浅谈汽车制造企业柔性化生产

王跃华 赵紫豪

摘 要：汽车行业正在逐步实现自动化、现代化，多车型共线生产效率影响颇大，过程车型切换时间增多，柔性化生产在汽车行业里的运用越来越重要，尤其是焊装车间多线切换现状下。文章详细介绍了柔性化生产的概念与使用目的，并从焊装车间实际现状出发，分析焊装车间柔性化生产在汽车制造环节的重要作用。

关键词：柔性化;改型换代;生产效率

Abstract： The automotive industry is gradually realizing automation and modernization. The production efficiency of multi-vehicle co-production lines has a great impact. The time for switching models during the process is increasing. The application of flexible production in the automotive industry is becoming more and more important， especially under the current situation of multi-line switching in the welding shop. The article introduces the concept and purpose of flexible production in detail， and analyzes the important role of flexible production in the welding shop in the automobile manufacturing process from the actual status of the welding shop.

前言

柔性化生产，是目前国内外先进汽车制造企业广泛采用的一种灵活、高效的生产模式，他既满足了汽车先进的生产理念，又保证了产品多元化的需求。这种先进的生产理念，以其时效优势和成本优势，极大增强了企业竞争力。

1 柔性化生产含义

随着市场的多元化发展，目前汽车市场消费者对汽车的个性化需求增多，围绕新产品的市场竞争日益激烈，各企业为了在行业领域里占有一席之地，则必须不断地开发市场需求的新产品，必须能够快速地改型换代。而诞生一款新车型，它的投产必然需要重新打造一条生产线或者对原有的生产线进行改造，一条成功的柔性化生产线，可以把这种改造的潜力成功的更好的激发出来，在最快的时间内，用最正确的方法完成对生产线的改造。

2 柔性化生产的应用

目前M1线是我们焊装车间最成功最智能最具有代表性的一条生产线，他实现了高度的柔性化，自动化率主线100%，全线74%，它是小时可达30JPH的一条生产能力最强的产线。M1线也和其他公司的焊装生产线一样，柔性化焊装生产线由焊接设备、输送系统、定位工装三个主要组成部分，而三个部分都满足柔性化设计的需要。

首先介绍下M1目前最主要的焊接设备机械手，对应夹具的柔性化设计，焊接设备也成为M1生产线能否实现柔性生产的关键要素。在车间的其他生产线中，焊接设备主要使用的是气动焊钳，此类焊钳会受到焊接变压器及焊接电缆长度的限制和人工焊接工位需要预留的操作空间等，同时牵涉到生产中不同车型夹具的切换（备注：总拼工位夹具的切换，定位组件过多，参与焊接的零件比较复杂），暴露出来人工焊接存在危险性及可进行工作的局限性，在实际生产过程中质量与安全的风险性会增高，这时候在现代化生产线就需要一种灵活性比较强的焊接设备——焊接机械手。

2.1 焊接机械手在高质、高效的焊接生产中发挥了极其重要的作用，其主要特点如下

2.1.1 性能稳定、焊接质量稳定，保证其均一性

对焊接结果起决定性作用的是焊接参数，如焊接电流、电压、焊接速度及焊接干伸长度等。在人工焊接时，焊接速度、干伸长等都是变化的，很难做到质量的稳定性;而采用机械手焊接，由于焊缝的焊接参数都是提前设定好稳定不变的，焊接的质量受人为因素影响较小，转而降低了对工人操作技术的要求，同时提高了焊接质量稳定性、一致性。

2.1.2 改善了工人的劳动条件

采用机械手焊接后，工人只需要装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等;在机械手点焊时，工人不再需要搬运笨重的手工焊钳，从高强度的体力劳动中解脱出来。在实际生产中大大减少了工人职业病的发生、降低了工厂人员流失率、提高了工人操作环境的安全性。

2.1.3 提高劳动生产率

机械手可以全天24小时连续生产，依靠高速、高效焊接技术的应用，使用机械手焊接，效率提高就更加地明显。

2.1.4 产品周期明确，容易控制产品产量

机械手的生产节拍是固定的，降低了人为因素的不稳定性，因此安排生产计划可以非常明确固定，减少生产浪费，提高产品一致性。

2.1.5 可缩短产品改型换代的周期，降低相应的设备投资

焊接机械手包揽了全焊接线90%以上的点焊及熔化焊，不仅节约焊丝、提高焊接产品质量、降低对熟练焊工的依赖，也稳定了产能输出，提升了生产效率。

再说输送系统，在生产速度不断加快的今天，对于汽车的焊接过程中的效率要求也是十分高，对于汽车的零件运输线的合理设计和安排是提高焊接过程中的效率的前提，柔性运输线需要考虑到是运输效率，减少汽车零件在焊接过程中的零件来回运输可以减少企业的生产成本，同时又可以大大提高汽车的焊接效率，这也是目前越来越多的汽车生产商选择柔性焊接试制线的主要原因。其中柔性焊接生产线的输送系统是保证高JPH柔性生产、提高生产效率、车间优化调度的关键基础设备。在目前柔性焊接生产线的输送系统仍是刚性的、柔性差，各种零部件总成都必须配备点对点的输送系统。專用的设备、固定的输送程序严重限制了物流输送、加工生产的优化调度，无法满足市场中小批量、个性定制化生产的柔性化输送需求。输送系统的柔性设备是其适应柔性焊接生产线多样化加工输送要求的基础，在指批量型制造生产行业中，悬挂链输送机和滑橇输送机目前是应用范围内运用最常用、最广泛的输送设备，在焊装车间，车身总成线工序间输送、调整线输送以及焊装车间空中储运线车身储存输送都离不开它。输送机的自动化程度高，适用于所有批量的生产线输送;可以在一条生产线上实现间歇、连续输送，轻松实现生产线联线输送;可以将焊接分装线、车身总成焊装线、调整线和车身储运线联系成一个整体，易实现一个车间多车型生产线联线;可以将各种车型的下车身总成线、车身主线独立布置，共同建立补焊线、调整线，能实现生产线的分期投入;可以高定位精度地快速输送。而悬挂链输送机是具有空间封闭线路的连续运输设备，更是用于车间内部或各个车间之间，不但节约地面上的空间，还可以与地面的作业相互配合进行，因此悬挂链输送机在各个大型生产与现代化工厂中，被企业广泛采用。

最后说下定位工装，M1线的5种主打车型在生产中可以8秒完成任意车型切换，它将夹具、焊接机器人、转台、滑台构建成一个工作站，实现多种车型两套夹具自动切换，具有节拍高、布局紧凑、投资少的特点。最具代表性的就要说说机器人抓手了，它可以同时抓取多个板件压紧、定位、检测等精确地系统结构，通过机器人放到焊接治具上进行焊接，大大的提高了上件的速度和准确性。实现效率最大化。

3 柔性化生产的原理

3.1 柔性的夹具是开发柔性化焊接的前提条件和基础

标准化的概念对于夹具设计异常重要，可以大大减轻设计工作量、主机厂易损件和各件的准备量。柔性夹具的标准化设计可以有效的提升汽车制造的效率，同时也能提高生产质量，对于提升我们的汽车车身质量有着直接的影响。一个柔性生产线上的夹具设计没有标准，但是柔性机器人抓手及其系统，可以实现最高2个方向自由度的旋转和2个方向自由度的平移，其中旋转运动与X方向的移动一起组合作用，达到最终在XY平面内的移动，而不是绕Z轴旋转;通过组合作用，基本实现任意位置和方向的定位和夹紧。在汽车白车身生产线中，根据工艺的不同，需要将一个完整的工艺过程分解为多个工位去完成，在工位之间需要机器人去搬运工件，同时为了节省时间，机器人搬运过程中会增加空中飞行焊接。

3.2 定位于夹紧对焊接的重要性

机器人对工件的搬运和飞行焊接过中，都需要对工件进行定位和夹紧。在考虑生产周期和成本节约，结合M1线多车型混线生产，其产线的适应能力必须要求更强，我们将多种车型融入到一个机器人抓手上，实现多车型定位机构和夹紧机构的共用，焊接机械手与抓手还可以自由地8秒内完成焊接与抓手夹具的转换，不但为整个线体节约了很大空间，也提升了生产线的利用率。

4 柔性化生产的意义

在竞争激烈的汽车行业，车型更新换代的节奏逐渐加快，为此，选择汽车行业的生产方式，柔性化也显得越来越重要，机器人在柔性化生产线中的应用模式各种各样，只有不断地摸索、创新，研究新技术的投入方式以及机器人的应用模式，才能适应时代潮流，稳步可持续地发展。