汽車涂裝新工廠建設規劃和發展研究

周海斌

摘 要：汽車涂裝生產線在汽車四大工藝生產線建設中工藝設備最復雜、投資最高、建設周期最長，并且后期改造成本和風險極高，因此生產線的規劃直接決定了投入后的產品品質和成本。在當前追求產品高質量、低能耗、個性化和綠色生產的背景下，新建生產基地規劃過程中尤其需要對涂裝進行細致規劃，將產品發展、工藝布局、設備選型、生產組織、四新技術、綠色涂裝、智能制造等進行綜合分析和規劃，從而建設一條工藝先進、設備合理，具備柔性化和智能化的綠色涂裝線，本文綜合近年來我公司新建的乘用車和商用車生產線規劃進行闡述和說明。

關鍵詞：汽車;新工廠;涂裝;規劃

1 引言

汽車涂裝是汽車四大工藝之一，在新工廠四大生產線建設中，汽車涂裝工藝設備最復雜、投資最高、建設周期最長;在投入運行后，涂裝能耗成本占比超過70%，而生產線的規劃直接決定了產品的質量和能耗，后期改造的難度和風險極高;在生產組織上，涂裝承擔著承上啟下的作用，尤其在多品種、個性化定制的背景下，涂裝需要在控制自身成本的情況下具備柔性化，承接車身焊接的多平臺輸入和總裝的分平臺裝配;在綠色涂裝和智能制造的背景下，涂裝需要嚴格控制排放，適應新工藝和新材料的發展需求。因此，在新建生產基地規劃過程中尤其需要對涂裝進行細致規劃，將產品發展、工藝布局、設備選型、生產組織、四新技術、綠色涂裝、智能制造等進行綜合分析，從而建設一條工藝先進、設備合理，具備柔性化和智能化的綠色涂裝線。

2 新工廠建設規劃

2.1 產品和產能規劃

產品規劃大類分為商用車和乘用車，對于需要商乘混線生產的需要重點考慮輸送載體的統一性和存在的工藝差異，需要分清楚主體產品，對于兼容的產品可以考慮主體共線生產，局部彈出的方式進行。由于產品的差異懸殊會造成生產線尺寸和裝機功率過大導致投資和運行成本增加，需要進行綜合考慮，盡量統一產品。

在產能規劃上，由于涂裝線空載能耗會達到滿載能耗的70%左右，確保生產線滿負荷連續生產是降低能耗最有效的方式。對于實際產能的不確定性，可以采取一次設計分步實施的方案。

2.2 工藝規劃和設備選型

目前新建涂裝線為滿足環保和降低能耗，普遍采取水性3C1B工藝。在車間規劃上通常采取三層或者兩層廠房，為滿足車身的潔凈度要求和工位分區要求，通常將一樓設置為人工工位區域，二樓為噴漆和烘干區域，三樓為空調區域，如果采取二層廠房可將空調設置在二層單獨區域;為提升整體作業舒適性并且降低空調能耗，可以將烘干區域和烘烤后的存儲區域進行隔離。在設備選型方面，主要遵循以下原則：

前處理電泳系統：步進式前處理電泳采取矩形槽和自行小車系統，對于連續式采取船型槽和積放懸鏈、U型擺桿、水平擺桿輸送系統等;對于高端生產線可以采取Ro-dip 或Shuttle 輸送系統。

噴漆系統：噴漆系統分為濕式和干式噴房，濕式噴房屬于傳統結構，干式噴房由于取消水循環系統，廢氣處理方便，隨著近幾年的發展有一定的應用，目前普遍采用的為紙盒式干式噴房，但是由于紙盒更換頻次高、漆霧捕捉效果低于濕式捕捉水平，在實際運行中綜合節能效果還需要進一步的實踐驗證。在噴漆系統中目前成熟循環風技術，在濕式噴房中循環風利用率可以超過50%，能耗節省約30%，在干式噴房中可以達到90%。在循環風系統應用中，尤其需要對空調系統送風區域進行合理分配，結合線體停線時間，做到順序關機，從而提升循環風利用的節能效果;在噴漆系統中還需要考慮冬季溫度較低的情況下車身冷凝水的產生，因此可以設置車身預熱段或者延長熱風區域，在噴涂前將車身溫度提高，避免進入噴房后形成車身結露現象。

烘干系統：烘干系統主要分為烘干室體和供熱系統，烘干室體主要考慮送風的均勻性，提升車身烘烤效果。需要注意的是在電泳烘干爐考慮設置120℃左右的水分預烘段，避免水分快速沸騰，減少流痕的產生。供熱系統主要分為熱回收式熱力焚燒系統（TNV）和三元體供熱+蓄熱式熱力焚燒系統（RTO），在投資上兩種方式基本相當;均通過水汽換熱后在運行成本上TNV約比RTO節省10%左右;但是由于TNV設備維護簡單，余熱可以充分利用，節能效果明顯，因此在節拍較高的生產線優選建議選用TNV系統;對于節拍較低生產線、余熱無法利用或者考慮靈活性的場合，可以考慮三元體供熱+RTO系統。

2.3 柔性化生產規劃

車身涂裝承接焊裝和總裝生產，通常焊裝車間采用分平臺建設，總裝車間考慮車型的差異化往往也需要分線生產，涂裝生產線由于建設和能耗成本高，通常采取多平臺共線生產的方式。在生產線規劃上需要考慮涂裝前后庫區的存量，異常導入和彈出的設置。

由于個性化發展的需求，涂裝還需要考慮套色的工藝需求等，在實際生產過程中，為減少噴槍清洗頻次，提高效率和降低涂料消耗，需要在生產組織中考慮同色車批量生產，生產規劃中進行過線方式確定，在生產線設計中也需要考慮調色的需求，適應柔性化生產。

2.4 數字化和智能化規劃

涂裝生產線工藝設備復雜，包括前處理電泳系統、噴涂系統、烘干系統、空調系統等，需要借助AVI系統、中控系統、能源系統、檢測系統等進行工藝和生產信息的采集和處理，目前基本采取將工藝和生產信息進行采集后處理，做到可監控、可分析、可追溯。在生產線規劃中還需要對焊裝和總裝的生產信息交接進行確定，統籌考慮。

2.5 工藝和設備預留

在生產線建設規劃中，根據投資規劃可以一次建成，但是通常在考慮分步實施和投資分期的情況下，可以在滿足現有產品和工藝的前提下進行工藝設備預留。通常預留包括鎬鹽工藝預留、濃縮轉能預留、自動化設備預留、信息采集接口預留等。

3 汽車涂裝發展研究

3.1 品質提升和個性化需求

客戶對涂裝品質的要求越來越高，傳統的涂裝質量指標已經無法滿足需求，包括整體感官能力提升、失光等對汽車涂裝提出了更高的要求，不僅要求我們的質量數據“好看”，還要求交付使用后長久效果真正做到“好看”。這就要求我們對涂料進行研究和提升，在每一個工序進行嚴格控制，對效果進行分析，提升最終效果。

同時對于新能源車、懸浮車頂等個性化的涂裝要求，需要我們在兼顧整體效率的前提下，通過柔性化設置，實現涂裝的“色彩斑斕”。

3.2 新材料的應用

在材料防腐提升和輕量化的背景下，各種材料，包括鍍鋅板、鋁板、石墨材料等陸續投入實際應用，在汽車涂裝生產線規劃和后期運行研究上，需要提前布局，適應新材料的發展和應用。

3.3 環保嚴格化

隨著“藍天保衛戰”的正式打響，汽車涂裝是汽車生產環保的嚴控之地，對每根排放煙管的檢測和收費也會增加企業的運行費用，除了傳統的烘干、噴漆廢氣進行處理外，需要對所有的排放管進行統一考慮。可以采取將普通工位排風經過過濾后送入烘干區域、風管匯合后統一處理的方式，在滿足環保的情況下，降低監測和運行成本。

3.4 能耗成本降低的需求

涂裝能耗降低是涂裝成本永恒的主題，需要從細節做起，在生產線規劃和實際生產中可以采取生產集中、前處理電泳連續生產降低空載能耗、烘干爐提前關機存車、空調設置冬季和夏季模式、中水回用等進行逐步改善，降低能耗費用。

4 結語

隨著環境保護的加嚴，各種新技術和新材料的發展，包括低溫涂料、免噴涂材料的應用等為汽車涂裝的發展帶了極大的挑戰，但是對于傳統汽車四大工藝之一，涂裝依然肩負著重大的使命，我們需要在實際生產中提升研究能力，做好當下，把握發展動態，在不斷探索中跟上發展的步伐。