空調控制器智能化車間規劃分析

孫玉萍，范超眾

（中機第一設計研究院有限公司，合肥 230601）

1 引言

隨著我國居民生活水平的提高，人們對生活環境的要求日益提高，空調作為日常消費品進入千家萬戶、工礦企業，空調的市場需求量快速增加。相關白色家電制造企業為適應市場形勢，在全國范圍內對家用空調、商用空調生產制造進行投資建廠，降低區域運輸成本，提高當地市場占有率。空調制造企業，如格力、美的、奧克斯等異地大規模興建制造基地，利用當地生產成本優勢實現產品擴張。

家用空調的制造過程主要包括鈑金成型、注塑成型、兩器制造、控制器制造以及內、外機裝配等工藝環節。作為空調的重要組成部分，控制器的作用主要是改變空調工作模式、接收遙控器的紅外信號以及檢測空調里面的各種參數等，掌握空調的信息并及時做出控制指令，其制造的精度以及生產質量的穩定性直接影響到空調運行過程中的可靠性，因此，控制器制造是空調生產環節中的重要一環。

近年來，隨著信息技術、傳感技術、物聯網技術等智能制造技術的興起和逐步成熟，“智能工廠”已成為家電制造企業轉型升級的主要突破方向【1】。各家電企業為了提高產品質量、降低成本、縮短研制周期，大力推行智能制造技術、智能裝備和建設智能化工廠。本文結合筆者實際工作經驗，以某公司空調控制器車間新建項目為案例，闡述了智能化控制器車間的規劃設計。

2 控制器車間的工藝設計

2.1 車間任務與生產綱領

某公司空調控制器車間規劃年產800 萬套智能空調配套件，其生產產品主要包含外機主板、內機主板、顯示器以及遙控器主板。車間采用雙班制生產，年工作時間300d。

2.2 生產工藝流程

空調控制器的生產工藝過程主要包括SMT（表面貼裝技術）貼片、AI（自動插件）以及后焊線。其主要生產工藝流程分述如下。

2.2.1 SMT 貼片工藝流程

上板→印刷→貼片→回流焊→AOI（自動光學檢測）→收板。

2.2.2 AI 線工藝流程

上板→臥插/立插→收板。

2.2.3 后焊線工藝流程

上板→裝載具、貼條碼→異型插件→手工插件→插件檢驗→波峰焊→整形補焊→AOI→ICT 測試→FCT 測試→打膠→噴漆→固化→組裝→打包。

2.3 工藝設計方案

根據控制器生產工藝流程，空調控制器智能化生產車間主要由原材料庫、SMT 生產線區、AI 生產線區、后焊線生產區、裝配區以及生產輔助用房組成。主要生產工藝設計方案如下2.3.1～2.3.2 所述。

2.3.1 原材料庫

控制器車間所用原料主要有PCB 板（印刷電路板）、電容、電阻、IC（集成塊電子零件）、熔斷器、傳感器、二極管、三極管、電子線等很多種類，其特點是物料種類多、批量大、體積小等。控制器車間原材料主要通過廂式貨車送入物資庫進行分揀、存放，根據生產需求，按要求配送至生產線邊。控制器原材料的存儲形式主要為高位貨架，隨著車間智能化水平的提高，越來越多的控制器車間采用自動化立體庫進行物資存儲，以提高物料管理效率、減少人工揀選強度、降低管理成本。

2.3.2 自動化生產工藝

空調控制器自動化生產主要包括SMT 自動化生產線、AI自動化生產線以及主板后焊線。

1）SMT 自動化生產線是將片狀元器件安裝在印制電路板（PCB）的表面，通過回流焊方法加以焊接組裝的自動化生產技術。SMT 自動化生產線設備主要由上扳機、印刷機、錫膏厚度檢測機（SPI）、貼片機、回流焊機、自動光學檢測機（AOI）、接駁臺、下扳機等設備組成。通過上、下扳機實現PCB 板的批量裝載、收集，實現生產過程的物流自動化；通過SPI、AOI、SMT首件檢測儀等在線檢測設備，實現生產過程的檢測自動化。

2）AI 自動化生產線分為臥式插件線以及立式插件線，分別對控制器主板上的臥式元件（臥式電阻、臥式電容、二極管等）和立式元件（陶瓷電容、電解電容、三極管、水泥電阻等）進行自動插裝。AI 自動化生產線主要由上扳機、臥式插件機/立式插件機以及下扳機等設備組成。通過自動化設備的投入實現生產、物流的全自動化。

3）主板后焊線主要完成各類異型元件（如大電容、電感、濾波器、變壓器、二極管、光耦、IC、蜂鳴等元件）的插裝、焊接、測試等任務。主板后焊線主要由噴涂機、波峰焊機、AOI 光學檢測機、ICT 在線測試機、FCT 在線測試機、自動打膠機、自動噴漆機以及固化爐等設備組成，通過皮帶輸送線以及移栽機實現生產過程的自動化、流線化。

4）根據車間信息化需求，打造SMT 自動化生產線、AI 自動化生產線以及主板后焊線多線聯網，采用MES 系統實時收集、處理各項生產數據，對物料物流狀態進行實時盤點，實現設備互聯互通共享、異常實時反饋、實時實地迅速處理等，實現生產過程的信息化。

3 控制器車間平面布局規劃

3.1 控制器車間布局規劃原則

對于空調控制器車間布局需根據產品特點、生產綱領、生產班制、生產工藝流程將車間內生產區、生產過程輔助用房以及管理服務設施合理地進行布置，實現工藝路徑最短、物流路線最優。生產區主要包括原材料存放、分揀區，SMT 生產、AI 生產、主板后焊線生產區，半成品存放、主板裝配區等；生產過程中的輔助設施主要有預加工、芯片燒錄、鋼網清洗、載具清洗、工裝存放、變配電室等；車間內管理服務設施主要有車間辦公室、更衣室、會議室、員工培訓室等。

3.2 控制器車間土建參數

根據產品生產綱領、生產班制、產品工藝特點以及廠區具體情況，新建空調控制器車間長144m、寬108m，為2 層框架結構廠房，車間柱距為9m、跨度為12m，生產車間1 層高5.5m，2 層高6m。根據生產過程中涉及的原輔材料、產品的性質以及生產線長度對防火墻位置的要求【2】，控制器車間設置為丙類一級廠房，且進行自噴設計。

生產車間1 樓設置物流門，物流門的尺寸為寬3 500mm，高3 700mm；考慮后期設備安裝過程中會有大型設備的吊裝，車間2 層設置設備吊裝平臺。

3.3 控制器車間工藝布局規劃方案

3.3.1 規劃方案介紹

控制器車間圍繞空調內機總裝車間以及外機總裝車間組織生產物流方向，控制器車間為2 層框架結構廠房。車間1 樓主要由外協件存放區，內機、顯示器、遙控器主板半成品存放區以及裝配區組成；車間2 樓主要由SMT 生產區、AI 生產區、主板后焊線生產區、生產輔助用房以及管理設施用房組成。控制器車間各樓層工藝布局如圖1、圖2 所示。

圖1 控制器車間1 層規劃方案

圖2 控制器車間2 層規劃方案

3.3.2 規劃方案說明

1）外協原材料在1 樓進行預加工以及拆包備料后，通過車間北側的提升機以及貨梯配送至2 樓生產區，然后通過AGV 配送至各條自動化生產線。

2）結合內機總裝車間以及外機總裝車間的位置，2 樓生產區的生產物流方向為由東往西，依次完成SMT 生產、AI 生產以及后續焊接生產工序，生產過程中的物料輸送主要通過AGV 完成。

3）外機主板在2 樓完成裝配任務，通過皮帶輸送線與后焊線進行銜接，實現一個流生產，裝配完成后的外機主板通過AGV 以及空中連廊配送至外機總裝車間。

4）焊接完成后的內機主板、遙控器主板以及顯示器主板通過車間西側的電梯以及提升機配送至車間1 樓進行暫存，根據總裝車間生產需求，按訂單配送至裝配區進行裝配后通過懸掛輸送線單件輸送至內機總裝車間。

本項目通過生產跨度的合理劃分，實現生產面積的高效利用；通過生產區以及輔助區的合理布局，實現二者的有機結合；通過車間內AGV、貨梯、提升機、皮帶輸送系統以及懸掛輸送系統等自動化裝備的應用，實現物流過程立體化、自動化，輔以生產過程中信息化系統的實施，打造成為空調控制器生產的智能化車間。

4 結語

空調控制器車間是空調生產組織中的重要單元，一方面，在設計前要高度重視電子工業生產工藝現狀以及智能化發展趨勢，采用自動化、信息化手段提升工藝裝備水平，降低工人勞動強度，保證產品質量；另一方面，為了提高園區面積利用率，采用多層廠房組織生產，需在設計前規劃好生產物流方向、生產物流方式、生產輔助用房功能及位置等，保證生產物流最優化。