論純電動乘用車總裝生產(chǎn)線的設(shè)計

甘國輝

摘 要：總裝生產(chǎn)線設(shè)計開發(fā)是總裝工程的重要內(nèi)容。文章結(jié)合純電動乘用車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝要求，對其總裝生產(chǎn)過程進(jìn)行了深入研究及思考，然后以生產(chǎn)線設(shè)計步驟為主線，著重分析了基本信息的收集、工藝流程及主線的設(shè)計、工藝設(shè)備及工藝布局的選擇等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，最終提出了純電動乘用車總裝生產(chǎn)線設(shè)計工作的方法及要點(diǎn)，這些方法及要點(diǎn)對于總裝生產(chǎn)線規(guī)劃與設(shè)計具有一定的實(shí)用價值，能有效地保證開發(fā)質(zhì)量、縮短開發(fā)周期、降低設(shè)計成本。此外，對于企業(yè)加快形成更加科學(xué)化、高效化、規(guī)范化的汽車總裝生產(chǎn)新局面有積極的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：純電動 乘用車 總裝 生產(chǎn)線 規(guī)劃設(shè)計 方法 要點(diǎn)

在工裝開發(fā)周期越來越短的今天，要快速、正確地開發(fā)出一條純電動乘用車總裝生產(chǎn)線，就必須對生產(chǎn)線的設(shè)計步驟及方法進(jìn)行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，方可實(shí)現(xiàn)。下面介紹生產(chǎn)線設(shè)計的步驟、方法及需考慮的因素。

1 獲取基本信息

總裝線設(shè)計時，首先需獲取以下信息：1）生產(chǎn)線混線車型策略，2）車型平臺及預(yù)計工時信息;3）車型參數(shù);4）生產(chǎn)綱領(lǐng);5）物料模塊化狀態(tài);6）投資預(yù)算;7）物流策略;8）總平圖等。這是成功開發(fā)生產(chǎn)線的前提條件。

2 設(shè)計工藝流程

由于市場個性化需求不斷增強(qiáng)，一條總裝線生產(chǎn)多種車型已成為常態(tài)。對于混線生產(chǎn)的車型，要提高模塊化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化水平，減少專用零部件數(shù)量。這樣即可實(shí)現(xiàn)規(guī)范化的總裝工藝流程，如圖1所示。

3 設(shè)計主線輸送設(shè)備

3.1 主線長度L（單位：m）

公式：L=（d+a）×B/{C×[60×（D ×T×n×P）/A]×Y}+E

說明：d-最大車型長度（m）;a-兩車間距（取0.8m～1.2m;CARE線取1.8m）;B-主線總工時（min）;C-人員負(fù)荷率（取0.85～0.95）;D-天數(shù)（每年）;T-工作小時數(shù)（每班）;n-工作班數(shù)（每天）;P-設(shè)備運(yùn)行率（取0.90～0.95）;A-年生產(chǎn)綱領(lǐng)（臺）;Y-工位密度（取1.8-2.5）;E—升降段、爬坡、轉(zhuǎn)彎及檢查、ECOS等非裝配工位長度的總和。

3.2 主線寬度（單位：mm）

計算公式：主線寬度（B0）=最大車身或吊具寬度（B1）+作業(yè)空間（2×B2）+料架空間（2×B3），考慮將來智能化設(shè)備寬度，主線寬度統(tǒng)一取10000mm;見圖2和圖3所示。

說明：a內(nèi)飾或終裝線B1=最大車寬;底盤線B1=吊具寬度=最大車寬+400mm;

b作業(yè)空間（2×B2）=2×1500mm=3000 mm;

c內(nèi)飾或終裝線料架空間（2×B3）=（10000mm-2×B2-最大車寬）;

d底盤線料架空間（2×B3）=（10000mm-2×B2-最大車寬-400mm）。

3.3 主線的分段型式

3.3.1 分段的效用

1）利于人機(jī)工程的最優(yōu)化，節(jié)約投資成本;2）便于維修和管理。通過分段控制，容易處理每段內(nèi)的故障，提高線體的運(yùn)行效率;3）利于生產(chǎn)管理與質(zhì)量控制。根據(jù)分段內(nèi)的工藝差別，實(shí)行不同的生產(chǎn)組織形式和工藝及質(zhì)量控制手段，可提高各段內(nèi)的生產(chǎn)效率及工藝、質(zhì)量控制水平。

3.3.2 分段的選擇

1）適應(yīng)裝配工藝特點(diǎn)。即要適應(yīng)如下純電動乘用車的裝配特點(diǎn)：a內(nèi)飾裝配。包括儀表板總成、線束、充電插座、前懸、擋風(fēng)玻璃等;b底盤裝配。包括電池包線束、電機(jī)與懸置總成、電池包、后橋總成、輪胎等;c終裝裝配。包括電機(jī)接口附件、蓄電池、座椅、車門、加注、電檢等。

2）適應(yīng)人機(jī)工程要求。根據(jù)總裝工藝特點(diǎn)，裝配線高度空間布置形式應(yīng)為：低工位—高工位—低工位。

3）通用分段型式。三段式，即低工位的內(nèi)飾工段（車身側(cè)裙下邊緣到地面高為400～450mm）、高工位的底盤工段（車身側(cè)裙下邊緣到地面高為1600～1700mm）、低工位的終裝線工段（車身側(cè)裙下邊緣到地面高為250～350mm）。

3.4 主線的運(yùn)行形式

一般分為兩種。一種是強(qiáng)制運(yùn)行式，工位上的工人利用基礎(chǔ)車身連續(xù)緩慢通過本區(qū)間的時間進(jìn)行作業(yè)。沒有等待工時的浪費(fèi)，但導(dǎo)致線體長度加大，勞動強(qiáng)度增大，而且對技能要求增高。另一種是間歇運(yùn)行式，輸送機(jī)構(gòu)是作間歇運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)基礎(chǔ)車身移動到工位中間時，停止運(yùn)轉(zhuǎn)，工人進(jìn)行裝配，完成裝配后，輸送機(jī)構(gòu)開始運(yùn)行，將基礎(chǔ)車身輸送到下一工位，進(jìn)行下一個工作循環(huán)。有等待工時的浪費(fèi)，但可使輸送線縮短，勞動強(qiáng)度降低，而且技能要求降低。

一般來說，強(qiáng)制運(yùn)行式用于大批量生產(chǎn)，間歇運(yùn)行式用于小批量生產(chǎn)。對于純電動乘用車總裝線來說，優(yōu)先推薦強(qiáng)制運(yùn)行式。

3.5 主線的輸送方式

1）摩擦線輸送：通過摩擦輪，推動臺車/吊具，使之沿軌道運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)輸送。其特點(diǎn)是：噪音小;故障率低;成本較高。應(yīng)用于底盤線、門線。

2）寬推板輸送：基礎(chǔ)車身置于滑板上，利用驅(qū)動裝置驅(qū)動摩擦副，從兩側(cè)面推動一塊滑板，然后通過它推動位于其前面的滑板，實(shí)現(xiàn)輸送。分為普通寬推板和升降寬推板。其特點(diǎn)是：輸送平穩(wěn)、噪音小;故障率低;工人隨滑板移動，勞動強(qiáng)度較低;成本較高。寬推板布置建議為水平閉環(huán)循環(huán)，以提高利用率，其應(yīng)用于內(nèi)飾線、終裝線。

3）推桿鏈輸送：通過牽引鏈，帶動吊具，實(shí)現(xiàn)輸送，積放式懸掛輸送機(jī)由上、下兩層軌道組成，上層為牽引鏈軌道，下層為承載行走鏈軌道。其特點(diǎn)是：噪音較大;故障率低;可實(shí)現(xiàn)升降，但浪費(fèi)地面空間;有油品污染;成本低。應(yīng)用于空鏈，如底盤線。

4）空中自行小車：通過滑觸線取電，利用調(diào)頻電機(jī)驅(qū)動小車行走，實(shí)現(xiàn)物件的輸送;有兩種形式：一種是帶剪刀叉，另一種是不帶剪刀叉。其特點(diǎn)是：噪音小;故障率低;柔性好;無油品污染;成本高。應(yīng)用于底盤線、門線。

5）板式鏈輸送：車體置于板式鏈上，通過電機(jī)驅(qū)動板式鏈，實(shí)現(xiàn)輸送，分為單板和雙板鏈。其特點(diǎn)是：噪音小;故障率低;維護(hù)不方便;成本低。應(yīng)用于內(nèi)飾線、終裝線、調(diào)整線。

6）輥道輸送機(jī)：物件置于托盤中，然后通過轉(zhuǎn)動的輥道推動托盤行走，實(shí)現(xiàn)物件的輸送。布置為閉環(huán)循環(huán)，采用移行小車實(shí)現(xiàn)水平循環(huán)或采用升降機(jī)實(shí)現(xiàn)垂直循環(huán)。其特點(diǎn)是：噪音小;故障率低;維護(hù)方便;成本低。應(yīng)用于動力總成分裝線、輪胎、座椅輸送線。

主線比較流行的輸送形式：寬推板輸送（內(nèi)飾線）+摩擦線輸送（底盤線）+寬推板輸送（終裝線）。

4 選配工藝設(shè)備

為實(shí)現(xiàn)純電動汽車總裝工藝過程及保證產(chǎn)品質(zhì)量，除配備傳統(tǒng)乘用車的工藝設(shè)備外，還需配備如下純電動乘用車專用設(shè)備。

1）電力系統(tǒng)負(fù)載絕緣電阻測試設(shè)備。由工控機(jī)、絕緣測試儀、測試線纜等組成;對不含電源的B級電壓電力系統(tǒng)負(fù)載帶電部分相對于電平臺的絕緣電阻進(jìn)行測試。

2）電位均衡檢測設(shè)備。由工控機(jī)、直流等電位測試儀、測試線纜等組成;對高壓配電盒、前后電機(jī)控制器、電池包、電機(jī)等部件的電位進(jìn)行測試。

3）EV安規(guī)測試及絕緣監(jiān)測功能驗(yàn)證設(shè)備（淋雨前）。由工控機(jī)、安規(guī)測試儀、數(shù)字電壓儀、可調(diào)節(jié)電阻器、測試線纜等組成。對整車交/直流充電插座安規(guī)、整車級絕緣電阻、絕緣電阻監(jiān)控功能驗(yàn)證進(jìn)行測試。

4）EV安規(guī)測試設(shè)備（淋雨后）。由工控機(jī)、安規(guī)測試儀、數(shù)字電壓儀、測試線纜等組成。對整車交/直流充電插座安規(guī)、整車級絕緣電阻進(jìn)行測試。

5）交/直流充電性能及故障模擬測試設(shè)備。由工控機(jī)、直流充電測試系統(tǒng)、定制化交/直流充電測試槍頭、測試電纜等組成。對交/直流充電、充電過程中實(shí)時檢測、交/直流充電異常故障模擬進(jìn)行測試。

5 選配電控系統(tǒng)

國內(nèi)外的總裝生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢是自動化、數(shù)字化、智能化。廣泛采用PLC控制，線體的啟動、輸送速度、設(shè)備停工信息時刻與整個工廠的生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，建立ANDON和MES相結(jié)合的系統(tǒng)。故總裝生產(chǎn)線設(shè)計除目前通用的電氣控制需滿足外，還需重點(diǎn)考慮到新技術(shù)的應(yīng)用等因素，隨著物聯(lián)網(wǎng)、自動化、智能制造等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用普及，將會有更多的智能化設(shè)備、工裝及工具需要加入到系統(tǒng)中進(jìn)行互聯(lián)。故總裝生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)具有先進(jìn)性及前瞻性，生產(chǎn)線硬件和軟件要預(yù)留有與MES、智能化設(shè)備等連接的接口，并要具有可擴(kuò)展和升級的空間。

6 設(shè)計平面布局圖

純電動汽車總裝工藝與傳統(tǒng)汽車總裝工藝在整體平面布置上沒有很大的差異，但如果考慮建設(shè)動力電池PACK線，則需增加動力電池PACK線的平面布局。

總裝平面圖布置形式多樣，每種形式有其優(yōu)缺點(diǎn)，我們在設(shè)計平面布置圖時要堅持安全環(huán)保、簡單化、流向合理、移動最短、有效利用面積、彈性的原則，并結(jié)合各布置形式的特點(diǎn)，進(jìn)行平面布置圖設(shè)計。下面分類介紹幾種布置形式，以供參考選擇。1）S 形布置：各工藝段水平排列，生產(chǎn)線呈S狀分布。該布置特點(diǎn)：生產(chǎn)區(qū)域集中，生產(chǎn)線表面積較小，物流輸送路徑集中，不利于大件輸送，高JPH下，對物流有壓力，不利于外部排序;2）U形布置：生產(chǎn)線呈U型分布。該布置特點(diǎn)：生產(chǎn)區(qū)域相對集中;生產(chǎn)線表面積較大，物流較好;物流輸送路徑相對分散，可滿足較高JPH;有利于外部直送，尤其是U型口位置;3）T 形布置：生產(chǎn)線呈T型分布。該布置特點(diǎn)：生產(chǎn)區(qū)域相對集中;生產(chǎn)線表面積較大，物流較好;物流輸送路徑相對分散，可滿足較高JPH;有利于外部直送，尤其是T型的兩個缺口位置;4）L形布置： 生產(chǎn)線呈L型分布。該布置特點(diǎn)：生產(chǎn)區(qū)域相對集中;生產(chǎn)線表面積較大，物流較好;物流輸送路徑相對分散，可滿足較高JPH;有利于外部直送，尤其是L缺口位置;5）其他異型布置：生產(chǎn)線呈十字、米字、扇形等形狀分布。該布置特點(diǎn)：生產(chǎn)區(qū)域分散;生產(chǎn)線表面積較大，利于物流直送;對總成供貨，直送要求高;可滿足較高JPH的產(chǎn)能。

7 結(jié)束語

在開發(fā)純電動乘用車總裝生產(chǎn)線時，除遵循上述基本步驟和方法外，還需綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際、汽車市場供需、采購成本、維修成本、能源消耗等方面， 同時需要技術(shù)人員密切關(guān)注純電動汽車追求科技感和時尚感的特點(diǎn)，全景玻璃、旋轉(zhuǎn)座椅、快速更換電池機(jī)構(gòu)、無線充電技術(shù)等將廣泛應(yīng)用，相應(yīng)總裝工程技術(shù)也需做相應(yīng)變化， 緊跟時代科技發(fā)展步伐，不斷創(chuàng)新應(yīng)用新技術(shù)，方能正確開發(fā)出一條高效、節(jié)能、實(shí)用的總裝生產(chǎn)線。

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