電機混流生產新模式關鍵技術

王學宇，張國富，行映閣

(中機國際工程設計研究院有限責任公司，湖南長沙410007)

0 引言

隨著經濟全球化和先進制造技術的高速發展，制造企業面臨的競爭越來越激烈。個性化、定制化、多元化的市場需求，促使企業的生產方式發生著巨大改變，混流生產應運而生，并在汽車生產、電子制造等行業得到了推廣與應用［1］。在電機行業，由于電機種類繁多，而且客戶定制化、及時化需求越來越高，使得生產車間需要在同一條裝配線上生產不同種類、不同型號的電機，較大的影響了生產效率。適當的混流生產模式可以有效地解決這一問題，本文就混流生產在電機裝配車間的應用進行了分析與探討。

1 電機車間混流生產可行性

混流生產是指將工藝流程基本相同的若干個產品，在一條流水線上進行科學編排投產，實行混合連續流水生產，并以品種、產量、設備負荷全面均衡為前提的生產方式［2］。大部分中小型電機結構相似，電機規格的變化對裝配工藝流程影響不大，所用設備相同。中心高H280 以下的電機由于重量較輕、體積不大、裝配零部件不多等特點，可以在線上進行裝配［3］，因此從混流生產的概念和電機裝配的特點看，可以實現電機的混流裝配。與此同時，為滿足市場需求、適應市場競爭，電機企業接單設計生產越來越普遍，很多電機企業主要從事單件小批量及中批量生產。而且，客戶需求隨市場不斷變化，插單、撤單、挪料現象非常多，企業必須增強生產柔性，以適應不斷變化的市場需求。而裝配車間的混流生產就是增強生產柔性的有效途徑［4］。因此，從行業發展趨勢看，電機裝配需要實現混流生產。

可見混流生產模式在電機裝配車間的應用是可行的，能有效增強企業競爭力，促進企業發展。據此，本文提出了一種以自動裝配線和積放鏈噴漆線為基礎的混流生產線。這種通過設備實現混流生產的模式，簡單、高效、易實現，且免去了排序、平衡計算的繁瑣性及局限性。

2 電機自動裝配線

電機自動裝配線是實現電機混流裝配的關鍵組成部分，主要完成定子入殼、二次接線、穿轉子、裝端蓋、試驗等工序任務，由自動運輸主線、線外操作工位及相關設備三部分組成，如圖1 所示。

圖1 電機自動裝配線結構示意圖

自動運輸主線串聯整個自動裝配線，主要完成待裝配電機和成品電機的傳輸任務，即以托盤為載體，通過動力運輸的方式使電機在各工位間自動流轉。整個工藝流程中，每臺電機對應一個托盤，裝配完成后才脫離托盤上油漆線，托盤自動回收。這種傳輸方式較之傳統的無動力輥道線，更省力、高效、可有效避免由于碰撞造成的破損。線外操作工位為工人裝配電機提供空間，由于其獨立于主線體外，可以有效的避免由于電機種類不同導致裝配任務差異或工人效率不同造成的堵塞，從而提高裝配效率。工人在工作位置完成裝配任務后，通過觸手可及的按鈕發出指令，電機即隨托盤進入運輸主線，流往下一個工位。同時，空工作工位的工人發出呼叫指令，上一個工位流下來的電機自動就近流入空工位。這種設計方式大大降低了工人的工作強度，避免了裝配過程中工人的無效移動，同時使工作任務更加明確，整體效率得到顯著提升。相關設備主要包括定子壓機、軸承壓機或熱套設備、端蓋壓機等，它們或與線體結合，或與線體相鄰布置，盡量減少轉運次數和轉運距離。對于必須離開線體在設備上完成的裝配任務，通過平衡吊轉運。

生產線設計與工藝布局時，可按照電機整機裝配工藝流程將裝配線劃分為定子壓裝、二次接線、裝軸承、裝端蓋、試驗五個大工位。每個大工位可設置多個獨立的操作位，例如二次接線工位可根據工時要求設置多個操作位置，分別同時完成不同電機的接線作業，互不影響。各大工位間保持一定的距離，可暫存5-7 個托盤，保證上流工位完成裝配動作后的電機可以順利往下流，避免獨立工位上出現等待和堵塞。按照電機中心高，將H280 以下電機分為三檔:H112 及以下，H132-H180，H200-H280。使每檔內電機大小和重量差別盡可能小，從而可以減小托盤尺寸、降低其承載能力，進而縮短裝配線長度、降低托盤材料要求，達到成本最小化的目的。為保證托盤通用性，自動裝配線較傳統的輥道線更長，但由于效率的提高，可以減少車間裝配線體數量，從而提高車間面積利用率。

自動裝配線用于中心高H280 及以下電機的混流裝配裝配，各工位之間相對獨立、互不影響，保證了裝配過程的流暢性，極大地節省了人力，提高了生產效率。同時，也滿足了企業數字化建設的需要。

3 積放鏈噴漆線

電機混流裝配的另一個重要組成部分是積放鏈噴漆線。由于電機混流裝配，同一條裝配線上下來的電機型號種類不同，電機大小、漆的顏色、表面要求等都不盡相同，這對噴漆線提出了更高的要求。傳統的兩條或三條裝配線對應一條噴漆線的工藝布局方式顯然無法滿足要求。與此同時，每個噴漆棚可存漆的種類有限，只能完成某幾種固定顏色電機的噴漆任務，這就需要設置多個噴漆棚。因此噴漆之前，需要按顏色對各條裝配線上的電機進行分類。人工分揀效率低下、且成本高，很難適應現代化企業發展的要求。積放鏈由于自動化程度較高、節約空間等特點，在輕工、汽車等行業涂裝線上得到了廣泛應用，可以有效解決這一難題。

積放鏈是一種適應于高生產率、柔性生產系統的運輸設備，不同于普通傳送鏈，積放鏈由多段速度可變的鏈條組成，有主鏈、有支鏈，電機積放鏈裝配線如圖2 所示。

圖2 電機積放鏈噴漆線結構示意圖

其各段鏈條可單獨控制，能在鏈上完成工藝操作、積放儲存、運輸等功能。主鏈速度快，主要用于運輸;支鏈速度慢，可用于上下鏈、工藝操作等。電機混流裝配中，通過積放鏈，各條裝配線上的所有電機隨機混合上線完成噴漆作業。每條裝配線末端與對應的支鏈相連接，電機通過人工或平衡吊上到支鏈，再匯入主鏈。各裝配線上的電機在主鏈上混合快速傳輸，進入預烘爐，提高運輸效率。在爐中按順序緊密排列，達到預烘時間后，依次出爐。噴漆棚按漆的顏色差異相互并聯，由支鏈穿過，通過對吊具信息的識別，主鏈上的電機按一定的規則進入相應的噴漆棚，完成一次噴漆。需要二次噴漆的通過單獨的一條與噴漆棚并聯的支鏈再次進入主鏈、噴漆棚，完成二次噴漆。烘干、下線形式分別與預烘、上線類似。下線后的電機再進行后裝、包裝等工作。通過積放鏈，各裝配線上的電機可以在一套噴漆系統里完成運輸、分類、存儲、噴涂作業。整個作業過程中只有噴漆工序需要人工進行，未來將結合噴漆機器人，可實現全機械化生產。

工藝布局時，考慮安全，噴漆區需于裝配線末端靠廠房外墻封閉布置。相較于傳統的每兩條或三條裝配線配一條噴漆線，在保持噴漆棚數量不變的前提下，可以有效減少預烘爐和烘干爐的數量，整體結構更加緊湊，有效的節約空間，減小甲類防火區面積，且便于管理。

在電機混流裝配車間應用積放鏈，依靠設備完成生產任務，可以提高生產效率，減小人為的影響，提高生產可靠性。通過與自動裝配線的有機結合，從而實現中心高H280 以下電機的混流裝配，企業的柔性生產能力得到加強。同時，自動裝配線與積放鏈的應用，可以顯著提高企業的數字化水平，提升企業整體形象。

4 結語

本文提出了一種全新的，以自動裝配線和積放鏈為基礎的電機混流生產線設計模式，該模式簡單、高效、易實現，為企業電機混流裝配提供了一種新思路。該模式下的混流生產線可有效提高企業的裝配效率及噴漆工藝，從而減少人工化的操作，為企業全面實現現代化操作提供可靠的保障。

［1］ 彭軍.基于Flexsim 的混流生產線平衡優化. 組合機床與自動化加工技術，2014(9):140-143.

［2］ 劉文平. 混合品種汽車裝配線平衡與排序問題研究.山東大學，2009(4).

［3］ 佳木斯電機股份有限公司產品樣本.

［4］ 王進，樊樹海. 混流生產線平衡設計. 現代制造工程，2010(8):12-14.

［5］ 楊萬青. 怎樣提高電機質量(第一部分). 防爆電機，2011(1):52-55.