推进SGMW技术中心试制车间机电一体化研究

冯雪刚　潘敏

【摘 要】文章主要介绍在现代化大批量生产PLC自动化技术主导控制时代下，试制软工装、车身车间焊装柔性线新车、技改项目现场工装、气路、电控等设备集成调试。上汽通用五菱汽车股份有限公司试制车间在工装、气路有着20多年技能安装调试的优势，提升并增加集成PLC电控安装调试技能，有利于提升新车、技改等焊装线设备调试工作的效率。随着公司产能的不断扩大，车型不断增加，在现有人力、物力资源有限的工作状态下，文章阐述了提升上汽通用五菱汽车股份有限公司试制车间在机电一体化工作的必要性和迫切性。

【关键词】试制软工装；车身车间焊装柔性线；机电一体化；PLC集成工作

【中图分类号】TH39 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）02-0048-04

随着上汽通用五菱汽车股份有限公司（简称SGMW）的快速发展，对白车身各焊接零部件的质量尺寸、配合、运行精度要求日渐提高。焊装线进入自动化生产线模式，这也对各零部件的焊接、输送等的质量和稳定性提出了更高要求。焊装线引入了机器人自动化焊接和输送模式。传统的气控模式由于信号传输慢、效率低、信号稳定性差、集成度低、远距离操作差等原因，逐渐被电控模式取代。

1 公司焊装线工装夹具项目发展状况

1.1 焊装线工装夹具、电、气安装、调试发展

（1）早期“LZW”厢式车和单、双排等车型，生产节拍在10～15 JPH，工装夹具动力输出、控制输入、检测信号等都采用纯气路工作模式。

（2）“五菱之光”“宏光N1～120”、CN100＼200、GP30系列车型，气路执行输出动力部分，约50%；电控主要在总拼、下车体、侧围线等具有整体输送功能的焊装生产线使用，与20%机器人焊接设备、引出焊、自行小车、吊具等采用一体化、集成化电控程序控制，约40%；手动预夹紧、预定位后电控程序化自动打开等电、气控组合控制约10%。焊装线工装机、气、电发展比例如图1所示。

（3）随着自动化技术的快速发展，机器人普及率不断提高，实现了人工智能自动完成控制、输送、焊接等，无需手工控制和操作，质量合格率和稳定性达100%，如CN180S/M侧围大柔性线项目等。

1.2 试制工装区域焊装线工作量对比

（1）“LZW”车型系列，工装、气路制作、安装、调试均由试制工装组独立完成，参与达100%。

（2）“N1～120”“CN”“GP”等车型系列，工装制造和安装区域的40%外包给供应商，试制工装组负责工装调试、气路动力输出区域30%的安装、调试，电控区域的30%由制造部电控部门负责设计、质量监控、进度跟踪等工作，工作量较大，外包给供应商负责制造、安装、调试等，工作质量、效率、响应、周期等受制于供应商，无法进行有效监控，在焊车跟线调试阶段属被动区域，对项目进度产生较大影響。

（3）柳东80%前车体100%实现机器人自动化、一体化输送、焊接等焊接模式。工装、吊具、气路、机器人等全部外包给供应商负责，试制只负责如总拼主夹具气路安装、焊车跟线阶段调试、技改等约15%的工作量，新成立的自动化科从设计、安装、调试、焊车跟线等几乎全程参与，承担约70%的工作量。因无SGMW电控区域的安装调试技能人才参与，出现了工程师既要设计又要安装调试的被动局面。焊装线工装试制与自动化科工作量比较如图2所示。

1.3 车身焊装线新车项目组织机构及工作职责划分状况

由图3、图4分析可知，由于SGMW项目焊装线的主要结构为工装夹具、气控和气动、电控3个区域，工装夹具和气路由试制主导，有20～30年的技术经验和专业工匠支撑，质量和项目进度完全受到控制。随着电控技术的出现，以及自动化、机器人、智能化的快速发展，如今车身焊装线电控自动化率达到60%～80%，未来将达到100%，虽然SGMW在设计和规划方面已成立自动化科，但是电控安装调试这一区域仍属于空白状态，只能外包给众多供应商全面负责，且电控属于项目末期的关键阶段，根据经验和现状分析得出，将新车项目的进度由供应商主导是极其危险的，且新车型的保密性也降低。

1.4 公司车身车间新焊装线、技改等项目电控区域结构

（1）电控区域安装阶段，电控所有骨干或核心技术人员都在现场；调试、跟线或技改阶段，只有1～2名人员（80%技能等级中级或往下）。技改工作具有突发性、不可控等特点，而供应商人员不属于公司人员，工作积极和参与性不高，质量、响应、效率低，甚至涉及合同变更或拒绝实施等问题，对新车项目进度产生严重影响度为10%。

（2）分属各基地项目等相关维修人员在电控区域只是在工作间隙中处于学习阶段，其本职工作是为批量生产线抢修和维护等，无法对项目进行快速响应，对新车项目进度产生严重影响度为10%。

（3）隶属于公司自动化科的工程师，主要负责电控的前期设计和制造、安装、调试等工作，而调试、技改、问题故障阶段工作范围涉及工装、气路、电控一体式更改，具体现场安装调试属技能类工作，现状为设计、安装、调试、跟线全程参与，亲历亲为，顾此失彼，对新车项目进度产生严重影响度为10%。

（4）电控区域实施人员为供应商的技能人员，只负责电控区域的程序和故障工作，80%的焊装线调试或技改工作需机械、气路、电控联调，无法高效集成分析和处理故障，形成相互推诿责任的被动局面，严重影响项目进度。

（5）隶属于公司自动化科的技改团队，人员结构和来源为各车间的维修技师和车间工程师，有着丰富的调试和技改现场经验，但根据长期的经验分析，批量生产中焊装线故障为使用频率较高的控制（电控设备）和焊钳设备，车间和维修区域在三大区域掌控能力如下：电控占70%，气路占20%，工装占10%；试制有20多年专业项目现场调试和技术能力储备，三大区域掌控能力如下：工装占60%，气路占40%，电控占0。

（6）三大区域的工作流程如下：{1}工装为基础实体部分（机械主体构架）；{2}气路为动力执行部分（气动执行元件动力输出）；{3}电控为各个执行动力元件提供控制和检测信号，使其按设计工艺和程序安全和稳定地运行。

（7）车身焊装线项目过程分为5个阶段：设计、制造、安装、调试、陪产。工程师和技术工人参与状况如图5所示。

2 项目现状、存在问题和难点

（1）电控完全外包由供应商安装调试，进度和安装质量失控，试制能掌握或管理这块区域，也利于SGMW车间未来软工装区域的电、气控和工装的一体化工作的开展。

（2）试制本职工作：夹具、气路和纯控制气路安装调试，拥有20～30年的工作经验积累，对各项目进度和质量属完全受控状态。

（3）自动化技术具有集成化、传输快、控制精度高、可靠稳定等特点，与整体输送线、机器人焊接、自动焊、吊具等设备，可以一体化集成、联动、安全、检测等，可通过电脑程序编程和程序控制，且在故障检测、维修、响应等方面提升2～4倍的效率。

（4）近年在宝骏基地分总成采用100%纯电控控制工装夹具、气路，与人工智能化机器人对接，完成自动识别、输送、焊接等工作。现正在调试的最新项目——西车大柔性侧围线CN180M/S，采用侧围整体式切换车型，倾斜约78°，360°旋转，与人工智能化机器人对接，完成零件的所有焊接、输送等工作。

（5）车身焊装线结构：夹具机械基础和主体刚性结构，通过旋转、滑移等方式对车身冲压零部件完成定位、夹紧功能，达到工艺设计精度要求，约占60%；气路是机械运动的执行机构，通过气压传输动力完成夹具定位、输送、夹紧、检测等功能，约占20%；电控是机械运动的程序控制机构，约占20%。通过电子逻辑控制方式，完成各夹具、输送机构、机器人焊接、吊具等设备按工艺设计的程序联动，高效地完成各项程序运行工作，并确保精度精确和稳定。

（6）项目进入电、气控和工装三位一体化联调和后期焊车跟踪调试阶段，起桥梁连接作用，对减少责任推诿、提升故障处理效率、降低项目调试成本及推进项目工作进度起至关重要的作用。①例如，电控检测行程开关信号故障，主要有3个原因：电控线不通电；气缸不通气、缓冲调速阀锁紧状态或串气等；夹具转动、伸缩、配合等活动部分卡滞。之前处理流程：发现故障，电控供应商（负责电控线是否有电和行程开关调试，不懂夹具和气路）推诿给气路和夹具故障，试制到场检查气路安装和气缸故障，机械安装夹具和调试状态，最后确认都是正确状态，又反馈给电控区域，因电控只懂编程，不懂调试，最后各区域都说自己是正确的，都向上反馈，最后试制根据夹具、气路状态和工作原理，微调节电控行程开关的位置，故障解决，但严重影响项目进度。②输送线电、气控和工装一体化式联调和焊车跟线故障排查，如电磁阀元件由机械活塞环工作、气路运行、电控给信号三位一体化运行模式，也易造成故障排查困难和增加联调周期、影响项目进度等，特别是影响焊车应急状态响应周期等。③更改设计、工装更改等重新加工制造工装零件，供应商现场无加工设备，且从供应商制造、装配、调试周期长，影响项目进度。④SGMW在电控安装调试区域内现状完全由供应商掌控，目前格局是工装科给工艺和方案，自动化科编程和执行、电控供应商仅负责电控安装调试、焊车跟线。SGMW在焊车调试过程，在电控领域内完全属于空白区域，项目调试进度受制于外面供应商的响应和支持效率，处于极其危险和被动的状态。

（7）众多电控供应商技术水平、管理理念、责任心、响应、效率与SGMW的同步性等，无法完全受控，将会给SGMW的新车项目进度产生较大的影响。

（8）项目后期和产能提升状态，时间紧，任务重，电控供应商的人员一般仅1～2人，主要负责电控区域，机械和气路专业的人员水平或素质等无法保障。项目技术更改、电控开关和支架更改等，需要有一个准确的分析和改造方案，对电、气、工装的原理三方都要求熟悉，能快速响应。

（9）项目进行电、气、工装控联调阶段，因试制对工装夹具、气路布置和原理相对熟悉，主导或与电控供应商相配合，进行电控编程和电控信号检测开关对点，可提高3～5倍的工作效率，摆脱了工装、气路和电控各自为政的被动局面，即电控只能纯编程，但不懂工装和气路，当出现故障响应率时，必须通过本区域负责人、项目负责人、试制项目负责人、试制区域负责人等。

3 工装组未来发展方向和目标

（1）试制现场负责人工作模式，增加电控安装调试工作内容，工作方式如下：现场安装，按设计工艺图纸试运行，焊车验证并在供应商按合同完成并交付后，试制负责焊车跟线、陪产调试阶段中的技术改造、故障排查、调试等区域性工作。

（2）以试制现场为调试主导核心，项目负责人协调的中央集成块处理器，与工装、气路、电控、工艺等区域搭建桥梁和无缝对接的新工作模式，由试制负责对故障和问题进行分析、汇总，向对口问题区域（气路、工装、电控等）负责人反馈，各区域负责人技术改造、问题解决方案等向试制输出，进行制作、安装、调试等工作。

（3）目标：实现工装、气路、电控三位一体化工作模式（如图6所示），培训一批具有机电工体化混合型高技能人才，努力跟进焊装线项目机电一体化式安装调试技术发展方向。

4 结论

在如今激烈的汽车竞争格局下，新车型快速投放市场，是各企业的制胜法定。为提升新车焊装线安装调试进度，焊车跟线技改调试、批量生产产能调试需在安全、质量、响应、效率等方面提供重要保障，而SGMW在电控区域安装调试领域内处于空白领域，缺少該区域内安装调试的专业技术人才，属被动工作模式。因此，试制工装在具备20～30年专业工装、气路安装调试的技术储备能力的情况下，要与时俱进，顺应自动化、人工智能化快速发展的模式，升级专业电控安装调试能力，使工装、气路、电控实现三位一体化、集成化模式，项目也适应SGMW试制未来软工装的电、气、工装的集成化发展方向。

参 考 文 献

[1]黄汝林，汪群.金属加工工艺及工装设计[M].北京：化学工业出版社，2006.

[2]孙光华.工装设计[M].北京：机械工业出版社，1998.

[3]王政.焊接工装夹具及变位机械[M].北京：机械工业出版社，2003.

[4]李铁成.机械力学与设计基础[M].北京：机械工业出版社，2005.

[5]张伯鹏.机械制造及其自动化[M].北京：人民交通出版社，2005.

[责任编辑：钟声贤]