汽車發動機精益生產線的設計探析

梁艷杰

（廣西大學 機械工程學院，廣西 南寧 5 3 0 0 0 4）

汽車發動機精益生產線的設計探析

梁艷杰

（廣西大學 機械工程學院，廣西 南寧 5 3 0 0 0 4）

科學技術水平的不斷進步帶來了生產制造業精益化的需求。基于汽車發動機精益生產線的大背景，本文對汽車發動機精益生產線的國內外現狀進行了比較分析，明確了我國的精益生產線與國外發達國家相比有著較大的發展空間。結合實際的生產制造過程，詳細分析了發動機精益生產線的布局原則及布局的方案選擇，從加工線和裝配線兩個方面對發動機精益生產線建模展開研究，為參與到發動機精益生產線相關的研究和設計的科研工作者提供幫助。

發動機；精益；生產線；仿真

精益作為一種管理哲學最早起源于豐田的生產方式。蘊含著及時生產制造、消除浪費實現零誤差的精準生產理念。“精準和高效”是精益生產制造工作的靈魂。在追求高效率的今天，現代汽車發動機制造企業在提高生產效率，增強整體競爭實力的方面已經充分的意識到精益生產線的重要性，并展開了不斷地探索和研究。

1 汽車發動機精益生產線國內外發展現狀

1.1 工程設計發展現狀

目前，我國的工業制造業正處于“粗放型”向“集約化”轉型的過程中，正逐步與國際先進的制造業水平接軌。由于工業制造業工程是一個系統性的過程，其中融合了數學、物理學以及社會科學等多種學科，需要各種專業型的人才參與其中。傳統的以人工為主的工程設計難以實現各種學科的交叉融合，不可避免阻礙了工業制造業的快速發展。伴隨著大型集約化的電子計算機的普及和在各行業領域的廣泛使用，以及現代生產制造業的快速發展，工程設計已經從人工化向智能化、集約化發展，呈現出更加高效和科學的發展趨勢。

1.2 生產線布局的研究現狀

隨著現代工業中生產的系統性和復雜性不斷增強，生產規模進一步擴大，生產線的布局已經越來越追求其實用性和高效性。實際上，從原始的手工小作坊開始，關于生產的布局問題就應經融入在了生產流程的各個環節，通過工作流程的合理規劃和設備設施的合理布置來滿足各種工序的需要。一般情況下，生產線的布局原則，通常遵循“兩遵守，兩回避”遵守出口一致性原則和逆時針排列原則，避免孤島型和鳥籠型原則。隨著生產規模的日益擴大，現代生產制造業的條件下，主要的研究方向是規則物體的布局，對于不規則形狀的三維布局尚且沒有成熟的布局方法。

1.3 生產仿真技術發展現狀

基于精益化生產設計的基礎上，著眼于宏觀的角度，系統性的處理和規劃制造系統，才能夠促進整個系統的持續高效率運作，不斷地進行完善和改進。目前，對于整體系統進行分析、預測和評估時，已經可以擺脫傳統的單純依靠人腦和手工計算，依靠經驗判斷的局面，計算機仿真技術的發展成熟，正使得專業的仿真軟件得到了越來越廣泛地應用。大型集約化電子計算機技術的發展，在一定程度上極大地促進了智能生產設計在生產制造領域的廣泛應用。計算機仿真技術已經成為了支持各類系統生命周期的必要手段。計算機仿真技術參與到實際的制造過程中，可以從系統的角度入手對系統的運作實施全面，合理，高效的測試分析和比較評估，并且能夠有效地提高產品的標準化程度，提升產品質量，降低運行資源消耗成本，通過使用過程中相關數據的總結、分析和處理縮短新產品開發周期。現階段，雖然國內的的仿真技術已經取得了突飛猛進的發展，但是在仿真技術的應用水平上還與發達國家有著較大的差距。

2 汽車發動機精益生產線布局研究

汽車發動機生產效率的能否提高、產品質量的是否優化、生產資源利用率合理與否很大程度上受到汽車發動機生產線布局的精益化程度的制約。對于現代的汽車制造等相關企業來講，生產線的布局問題關系到企業生存和發展，是企業面臨的重要問題。生產線的效率如何，直接決定著企業能否以最短的生產時長，在合理的成本投入的前提下，制造出滿足市場需求的產品，影響著企業在未來激烈的市場競爭中的的命運。

2.1 平面布局要求研究

圖1 汽車發動機缸蓋加工線示意圖

汽車發動機精益生產線的布局應掌握以下基本原則：第一，根據實際生產需要，選擇和立的布局形式。布局時應該充分考慮生產的數量和生產的形式等；第二，充分考量除設備以外的其他車間組成成分，保證其便于使用位置合理，留有一定的空間，能夠實現布局內外的有機整合；第三，根據生產加工設備外觀尺寸，選擇合理的生產車間建筑形式，充分結合產品特點和工藝流程的要求；第四，靈活性的布局原則。充分給于靈活特性，以不斷地適應產業發展，以及適應未來生產發展的需求。

2.2 布局方案的選擇

一個企業生產車間的布局，可以影響企業生產出的產品的質量優劣，直接關系到，產品參與到市場競爭中的實力如何，對于企業的未來具有深遠影響。從長遠的角度來看，既關系到產品種類的增加變更，也關系到未來能否穩定持續的發展壯大，管理者必須具有全局的的思維和長遠的眼光。所以，在考評生產布局方案的時候，要充分的考慮今后發展，以及企業擴大產品品類的因素，還應遵循上述布局原則。

3 汽車發動機生產線建模研究

3.1 汽車發動機加工線建模研究

現階段的汽車發動機生產企業中，根據設備的自動化程度和過程中的人工干預程度，可以將加工線分為全自動和半自動兩種。

半自動的發動機加工線除了工件的傳送是自動的以外，上下料、質檢和換刀等都是通過人工操作的，部分設備中見傳遞工件是是通過自動過程實現的。圖1是常見的發動機缸蓋加工示意圖。

半自動加工線因為其涉及的不同模塊較多，建模的過程較為復雜，需要針對不同的工序，進行區別設計和建模。相比較而言，全自動生產線模型的建立要簡單和容易很多，不需要考慮上下料等，只要注意換刀或設備故障因素即可，通過見得的軟件操作，將其建立在w i t n e s s模型中，其他設備通過一個簡單的“ma c h in e”仿真即可輕松實現。將大量的勞動力解放出來，提高勞動生產效率的同時還可以將生產過程中的失誤率大大降低。

3.2 汽車發動機裝配線建模研究

作為制造系統典型代表的汽車發動機裝配線，它的結構和運行方式比機加工生產線更為復雜。通常，生產實際中采用的有以下三種主要形式：連續移動同步線，非連續移動同步線和非同步線，除此以外，還有等多種非主流形式。可以通過構建簡單的仿真模型，可以完整、真實和清晰的反應和再現系統運行的實際情況。以非同步的自動裝配生產線為例，一般情況下，裝配線由若干個操作工位組成，這些工位是通過自動輸送裝置連接起來的，包括人工手動操作的人工工位和機械設備自動操作的全自動工位。發動機在通常情況下放置在裝配線的托板上，通過裝配線的自動行進被運送到各個工位。各工位的操作工至需要在自己工位范圍內即可完成工具和原材料的取放，不必要進行額外的行走和取料，大大的節約裝配線上的時間，提高工作效率。階段工作完成后，通過裝配線，發動機自動輸送到下一工位。與此同時，生產線內會對一些關鍵工位設置冗余的備份工位，用以提高工作效率，降低返修重復率。通過分別對數據結構和基本模型單元進行定義，運用數據定義、數據輸入等過程手段進行建模，過程中不能忽視建立便于托板分析的機構，同時作為裝配線主體的工位，只需要建立典型性的基本元素即可。

4 結語

綜上所述，隨著汽車發動機企業生產規模的日益壯大，生產線的設計和布局顯得尤為重要。在過去的幾年里，雖然我國對于汽車發動機精益生產線的研究取得了一定的進展，但與發達國家相比，技術相對不夠成熟。今后在“精益生產”的思想指導下，行業相關的從業人員還需要對生產車間的科學化布局展開更進一步的研究，設計出更加合理的生產布局，為今后大規模的汽車制造業服務。

[1]許建強.汽車發動機精益生產線設計的研究[D].上海交通大學，2 0 1 0.

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