淺析發(fā)動機裝配線策劃基本原則

李勇

摘 要：發(fā)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(yè)、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(huán)節(jié)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(fā)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(yōu)劣勢。

關鍵詞：發(fā)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(zhàn)略部門會發(fā)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(fā)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(fā)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(jiān)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(jié)拍及保證擰緊質量前提下，考慮兼容多個產品、節(jié)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(jié)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(fā)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(tài)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(fā)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(zhí)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(zhí)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(tài)、工件狀態(tài)等，防止撞車。

半自動設備防錯：工件姿態(tài)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(fā)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(zhí)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(jiān)控設備運行狀態(tài)，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(tài)，并進行統計計算。具體內容如下：

總體生產情況監(jiān)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(fā)動機詳細數據。

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

設備運行狀態(tài)監(jiān)控：記錄主要設備運行數據，包括生產節(jié)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(fā)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(fā)生的工位、時間。

停線信息查詢：查詢各班次發(fā)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(qū)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(fā)動機排產、生產線狀態(tài)監(jiān)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(qū)域級：區(qū)域級主要負責區(qū)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(yè)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(qū)域級PLC以及設備執(zhí)行元件進行通訊。

現場級：執(zhí)行生產指令和完成指定動作。采用Profinet現場總線與執(zhí)行元件、現場I/O 進行通訊。將執(zhí)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(fā)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(yè)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(qū)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(fā)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(yōu)缺點，為發(fā)動機裝配線的策劃做一個鋪墊。