滿足可持續(xù)發(fā)展汽車工廠的制造技術(shù).docVIP

滿足可持續(xù)發(fā)展汽車工廠的制造技術(shù)Manufacturing Technique for Continuous Development of Auto Plant【摘要】汽車生產(chǎn)制造技術(shù)與汽車產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)構(gòu)成汽車產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)，對(duì)汽車工業(yè)的科學(xué)發(fā)展至關(guān)重要。本文淺析現(xiàn)代汽車制造技術(shù)的特征，探討滿足可持續(xù)發(fā)展汽車工廠的制造技術(shù)，以推動(dòng)自主汽車工業(yè)科學(xué)發(fā)展。Abstract: Automobile manufacturing technique and product development technology are composed of core technology for automobile enterprise which is very important for auto industrys development. The paper analyzes the characteristics of auto technology as well as discusses the manufacturing technique for continuous development of auto plant in order to make native auto industry develop scientifically.【關(guān)鍵詞】 汽車工廠 制造技術(shù) Key Words: Auto Plant, Manufacturing Technique 1 前言汽車工業(yè)發(fā)展中，汽車產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)和生產(chǎn)制造技術(shù)是汽車產(chǎn)業(yè)的兩個(gè)核心技術(shù)，對(duì)汽車工業(yè)的科學(xué)發(fā)展具有重要作用。近年來(lái)，我國(guó)汽車生產(chǎn)企業(yè)非常重視產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)，無(wú)論是合資品牌還是自主品牌，都在國(guó)內(nèi)建立了自己的產(chǎn)品研發(fā)部門，汽車產(chǎn)品推陳出新，形成百蝶齊舞的市場(chǎng)局面，豐富了廣大消費(fèi)者的選擇。特別值得一提的是以奇瑞和比亞迪為代表的自主品牌產(chǎn)品研發(fā)推動(dòng)了我國(guó)自主汽車工業(yè)的發(fā)展。汽車生產(chǎn)制造技術(shù)是大量投資投入的主體，世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將其作為產(chǎn)品研發(fā)流程中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，他們非常重視生產(chǎn)制造技術(shù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，投入大量時(shí)間和精力進(jìn)行多方案論證，這也體現(xiàn)出此項(xiàng)工作本身的重要性。我國(guó)對(duì)于制造技術(shù)的投資一般都是通過(guò)工程設(shè)計(jì)建設(shè)汽車工廠，目前我國(guó)對(duì)于生產(chǎn)制造技術(shù)的認(rèn)識(shí)與世界汽車發(fā)達(dá)國(guó)家尚有一定的差距，多數(shù)自主品牌汽車生產(chǎn)企業(yè)沒(méi)有充分意識(shí)到其重要性， 往往通過(guò)簡(jiǎn)單的技術(shù)方案比選和經(jīng)濟(jì)性分析，在較短的時(shí)間內(nèi)就做出決策，有時(shí)還缺乏科學(xué)性的壓縮工程設(shè)計(jì)和建設(shè)周期。建成的汽車工廠，有高投資低效益的，有低水平重復(fù)建設(shè)的，也有節(jié)能減排和環(huán)保性差的，而達(dá)到具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的工廠較為少見(jiàn)。因此，要充分認(rèn)識(shí)到汽車生產(chǎn)制造技術(shù)是汽車工業(yè)科學(xué)發(fā)展的重要保證，采用先進(jìn)的生產(chǎn)制造技術(shù)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的汽車工廠是提升我國(guó)自主汽車企業(yè)具備國(guó)際核心競(jìng)爭(zhēng)力的重大問(wèn)題。當(dāng)今汽車生產(chǎn)制造技術(shù)是包括制造工藝、工藝設(shè)備及生產(chǎn)線、工藝裝備、質(zhì)量控制、管理信息、物流配送、廠房建安工程等在內(nèi)的系統(tǒng)集成，是為汽車產(chǎn)品提供解決方案和技術(shù)支撐，這些系統(tǒng)之間關(guān)系相輔相成、兼容并蓄，成為一個(gè)系統(tǒng)工程，才能實(shí)現(xiàn)有競(jìng)爭(zhēng)力的汽車工廠。2 制造工藝及裝備汽車工業(yè)的發(fā)展主導(dǎo)了制造工藝與裝備的發(fā)展，世界汽車企業(yè)巨頭具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的資本取決于其擁有先進(jìn)的工藝技術(shù)及裝備和較低的制造成本。先進(jìn)制造工藝具有精益化、柔性化、敏捷化、信息化、人性化、環(huán)保和節(jié)能減排俱佳等特點(diǎn)。2.1 沖壓當(dāng)代汽車小批量、多品種共線生產(chǎn)方式，要求沖壓生產(chǎn)線向柔性化、智能化發(fā)展，沖壓件大型化、一體化的趨勢(shì)，以及高強(qiáng)度鋼板、合金材料等新材料的應(yīng)用要求沖壓設(shè)備向大噸位、大臺(tái)面的方向發(fā)展。大型沖壓自動(dòng)線和伺服壓力機(jī)代表了當(dāng)今沖壓制造技術(shù)的最高水平。新型伺服壓力機(jī)采用了適應(yīng)性很強(qiáng)的伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，將液壓機(jī)的靈活性與機(jī)械壓力機(jī)的高效率優(yōu)點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，顯示出來(lái)了其它壓力機(jī)所無(wú)法比擬的優(yōu)越性，已成為世界沖壓技術(shù)及裝備發(fā)展的主要潮流。由伺服壓力機(jī)組成的沖壓自動(dòng)線和伺服驅(qū)動(dòng)的大型多工位壓力機(jī)具有高柔性、高生產(chǎn)率、高精度、低噪音、節(jié)能等特點(diǎn)，是車身覆蓋件沖壓成型生產(chǎn)的發(fā)展方向。它們集機(jī)械、電子、控制和檢測(cè)技術(shù)為一體，全自動(dòng)、智能化、操作安全，沖壓件綜合成本低、勞動(dòng)生產(chǎn)率高、制件質(zhì)量高，滿足了汽車工業(yè)大批量、捷敏化生產(chǎn)的需要。沖壓生產(chǎn)智能控制技術(shù)也是發(fā)展很快的一個(gè)領(lǐng)域。它在材料、工藝一體化的基礎(chǔ)上，依據(jù)已有材料和工藝數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)沖壓加工過(guò)程的在線控制或智能控制，對(duì)材料或工藝參數(shù)建立在線檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)沖壓工藝過(guò)程的自適應(yīng)控制。 2.2 焊裝自動(dòng)化柔性焊裝線在大批量生產(chǎn)中的運(yùn)用是白車身焊裝精益化、柔性化最好的解決方案。不管是豐田公司的內(nèi)置式混流合裝夾具、通用公司的BOP模式、還是大眾公司的康采恩框架，都有共同的特點(diǎn)，即能夠同時(shí)滿足多種車型白車身柔性共線制造的工藝要求。柔性焊裝線大量采用焊接機(jī)器人、多車型柔性輸送線、多車型共用的主拼臺(tái)、在線激光檢測(cè)等先進(jìn)設(shè)備。 工業(yè)機(jī)器人是焊接設(shè)備柔性化的最佳選擇，目前主要使用的六自由度點(diǎn)焊機(jī)器人和弧焊機(jī)器人，由于其動(dòng)作和程序靈活，因而屬高自動(dòng)化和高柔性的焊接設(shè)備。具有重復(fù)精度高、焊接質(zhì)量好、運(yùn)動(dòng)速度快和動(dòng)作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。在白車身裝配過(guò)程中大量使用機(jī)器人可以滿足柔性化、批量化、高效率和產(chǎn)品質(zhì)量控制的要求。激光焊接技術(shù)也是車身焊接技術(shù)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，它的主要特點(diǎn)是具有高效率、高精度、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和無(wú)后續(xù)加工的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍包括車身頂蓋、側(cè)圍板、車門及前后蓋等。采用激光焊接不僅可以降低車身重量、提高車身的裝配精度、簡(jiǎn)化裝配工作量、降低整車制造成本，還能加強(qiáng)車身的強(qiáng)度，提高車輛碰撞安全性。激光設(shè)備的一次性投入成本很高，目前在國(guó)內(nèi)采用激光焊接技術(shù)的汽車企業(yè)數(shù)量不多。2.3 涂裝涂裝生產(chǎn)線的柔性化在汽車整車制造廠沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大工藝中是最好的，最易于實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)、多品種的混線生產(chǎn)。節(jié)能減排是衡量涂裝線水平的一個(gè)重要因素，推廣使用環(huán)保材料和簡(jiǎn)化涂裝工序是目前涂裝線主要發(fā)展方向是。在工藝材料上主要減少有害物質(zhì)的使用，達(dá)到環(huán)保目的。前處理應(yīng)用無(wú)磷、無(wú)氮生物分解型脫脂劑、新型液態(tài)表調(diào)劑、低溫低渣磷化處理劑、無(wú)亞硝酸有機(jī)促進(jìn)劑、無(wú)鉻鈍化和無(wú)鈍化技術(shù)；中涂面漆逐步向全面水性或水性+粉末的方向發(fā)展。通過(guò)優(yōu)化和簡(jiǎn)化涂裝工藝，可以降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)汽車涂裝生產(chǎn)的節(jié)能減排。使用新型材料減少前處理工序和取消膠烘干工序；優(yōu)化“三涂層涂裝工藝”，采用“二涂層涂裝工藝”，如：DuPont公司的“2010工藝”、PPG公司的“B1:B2緊湊油漆系統(tǒng)”、BASF公司的雙底色工藝；中涂和面漆涂裝使用“3C1B涂裝工藝”等等。2.4 總裝柔性化生產(chǎn)技術(shù)在總裝配線中體現(xiàn)得最顯著。高水平的柔性裝配線具有靈活性強(qiáng)、生產(chǎn)效率高、可以適應(yīng)多品種共線生產(chǎn)的特點(diǎn)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。裝配線的布置形式?jīng)Q定了生產(chǎn)模式，因此在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)必須運(yùn)用先進(jìn)的生產(chǎn)方式理念布置裝配線。目前世界最前沿的“h型”裝配線布置方式完全從精益生產(chǎn)理念出發(fā)，以物流配送角度考慮生產(chǎn)線的布置，使得物流更加暢通和提高生產(chǎn)效率。對(duì)于以手工作業(yè)為主的汽車裝配生產(chǎn)線，人性化也是其發(fā)展趨勢(shì)。從人機(jī)工程角度，根據(jù)工人裝配作業(yè)姿勢(shì)，設(shè)計(jì)可調(diào)整的機(jī)械化輸送線形式和線旁物流器具的擺放，改善作業(yè)條件，保證作業(yè)安全，提高作業(yè)效率。工廠生產(chǎn)指示系統(tǒng)、安東系統(tǒng)等信息管理系統(tǒng)，以及總裝生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)，都是總裝車間保證柔性生產(chǎn)必不可少的條件。3 物流配送系統(tǒng)現(xiàn)代汽車制造企業(yè)通過(guò)運(yùn)用精益生產(chǎn)理念，采用先進(jìn)的物流技術(shù)，提高物流效率，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。混流生產(chǎn)是一種典型的柔性生產(chǎn)方式，是JIT生產(chǎn)系統(tǒng)普遍采用的一種生產(chǎn)組織方式，JIT生產(chǎn)組織方式的應(yīng)用，必然要求物流同步供應(yīng)與之配合，即運(yùn)用JIT思想對(duì)物流活動(dòng)進(jìn)行管理。如何將正確數(shù)量、正確品種的零部件用正確的方式在正確的時(shí)間送到正確的地點(diǎn)并交給正確的人，滿足生產(chǎn)線物料需求的同時(shí)又能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)庫(kù)存的最小化、節(jié)約流動(dòng)資金和降低物流成本，是企業(yè)進(jìn)行混流生產(chǎn)時(shí)必須解決的核心問(wèn)題。在總裝車間內(nèi)設(shè)立物流配送場(chǎng)地，即所謂的“物流超市”，豐田稱為SPS（Set Parts Supply）物流方式，它是柔性化精益生產(chǎn)的最新發(fā)展特征。其核心內(nèi)容就是在配送場(chǎng)地內(nèi)將零件擺放到貨架上，配送人員按照每輛份需要裝配的零件揀選出來(lái)，再按照順序送到生產(chǎn)線旁。這種方式的特點(diǎn)是：防止裝錯(cuò)零件，提高裝配質(zhì)量；減少操作者非創(chuàng)造價(jià)值性的工作、縮短裝配時(shí)間，從而提高作業(yè)效率；減少生產(chǎn)線旁物流面積，縮短裝配線長(zhǎng)度，從而節(jié)省投資；易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。 最新的趨勢(shì)是焊裝車間也采用按輛份配貨的物流方式。在沖壓件存放區(qū)中劃出一塊配貨作業(yè)區(qū)，工人將除側(cè)圍板以外的沖壓件按輛份揀選出來(lái)，放入帶輪子的工位器具中，再由牽引車牽引多臺(tái)帶輪子的工位器具按順序送到焊裝線旁。這種方式減少了大量叉車在焊裝車間內(nèi)頻繁運(yùn)輸，節(jié)省投資，降低噪音，提高了安全性。4 生產(chǎn)控制系統(tǒng)現(xiàn)代汽車制造業(yè)的訂單制生產(chǎn)要求在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)必須采用生產(chǎn)控制系統(tǒng)，才能保證供貨的準(zhǔn)確率、及時(shí)率，提高整車的兌現(xiàn)率，提高生產(chǎn)效率和減少庫(kù)存。生產(chǎn)控制系統(tǒng)由JIT（Just in time）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、零件上線發(fā)貨數(shù)據(jù)庫(kù)、ECOS及力矩?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、銷售部整車存儲(chǔ)發(fā)送數(shù)據(jù)庫(kù)、零件數(shù)據(jù)庫(kù)、整車車型數(shù)據(jù)庫(kù)、整車生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)子系統(tǒng)和生產(chǎn)控制核心系統(tǒng)構(gòu)成，通過(guò)生產(chǎn)控制核心系統(tǒng)向供貨廠、生產(chǎn)車間發(fā)送生產(chǎn)和送貨指令，控制整車生產(chǎn)。根據(jù)銷售訂單，進(jìn)行零件籌措，編制生產(chǎn)計(jì)劃，通過(guò)整車控制系統(tǒng)下達(dá)生產(chǎn)指令，通過(guò)整車控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)的信息控制各生產(chǎn)車間，實(shí)現(xiàn)以市場(chǎng)為導(dǎo)向的生產(chǎn)組織。汽車企業(yè)通過(guò)信息化確保了生產(chǎn)和物流組織的高效、準(zhǔn)確運(yùn)行。在汽車工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，我們必須考慮在生產(chǎn)車間合理地設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)以滿足整車生產(chǎn)控制的需要。確定現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)需要物流規(guī)劃、工藝規(guī)劃、質(zhì)量規(guī)劃和IT規(guī)劃為前提，物流規(guī)劃、工藝規(guī)劃、質(zhì)量規(guī)劃決定了設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)的原則，IT規(guī)劃決定了現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)下設(shè)備的接口配置。通常轎車工廠焊裝車間、涂裝車間、總裝車間都需要布置現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)。5 安全、環(huán)保與節(jié)能技術(shù)5.1 廠房和能源供應(yīng)在汽車生產(chǎn)過(guò)程中，需要消耗大量水、電、氣等能源，也會(huì)產(chǎn)生大量的廢水、廢液、廢氣以及噪音，這就要求汽車生產(chǎn)企業(yè)采取有效措施，達(dá)到保護(hù)環(huán)境和節(jié)能減排的目的。在工廠設(shè)計(jì)和布局時(shí)要以人為本，廠區(qū)內(nèi)要設(shè)置人行道，廠房?jī)?nèi)物流通道與人行通道分開(kāi)，通常總裝車間要設(shè)置專門的參觀通道。物流規(guī)劃時(shí)，要將人流和車流分開(kāi)，保證安全。廠房要設(shè)計(jì)節(jié)能方案，屋頂和墻板采用保溫隔熱性能良好的建筑材料，提高廠房的密閉性，生活建筑要設(shè)計(jì)雙層中空玻璃，達(dá)到保溫隔熱的目的。廠房要充分利用自然采光，減少白天室內(nèi)照明用電。應(yīng)用電機(jī)變頻器節(jié)能，變頻調(diào)速范圍大，穩(wěn)定性好，運(yùn)行效率高。變壓器采用無(wú)功功率補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，減少了電能損耗。應(yīng)選擇大容量的儲(chǔ)氣罐，用來(lái)調(diào)節(jié)和平衡供氣能力?；仫L(fēng)利用凈化空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)等節(jié)能技術(shù)。能源采取相對(duì)集中供應(yīng)方式，盡可能靠近負(fù)荷中心，最好是鄰近涂裝車間、焊裝車間。建立工廠能源監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)電力供應(yīng)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)、壓縮空氣自控系統(tǒng)、污水處理監(jiān)視系統(tǒng)等能源監(jiān)視。對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水和生活污水，通過(guò)建立高標(biāo)準(zhǔn)的污水處理站處理達(dá)標(biāo)后排放。具有先進(jìn)水平的廢水處理系統(tǒng)是中水回用的處理設(shè)施，可以最大限度提高資源利用率。5.2 工藝設(shè)備沖壓車間采用伺服壓力機(jī)比傳統(tǒng)壓力機(jī)降低能耗30以上。通過(guò)全封閉沖壓生產(chǎn)線方式，降低噪音。焊裝車間通過(guò)排煙除塵裝置對(duì)焊接煙塵進(jìn)行收集過(guò)濾，特別是采用置換式整體廠房空調(diào)系統(tǒng)可以達(dá)到最好的排煙除塵效果。焊鉗采用中頻逆變伺服焊鉗，可有效降低機(jī)器人負(fù)載，從而降低電能，降低噪聲。油漆車間通過(guò)水性涂料的應(yīng)用，降低有害物質(zhì)VOC的排放量。前處理電泳處理系統(tǒng)應(yīng)用無(wú)鉛電泳、無(wú)鉻鈍化技術(shù)，避免了重金屬對(duì)人員、環(huán)境的污染。烘干爐廢氣焚燒凈化，有效減少了能源消耗，大大提高了環(huán)保性。采用多功能噴涂機(jī)器人，節(jié)約熱能及電能；采用穿梭機(jī)輸送系統(tǒng)，使前處理、電泳線槽體縮短，減少了水、熱能及電能消耗量；烘干爐廢氣燃燒裝置達(dá)到廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)， 機(jī)械化采用摩擦式傳動(dòng)鏈，具有噪聲小、能耗低、免潤(rùn)滑的特點(diǎn)，不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、清潔生產(chǎn)，還具有維護(hù)簡(jiǎn)單、柔性高等優(yōu)點(diǎn)。總裝車間采用隨動(dòng)式汽車尾氣收集裝置，保證車間內(nèi)外整體良好的空氣質(zhì)量。淋雨生產(chǎn)線采用循環(huán)水重復(fù)利用，以此節(jié)約自來(lái)水資源。物流區(qū)域降低廠房高度，減少照明照度等措施均可節(jié)省能源降低消耗。物流牽引車采用電瓶叉車，大大減少了噪音和尾氣排放。 6 結(jié)束語(yǔ)目前我國(guó)很多自主汽車生產(chǎn)企業(yè)以建設(shè)經(jīng)濟(jì)型工廠為目標(biāo)，以少投入、高產(chǎn)出的指導(dǎo)思想規(guī)劃和建設(shè)汽車工廠，通常對(duì)一次性投資較高的柔性化、人性化的先進(jìn)設(shè)備和生產(chǎn)線不予考慮，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)備也不予重視。例如國(guó)內(nèi)汽車制造企業(yè)還很少采用上述的先進(jìn)沖壓制造技術(shù)，因而生產(chǎn)的沖壓件不能達(dá)到當(dāng)代汽車沖壓件的高精度和高表面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其主要原因：一是購(gòu)買這類國(guó)外設(shè)備制造商生產(chǎn)的沖壓裝備，一次性投入較大；二是國(guó)內(nèi)汽車制造企業(yè)由于起點(diǎn)低，目前企業(yè)現(xiàn)有的相對(duì)落后的沖壓設(shè)備尚在服役期，這也在某種程度上制約了我國(guó)自主汽車生產(chǎn)企業(yè)沖壓技術(shù)的提高。再如國(guó)內(nèi)采用自動(dòng)化柔性焊裝線的自主汽車制造企業(yè)很少，往往是每個(gè)車型建設(shè)一條白車身焊裝線，盡管每次投資較少，但累計(jì)投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于柔性焊裝線，通常造成生產(chǎn)線開(kāi)動(dòng)率低，不僅浪費(fèi)投資，而且還造成大量的土地、廠房、基礎(chǔ)設(shè)施等有限資源的浪費(fèi)。自主汽車制造企業(yè)采用水溶性油漆涂裝線的就更少，因?yàn)樗苄杂推醿r(jià)格比溶劑型油漆的價(jià)格高，產(chǎn)品成本也隨著提高。在工廠基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面的投資更少，不在消防、環(huán)保、安全、節(jié)能等方面采取有效措施，甚至與法規(guī)打擦邊球或違反法規(guī)的要求。