汽车发动机精益生产线的设计探析

梁艳杰

（广西大学 机械工程学院，广西 南宁 5 3 0 0 0 4）

汽车发动机精益生产线的设计探析

梁艳杰

（广西大学 机械工程学院，广西 南宁 5 3 0 0 0 4）

科学技术水平的不断进步带来了生产制造业精益化的需求。基于汽车发动机精益生产线的大背景，本文对汽车发动机精益生产线的国内外现状进行了比较分析，明确了我国的精益生产线与国外发达国家相比有着较大的发展空间。结合实际的生产制造过程，详细分析了发动机精益生产线的布局原则及布局的方案选择，从加工线和装配线两个方面对发动机精益生产线建模展开研究，为参与到发动机精益生产线相关的研究和设计的科研工作者提供帮助。

发动机；精益；生产线；仿真

精益作为一种管理哲学最早起源于丰田的生产方式。蕴含着及时生产制造、消除浪费实现零误差的精准生产理念。“精准和高效”是精益生产制造工作的灵魂。在追求高效率的今天，现代汽车发动机制造企业在提高生产效率，增强整体竞争实力的方面已经充分的意识到精益生产线的重要性，并展开了不断地探索和研究。

1 汽车发动机精益生产线国内外发展现状

1.1 工程设计发展现状

目前，我国的工业制造业正处于“粗放型”向“集约化”转型的过程中，正逐步与国际先进的制造业水平接轨。由于工业制造业工程是一个系统性的过程，其中融合了数学、物理学以及社会科学等多种学科，需要各种专业型的人才参与其中。传统的以人工为主的工程设计难以实现各种学科的交叉融合，不可避免阻碍了工业制造业的快速发展。伴随着大型集约化的电子计算机的普及和在各行业领域的广泛使用，以及现代生产制造业的快速发展，工程设计已经从人工化向智能化、集约化发展，呈现出更加高效和科学的发展趋势。

1.2 生产线布局的研究现状

随着现代工业中生产的系统性和复杂性不断增强，生产规模进一步扩大，生产线的布局已经越来越追求其实用性和高效性。实际上，从原始的手工小作坊开始，关于生产的布局问题就应经融入在了生产流程的各个环节，通过工作流程的合理规划和设备设施的合理布置来满足各种工序的需要。一般情况下，生产线的布局原则，通常遵循“两遵守，两回避”遵守出口一致性原则和逆时针排列原则，避免孤岛型和鸟笼型原则。随着生产规模的日益扩大，现代生产制造业的条件下，主要的研究方向是规则物体的布局，对于不规则形状的三维布局尚且没有成熟的布局方法。

1.3 生产仿真技术发展现状

基于精益化生产设计的基础上，着眼于宏观的角度，系统性的处理和规划制造系统，才能够促进整个系统的持续高效率运作，不断地进行完善和改进。目前，对于整体系统进行分析、预测和评估时，已经可以摆脱传统的单纯依靠人脑和手工计算，依靠经验判断的局面，计算机仿真技术的发展成熟，正使得专业的仿真软件得到了越来越广泛地应用。大型集约化电子计算机技术的发展，在一定程度上极大地促进了智能生产设计在生产制造领域的广泛应用。计算机仿真技术已经成为了支持各类系统生命周期的必要手段。计算机仿真技术参与到实际的制造过程中，可以从系统的角度入手对系统的运作实施全面，合理，高效的测试分析和比较评估，并且能够有效地提高产品的标准化程度，提升产品质量，降低运行资源消耗成本，通过使用过程中相关数据的总结、分析和处理缩短新产品开发周期。现阶段，虽然国内的的仿真技术已经取得了突飞猛进的发展，但是在仿真技术的应用水平上还与发达国家有着较大的差距。

2 汽车发动机精益生产线布局研究

汽车发动机生产效率的能否提高、产品质量的是否优化、生产资源利用率合理与否很大程度上受到汽车发动机生产线布局的精益化程度的制约。对于现代的汽车制造等相关企业来讲，生产线的布局问题关系到企业生存和发展，是企业面临的重要问题。生产线的效率如何，直接决定着企业能否以最短的生产时长，在合理的成本投入的前提下，制造出满足市场需求的产品，影响着企业在未来激烈的市场竞争中的的命运。

2.1 平面布局要求研究

图1 汽车发动机缸盖加工线示意图

汽车发动机精益生产线的布局应掌握以下基本原则：第一，根据实际生产需要，选择和立的布局形式。布局时应该充分考虑生产的数量和生产的形式等；第二，充分考量除设备以外的其他车间组成成分，保证其便于使用位置合理，留有一定的空间，能够实现布局内外的有机整合；第三，根据生产加工设备外观尺寸，选择合理的生产车间建筑形式，充分结合产品特点和工艺流程的要求；第四，灵活性的布局原则。充分给于灵活特性，以不断地适应产业发展，以及适应未来生产发展的需求。

2.2 布局方案的选择

一个企业生产车间的布局，可以影响企业生产出的产品的质量优劣，直接关系到，产品参与到市场竞争中的实力如何，对于企业的未来具有深远影响。从长远的角度来看，既关系到产品种类的增加变更，也关系到未来能否稳定持续的发展壮大，管理者必须具有全局的的思维和长远的眼光。所以，在考评生产布局方案的时候，要充分的考虑今后发展，以及企业扩大产品品类的因素，还应遵循上述布局原则。

3 汽车发动机生产线建模研究

3.1 汽车发动机加工线建模研究

现阶段的汽车发动机生产企业中，根据设备的自动化程度和过程中的人工干预程度，可以将加工线分为全自动和半自动两种。

半自动的发动机加工线除了工件的传送是自动的以外，上下料、质检和换刀等都是通过人工操作的，部分设备中见传递工件是是通过自动过程实现的。图1是常见的发动机缸盖加工示意图。

半自动加工线因为其涉及的不同模块较多，建模的过程较为复杂，需要针对不同的工序，进行区别设计和建模。相比较而言，全自动生产线模型的建立要简单和容易很多，不需要考虑上下料等，只要注意换刀或设备故障因素即可，通过见得的软件操作，将其建立在w i t n e s s模型中，其他设备通过一个简单的“ma c h in e”仿真即可轻松实现。将大量的劳动力解放出来，提高劳动生产效率的同时还可以将生产过程中的失误率大大降低。

3.2 汽车发动机装配线建模研究

作为制造系统典型代表的汽车发动机装配线，它的结构和运行方式比机加工生产线更为复杂。通常，生产实际中采用的有以下三种主要形式：连续移动同步线，非连续移动同步线和非同步线，除此以外，还有等多种非主流形式。可以通过构建简单的仿真模型，可以完整、真实和清晰的反应和再现系统运行的实际情况。以非同步的自动装配生产线为例，一般情况下，装配线由若干个操作工位组成，这些工位是通过自动输送装置连接起来的，包括人工手动操作的人工工位和机械设备自动操作的全自动工位。发动机在通常情况下放置在装配线的托板上，通过装配线的自动行进被运送到各个工位。各工位的操作工至需要在自己工位范围内即可完成工具和原材料的取放，不必要进行额外的行走和取料，大大的节约装配线上的时间，提高工作效率。阶段工作完成后，通过装配线，发动机自动输送到下一工位。与此同时，生产线内会对一些关键工位设置冗余的备份工位，用以提高工作效率，降低返修重复率。通过分别对数据结构和基本模型单元进行定义，运用数据定义、数据输入等过程手段进行建模，过程中不能忽视建立便于托板分析的机构，同时作为装配线主体的工位，只需要建立典型性的基本元素即可。

4 结语

综上所述，随着汽车发动机企业生产规模的日益壮大，生产线的设计和布局显得尤为重要。在过去的几年里，虽然我国对于汽车发动机精益生产线的研究取得了一定的进展，但与发达国家相比，技术相对不够成熟。今后在“精益生产”的思想指导下，行业相关的从业人员还需要对生产车间的科学化布局展开更进一步的研究，设计出更加合理的生产布局，为今后大规模的汽车制造业服务。

[1]许建强.汽车发动机精益生产线设计的研究[D].上海交通大学，2 0 1 0.

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