電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)裝配線精益生產(chǎn)分析

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；底盤(pán)生產(chǎn)線；精益生產(chǎn)；裝配質(zhì)量

0 前言

電動(dòng)汽車(chē)的底盤(pán)裝配工藝是總裝線上最復(fù)雜的工藝之一，主要體現(xiàn)在裝配物料數(shù)量多、品種雜、裝配形式多樣。對(duì)于底盤(pán)裝配線的布局，需要做好各工序間銜接及路徑規(guī)劃，出于底盤(pán)裝配用托盤(pán)的功能要求，對(duì)于托盤(pán)上裝夾放置的零部件，其定位精度要求較高［1］。張方哲等［2］以精益生產(chǎn)為指導(dǎo)，為提高飛機(jī)蒙皮族零件產(chǎn)能，從拉動(dòng)式生產(chǎn)、瓶頸工序及鈑金加工工藝優(yōu)化3 個(gè)方面提出生產(chǎn)改善措施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程精益化。王彥杰等［3］基于精益生產(chǎn)的理念，從工序、物流距離、生產(chǎn)線布局、生產(chǎn)線平衡及物料工裝5 個(gè)方面來(lái)實(shí)施改善計(jì)劃，提高產(chǎn)線平衡率，縮短物流距離。趙培杰等［4］針對(duì)汽車(chē)座椅滑軌的精益生產(chǎn)，從人員、工裝設(shè)備、運(yùn)輸條件3 個(gè)要素分析產(chǎn)品制造的全過(guò)程，提高生產(chǎn)效率。

底盤(pán)裝配的質(zhì)量對(duì)車(chē)輛性能有很大影響，電動(dòng)汽車(chē)制造企業(yè)有必要做好電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)裝配線作業(yè)精益生產(chǎn)工作。

1 底盤(pán)裝配線作業(yè)現(xiàn)狀分析

以某汽車(chē)制造企業(yè)為例，其生產(chǎn)的電動(dòng)汽車(chē)在總裝車(chē)間完成底盤(pán)的分裝、終裝及檢測(cè)，其中底盤(pán)分裝線項(xiàng)目包括電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，其主要裝配零部件見(jiàn)表1。底盤(pán)終裝時(shí)，將在底盤(pán)工裝上完成合裝的底盤(pán)總成與車(chē)身結(jié)合在一起，然后用螺栓將車(chē)身、底盤(pán)、動(dòng)力電池按規(guī)定質(zhì)量要求連接。底盤(pán)終裝結(jié)束后，車(chē)輛還需要在總裝車(chē)間完成整車(chē)內(nèi)飾、機(jī)艙后備箱其他附件的裝配，以及油液加注，然后在自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備上進(jìn)行底盤(pán)性能檢測(cè)。

該企業(yè)采用制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）組織整車(chē)生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)時(shí)有效監(jiān)控生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的緊固扭矩、質(zhì)量控制、生產(chǎn)節(jié)拍、物料庫(kù)存。同時(shí)，按照訂單模式生產(chǎn)，即下游工位所需，向上游工位獲取的拉動(dòng)式生產(chǎn)。該生產(chǎn)模式在生產(chǎn)傳統(tǒng)燃油車(chē)時(shí)，人機(jī)協(xié)作狀態(tài)較好，但在生產(chǎn)插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）時(shí)，出現(xiàn)了人等車(chē)、物料輸送距離遠(yuǎn)、作業(yè)方法不匹配等問(wèn)題，如圖1 所示。

目前，該企業(yè)的電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)生產(chǎn)裝配線主要存在以下問(wèn)題：

（1） 生產(chǎn)線舊線微改，設(shè)施設(shè)備利用效率不高。該企業(yè)底盤(pán)生產(chǎn)裝配線的驅(qū)動(dòng)電機(jī)分裝線由原發(fā)動(dòng)機(jī)分裝線改制，動(dòng)力電池分裝線由發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱合裝線改制。在裝配驅(qū)動(dòng)電機(jī)與減速器時(shí)，殼體結(jié)合的擰緊力矩與燃油車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)變速器合裝殼體力矩等工藝要求不同，所用輔助支撐受力也不盡相同。電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)裝配所用的設(shè)備為原燃油車(chē)的裝配線設(shè)備，能夠完成電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)部件的裝配，但匹配度有一定差距。

（2） 工位布局不精準(zhǔn)，工序間傳導(dǎo)能力弱。該企業(yè)的原底盤(pán)生產(chǎn)裝配線布局按照分裝線與終裝線協(xié)作的方式設(shè)置。燃油車(chē)有燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋、油箱，而電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)部件為動(dòng)力電池、電機(jī)、電機(jī)控制器等，這些部件裝配區(qū)域直接在燃油車(chē)替換區(qū)域裝配，對(duì)工廠總裝車(chē)間的布局調(diào)整影響不大，但電機(jī)、電機(jī)控制器及減速器在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配區(qū)域，該區(qū)域的電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)裝配部件種類(lèi)增加，使得裝配空間受到影響，各工序間還按油車(chē)裝配來(lái)考慮，導(dǎo)致工序間傳導(dǎo)不流暢。

（3） 人員素質(zhì)不高，裝配質(zhì)量受影響。該企業(yè)在變更產(chǎn)品線、生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)時(shí)，一線裝配人員不會(huì)隨之更換，而電動(dòng)汽車(chē)很多工藝參數(shù)要求不一樣，而大部分員工還是按照傳統(tǒng)燃油車(chē)生產(chǎn)方式和質(zhì)量要求去對(duì)待。例如：驅(qū)動(dòng)軸擰緊在燃油車(chē)變速器和電動(dòng)汽車(chē)變速器法蘭盤(pán)上的力矩和要求就不一樣，如果還用老方法就會(huì)導(dǎo)致裝配質(zhì)量下降；動(dòng)力電池等高壓部件的滿載電壓為350 V，超過(guò)了人體安全電壓上限值，因此其裝配要求和安全防護(hù)要求和燃油汽車(chē)管路線束裝配不一樣，仍按油車(chē)防護(hù)方式和裝配方法進(jìn)行裝配作業(yè)，會(huì)有潛在風(fēng)險(xiǎn)。

（4） 工藝水平不高，智能化水平低。裝配流程可概括為核對(duì)信息、取件、取工具、裝配、檢查、標(biāo)記、放回工具等，其中多數(shù)操作由人工完成。例如，裝配驅(qū)動(dòng)半軸，需用射頻識(shí)別（RFID）掃碼槍掃描，拿取、掃碼、放回的動(dòng)作至少用時(shí)3 s，裝配時(shí)還需要找到擰緊位置，然后用電動(dòng)控制（EC）扳手緊固，如果部件緊固件的力矩不同，則需要反復(fù)換槍?zhuān)@些過(guò)程都會(huì)增加人工成本。整體而言，電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)生產(chǎn)裝配線作業(yè)中存在問(wèn)題的主要原因是自動(dòng)化、智能化水平較低。

2 電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)生產(chǎn)裝配線作業(yè)精益生產(chǎn)方案

對(duì)該企業(yè)電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)生產(chǎn)裝配線各工位開(kāi)展調(diào)研，分析生產(chǎn)線的產(chǎn)線布局、員工狀態(tài)、安全質(zhì)量制度及工序后，本著解決實(shí)際問(wèn)題思路提出了以下底盤(pán)生產(chǎn)裝配線精益生產(chǎn)方案：

（1） 精細(xì)化布局，做好工序間銜接?；谠a(chǎn)線布局，將前端（包括電機(jī)、電池散熱器、保險(xiǎn)杠橫梁）分裝區(qū)放置在右側(cè)空間，將動(dòng)力電池接上高壓線束，控制線束及冷卻水管放置在中間位置，在前橋分裝線上的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝配放置在前面，電機(jī)控制器置于底盤(pán)分裝線，取消原有底盤(pán)線。經(jīng)過(guò)調(diào)整后，底盤(pán)線沒(méi)有空閑狀態(tài)的裝配工位，功能區(qū)更強(qiáng)，能夠?qū)τ诂F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)起到質(zhì)量監(jiān)控和安全監(jiān)督效果，操作人員和機(jī)器間的作業(yè)能夠有效配合。

（2） 加強(qiáng)人機(jī)協(xié)作，提高智能化水平?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員操作的動(dòng)作有很多可以由機(jī)器完成，但機(jī)器動(dòng)作稍顯笨拙，可以由操作者通過(guò)RFID 掃碼操作，在高精槍進(jìn)行擰緊動(dòng)作時(shí)，部件定位則交給機(jī)器來(lái)完成，待機(jī)器將螺栓螺母擰緊到規(guī)定值后，自動(dòng)報(bào)告或顯示，數(shù)據(jù)已上傳到MES 進(jìn)行校核儲(chǔ)存，這樣可減少人員作業(yè)流程，提高生產(chǎn)裝配效率。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)智能化裝配，裝配電機(jī)與減速器可設(shè)置緊固螺栓，動(dòng)力電池由車(chē)身底盤(pán)螺栓進(jìn)行緊固，前后懸架則由螺栓緊固在車(chē)身上。電機(jī)總成吊裝，動(dòng)力電池轉(zhuǎn)運(yùn)舉升，前后橋吊裝，前端吊裝都設(shè)置為智能化運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3） 統(tǒng)籌量化指標(biāo)，確保工藝準(zhǔn)確性。電動(dòng)汽車(chē)排產(chǎn)計(jì)劃通常較燃油汽車(chē)多，因此需要將底盤(pán)生產(chǎn)裝配線的生產(chǎn)節(jié)拍提高到58 s。然而，燃油汽車(chē)的生產(chǎn)節(jié)拍為81 s，電動(dòng)汽車(chē)在裝配非電動(dòng)化系統(tǒng)如轉(zhuǎn)向橫拉桿、副車(chē)架等部件時(shí)與燃油汽車(chē)的要求是一樣的，即裝配還是按照81 s 的生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行，這導(dǎo)致電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)量上不去。因此，需要優(yōu)化裝配工序中的每一個(gè)作業(yè)的動(dòng)作，通過(guò)不同的操作人員多次模擬操作動(dòng)作得出操作時(shí)間，這需要分早、中、晚不同時(shí)間段演練，以保證在人員不同、時(shí)間不同的情況下，操作動(dòng)作一致，用時(shí)一致。

（4） 逐級(jí)科學(xué)管理，保證質(zhì)量安全。個(gè)人級(jí)的管理落實(shí)到班組，崗位級(jí)的管理落實(shí)到車(chē)間，班組級(jí)的管理落實(shí)到廠部，由工廠-車(chē)間-班組組成質(zhì)量安全巡視小組，對(duì)每個(gè)工位進(jìn)行動(dòng)態(tài)循環(huán)檢查?，F(xiàn)場(chǎng)按照準(zhǔn)時(shí)化（JIT）拉動(dòng)式生產(chǎn)原則，準(zhǔn)時(shí)供料、準(zhǔn)時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)，不造成貨物堆積。同時(shí)，安排專(zhuān)人通過(guò)信息管理系統(tǒng)，全時(shí)段監(jiān)控生產(chǎn)裝配線運(yùn)轉(zhuǎn)情況，一旦發(fā)現(xiàn)異樣立即通過(guò)通信系統(tǒng)或?qū)χv方式聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)責(zé)任人。通過(guò)全員全方位全時(shí)段的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，來(lái)保證作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)安全。

3 方案實(shí)施效果

通過(guò)精細(xì)化布局、加強(qiáng)人機(jī)協(xié)作、統(tǒng)籌量化指標(biāo)和逐級(jí)管理等方法，實(shí)地演練操作動(dòng)作及行走路線，加強(qiáng)質(zhì)量和安全管理，引入智能化裝配技術(shù)，調(diào)整各工位的人員配置等方案的實(shí)施，底盤(pán)生產(chǎn)裝配線各工位的平衡率接近96.57%。

電動(dòng)汽車(chē)底盤(pán)生產(chǎn)裝配線實(shí)施精益生產(chǎn)后，減少了裝配工位數(shù)和底盤(pán)裝配工作人員，增加了質(zhì)量檢驗(yàn)和控制工位。減少操作人員數(shù)量主要是因?yàn)樵趧?dòng)力電池、電機(jī)擰緊及吊裝時(shí)采用了智能化技術(shù)。在取消底盤(pán)線空閑工位后，其設(shè)備利用率提高了15.91%。通過(guò)精益生產(chǎn)方案的實(shí)施，生產(chǎn)節(jié)拍從81 s 提高到58 s，生產(chǎn)效率提高了28.49%，質(zhì)量安全事故發(fā)生率大幅降低。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)某汽車(chē)制造企業(yè)的傳統(tǒng)汽車(chē)生產(chǎn)資源，從電動(dòng)汽車(chē)與燃油車(chē)結(jié)構(gòu)差異化最大的底盤(pán)入手，進(jìn)行底盤(pán)生產(chǎn)裝配線的布局調(diào)研，分析人、機(jī)、料、法、環(huán)等因素，從工位設(shè)置、產(chǎn)線布局、裝配智能化及管理精細(xì)化等方面提出了底盤(pán)生產(chǎn)裝配線的精益生產(chǎn)方案。該方案可為企業(yè)在減少人員配置、提升底盤(pán)裝配質(zhì)量、加強(qiáng)員工安全意識(shí)、提高生產(chǎn)效率方面提供參考。