雙線策略在白車身焊裝車間的應用

賀政斯，姚曉春

雙線策略在白車身焊裝車間的應用

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用和特點，并將雙線策略與傳統單一線體混線制造策略在投資成本，改造周期，物料切換方面進行對比，闡述雙線策略的優(yōu)勢及雙線策略應用的相關注意事項，對未來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

隨著汽車市場競爭加劇，多車型、差異化競爭是未來各大汽車制造商的增加市場占有率的重點策略之一，在整車底盤架構模塊化趨勢的背景下，不同車型的主要差異點集中在白車身上車體造型的區(qū)別，針對整車制造廠白車身焊裝車間單個車間同時生產多輛不同車型的白車身的復雜情況，兼顧車型引入的成本及運營影響，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線中相比傳統單線策略的特點及優(yōu)勢及前期規(guī)劃中所需考慮的注意事項。

1 焊裝車間工藝及雙線策略概述

當前各整車廠白車身焊裝車間的主流工藝順序如圖1所示。底板與側圍總拼后進行補焊，補焊后在表調線進行門蓋，翼子板及相關支架安裝，最后將白車身發(fā)往油漆車間。考慮到目前各大整車制造廠底盤架構模塊化的策略方向，下車體即底板區(qū)域不同車型通常采用相同或相似的結構，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能力。在一些高自動化率的車身車間，主線通常滿足60-65JPH的產能需求。但由于不同車型的造型不同，不同造型主要體現在白車身側圍與門蓋的差異，大多數情況下，不同車型側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立工裝。車型越多，焊裝車間側圍及門蓋分拼線所需的獨立工裝越多。若分拼為單一混合生產線體，在高節(jié)拍生產工廠，占地面積較大，成本較高，車型切換較復雜，增加了焊裝車間的生產難度。

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變?yōu)閮蓷l多車型線體共線生產，在白車身焊裝車間，雙線策略的應用主要是針對多車型柔性混合制造時工裝共用性較差的分拼區(qū)域，通過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能力大于等于主線的生產能力，在總成零件從分拼線輸送至主線過程中需增加相關的產品緩存設備，通過預先定義的邏輯排序與主線上下部底板總成一一對應。

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

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闡述雙線策略的優(yōu)點。

2.1 投資成本降低

采用單線65JPH時，每個引入車型的線速都需要達到65JPH以滿足混線生產，但實際每個車型的規(guī)劃產能通常情況下遠小于65JPH，采用單線生產針對單個車型來說，存在設備量冗余，同時，側圍、門蓋等分拼區(qū)域工裝共用性較差，分拼線大部分采用獨立工裝，因此需要額外增加大量機器人焊接設備，補焊工裝及工裝切換設備。特別是在引入第7、8車型時，白車身焊裝車間常用轉臺，根據分總成尺寸大小，通常情況下門蓋分總成最大轉臺為六面體轉臺，側圍分總成最大轉臺為四面體轉臺，已無法滿足使用需求，需額外增加大型切換設備已實現切換功能，導致投資成本大量增加。雙線工裝的優(yōu)勢在于，由于每條線速要求為40JPH，此節(jié)拍可根據實際產品產能規(guī)劃調整，最理想情況為主線線速的一半。生產線線速更加接近車型的產能需求，減少了設備冗余。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備即可滿足生產需求，僅在第二車型引入時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)勢逐步增加。

圖3 單雙線在引入車型數量不同時成本對比示意圖

2.2 產能損失減少

生產過程中自動化設備可能會產生的一些設備故障，一旦設備故障報警，通常情況下，會有相應維修人員進行干預并切生產線停線。若為單一線體，一旦其中設備故障發(fā)生導致生產線停線，后面線體包括主線線體會產生等待，對整個白車身焊裝車間的產量造成損失。若使用雙線策略，由于雙線分拼總輸出略大于主線生產能力，分拼至主線之間有分總成物料緩存。在一側線體發(fā)生故障時，緩存及另一側分拼線體可以繼續(xù)給主線供料，在一段時間內不會影響主線的產量。車間的車型排序系統會快速的識別分拼總成的供應狀態(tài)并及時的調整主線車型隊列。雙線的使用極大的減少了因為分拼故障報警停線而造成的整個白車身焊裝車間的產能損失。

圖4 某工廠側圍分拼單線上料點（黃色框）

另外，每當工廠有新車型引入或者產品換代時，白車身焊裝車間需要針對新零件引入及老零件的影響進行相關的機器人和控制系統等設備調試，抓手工裝及焊槍等其他工藝設備改造，這個過程通常會使白車身焊裝車間連續(xù)停產時間增加。特別是在普通車型年變化時，主線改造量相對較小，需求連續(xù)改造周期較短，但側圍及門蓋為全新，改造量相對較大，對原有線體影響較大，導致需求連續(xù)改造周期較長。當采用雙線策略時，設備改造通常僅涉及單個線體，不影響另一側其他車型造車，通過排產優(yōu)化，施工進度優(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，從而將整個停產改造周期減少一半。極大減少因停產改造產生的白車身焊裝車間產能損失。

2.3 零件切換頻次減少

圖5 某工廠側圍分拼雙線上料點（黃色框）

在早期生產線規(guī)劃過程中，由于線旁空間有限同時兼顧操作工人取料的便利性，通常情況下每類零件規(guī)劃預留2或3個上料位以便支持不同車型物料上件需求，若車型數量大于該上料庫位數量，會存在某些車型的零件料箱無法直接放置在規(guī)劃預留的上料位置的情況，則需要按需進行物料料箱切換。車型數量越多，各車型生產隊列越復雜，物料切換頻次越高。大量的物料切換頻次會增大現場工人工作量甚至增加工人數量。單線生產時，針對8種車型，即每個上料工位的每個零件類有8個零件料箱，按每類零件預留2個上料位來計算，有額外6套零件無法放在上料位，若此時線體中有該6套零件的生產需求，便需要現場人員將物料進行切換如圖4所示。使用雙線策略時，單側相當于僅有4種車型，按每類零件預留2個上料位的相同狀態(tài)來計算，單側有額外2套零件無法放在上料位，左右側共4套零件需要切換，單類零件的料箱切換次數采用雙線策略比單線減少33%，如圖5所示。

3 結束語

針對多車型高柔性生產的白車身焊裝車間，分拼線體采用雙線策略是一種比較主要的生產線規(guī)劃布局方式，目前已在部分國內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，也減少了車間產能損失及物料切換頻次，提高了車間的生產效率。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量需求相同，兩邊產量需求差別過大會導致產量需求高的一側達到其規(guī)劃的生產產能而產量需求低的一側無法達到其規(guī)劃的生產產能，若兩側實際的產能總和小于主線規(guī)劃產能，會導致分拼線產品供不應求從而拉低主線的線速。另外，雙線到主線之間的緩存方式，緩存位數量，生產切換邏輯等也需在規(guī)劃階段結合各工廠實際情況進行綜合分析。

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

[2] 楊云.簡述汽車行業(yè)焊裝生產線規(guī)劃及布置[J].中國新技術新產品,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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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)于英國帝國理工學院高級機械工程專業(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。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.063