雙線策略在白車身焊裝車間的應(yīng)用

賀政斯，姚曉春

雙線策略在白車身焊裝車間的應(yīng)用

賀政斯，姚曉春

（上汽通用汽車有限公司 整車制造工程部，上海 201201）

白車身焊裝車間多車型柔性制造是滿足汽車市場(chǎng)多樣化需求的主要方向。文章介紹了雙線策略在整車制造廠白車身焊裝車間的應(yīng)用和特點(diǎn)，并將雙線策略與傳統(tǒng)單一線體混線制造策略在投資成本，改造周期，物料切換方面進(jìn)行對(duì)比，闡述雙線策略的優(yōu)勢(shì)及雙線策略應(yīng)用的相關(guān)注意事項(xiàng)，對(duì)未來(lái)各整車制造廠白車身焊裝車間工廠規(guī)劃具有借鑒意義。

白車身；規(guī)劃；雙線策略

前言

隨著汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，多車型、差異化競(jìng)爭(zhēng)是未來(lái)各大汽車制造商的增加市場(chǎng)占有率的重點(diǎn)策略之一，在整車底盤架構(gòu)模塊化趨勢(shì)的背景下，不同車型的主要差異點(diǎn)集中在白車身上車體造型的區(qū)別，針對(duì)整車制造廠白車身焊裝車間單個(gè)車間同時(shí)生產(chǎn)多輛不同車型的白車身的復(fù)雜情況，兼顧車型引入的成本及運(yùn)營(yíng)影響，前期規(guī)劃部門需要開發(fā)一種高柔性低成本的制造策略以滿足市場(chǎng)需求。本文介紹雙線工藝規(guī)劃方案，并探討了在高柔性車身焊裝生產(chǎn)線中相比傳統(tǒng)單線策略的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)及前期規(guī)劃中所需考慮的注意事項(xiàng)。

1 焊裝車間工藝及雙線策略概述

當(dāng)前各整車廠白車身焊裝車間的主流工藝順序如圖1所示。底板與側(cè)圍總拼后進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后在表調(diào)線進(jìn)行門蓋，翼子板及相關(guān)支架安裝，最后將白車身發(fā)往油漆車間?？紤]到目前各大整車制造廠底盤架構(gòu)模塊化的策略方向，下車體即底板區(qū)域不同車型通常采用相同或相似的結(jié)構(gòu)，工裝共用性較高，因此主線通常具備6-8車型柔性混線的生產(chǎn)能力。在一些高自動(dòng)化率的車身車間，主線通常滿足60-65JPH的產(chǎn)能需求。但由于不同車型的造型不同，不同造型主要體現(xiàn)在白車身側(cè)圍與門蓋的差異，大多數(shù)情況下，不同車型側(cè)圍及門蓋的制造工裝共用性較差，主要的定位工裝大部分為獨(dú)立工裝。車型越多，焊裝車間側(cè)圍及門蓋分拼線所需的獨(dú)立工裝越多。若分拼為單一混合生產(chǎn)線體，在高節(jié)拍生產(chǎn)工廠，占地面積較大，成本較高，車型切換較復(fù)雜，增加了焊裝車間的生產(chǎn)難度。

圖1 白車身焊裝車間工藝流向示意圖

雙線策略的概念為將多車型的單一線體生產(chǎn)變?yōu)閮蓷l多車型線體共線生產(chǎn)，在白車身焊裝車間，雙線策略的應(yīng)用主要是針對(duì)多車型柔性混合制造時(shí)工裝共用性較差的分拼區(qū)域，通過(guò)采用相比主線較低的，通常為主線能力的1/2到1倍之間的節(jié)拍，使用兩條分拼生產(chǎn)線共同給主線提供分拼總成，如圖2所示。由于兩條分拼線的總生產(chǎn)能力大于等于主線的生產(chǎn)能力，在總成零件從分拼線輸送至主線過(guò)程中需增加相關(guān)的產(chǎn)品緩存設(shè)備，通過(guò)預(yù)先定義的邏輯排序與主線上下部底板總成一一對(duì)應(yīng)。

圖2 雙線策略白車身焊裝車間工藝流向示意圖

2 雙線策略優(yōu)點(diǎn)

下面以主線為65JPH，分拼線采用雙線策略并且單一線體為40JPH的白車身焊裝車間為例來(lái)闡述雙線策略的優(yōu)點(diǎn)。

2.1 投資成本降低

采用單線65JPH時(shí)，每個(gè)引入車型的線速都需要達(dá)到65JPH以滿足混線生產(chǎn)，但實(shí)際每個(gè)車型的規(guī)劃產(chǎn)能通常情況下遠(yuǎn)小于65JPH，采用單線生產(chǎn)針對(duì)單個(gè)車型來(lái)說(shuō)，存在設(shè)備量冗余，同時(shí)，側(cè)圍、門蓋等分拼區(qū)域工裝共用性較差，分拼線大部分采用獨(dú)立工裝，因此需要額外增加大量機(jī)器人焊接設(shè)備，補(bǔ)焊工裝及工裝切換設(shè)備。特別是在引入第7、8車型時(shí)，白車身焊裝車間常用轉(zhuǎn)臺(tái)，根據(jù)分總成尺寸大小，通常情況下門蓋分總成最大轉(zhuǎn)臺(tái)為六面體轉(zhuǎn)臺(tái)，側(cè)圍分總成最大轉(zhuǎn)臺(tái)為四面體轉(zhuǎn)臺(tái)，已無(wú)法滿足使用需求，需額外增加大型切換設(shè)備已實(shí)現(xiàn)切換功能，導(dǎo)致投資成本大量增加。雙線工裝的優(yōu)勢(shì)在于，由于每條線速要求為40JPH，此節(jié)拍可根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品產(chǎn)能規(guī)劃調(diào)整，最理想情況為主線線速的一半。生產(chǎn)線線速更加接近車型的產(chǎn)能需求，減少了設(shè)備冗余。另外，雙線策略的每條線體的最大容量為4車型，采用常用的普通切換設(shè)備即可滿足生產(chǎn)需求，僅在第二車型引入時(shí)投資成本略高于單線，隨著車型引入的增加，成本節(jié)省優(yōu)勢(shì)逐步增加。

圖3 單雙線在引入車型數(shù)量不同時(shí)成本對(duì)比示意圖

2.2 產(chǎn)能損失減少

生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)化設(shè)備可能會(huì)產(chǎn)生的一些設(shè)備故障，一旦設(shè)備故障報(bào)警，通常情況下，會(huì)有相應(yīng)維修人員進(jìn)行干預(yù)并切生產(chǎn)線停線。若為單一線體，一旦其中設(shè)備故障發(fā)生導(dǎo)致生產(chǎn)線停線，后面線體包括主線線體會(huì)產(chǎn)生等待，對(duì)整個(gè)白車身焊裝車間的產(chǎn)量造成損失。若使用雙線策略，由于雙線分拼總輸出略大于主線生產(chǎn)能力，分拼至主線之間有分總成物料緩存。在一側(cè)線體發(fā)生故障時(shí)，緩存及另一側(cè)分拼線體可以繼續(xù)給主線供料，在一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)影響主線的產(chǎn)量。車間的車型排序系統(tǒng)會(huì)快速的識(shí)別分拼總成的供應(yīng)狀態(tài)并及時(shí)的調(diào)整主線車型隊(duì)列。雙線的使用極大的減少了因?yàn)榉制垂收蠄?bào)警停線而造成的整個(gè)白車身焊裝車間的產(chǎn)能損失。

圖4 某工廠側(cè)圍分拼單線上料點(diǎn)（黃色框）

另外，每當(dāng)工廠有新車型引入或者產(chǎn)品換代時(shí)，白車身焊裝車間需要針對(duì)新零件引入及老零件的影響進(jìn)行相關(guān)的機(jī)器人和控制系統(tǒng)等設(shè)備調(diào)試，抓手工裝及焊槍等其他工藝設(shè)備改造，這個(gè)過(guò)程通常會(huì)使白車身焊裝車間連續(xù)停產(chǎn)時(shí)間增加。特別是在普通車型年變化時(shí)，主線改造量相對(duì)較小，需求連續(xù)改造周期較短，但側(cè)圍及門蓋為全新，改造量相對(duì)較大，對(duì)原有線體影響較大，導(dǎo)致需求連續(xù)改造周期較長(zhǎng)。當(dāng)采用雙線策略時(shí)，設(shè)備改造通常僅涉及單個(gè)線體，不影響另一側(cè)其他車型造車，通過(guò)排產(chǎn)優(yōu)化，施工進(jìn)度優(yōu)化，分拼總成緩存安排等手段，壓縮連續(xù)改造周期需求，通常情況下可壓縮至與主線連續(xù)改造周期需求保持一致，從而將整個(gè)停產(chǎn)改造周期減少一半。極大減少因停產(chǎn)改造產(chǎn)生的白車身焊裝車間產(chǎn)能損失。

2.3 零件切換頻次減少

圖5 某工廠側(cè)圍分拼雙線上料點(diǎn)（黃色框）

在早期生產(chǎn)線規(guī)劃過(guò)程中，由于線旁空間有限同時(shí)兼顧操作工人取料的便利性，通常情況下每類零件規(guī)劃預(yù)留2或3個(gè)上料位以便支持不同車型物料上件需求，若車型數(shù)量大于該上料庫(kù)位數(shù)量，會(huì)存在某些車型的零件料箱無(wú)法直接放置在規(guī)劃預(yù)留的上料位置的情況，則需要按需進(jìn)行物料料箱切換。車型數(shù)量越多，各車型生產(chǎn)隊(duì)列越復(fù)雜，物料切換頻次越高。大量的物料切換頻次會(huì)增大現(xiàn)場(chǎng)工人工作量甚至增加工人數(shù)量。單線生產(chǎn)時(shí)，針對(duì)8種車型，即每個(gè)上料工位的每個(gè)零件類有8個(gè)零件料箱，按每類零件預(yù)留2個(gè)上料位來(lái)計(jì)算，有額外6套零件無(wú)法放在上料位，若此時(shí)線體中有該6套零件的生產(chǎn)需求，便需要現(xiàn)場(chǎng)人員將物料進(jìn)行切換如圖4所示。使用雙線策略時(shí)，單側(cè)相當(dāng)于僅有4種車型，按每類零件預(yù)留2個(gè)上料位的相同狀態(tài)來(lái)計(jì)算，單側(cè)有額外2套零件無(wú)法放在上料位，左右側(cè)共4套零件需要切換，單類零件的料箱切換次數(shù)采用雙線策略比單線減少33%，如圖5所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)多車型高柔性生產(chǎn)的白車身焊裝車間，分拼線體采用雙線策略是一種比較主要的生產(chǎn)線規(guī)劃布局方式，目前已在部分國(guó)內(nèi)外各整車制造廠白車身焊裝車間使用，在減少工廠投資成本的同時(shí)，也減少了車間產(chǎn)能損失及物料切換頻次，提高了車間的生產(chǎn)效率。在白車身焊裝車間規(guī)劃階段，若考慮采用雙線策略，需提前考慮未來(lái)后續(xù)引入車型在雙線中的分配，盡可能保持兩條線體引入車型產(chǎn)量需求相同，兩邊產(chǎn)量需求差別過(guò)大會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量需求高的一側(cè)達(dá)到其規(guī)劃的生產(chǎn)產(chǎn)能而產(chǎn)量需求低的一側(cè)無(wú)法達(dá)到其規(guī)劃的生產(chǎn)產(chǎn)能，若兩側(cè)實(shí)際的產(chǎn)能總和小于主線規(guī)劃產(chǎn)能，會(huì)導(dǎo)致分拼線產(chǎn)品供不應(yīng)求從而拉低主線的線速。另外，雙線到主線之間的緩存方式，緩存位數(shù)量，生產(chǎn)切換邏輯等也需在規(guī)劃階段結(jié)合各工廠實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析。

[1] 李文忠,高保雷,邵丹.淺析汽車車身的焊接工藝設(shè)計(jì)[J].汽車工藝與材料,2006,(2):18-21.

[2] 楊云.簡(jiǎn)述汽車行業(yè)焊裝生產(chǎn)線規(guī)劃及布置[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2016-13.

Dual-line Strategy Application for Body in White Welding Workshop

He Zhengsi, Yao Xiaochun

( Vehicle Manufacturing Engineering, SAIC General Motor limited company, Shanghai 201201 )

Flexible manufacturing of multi-vehicle type in body-in-white welding workshop is the main direction to meet the diversified demand of automobile market. This paper introduces the application and characteristics of the Dual-line strategy in the body-in-white welding workshop of the vehicle manufacturer. The advantages of the Dual-line strategy are described by comparing the Dual-line strategy with the traditional single mixed line manufacturing strategy in terms of investment cost, commissioning duration and material switching. Finally, the relevant attentions in the use of Dual-line strategy are briefly described. It can be used as a reference for the future planning of body-in-white welding workshop of vehicle manufacturers.

BIW; Plan; Dual-line strategy

U468

A

1671-7988(2019)18-187-03

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1671-7988(2019)18-187-03

賀政斯，男，遼寧鞍山人，碩士研究生，車身工藝工程師，2012年畢業(yè)于英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院高級(jí)機(jī)械工程專業(yè)，就職于上汽通用汽車有限公司整車制造工程部，研究方向：汽車制造技術(shù)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.063