淺析發動機裝配線策劃基本原則

李勇

摘 要：發動機是汽車的核心零件，其裝配質量直接影響整車性能表現。裝配過程涉及組裝作業、質量檢測、防錯控制、物料配送、計劃管理、信息追溯等多個方面，而每個環節需要根據產能大小、投資多少、變型數量等因素綜合考慮策劃。本文主要介紹了策劃發動機裝配線必須考慮的幾個原則，過程質量保證能力、防錯、柔性、檢測手段、物流方式等，及其常見方案的優劣勢。

關鍵詞：發動機；裝配線；策劃原則

中圖分類號： V231 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）26-173-3

0 引言

每個策劃項目啟動前，各公司的戰略部門會發布該項目的基本信息，如產能、工作時長、投產時間等，下面為某公司某一發動機項目生產綱領：

根據生產綱領開始解析裝配線的策劃原則。

1 裝配線策劃原則

1.1 原則一：細化過程要求，提升產品質量保證能力

針對擰緊、試漏、壓裝、涂膠、翻轉等不同類型設備特點提出專項要求，并選取合理結構。

1.1.1 擰緊設備質量控制要求

擰緊設備質量控制要求：所有擰緊工位均具備數據存儲和追溯功能，其中重要零部件的擰緊數據、擰緊曲線與發動機編號綁定上傳至整線信息系統，一般零部件具備擰緊力矩監控和漏擰緊防錯功能。

擰緊機分三種形式，全軸自動擰緊、多軸+平面變位機構自動擰緊、多軸+機器人自動擰緊。

①為消除擰緊過程中材料形變引起的假力矩問題，保證所有螺栓同步達到預設扭矩，采用全軸自動擰緊，如缸蓋螺栓擰緊機。

②在滿足節拍及保證擰緊質量前提下，考慮兼容多個產品、節省投資等因素，可采用多軸+平面變位機構自動擰緊，如主軸承蓋螺栓擰緊機、連桿蓋螺栓擰緊機、正時罩蓋擰緊機、飛輪/減震皮帶輪擰緊機、離合器擰緊機等。

③為保證節拍同時兼容多個產品，可采用多軸+機器人自動擰緊，如凸輪軸承蓋擰緊機、油底殼螺栓擰緊機。

擰緊工具分多種形式，按驅動方式可分為電動、氣動、手動；按過程控制可分為傳感器式、電流式、離合式。工具特點及選取原則見表2。

1.1.2 試漏設備質量控制要求

目前發動機裝配線常用的試漏儀有JWFROEHLICH、COSMO、ATEQ等品牌，通過對裝配的各階段產品進行密封性測試，確定最終產品密封合格，測試內容及大致測試參數見下表3。

1.1.4 壓裝設備質量控制要求

裝配線共有5臺壓裝設備，分別完成氣門油封、鎖夾、水管、曲軸鏈輪、活塞銷的壓裝，具體要求見下表5：

1.1.5 翻轉設備質量控制要求

常用翻轉籠，翻轉輔助支撐、翻轉設備、翻轉機器人等，各特點見下表：

在裝配曲軸活塞連桿總成、缸蓋總成、油底殼總成時均需翻轉產品，具體要求見下表：

通過細化上述設備、工具要求，并選取合理的結構形式，保證裝配過程質量。

1.2 原則二：實現全面而細致的識別與防錯能力

裝配線每個工序均需配有識別裝置，識別產品類型、托盤位置、工件姿態等信息。每個零部件的裝配過程均配有防錯裝置，防止錯漏裝。

發動機型號識別：每個工位均配置FRID（無線射頻技術）讀寫器，可通過讀取上線時預存在托盤TAG（數據標簽）中的機型信息，自動識別當前生產機型，自動選擇對應的PLC程序、軟件執行程序等。

零部件型號識別：若零部件存在差異，但無法通過讀取數據標簽信息的半自動工位，通過尋找不同機型零部件差異點，確定當前生產型號，自動選擇對應的PLC程序、軟件執行程序等，如線外正時罩蓋涂膠機。

自動設備防錯：自動設備均具備防磕碰功能，并檢測托盤位置、工件有無、工件姿態、工件狀態等，防止撞車。

半自動設備防錯：工件姿態放置是否正確、設備動作時人員距離等，如活塞銷壓裝時活塞放置正反、曲軸鏈輪壓裝時鏈輪放置正反等。

手工工位防錯類型：裝配過程帶數據輸出的，檢測輸出數據的合格信號，如各類零件的擰緊防錯；不帶數據輸出的，檢測取料過程，如墊片；不帶數據輸出涉及使用工裝的，檢測取料過程及工裝使用情況，如鏈條噴嘴。零部件涉及多種型號的，設置型號提示燈，如油底殼、發電機等。

1.3 原則三：保證較高的柔性兼容能力

為兼容生產多個系列產品，降低后期改造對生產的影響，從托盤、自動設備形式、程序識別方面考慮柔性設計。

1.3.1 托盤結構

常見托盤結構見下表8。

1.3.2 自動設備形式

自動設備通過變位或快速換型的方式，實現多種產品兼容生產，具體形式見下表9。

1.3.3 程序識別

所有工位均配置機型識別裝置，自動選擇對應的PLC程序、軟件執行程序等，同時將裝配過程產生的數據存儲到對應的機型數據庫中。

1.4 原則四：實時監控設備運行狀態，掌握準確的生產信息

管理計算機通過以太網與裝配線各PLC保持實時通訊，了解裝配線的實時狀態，并進行統計計算。具體內容如下：

總體生產情況監控：以各上下線點的掃描數據為依據，實時顯示當前班次上線數量、下線數量以及相應的發動機詳細數據。

實時數據監控：整合各生產線發動機實時顯示和質量檢測顯示信息，實現整個生產線的監控。通過該監控界面，可以實時的查看當前的發動機生產情況。

設備運行狀態監控：記錄主要設備運行數據，包括生產節拍、運行時間、停用時間等信息。

設備故障信息查詢：查詢設備故障發生情況，它的信息來源于現場操作者按下的故障按鈕，系統會自動記錄下故障發生的工位、時間。

停線信息查詢：查詢各班次發生的停線記錄，包括計劃停線和非計劃停線。

實時數據統計報表：包括生產量、小時下線量、下線合格率、生產時間與停線時間等。

1.5 原則五：分層布置PLC控制系統，依托托盤數據標簽實現信息傳遞，多臺服務器實現整體信息管理

①控制系統基于西門子PLC系統（通常采用Siemens S7-317 2PN/DP和S7-315 2PN/DP），采用分層結構。分為整線級、區域級、工位級、現場級，各層級功能如下：

整線級：整線級為信息管理層。配置數據存儲服務器、PLC 控制服務器、擰緊數據采集服務器。PLC控制服務器負責發動機排產、生產線狀態監控。數據存儲服務器負責生產數據建立、生產數據報表、產品質量分析以及收集RFID和裝配線網絡上傳的結果，并管理重要零部件的批次信息。擰緊數據采集服務器負責收集擰緊系統的角度、力矩和擰緊曲線數據。

區域級：區域級主要負責區域內輥道、轉臺、手動工位和返修上下線工位的控制，采用工業以太網Ethernet 與整線級信息管理層進行通訊。

工位級：完成自動/半自動/手動工位的裝配、測試或指導操作，并記錄操作結果和數據。采用Profibus與區域級PLC以及設備執行元件進行通訊。

現場級：執行生產指令和完成指定動作。采用Profinet現場總線與執行元件、現場I/O 進行通訊。將執行過程數據或結果上傳給PLC或服務器。

②產品裝配信息的采集和記錄是通過安裝在隨行托盤上的RFID Tag來實現的。系統把生產計劃信息指令下發到每臺上線托盤隨行Tag中，工位裝配信息通過托盤Tag 進行傳遞，下線工位負責從下線托盤Tag 采集信息，下線工位把采集的生產裝配數據通過工業以太網和系統服務器進行數據交互。服務器把數據按照既定的程序形成報表，以便質量追溯。存儲卡內數據分為四部：工位信息、產品信息、零件信息、質量信息。

工位信息指整條線工位類型定義，如自動工位，手動工位、半自動工位、返修工位、備用工位。其信息由管理計算機在上線的第一個工位初始化定義工位類型，并在每個操作工位寫入操作結果（合格、廢品、返修等）及單元操作結果（如擰緊機第一軸合格、第二軸不合格等）數據。

產品信息是指產品的編號，產品類型等數據，此數據由管理計算機在上線的第一個工位初始化，其內容作為每個操作工位區分不同品種不同類別，自動或手動選擇正確的操作，完成裝配任務。

零件信息指零件制造商代號、零件類型等，其信息由管理計算機在上線的第一個工位初始化，同時在裝配過程中提示操作人員選擇正確的零件。

質量信息指生產線上各種操作的結果，如擰緊力矩，壓力值、試漏值等。各工位將操作產生的過程數據在托盤離開本工位前寫入隨行存儲卡。

1.6 原則六：采用省人化、無人化，合理的物流方式

裝配線涉及多種自制件、外購件上線及周轉。

1.7 原則七：多階段檢驗裝配質量的測試功能

為保證各零部件主要加工質量及裝配過程均滿足要求，在裝配過程各階段中進行如下測試：

2 結論

發動機裝配線策劃需要考慮的內容雜亂繁多，且每個方面均需要經過多方案對比選取最合理的方案，本文通過對必須考慮的幾個方面進行梳理，總結出各方案的優缺點，為發動機裝配線的策劃做一個鋪墊。