tǒng)和升降滑板輸送系統(tǒng)；根據(jù)布置形式的不同，可分為矩形布置滑板輸送系統(tǒng)和環(huán)形布置滑板輸送系統(tǒng)。

滑板輸送系統(tǒng)具有工藝段運行平穩(wěn)、噪聲小、無污染、設(shè)備接近性好、便于維修保養(yǎng)以及節(jié)能效果顯著等優(yōu)點。相比普通滑板，升降滑板更便于操作、人機工程性能更優(yōu)[1]。但是滑板輸送系統(tǒng)的投資成本較高，而且后期改造難度也比較大。該系統(tǒng)主要用于內(nèi)飾線、最終線、合裝線。其中：內(nèi)飾線一般采用普通滑板，但近年來越來越多的企業(yè)開始采用升降滑板；最終線根據(jù)工藝需求，可采用普通滑板或升降滑板；底盤合裝、電池包合裝滑板則采用升降滑板。

1.3 FDS輸送系統(tǒng)

摩擦驅(qū)動系統(tǒng)（Friction Drive System，F(xiàn)DS）輸送系統(tǒng)主要由驅(qū)動、軌道系統(tǒng)、一次吊具、二次吊具和升降機等組成，主要依靠驅(qū)動和一次吊具之間的摩擦力來傳遞動力和驅(qū)動工件運行。根據(jù)承載能力的不同，該系統(tǒng)可分為輕型FDS輸送系統(tǒng)和重型FDS輸送系統(tǒng)。

相比傳統(tǒng)的積放鏈輸送技術(shù)，F(xiàn)DS輸送系統(tǒng)具有噪聲低、污染小、節(jié)能顯著的優(yōu)點[2]，在底盤線、車門線、儀表線、動力總成分裝線和轉(zhuǎn)運線等方面均得到了廣泛應(yīng)用。但由于所有驅(qū)動裝置和部分設(shè)備布置在空中，其維修接近性略差，且造價比積放鏈系統(tǒng)要高很多。

1.4 EMS輸送系統(tǒng)

能量管理系統(tǒng)（Energy Management System，EMS）輸送系統(tǒng)主要由電動自行小車、吊具、軌道系統(tǒng)、滑觸供電系統(tǒng)等組成，該系統(tǒng)主要依靠自行走的小車帶動工件運行。根據(jù)承載能力的不同，它可分為輕載EMS輸送系統(tǒng)和重載EMS輸送系統(tǒng)；根據(jù)吊具結(jié)構(gòu)的不同，可分為普通EMS輸送系統(tǒng)和EMS+VAC（升降吊具）輸送系統(tǒng)。配合可升降吊具，EMS輸送系統(tǒng)可以方便地改變工件輸送高度、便于作業(yè)，但由于升降吊具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，系統(tǒng)故障率和造價均比FDS輸送系統(tǒng)高很多。從功能角度看，應(yīng)用FDS輸送系統(tǒng)的場合，均可用EMS輸送系統(tǒng)替代，但由于其高昂的建造成本，目前多被合資品牌、豪華品牌采用。

1.5 板鏈輸送系統(tǒng)

板鏈輸送系統(tǒng)主要由驅(qū)動裝置、張緊裝置、機架及蓋板系統(tǒng)、輸送鏈板和托輥等組成，主要依靠循環(huán)運轉(zhuǎn)的鏈板帶動放置在該系統(tǒng)上的工件運行。根據(jù)材質(zhì)的不同，它可分為鋼板鏈輸送系統(tǒng)和塑料板鏈輸送系統(tǒng)。由于板鏈輸送系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、運行平穩(wěn)的優(yōu)點，采用不帶支撐的平板鏈對不同車型的兼容能力強、柔性好，但由于主要設(shè)備一般都布置在地坑中，其維修接近性不太理想。相比鋼板鏈，塑料板鏈具有免維護的優(yōu)勢。該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍較廣，主要用于最終線、OK線、淋雨線和報交線等，少數(shù)車企也將其用于內(nèi)飾線。

1.6 AGV輸送系統(tǒng)

自動導引運輸車（Automated Guided Vehicle，AGV）輸送系統(tǒng)主要由AGV車體、臺車、通信系統(tǒng)、導航定位系統(tǒng)和充電站等組成，主要依靠AGV背負或拖拽工件運行。根據(jù)驅(qū)動形式不同，該系統(tǒng)可分為舵輪驅(qū)動、差速驅(qū)動和麥克納姆輪驅(qū)動等；根據(jù)運動方式不同，該系統(tǒng)可分為單向AGV、雙向AGV和全向AGV等；根據(jù)導引方式不同，可分為磁條導引、色帶導引、電磁導引、激光導引和二維碼導引等。

如上節(jié)分析，將N組方位向?qū)?yīng)載頻的子脈沖視為N部載頻不同的“虛擬”雷達對目標的持續(xù)觀測，得到N個方位向的成像結(jié)果δ=[δ1，δ2…,δN]具有聯(lián)合稀疏特征，因此方位向可基于式(9)的聯(lián)合稀疏表示模型進行高分辨重構(gòu).

AGV輸送系統(tǒng)具有系統(tǒng)組成簡單、建造及改造方便、運行安靜、無污染和柔性高等優(yōu)點，但由于其成本較高，除個別企業(yè)在內(nèi)飾線、最終線采用外，目前仍然主要應(yīng)用于分裝線工藝段及車間內(nèi)物流配送。

1.7 輥道輸送系統(tǒng)

輥道輸送系統(tǒng)一般采用托盤承載、輥道輸送的形式[3]。目前，輥道輸送系統(tǒng)主要應(yīng)用于動力總成、前后副車架分裝等。若采用雙層輥道輸送系統(tǒng)，可在上層進行分裝作業(yè)，空托盤經(jīng)下層輥道返回，從而有效節(jié)省空間。

1.8 倍速鏈輸送系統(tǒng)

倍速鏈輸送系統(tǒng)與輥道輸送系統(tǒng)類似，也是采用托盤承載、輥道輸送的形式，但由于倍速鏈條的增速功能，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)承載工件的快速輸送。目前，倍速鏈輸送系統(tǒng)主要用于座椅、儀表等總成供貨的車間內(nèi)輸送。

2 總裝輸送技術(shù)應(yīng)用

2.1 選用原則

2.1.1 生產(chǎn)適用原則

總裝輸送技術(shù)的選用應(yīng)當與本企業(yè)的產(chǎn)品特性、生產(chǎn)規(guī)模、組織管理方式等相適應(yīng)，這樣才能發(fā)揮其最大效能。

2.1.2 技術(shù)先進原則

考慮到總裝車間設(shè)備投資巨大、使用年限較長，在選用輸送技術(shù)時，應(yīng)當優(yōu)選技術(shù)成熟可靠、性能指標先進的輸送技術(shù)，以便于提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長設(shè)備使用壽命、提高投資效益。

由于設(shè)備購入成本只是汽車制造成本中的一個部分，因此在選用輸送技術(shù)時，應(yīng)當根據(jù)產(chǎn)能、銷售預測、產(chǎn)品定位和銷售價格等因素，綜合考慮設(shè)備的全生命周期成本，包括購入成本、使用期成本、設(shè)備殘值等。

2.2 主流應(yīng)用

為了滿足生產(chǎn)需求，汽車總裝車間通常都采用了模塊化的工藝流程[4]，通過將各汽車零部件放在專門的工藝段進行裝配來提高生產(chǎn)效率。一般來說，主線工藝段通常包括車身噴漆存儲（Painted Body Storage，PBS）線、內(nèi)飾線、底盤線、合裝線、最終線和OK線等。對于不同的工藝段，由于工藝操作、人機工程等方面的要求不同，對設(shè)備形式的要求也不盡相同。表1是在調(diào)研了業(yè)內(nèi)主流企業(yè)的應(yīng)用后，匯總得到的各主線工藝段主流設(shè)備形式。

表1 總裝主線工藝段設(shè)備選型

3 總裝輸送規(guī)劃趨勢

3.1 柔性化

為了提高經(jīng)濟效益，越來越多的車企采用多車型共線生產(chǎn)的方式，對生產(chǎn)線的柔性化要求也越來越高。柔性化可以從兩個方面來理解：第一，生產(chǎn)線本身可以通過一次規(guī)劃、分期實施的形式提升產(chǎn)能或改造，如需對生產(chǎn)線進行改造，則盡量通過少停線甚至不停線的方式對載具、設(shè)備等進行改造；第二，輸送線可以兼容多車型共線生產(chǎn)，包括已有產(chǎn)品生產(chǎn)和新產(chǎn)品導入等。

3.2 綠色化和人性化

一些理念領(lǐng)先的企業(yè)，會綜合考慮設(shè)備初期投資、使用期能耗水平（影響變動費用）、環(huán)境影響等因素，從而選擇合適的設(shè)備形式。同時，在生產(chǎn)線規(guī)劃的過程中，還會貫徹以人為本的理念，使操作人員盡可能在最舒適、最安全、最省力的情況下作業(yè)，以減少工作人員職業(yè)病的危害，從而實現(xiàn)人機互補，發(fā)揮企業(yè)設(shè)備的最優(yōu)價值[5]。

3.3 信息化和智能化

當前汽車制造業(yè)正從自動化向信息化、智能化階段演進。從生產(chǎn)設(shè)施的角度看，越來越多的企業(yè)都開始采用了自動化設(shè)備，并將其與生產(chǎn)制造系統(tǒng)對接，通過互聯(lián)互通、信息共享等手段，對整個生產(chǎn)設(shè)施實施信息化、智能化管控。雖然這種模式前期增加了投資成本，但從長遠來看，可以使企業(yè)降本增效、提升質(zhì)量，從而實現(xiàn)企業(yè)效益的最大化。

4 結(jié)語

汽車總裝是汽車制造的最后環(huán)節(jié)，需要解決如何選用自動化流水線、如何以較低的投入提高產(chǎn)出、如何選擇設(shè)備從而降低作業(yè)人員勞動強度提高工作效率等一系列問題。通過對各類輸送技術(shù)的研究，在充分了解各類輸送技術(shù)的優(yōu)缺點及適用范圍的基礎(chǔ)上，能夠更好地指導總裝生產(chǎn)線的規(guī)劃。由于總裝專業(yè)涉及面廣、對汽車商品化的過程影響巨大，因此在規(guī)劃過程中不能盲目采用最新技術(shù)，也不能照抄其他企業(yè)的方案，應(yīng)當遵從生產(chǎn)適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的原則，從而選擇最適合本企業(yè)的方案，取得投資和收益的平衡，才能在激烈的市場競爭中實現(xiàn)永續(xù)發(fā)展。