C/D平臺共線生產的工藝策劃

黃 誠

（東風柳州汽車有限公司，廣西 柳州 545005）

前言

提高生產的經濟效益和社會效益是企業的責任和目標，根據生產經營形勢適時進行生產線技術改造升級是持續獲得好效益的必要舉措。

2016年柳東基地竣工，形成涂裝100JPH、總裝95JPH，整車產能≥53萬輛/年，產量和車型品種都基本滿足52輛/年（2020年）的企劃綱領需求。而同期，柳東基地B1、B2、D焊裝線理論JPH總和雖然達到90JPH，但在柳東焊裝的車型產量相比涂裝、總裝產能有 10～22萬輛/年的短缺，這種情況造成涂裝、總裝生產線產能沒有充分發揮。

柳東D焊裝線20JPH，產能≥11萬臺/年，但2017-2020年D平臺（CM7/F600/F600L)企劃產量只有2.3～3.5萬/年，產能富余7.67萬臺/年，這種情況造成D線長期低效運行。

柳西基地生產C平臺車型，焊裝24JPH、涂裝24JPH、總裝24JPH，整車產能≥12萬輛/年，C車型2017-2020年企劃產量7.0萬臺、7.5萬臺、8.0萬臺、8.5萬臺，產能富余3.5～5萬臺/年，這種情況造成柳西基地生產也是低效運行。

在此背景下，提出柳東D焊裝線融合C平臺搬遷改造項目（簡稱：CD合線項目），規劃將C平臺從柳西基地轉移到柳東基地生產，整合兩個基地的裝備、人員、能源配置，提高生產充實度，降成本增效益。

1 項目內容

1.1 搬遷、利舊、改造柳西基地C焊裝線的工裝設備

融合到柳東D焊裝線形成柳東C/D焊裝線，滿足D平臺CM7、F600、F600L車型和C平臺CM3B、CM3LA共5個基本車型共線生產，兼容盲窗車型生產，產能從20JPH提升到30JPH，自動化率從54%提升到70%。

1.2 利用柳東基地已形成的涂、總富余產能

將柳西基地C平臺生產整體轉移到柳東基地。

2 項目可行性

2.1 兩種生產方式的成本對比

隨生產方式變化的是用工人數和能耗。見表 1，正常生產年份2018、2019、2020年，C/D平臺共線比兩地分開生產可減少用工254人，減少能耗2215.68萬度，合計減少生產成本3532.18萬元/年，效益巨大。

表1 兩種生產方式的成本比較

2.2 C平臺轉移柳東的產能校核

柳東基地涂裝和總裝在基地建設規劃時就已經兼容所有車型品種共線生產，本次項目中不需要改造，也不需要提升節拍。

柳東焊裝D線本身不具備C平臺車型的生產能力，需要技術改造實現工藝工裝C/D平臺共用，節拍從20JPH提升到30JPH，屆時B1、B2、CD 3條焊裝線產能達到105JPH。

項目后柳東生產線產能與事業計劃綱領的符合性見表2，結論是車型品種和產量均滿足綱領需求。

表2 柳東生產線產能與2020年企劃綱領比較

3 難點要點問題及對策

3.1 涂裝、總裝線

柳東基地涂裝和總裝在基地建設規劃時就已經兼容所有車型品種共線生產，本次項目只需要生產轉移不需要改造，也不需要提升節拍。

3.2 焊裝線

從生產、質量、工藝、設備、安全環保等多方面研討，匯總影響C/D平臺焊裝線共線的車間物流擁擠、C車型側圍外板焊接等10大難點要點問題，展開工藝對策。

2.2.1 車間物流

原D焊裝線的地板線和側圍線都集中在車間北側，地板和側圍的物料都很多，兩大物流爭搶空間，路徑上存在A、B兩個瓶頸點，物料配送難以跟上30JPH的生產線速，見圖1。

圖1

對策：焊裝線平面布局重新規劃，分開地板線和側圍線物流，見圖2。

圖2

新布局特點：

1）D地板線從車間北面搬遷，和新遷的C地板線一起布置在車間南面，下車體總成通過空中滑橇輸送到主一線上件工位，使地板與側圍物流分開。

2）側圍分件焊接區從車間中央搬遷到車間北面，使側圍分件就近側圍線。

3.2.2 側圍外板焊接工藝

C平臺側圍外板有17個分件，焊點142個。原D側圍線只有1個外板工位，采用四面體夾具切換形式，只有1個上件作業面和1個焊接作業面（2臺RB），效率低，最多只能裝2件，焊25點，遠不能滿足C平臺裝17個件，焊142點。

對策：增加一個SB005L/R工位，用于C平臺外板總成上件、焊接。采用五位兩庫四夾具創新工藝：十字轉臺+A/B面夾具+直線滑臺+2車型夾具庫，+4臺焊接機器人+1臺搬運機器人（帶七軸），實現全自動上件、焊接，見圖3。

圖3

3.2.3 工藝工裝通用化設計

C、D平臺產品結構差異大，工藝工裝通用化設計難度大，見圖4。

圖4

1）C頂蓋與側圍連接是流水槽結構，焊接空間小，帶來問題：

①人工焊接扭曲，V2不良指摘；

②不適合與D平臺共用自動化焊接；

③頂橫梁焊接不能共用工藝。

2）C平臺是90年代產品，為承載式車身，下車體與前艙連接是前倉整體上件的分塊結構；D平臺是2012年產品，為麥迪遜懸置結構，下車體與前圍、輪包是分件上件，并且C、D平臺都分別有板簧和螺旋簧兩種懸置，下車體品種眾多、結構差異大，帶來問題：

①兩平臺工藝規劃和工裝夾具的通用化設計難度大；

②下車體焊接空間小，效率慢，約3.5秒/點，30JPH內焊不完焊點。

對策（見圖3）：

①推動C平臺流水槽加寬設計優化，并采用異形電極進行機器人焊接，解決焊接扭曲的質量問題和與D車型共用機器人焊接。

②采用新型交叉臂升降滾床：升降高度從 500MM提高700MM，機器人焊接空間加大，效率從3.5秒/點提高到2.5秒/點。

③增加工藝延長線——主三線解決C、D平臺工藝流程的差異化。

3.2.4 焊裝線開動率（OEE）保證

生產經營要求穩定輸出產量，焊裝線開動率（OEE）目標≥92%。通過魚翅圖分析影響OEE的原因，針對要因制定對策，見圖5。

圖5

影響OEE的要因：

1）過去項目設備安裝不夠規范，設備故障率偏高，故障停線生產損失大。

對策：制定設備安裝技術標準，在安裝、調試、驗收環節點檢把關。

2）D側圍線有4個工位，換車型生產的程序是：

①工序內：來件讀寫→對照MAS→夾具→AVI→抓具，逐一步序進行；

②工序間：一個工序換完再到下一個工序。

工序內換型時間≥240秒，全線換型時間≥15分鐘。

對策：優化控制程序

工序內：MAS下一臺是新車型即可手動操作夾具→AVI→抓具換型；

工序間：各工位只要拋空就可以同時換型。

優化后，工序內換型時間≤120秒，全線換型時間≤8分鐘。

3）工藝段間無半成品緩存，換車型或長故障都會拉空生產線。

對策：延長側圍-主線摩擦線輸送，增加前艙-地板 AGV輸送，增加主三線-空中WBS緩存區，增加地板線-主一線空中滑橇輸送，以保有線間10～15臺緩存量，可滿足10分鐘故障而不空線。

3.2.5 總拼工藝

原D焊裝線總拼工位機器人只有8臺，節拍159秒/臺，打129個焊點。CD線節拍提升到102秒/臺，焊點焊不完，尺寸不穩定。

圖6

對策（見圖6）：

1）尺寸工程檢討成型焊點分配，總拼工位焊點由原無序的129個優化為有序的127個。

2）ROBCAD焊接模擬，增加車頂高位鋼平臺和后背門七軸，進行機器人立體布置，機器人從8臺增加到11臺。

3）機器人焊接示教優化。

實施后總拼工位節拍實際96秒/臺，效果超過預期。

3.2.6 盲窗車型工藝

盲窗車型的工藝特點：

1）盲窗阻礙了通道，夾具、抓具、掛具、焊鉗的結構及焊接軌跡都有別與正常車型；

2）盲窗焊接工藝效率降低，拉低整線產能；

3）盲窗焊點為A級外觀面焊點，點焊焊點難以達到外觀質量要求。

圖7

對策（見圖7）：

1）盲窗和非盲窗視為一種車型的兩種狀態，夾具、抓具、掛具、焊鉗按兩種狀態共用進行設計，不需要切換。但焊槍的進出軌跡是不同的，在調用程序時需要識別盲窗車型。

2）為提高盲窗車型效率，盡量與非盲窗車型共用工藝工裝。

3）為了焊點外觀美觀，盲窗采用平電極并只點焊點定焊點，其余焊點采用CO2焊和CMT焊，焊后打磨。

3.2.7 車型切換與人員換崗

由于C、D平臺結構差異大而采用了一些專用工位和工藝段，存在崗位用工不一致，C平臺定員78人，D平臺75人。切換車型時如簡單地上下游工序換崗或就近換崗都會出現轉產時間差，會造成部分人員一時無工作做和一部分工作無人接，見圖8。

圖8

對策（見圖8）：

1）人員換崗與側圍線設備切換車型結合考慮，總體在8分鐘內完成，生產線就不會停頓。

2）制定每個人的換崗方案，工序間隔與工序間緩存車數協調。

3）優化編程提高機器人負荷，承擔原先規劃給人工的作業內容，自動化率從規劃的70%進一步提升到78%。

3.2.8 自動化率提升

原C平臺自動化普及率與標桿B1平臺有較大差距，見表3。

表3 C平臺自動化普及率與B1平臺的差距

對策：

1）側圍、地板、裙邊、總拼、頂蓋、劍尾等焊接工位和側圍、頂蓋上/下件等搬運工位、涂膠工位借鑒B1車型經驗推廣普及自動化；

2） C線有55臺機器人，D線有52臺機器人，新購15臺，CD線合計投入使用122臺，總焊點2730點，自動化焊點≥1950點，自動化率≥70%。

3）C平臺鈑金精度低，結構工藝性差，影響自動化工藝的可靠性。在16、17款新產品開發中逐步更新鈑金模具，提高鈑金沖壓質量。

3.2.9 C線設備利舊

1）利舊設備類型

①C線原有55臺機器人全部利用，一部分焊鉗直接利用，一部分改造利用；

②MB130等14個工位滾床、夾具、電控全部整體利用（全部21個滾床），搬遷組成主三線；

③C地板線夾具、往復桿輸送、升降機搬遷改造利用（8工位簡化為6工位）；

④C線余下7個工位滾床搬遷改造利用；

⑤C車型裙邊上件、焊接夾具搬遷改造利用；

⑥CMB3、CM5B前艙線整體搬遷利用；

⑦在CM3LA產品項目中開發的4套側圍夾具整體利用；

⑧母線槽做好方案在柳東商用車基地利用。

2）設備利舊技術的要點

①新舊機器人軟硬件都不具備兼容性，舊機器人集中使用，獨立組站，與新機器人不直接通訊，而是新舊PLC之間通訊，減少機器人升級。

②滾床、升降機、機器人6軸等重點潤滑部位排查、加油，達到大修后水平；

③清理、簡化夾具設備上的多余電氣路，提高可靠性和維修性；

④電機參數不同的滾床的區分、排布、速度協調，避免降低輸送的平穩性和可靠性；

⑤設備搬遷的防止損傷和精度保持。

3.2.10 消除困難作業崗位

C、D平臺車型尺寸大，車身在門蓋裝調線作業高度超高（表中線框中工位），作業困難。D車困難作業工位26個，比例89%；C車困難作業工位22個，比例84.6，見圖9。

圖9

對策：采用調整線專用滑橇，減低車身在線高度；采用助力機械手搬運門蓋，降低人工作業強度。可消除 D車 25個工位困難作業工位，C車21個，見圖10。

圖10

4 實施效果

圍繞企劃綱領需求展開的工藝策劃，實踐取得以下效果：

4.1 生產力提升

1）生產布局解決了原有地板、側圍、裙邊物流路線交叉、相互卡堵的問題，車間物流效率提高1.55倍。

2）工藝和工裝夾具基礎結構滿足 CM7、F600、F600L、CM3B、CM3LA五個基本車型及其盲窗、螺旋簧/鋼板簧、3B/5B前倉等細分車型的共線生產，并已實現以CM5EV為基本車型的電動車共線生產。

3）工位排布和工藝銜接能充分保證102秒/臺（35JPH）線速節拍，并已實現96秒/臺的線速節拍。

4）實現 CM7：80.7%，F600：77.8%，F600L：79.7%，CM3LA：77.7%，CM3B：76%的自動化率。

4.2 省人節能收益

2017年4月與2017年11月轉移生產前后的報表，焊、涂、總工藝：

1）用工人數減少222人，減少用工成本 1731.6萬元/年。

2）能耗減少2059.21萬度/年，減少能耗成本1441.45萬元/年。

合計降低成本 3173.05萬元/年，與工藝策劃預測的3532.18萬元/年基本吻合，達到預期效果。

4.3 生產線各項經濟技術指標100%達成，見圖11

圖11

5 結束語

本項目工藝策劃取得很好的效果，關鍵在于把提高工廠整體生產效益作為項目的立足點，把解決難點要點問題、消除生產瓶頸作為技術的主攻方向，扎扎實實推進生產技術提升，促進生產指標提升，最終實現生產效益提升！