發動機裝配線設備技術及維修管理策略

呂利偉，常亞洲

（一拖（洛陽）柴油機有限公司，河南洛陽 471003）

0 引言

隨著“中國智能制造2025”的提出，我國的機械制造行業迎來了前所未有的發展機遇，大部分汽車制造行業不斷進行設備技術升級，尤其是國內發動機行業迎來了井噴式的發展。自動化生產線及智能化的裝配線成為當前各大汽車行業或發動機生產企業青睞的生產組織方式，逐漸向著自動化、柔性化、信息化、智能化、可視化方向發展，成為投資的熱點，也成為提升企業產品質量和產品競爭力的重要增值點。

但是先進的自動化生產線及智能化的裝配線能夠真正成為企業發展真正推手，還要看自動化智能生產裝配線在實際生產中是否能夠充分保持故障率低、穩定可靠、高效節能的運行狀態，在行業競爭中發揮巨大的技術優勢、成本優勢、質量優勢。對先進的自動化智能生產裝配線的設備技術提出了更高的要求，在設備的維護和保養、設備故障診斷上采用與時俱進的模式和方法。

1 自動化裝配線設備構成及設備技術特點

發動機裝配線是對發動機各零部件順序裝配的流水線工藝過程，每個工位之間是流水線生產。裝配線工藝裝備主要包括5個類型：①總成和分總成裝配線（總裝線和分裝線）；②移載翻轉設備；③自動擰緊設備；④專用裝配設備；⑤檢測設備。為了更細化總裝線的裝配內容，又將總裝線分為預裝線、內裝線、外裝線。在總裝線和分裝線上，國內普遍采用柔性輸送線輸送工件，并在線上配置自動化裝配設備，提高效率。柔性輸送線主要有摩擦輥道和啟停式動力輥道兩種。裝配線上的自動化設備主要有工業機器人、桁架、機器人專用機械手、自動打號機、各式專用擰緊機、轉臺、回轉力矩檢測設備、活塞凸出量檢測設備以及其它專用裝配設備等，可大大提高裝配線的裝配能力。

發動機裝配線通過計算機信息技術、機械電子技術、人工智能影像識別技術等的綜合交叉應用，使每個環節的控制具備高的可靠性和一定的靈敏度，實現裝配線生產的連續性和穩定性。可以更好地實現產品的高精度、高效率、高柔性和高質量。MES系統的接入應用實現了工廠現場無紙化辦公、物料的裝配防錯、生產進度的監控、生產異常的呼叫/報警、產品的質量控制等功能，提高發動機生產效率和質量。

發動機裝配線上大量工業機器人、桁架及專用機械手的廣泛應用，缸體打刻機、高度提升機、涂膠機、油封壓裝機、凸輪軸安裝引導機等大量專用設備的應用，大大降低了人工勞動強度，提高了勞動效率。以靜扭矩扳手和定扭矩扳手替代沖擊式氣動扳手的自動擰緊技術，使發動機的裝配可以獲得高精度、穩定的擰緊質量。通過托盤及隨行工裝夾具的柔性夾具技術、基于工位上RFID讀寫技術的主動識別技術、柔性快速輸送技術的應用，實現了產品零部件快速無故障的輸送和定位，達到了提高裝配精度和生產效率的目的。缸套內徑測量機、曲軸回轉力矩檢測機、活塞凸出量檢測機等高精度測量設備、MES信息管理組成的質量管理系統，實現對裝配過程的動態監控，對產品質量狀態的全程跟蹤、質量追溯。

2 自動化裝配線目前狀況和發展趨勢

隨著信息技術不斷發展，發動機裝配技術越來越朝著智能化的方向發展，和傳統裝配相比，在裝配效率質量方面取得了巨大的進步。其中最重要的兩個技術就是工業機器人技術和機器視覺的相關技術，使得裝配的很多環節都是自動完成裝配和檢測的過程。使發動機裝配線柔性化程度不斷提高，發動機裝配線現場的人員不斷減少，裝配線的生產節拍不斷提升，由此帶來的時間優勢和成本優勢，能快速的將具有價格競爭力的優質產品投放到市場上，為企業帶來可觀的效益。但是一旦裝配線設備出現故障造成停線，將對企業造成不可估量的損失。

因此裝配線設備的穩定性、可靠性越來越受到發動機生產企業的重視。大型發動機生產企業投入巨額資金引入國外先進的智能裝配線，如：德國GROB、德國杜爾、德派、意大利捷飛特等國外著名汽車自動化裝配線供應商。同時國內在自動化裝備成套解決方案也飛速發展，如：浙江江工、上海維日托、上海天永智能、蘇州臺宇、蘇州永達等大批自動化裝備科技企業專注于自動化自主技術的研發和提升，迅猛崛起，帶動了整個產業技術的向前發展，提升了國內工業自動化裝備的市場規模。自動化精密裝備呈現高精度化和高集成化、柔性化和智能化、國產化替代趨勢。

3 自動化裝配線設備故障特點

3.1 復雜性和隱蔽性

與傳統的單機設備不同，自動化裝配線設備是集機械、電氣、液壓、氣動、光學、軟件、計算機信息技術于一體的高科技智能裝備，設備技術含量較高、系統復雜、集成電路、執行元件多，呈現出的故障各種各樣，故障產生來源可能來自不同的方向，引起故障的原因可能有多種，如：人為因素故障、軟件故障、硬件故障。且故障呈現出復雜性，有些現象是電氣故障，但可能是由于機械故障造成，有些呈現出機械故障，但可能是電氣故障引起。

3.2 突發性和偶然性

自動化裝配線運行模式特殊，連續運轉時間長，有些甚至24 h不停機運行，設備故障出現突發性和偶然性。設備供應商技術能力和設計水平、安裝調試水平對自動化裝配線的設備穩定性帶來了較大的不確定性，造成設備故障的突發性和偶然性增加。

3.3 周期性和必然性

自動化裝配線使用大量的非標件和非標設備，連續工作時間長。通常采用在線故障緊急排除的維保模式，對于一些具有壽命周期的易損件將會在一定時間后導致故障的發生，一些部件因設計工況不同，載荷不同、功率匹配不同等造成零部件的受損失效，一些部件、機構的設計缺陷引起部件和機構的提前損壞，最終導致周期性的故障出現。

4 自動化裝配線設備維修與保養策略

4.1 維修和保養清晰定位

設備維修技術人員要對自動化裝配線要有清晰的認識，要清楚維護的對象是一條技術含量高，集多項高精尖技術綜合交叉應用的智能自動化裝配線，承載著公司產品質量和效率的飛越，是公司上下期待的高新技術裝備。技術人員要從該線特點、功能、原理等多方面進行深入研究，做好理論技術基礎儲備，同時要充分了解裝配線從引進時技術方案、部件設計、安裝調試效果、試運行情況等對其進行技術分析研判，確定該線技術水平情況，其未來運行時的可靠性和穩定性如何，為維護和保養梳理出清晰的方向。

4.2 維修保養方式轉變

由于自動化裝配線工作模式的特殊性，突發性故障對整線生產影響較大，裝配自動化線的維修模式應該逐漸由事后維修、現場搶修向計劃檢修、計劃保養的制度化、周期性的方式轉變。通過提前制定檢修作業內容、項目，明確檢修方法，合理充分利用周末節假日停線時間安排設備檢修。充分利用故障信息記錄開展故障分析，開展有針對性的日常檢修。要通過檢修保養作業將80%～90%的日常故障消除在檢修中，大大提高自動化裝配線的整體運行效率，減少日常突發性故障的出現。

4.3 設備專項檢修和專項保養

設備維修技術人員要根據設備特點合理的劃分成不同的檢修單元，以已經出現過的故障、日常點檢發現的異常問題、設備巡檢中發現的設備故障隱患等為依據，圍繞潤滑、緊固、磨損損壞件更換、缺陷改善、設備改優化等方面制定專項檢修和保養計劃，充分利用停機時間完成檢修保養工作。將大部分可能的故障隱患、已經出現過的同類故障、反復出現的故障消滅在專項檢修保養作業中，提高專項檢修保養的針對性和有效性，降低日常重大突發性故障的發生。

5 自動化裝配線設備管理方法變革與創新

5.1 建立科學有效的管理體系

自動化裝配線整體系統復雜，技術難度高，從整條線的規劃、設計、設備方案的落地都要有專業的設備技術人員的參與，從整線設備的科學性、經濟性、穩定性、可靠性、安全性及可維修性等方面考慮，對供應商給出的設備技術方案、零部件及配件選型等進行把關、從而滿足工藝要求和整線節拍。在進行自動線設備的維護過程中，對于設備的改造更新、維修維護、備件采購及選型等都需要設備維修管理部門進行全程的監管。建立設備維修檔案、對設備的維修記錄以及維修方式進行歸檔，并采用信息化的方式推進設備維修管理的進程。

5.2 強化技術管理

5.2.1 分類管理和差異化維修

根據設備的重要程度、設備技術的復雜程度，同時考慮到設備在整線是否可替代，損壞后是否有應急預案等因素，將設備分為3個不同的級別：關鍵設備、重要設備和次要設備。

（1）關鍵設備。這類設備在整線中替代性差、維修難度大，一旦停機將造成較長時間的停線，帶來嚴重的后果和損失。這類設備需要進行實時的狀態監控，嚴格落實班前班后的重要部位檢查和定期檢查保養，如：工業機器人及機械手等。

（2）重要設備。這類設備安全性高，具有較高的精度要求，對產品質量起著至關重要的作用，這類設備出現故障，將會導致產品質量不受控，甚至導致停線，需要加強該類設備的定期校準、檢修和保養，確保其良好的運行狀態。如：各種擰緊機、測量設備。

（3）次要設備。這類設備技術和維修難度低，故障類型單一，如果出現故障也不會影響產品的質量，不容易造成較長時間的停機的風險，可應對的措施較多。這類設備往往采用事后維修的方式。如：線體、專用輔具等。

5.2.2 科學建立備件支撐

自動化裝配線設備種類繁多，涉及到大量機械非標件、標準件、電氣元器件，總體價值昂貴。科學合理的建立完善的自動化裝配線備件庫，能夠在發生故障時快速高效的完成故障排除，給裝配線恢復正常運行贏得先機，創造良好的經濟效益。

設備技術管理人員要認真研究設備故障特點、故障產生機理，開展設備使用狀態分析，充分利用磨損機理、零部件受力狀態分析、使用壽命分析等方法，結合設備故障信息梳理出輕重緩急的備件清單和數量，為自動化裝配線的維修提供備件支撐的同時，最大限度的降低自動化裝配線的備件庫存資金量，降低自動化線的維修成本。避免盲目按照不同型號備件，所有品種全部建立庫存的方式儲備，既加大了備件資金占有量，同時又可能出現急需量大的備件仍然得不到滿足，而備件資金已經超出較大的預算，多數備件長期處于庫存無用狀態，給裝配線維修帶來較大的制約。

5.3 維修技術人才培養

由于激勵機制不健全、工資待遇低、人員培訓不到位、維修工作條件惡劣等原因，設備維修管理人員和維修工人大量流失，對設備管理維修行業造成一定的影響。一般的維修工人僅僅依靠經驗維修，沒有良好的理論基礎，在進行智能化設備的維修中往往難以適應。具有理論基礎扎實、設備故障分析能力和動手能力強的自動化設備維修技術人才十分缺乏。這些因素也給先進自動化裝配線維護和管理帶來了困難，制約了自動化裝配線最大效能的發揮，給企業帶來了較大的經濟損失。需要通過政策調整，加強維修技術人才的培養，為企業輸送大量優秀的設備維修管理人才，為企業自動化裝備保駕護航。

6 結束語

隨著科學技術的發展，自動化裝配技術成為未來發展的主流，對工業產生了深遠的影響。作為一名設備技術維修人員，要繼續研究學習，不斷向新科技、新領域邁進，才能真正駕馭未來自動化設備，確保設備的可靠運行。