汽車底盤隨行合裝工藝的探討與應用

高 勇，李智文，劉德志

（廣汽本田汽車有限公司一工廠，廣東 廣州 510700）

項目組所在總裝車間建成于2003年，所采用的底盤合裝方式為分體式定點合裝方式。使用了十余年后，原有的設備組成架構，局限了設備的可持續(xù)開發(fā)性，在人員削減、工時控制、新車型導入等各領域均容易存在阻礙事項，不利于公司的持久發(fā)展。基于此，如何對底盤合裝設備進行更新優(yōu)化、提升人員效率便作為后續(xù)的推進方向。

通過對各大主機廠底盤合裝方式的調研，目前主流底盤合裝方式有[1]：

1）分體式定點合裝：車身吊具運行于同起同停的輸送線上，作定位限制。在不同的車位上采用拖鏈式移載舉升平臺，配合人工輔助的方式完成工序。主要分為后懸合裝、前懸合裝、后懸1 G等工序。其特點在于結構簡單，成本相對較低。但由于工藝的拆分，需多個車位完成合裝工序，在車身移動的過程中作業(yè)人員無法作業(yè)，造成工時上的浪費。

2）環(huán)線滑撬合車：依賴車身吊具的定位，通過一體式滑撬上搭載前后懸總成零件，由人工目視及輔助的對位方式引導裝配。其特點在于機械與工藝的布局靈活，節(jié)拍可調。但由于設備架構巨大，施工切換工期長。

3）AGV合車：自動導引運輸車（Automated Guided Vehicle, AGV）是一種以系統(tǒng)地圖指引為路徑（圖1），配備輔助導航裝置根據(jù)規(guī)定的路線行駛的自動運行小車。在此基礎上合裝式AGV是搭載有舉升機構的大型AGV，通過導航在線體中跟隨主線吊具流動，通過人工輔助，對位合車。其特點為多舉升獨立控制并跟隨吊具移動，節(jié)約有效作業(yè)工時，路線設置靈活。需要由多臺AGV實現(xiàn)運行環(huán)線，因單臺AGV造價較高而影響整體投入成本。但隨著AGV及關鍵部件逐步國產(chǎn)化，近年來價格已逐步降低。

圖1 AGV循環(huán)路徑示意圖

4）全自動合車：通過高精度定位工裝，固定前后懸總成零件，由機械手、擰緊軸、機器人等自動化設備完成整體合裝過程。特點是大幅度削減人工作業(yè)，提高效率。但由于其設備精度要求高，總體投資較大，后期擴展能力低而不被廣泛應用。

項目組所在車間原使用的定點合裝設備節(jié)拍為72 JPH，隨著產(chǎn)能提升的需要，已成為車間的重點生產(chǎn)瓶頸。且由于勞務成本的逐年上升，為企業(yè)帶來勞務費用的負擔。結合工序內設備的實際情況，采用AGV合裝方案（表1）能將設備節(jié)拍提升至80 JPH，通過工藝的優(yōu)化可削減12人/雙班，且能在三年內收回投資成本，有效解決所面對的課題。

表1 改造前后效果對比

1 老舊化產(chǎn)線基礎上的技術改造

1.1 底盤合裝工序現(xiàn)狀與目的

底盤合裝工序由多套設備相互聯(lián)動組成，前/后懸總成分別在各自分裝線完成組裝后，通過各自的輸送設備輸送至定點合裝設備上，這部分設備包含有升降機、輸送鏈、設備地坑等十余臺設備及基建設施（圖2）。前/后懸定點合裝設備坐落于一條同起同停的車身輸送鏈處，該輸送鏈的特點在于所有作業(yè)工位的車身吊具同起同停；在單個節(jié)拍內搭載車身的吊具采用的是快進后靜止，員工再進行作業(yè)的生產(chǎn)工藝。而在吊具移動時，員工等待吊具完全進入工位的過程無法作業(yè)，存在大量的無效工時，造成資源上的浪費。若能使員工跟隨車體流動著作業(yè)，即可充分利用上這些時間，提高人員效率，降低人員成本。

圖2 改造前合裝區(qū)域與周邊設備示意圖

1.2 合裝AGV方式的選型

底盤合裝AGV為非標產(chǎn)品，根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要，底盤合裝用的AGV由單舉升至四舉升可供選擇。舉升的負載能力需要考慮所承托的零件重量，負載能力越高，其體積越大。其次，受舉升機構體積的限制，舉升揚程需要根據(jù)車身線體吊具的最低高度和所需承托零件的橫豎尺寸進行考慮。有必要限制舉升機構的最低高度，否則將會出現(xiàn) AGV移入線體時零件與車身吊具碰撞或舉升到最高位時無法與車身合裝的局面，如圖3所示。

圖3 項目組實拍合裝AGV樣式

根據(jù)產(chǎn)線的需求，不同車型間的軸距有所不同，為了達到理想的合裝狀態(tài)，在后懸舉升下方需要設置變距機構，便于軸距的調整。

AGV的導航方式[2]主要有電磁導航、磁帶導航、視覺導航、激光導航、自然輪廓導航等。在總裝車間應用中，從綜合成本、后期改善和維護便利性等因素考慮，磁帶導航為最佳選擇，此種導航方式也是目前汽車行業(yè)應用最為廣泛和成熟的[3]。

1.3 運行線路的規(guī)劃

明確所使用的AGV樣式后，則需要根據(jù)現(xiàn)場的設備及工藝布局進行AGV的路線規(guī)劃。由于老產(chǎn)線的設備工藝布局基本已定型，無法大規(guī)模地改變。需綜合考慮行駛距離、AGV數(shù)量、充電效能[4]、生產(chǎn)節(jié)拍等。合理的路線在提高效率的同時，還可以降低AGV的使用數(shù)量，減少投入成本，如圖4所示。

圖4 工藝流程圖

由于AGV整體質量偏重，在啟停和轉向時均需要通過加減速來實現(xiàn)精準定位，故在線路的設計上需遵循距離最小、轉彎最少、避免堵塞的原則[5]。自動充電點應設置在AGV停止時間較長的等待或作業(yè)點上，保持有足夠的充電時間，以實現(xiàn)24小時不間斷續(xù)航。避免由于充電效能的不足而增加充電點，導致運行環(huán)線的加長和AGV數(shù)量的增加。為此，項目組創(chuàng)新設計出環(huán)線外長期充電方案，實現(xiàn)在同樣AGV（8+1）臺數(shù)的前提下，工位路線的縮短，如圖5所示。

圖5 合裝AGV規(guī)劃路線

1.4 項目的推進與實現(xiàn)

項目的難點在于垂直切換[6]。基于某汽車公司總裝領域創(chuàng)新提出的“0-FIS”理念[7]（“0-FIS”是指 Zero（0損失）、Flexible（柔性化）、Intensive（集約化）、Smart（智能化）），在生產(chǎn)線生產(chǎn) 0損失的前提下推進實施：

1）因地制宜，分步投入：項目組需在原有的線體基礎上進行改造，為了避免二次投入帶來的成本增加，將原來復雜的施工工序細化，進一步模塊化拆分（如：車身線體摩擦化改造、非設備區(qū)域地面平整化、非主體設備提前拆除等），將不同工序環(huán)境下的設備進行拆分、整合，分階段實施，合理安排項目推進日程。

2）長短結合，三步法施工：根據(jù)排產(chǎn)計劃，為不影響正常生產(chǎn)，前期利用周末進行碎片化工程施工，利用長假期進行設備主體施工，利用夜班時間進行整改完善，從而合理拆分工程。

3）雙循環(huán)調試及應急預案：由于 AGV合裝需要以夾具工裝為依托完成前后懸總成的定位，在主體切換的假期無法滿足工裝的調試工作。故在線外建有1:1輸送線體，用于AGV的運行和工裝的線外調試。提前檢證，減少在主體工程完成后的在線調試周期。通過制定設備異常應對機制、預留PPA工位，從設備、人員、異常對應等方面確保設備異常的極端情況下，也能正常生產(chǎn)。

1.5 投入后的量產(chǎn)優(yōu)化

因項目涉及改造的設備多，工藝調整范圍廣，調試后的設備需要經(jīng)過量產(chǎn)的磨合，人員的習熟提升、工裝精度、信號交互、突發(fā)故障等問題，均會導致產(chǎn)量的損失。故在數(shù)據(jù)的收集分析上需充分、重點關注短停要素是否集中某車型、故障統(tǒng)計分類數(shù)量和節(jié)拍瓶頸等。通過數(shù)據(jù)化的分析，及時把握問題點，逐項制定對策，完善設備功能。

2 結語-隨行裝配工藝的趨勢

總裝現(xiàn)場為流水線作業(yè)，車身輸送線有效車位受廠房空間的限制，已不足以滿足日益發(fā)展的車型與自動化改造需要，通過隨行技術充分利用無效車位，實現(xiàn)人員效率的提升，將是未來低成本、高效率的發(fā)展方向。隨行式合裝AGV在汽車總裝車間的應用日益成熟，短期的資金投入不但可以長期節(jié)省人工成本，而且可以提高車間內物流自動化水平及企業(yè)形象，隨著自動化技術的不斷發(fā)展，汽車行業(yè)總裝車間也必將持續(xù)改善，不斷進步。