汽車生產線自動島節拍提升

張艷清

摘 要 隨著人們生活水平的不斷提高，對豪華轎車的需求量也是越來越大。北京奔馳MFA廠區生產GLA車型需要經過沖壓，裝焊，涂裝以及總裝四大工藝，而作為第二道工藝的裝焊車間，不僅要消耗沖壓車間不斷提供的工件，還要不斷的給下一道工藝涂裝車間提供白車身，直接影響著整輛車身的生產進度。更重要的是生產過程中，面對著有限的buffer以及設備故障的嚴重威脅，裝焊車間的生產節拍起著至關重要的作用。提高瓶頸工位節拍也是迫在眉睫。

關鍵詞 自動島節拍 瓶頸工位 機器人 互鎖信號 工藝順序

中圖分類號：TM923文獻標識碼：A

0前言

MFA裝焊車間在進行工藝規劃階段需要根據年生產綱領推算出其生產節拍，再根據生產線的節拍來分解平衡各個工位的工藝內容。裝焊車間總共分為底盤，主線，以及四門和兩蓋三個區域。目前，根據市場對車型需求量調查，設計節拍為15JPH。隨著市場對前驅車型需求，提高節拍已經成為了MFA裝焊車間首要任務。節拍優化對焊裝線工藝內容及布局、確定設備利用率、生產線自動化水平、平衡成本預算等具有重要作用。科學、詳實、貼近實際的節拍提升是焊裝工藝規劃成功的重要保障。

1節拍分析

節拍分析是節拍提升的一個重要前提，節拍優化之前，必須對整個裝焊廠區有個整體的認識，還要對車間每一個瓶頸工位工藝及設備技術進行深入研究。從工藝順序，設備等待時間等可以利用的因素進行入手。有了前期方案，針對不同方案還要進行評估以及現場反復測試，方可普遍應用。圖1展示的是MFA裝焊車間布局圖以及規劃時期的節拍。

如圖1所示，裝焊車間設備種類多，數量大，自動島內空間狹小。基于以上現狀，提升節拍增加設備，這條路無法行通。只能通過優化機器人軌跡，利用機器人的等待及運行過程中這些非工藝時間，同時在不影響工藝質量前提下優化工藝順序。接下來主要介紹節拍提升方法。

2節拍提升方法

根據MFA裝焊車間的實際情況，主要優化方案為優化機器人之間互鎖信號，優化工藝順序以及機器人與PLC之間互鎖信號。

2.1優化機器人之間互鎖信號

該方法是提升節拍的主要手段，普遍應用到裝焊車間各個瓶頸工位，本文主要以Z2區域ST310工位為例，具體介紹該方法的應用。

該工位有三臺機器人，310RB200機器人焊接9個螺釘，用時143秒，而310RB400與500機器人同時作業，500機器人在焊完6個焊點時一直等待400機器人，直至400機器人焊完11個螺釘后才去繼續焊接;之后400/500機器人分別換槍，400進行點焊同時，500機器人開始螺柱焊。圖2展示ST310工位時序圖。

通過工序圖可以看出，提高該工位節拍必須要縮短500機器人的等待時間，而該等待時間主要是等待400機器人將11個螺柱焊點打完并抓完釘回到HOME位置，才允許500機器人繼續工作，那么在400機器人抓釘前就允許500機器人繼續焊接，這樣就節省了抓釘及回到HOME位置的時間。

另外310RB500機器人一直等待310RB400機器人焊接完成才去焊接，之后310RB400機器人又等待310RB500機器人焊接完成才去繼續焊接，那么在310RB400機器人焊接過程中，將310RB500機器人等待時間利用上，使該機器人同時焊接，這樣就大大縮短了310RB500機器人的等待時間。

2.2優化工藝順序

本方案主要基于Z2區域ST310工位的兩個機器人之間協調工作，500機器人焊接5個點后，一直等到400機器人抓釘前將互鎖信號釋放掉，這樣就省去了抓釘及回到HOME位置的時間。另外，縮短310RB500機器人等待時間就應當在310RB400機器人焊接過程中310RB500機器人也開始去焊接，這樣就要考慮兩個機器人焊接順序，圖2顯示為310RB400機器人與310RB500機器人焊接順序優化方案。

該工位優化完后，經過實際測量得知沒生產一輛車用時162s，而正常維修時間占總工時的15%，那么每小時生產車輛為3600sX85%？62s=18.9JPH。

2.3優化機器人與PLC之間信號觸發位置

該方法主要應用于Z2區域ST330工位，具體方法為優化前：當330RB100/200/300三臺機器人完成作業回到HOME位置時，工裝胎定位銷下降，然后滾床升起，滾床升起信號傳給PLC，PLC此時觸發卷簾門開啟， ?這時車從330工位傳到340工位，到位后卷簾門關閉，此時關閉信號傳給PLC， PLC再觸發320buffer向330工位發車;

優化后：當330RB100/200/300三臺機器人完成作業回HOME位置過程中，就觸發工裝胎定位銷及升降滾床同時下降與升起，同時卷簾門也升起，當卷簾門升起到位后，車便從330工位向340工位發車，車到位后，卷簾門開始關閉同時， 320BUFFER工位開始想330工位發車，這樣節省了滾床升起時間以及卷簾門開啟與關閉時間。

該工位優化完后，經過實際測量得知每生產一輛車用時168s，而正常維修時間占總工時的15%，那么每小時生產車輛為3600sX85%？68s=18.21JPH。

3總結

節拍提升除了要有完善的技術標準作為依據，還要求具有豐富的規劃經驗和工作經驗，以及需要機器人編程經驗、工藝經驗、生產線調試經驗等作為輔助，才能更好地完成節拍優化。同時，要注意利用機器人，PLC技術手段進行驗證，進而使節拍提升更加科學。本文主要以北京奔馳MFA裝焊車間為背景，對各個區域進行節拍優化，充分利用了機器人，PLC編程技術，使MFA裝焊車間從開始的15JPH達到了17.4JPH，年度增產4000輛，為北京奔馳汽車有限公司創造出更多利潤。

參考文獻

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