淺析柔性化車身生產線故障預防及快速恢復的方法和經驗

摘 要：本文旨在探討柔性化車身生產線設備故障預防及快速恢復的方法與技術。本文首先分析了柔性化車身生產線的特點及其面臨的挑戰，隨后，通過生產過程中遇到的實際問題，總結了白車身柔性化生產線故障預防及快速恢復的方法和技術，從而可以降低設備發生故障的概率，減少生產過程中的停機時間，提高線體的生產效率。

關鍵詞：柔性化生產 白車身生產線 設備故障預防 快速恢復生產

1 研究背景

隨著汽車市場競爭的日益激烈，消費車對汽車多樣化需求增加，汽車制造企業需要不斷推出新車型，以滿足消費者的個性化需求，柔性化生產已成為汽車制造業的重要趨勢[1]。然而柔性化生產線設備復雜度高、涉及技術廣泛，一旦發生故障，往往影響生產效率及產品質量。北京奔馳前驅車車身工廠MFA2平臺于2017年投產，并于2021年達到5款車型混線生產。雖然柔性化生產平臺可以大大節約投入成本，然而，柔性化生產線的復雜性也帶來了設備故障率高、維護難度大等問題，一旦線體出現故障，將嚴重影響生產效率和產品質量，所以預防和快速恢復柔性化生產線體故障對柔性化生產線來說尤為重要。

2 柔性化車身生產線的特點與挑戰

2.1 柔性化生產線具有以下主要特點

節約投入成本：柔性生產線是一種共用生產平臺，可同時進行多品種車型生產，具有高度靈活性和適應性的生產系統，能夠最大化共用生產設備，減少廠房和設備成本的投入，這種先進的生產理念，以其時效優勢及成本優勢，極大地增強了汽車企業的竟爭力，給企業帶來了良好的經濟效益[2]。

高度集成與自動化：柔性化生產線采用先進的自動化設備和控制系統，最大化的減少人工作業，提高生產效率。

生產敏捷度高：能夠快速響應市場變化，調整生產計劃及各車型產量，實現按需生產，以應對市場需求的多變性。

2.2 柔性化生產線面臨的挑戰

設備復雜度高：涉及多種類型、多種功能的設備，集成度高，后期維護難度較大。

故障率高：由于設備種類繁多、運行時間長，故障發生概率較高。

維護成本高：設備維護需要專業技術和大量資金投入。

恢復時間長：設備故障后，需要較長時間進行多車型的調試和質量驗證工作，影響生產進度。

3 柔性化車身生產線常見的設備停機問題及故障

機器人故障：裝焊工廠內設備使用最多就是機器人設備，在高強度的作業環境下，會加速機器人部件的磨損，導致異響、斷裂、漏油等問題，以及機器人碰撞等現象，這種故障發生的機率較低，但是一旦發生就會對生產產生長時間的停機，更換機器人部件、驗證軌跡、產品質量驗證等工作，流程復雜、耗時較長，會造成長時間的停機，嚴重影響生產效率。

工裝夾具碰撞：在車身的生產過程中會使用到很多搬運抓手以及夾具等工裝設備，在日常生產中不可避免的會發生夾具抓手碰撞變形的現象，特別是在新車型導入過程中的試制階段，一旦發生工裝夾具碰撞、夾具變形、斷裂等問題，則需要長時間對其進行恢復，驗證工作十分繁瑣、對生產的影響也十分巨大。

連接技術設備故障：在白車身生產過程中會使用很多種連接技術，如電阻點焊、涂膠、螺柱焊等等，這些連接技術都有易損件，需要定期更換，更換后則需要時間來驗證工藝和質量。以最基礎的電阻點焊技術為例，由于焊鉗電極臂在使用過程中出現磨損，導致電極臂損壞漏水影響焊接質量，從而需要更換新的電極臂。更換電極臂后，電極臂的位置和對中都會不同程度的受到影響，從而影響焊鉗的對中、垂直度、電極零點位置等，會導致焊點發生邊緣、扭曲、飛濺、磕板、甚至開焊等質量問題，所以設備更換后需要大量時間來驗證焊點位置及質量，從而造成停機影響生產效率。

4 柔性化車身生產線線體設備故障預防管理辦法

4.1 生產人員技能提升與培養

生產人員技能提升和故障預防機制是保障設備快速恢復的重要支撐。除了依靠維修人員的技術保障之外，通過加強生產人員的專業技能培訓，提高其對設備故障的判斷能力和處理能力，確保在設備故障發生時能夠迅速響應、高效處置。

在針對柔性化生產線體設備出現故障進行預防和管理過程中，加強生產人員相關的日常檢查和識別故障的技能十分重要。北京奔馳前驅車車身工廠針對多車型混線生產的需求，選拔及培養了一批CT技能人員用于服務生產，平均每個班組2名，負責所屬區域停機問題的發現與解決，他們能夠快速識別及簡單處理日常生產的小停機問題，并根據停機問題及時聯系維修、工藝等相關部門解決，并對停機原因、責任部門、停機時間等信息進行系統記錄在intergraportal系統，為后續統計與分析停機問題維護基礎數據。

4.2 預防性維護：日常GAB檢查

對于生產線體設備的預防性維護，實行最小單元屬地化管理，由線體所在的班組人員進行按計劃、周期性GAB檢查。（表1）北京奔馳利用數字化Ipro系統，制定周期性GAB檢查計劃，每天自動進行派單，生產CT技能人員按照派單要求完成當天的檢查工作，并將作業結果上傳反饋給系統。前驅車車身工廠按照周度進行安排GAB檢查計劃，每天進行不同區域及工位的GAB檢查任務，一周覆蓋所有區域的GAB檢查工作。如果發現問題及時通知相關人員進行維修及更換，可大大減少生產期間的設備故障率。

5 柔性化車身生產線體停機快速恢復的方法與技術

5.1 機器人TOOL OK功能創新應用

Check Tool 是一個用于檢測和校準機器人工具坐標TCP點的程序。它可以計算當前工具TCP與原TCP的偏移量，并自動校準TCP，此功能可以適用于機器人工具或攜帶的固定工具，能夠修正的最大誤差為±8mm 。可通過此功能快速消除設備差異，大大降低因設備差異導致的設備軌跡、產品質量的驗證時間，從而達到快速恢復生產的目的。

前驅車車身工廠創新性的將此功能用于更換焊鉗電極桿后的質量驗證工作中，更換電極桿后，通過TOOL OK功能，機器人自動將新工具坐標進行偏移，使新電極桿TCP與原TCP狀態重合，從而消除人工更換設備造成的前后差異。利用TOOL OK 功能驗證焊槍更換電極臂后的偏差，準確、便捷、快速。使質量驗證導致停機時間降低了70%。

5.2 工裝夾具快速恢復經驗

針對多車型共用夾具，前期要建立快速更換機制是縮短設備故障恢復時間十分有效方法。快速更換機制包括以下幾個方面。

標準化設計：標準化的概念對于夾具設計異常重要，前期可以大大減輕設計工作量、對后期備件的準備及生產質量提供保障，便于快速維護與更換。

備件管理：針對多車型共用的設備，例如機器人、夾具抓手等設備，一旦損壞對所有車型都會造成影響，更換和維修后需對所有車型進行質量驗證，涉及大量運行軌跡、銷子準確性等進行驗證，工作量巨大，驗證時間很長，對生產造成長幾小時的停機，針對這種問題，在前期線體設計和建設過程中，做好做備用抓手和夾具，現場一旦發生碰撞或者損壞，第一時間更換備用抓手，這樣可以節約大量維修時間，將停機時間縮短，對于損壞的設備可以在非生產時間進行驗證，這樣可以大大降低對生產的影響。

制定詳細的更換流程和操作規范，減少更換過程中的時間浪費和錯誤操作。

5.3 軟件程序定期備份檢查

由于柔性化生產線需要同時滿足多種車型的混線生產，這對生產設備軟件程序提出了更高的要求，與單一車型生產線相比，柔性化生產線的軟件程序更為復雜。在這幾年的生產運行過程中，偶爾會出現程序變化導致的質量問題和設備停機問題，比如：點焊程序調試結束后保存過程中，由于設備卡滯或誤觸導致的焊接程序串行，導致兩個焊點重疊在一起，甚至發生焊鉗干涉導致的碰撞問題，造成焊鉗設備損壞，導致生產停機。所以定期對生產設備程序進行備份與檢查，當發生故障時，可以快速恢復之前生產狀態，從而降低對生產效率及產品質量的影響。

6 結語

近幾年隨著互聯網行業跨界造車，導致國內汽車行業競爭日益激烈，產品更新換代非常快速和頻繁，汽車企業對市場需求變化的適應能力顯得尤為重要，柔性化生產線以其高度靈活性和適應性，能夠滿足市場對多品質批量生產的需求，大大縮短交付周期，提高生產效率。柔性化生產線逐漸替代傳統生產線，來適應競爭激烈的市場，所以對于柔性化車身生產線體預防維護和故障快速恢復將十分重要，也對技術維護人員提出更高的要求。只有不斷的摸索、總結創新，研究適合柔性化生產的故障預防體系和快速恢復機制，才能適應汽車制造行業的發展需要。

參考文獻：

[1]王躍華，趙紫豪.淺談汽車制造企業柔性化生產[J].汽車實用技術，2020（07）：206-207+216.

[2]姜正寶.車身焊裝柔性化生產線[J].現代零部件，2014（02）：84-86.

[3]李啟豪.某汽車生產線焊裝工藝設計及實施管理分析[D].廣州：華南理工大學，2017.