空调控制器智能化车间规划分析

孙玉萍，范超众

（中机第一设计研究院有限公司，合肥 230601）

1 引言

随着我国居民生活水平的提高，人们对生活环境的要求日益提高，空调作为日常消费品进入千家万户、工矿企业，空调的市场需求量快速增加。相关白色家电制造企业为适应市场形势，在全国范围内对家用空调、商用空调生产制造进行投资建厂，降低区域运输成本，提高当地市场占有率。空调制造企业，如格力、美的、奥克斯等异地大规模兴建制造基地，利用当地生产成本优势实现产品扩张。

家用空调的制造过程主要包括钣金成型、注塑成型、两器制造、控制器制造以及内、外机装配等工艺环节。作为空调的重要组成部分，控制器的作用主要是改变空调工作模式、接收遥控器的红外信号以及检测空调里面的各种参数等，掌握空调的信息并及时做出控制指令，其制造的精度以及生产质量的稳定性直接影响到空调运行过程中的可靠性，因此，控制器制造是空调生产环节中的重要一环。

近年来，随着信息技术、传感技术、物联网技术等智能制造技术的兴起和逐步成熟，“智能工厂”已成为家电制造企业转型升级的主要突破方向【1】。各家电企业为了提高产品质量、降低成本、缩短研制周期，大力推行智能制造技术、智能装备和建设智能化工厂。本文结合笔者实际工作经验，以某公司空调控制器车间新建项目为案例，阐述了智能化控制器车间的规划设计。

2 控制器车间的工艺设计

2.1 车间任务与生产纲领

某公司空调控制器车间规划年产800 万套智能空调配套件，其生产产品主要包含外机主板、内机主板、显示器以及遥控器主板。车间采用双班制生产，年工作时间300d。

2.2 生产工艺流程

空调控制器的生产工艺过程主要包括SMT（表面贴装技术）贴片、AI（自动插件）以及后焊线。其主要生产工艺流程分述如下。

2.2.1 SMT 贴片工艺流程

上板→印刷→贴片→回流焊→AOI（自动光学检测）→收板。

2.2.2 AI 线工艺流程

上板→卧插/立插→收板。

2.2.3 后焊线工艺流程

上板→装载具、贴条码→异型插件→手工插件→插件检验→波峰焊→整形补焊→AOI→ICT 测试→FCT 测试→打胶→喷漆→固化→组装→打包。

2.3 工艺设计方案

根据控制器生产工艺流程，空调控制器智能化生产车间主要由原材料库、SMT 生产线区、AI 生产线区、后焊线生产区、装配区以及生产辅助用房组成。主要生产工艺设计方案如下2.3.1～2.3.2 所述。

2.3.1 原材料库

控制器车间所用原料主要有PCB 板（印刷电路板）、电容、电阻、IC（集成块电子零件）、熔断器、传感器、二极管、三极管、电子线等很多种类，其特点是物料种类多、批量大、体积小等。控制器车间原材料主要通过厢式货车送入物资库进行分拣、存放，根据生产需求，按要求配送至生产线边。控制器原材料的存储形式主要为高位货架，随着车间智能化水平的提高，越来越多的控制器车间采用自动化立体库进行物资存储，以提高物料管理效率、减少人工拣选强度、降低管理成本。

2.3.2 自动化生产工艺

空调控制器自动化生产主要包括SMT 自动化生产线、AI自动化生产线以及主板后焊线。

1）SMT 自动化生产线是将片状元器件安装在印制电路板（PCB）的表面，通过回流焊方法加以焊接组装的自动化生产技术。SMT 自动化生产线设备主要由上扳机、印刷机、锡膏厚度检测机（SPI）、贴片机、回流焊机、自动光学检测机（AOI）、接驳台、下扳机等设备组成。通过上、下扳机实现PCB 板的批量装载、收集，实现生产过程的物流自动化；通过SPI、AOI、SMT首件检测仪等在线检测设备，实现生产过程的检测自动化。

2）AI 自动化生产线分为卧式插件线以及立式插件线，分别对控制器主板上的卧式元件（卧式电阻、卧式电容、二极管等）和立式元件（陶瓷电容、电解电容、三极管、水泥电阻等）进行自动插装。AI 自动化生产线主要由上扳机、卧式插件机/立式插件机以及下扳机等设备组成。通过自动化设备的投入实现生产、物流的全自动化。

3）主板后焊线主要完成各类异型元件（如大电容、电感、滤波器、变压器、二极管、光耦、IC、蜂鸣等元件）的插装、焊接、测试等任务。主板后焊线主要由喷涂机、波峰焊机、AOI 光学检测机、ICT 在线测试机、FCT 在线测试机、自动打胶机、自动喷漆机以及固化炉等设备组成，通过皮带输送线以及移栽机实现生产过程的自动化、流线化。

4）根据车间信息化需求，打造SMT 自动化生产线、AI 自动化生产线以及主板后焊线多线联网，采用MES 系统实时收集、处理各项生产数据，对物料物流状态进行实时盘点，实现设备互联互通共享、异常实时反馈、实时实地迅速处理等，实现生产过程的信息化。

3 控制器车间平面布局规划

3.1 控制器车间布局规划原则

对于空调控制器车间布局需根据产品特点、生产纲领、生产班制、生产工艺流程将车间内生产区、生产过程辅助用房以及管理服务设施合理地进行布置，实现工艺路径最短、物流路线最优。生产区主要包括原材料存放、分拣区，SMT 生产、AI 生产、主板后焊线生产区，半成品存放、主板装配区等；生产过程中的辅助设施主要有预加工、芯片烧录、钢网清洗、载具清洗、工装存放、变配电室等；车间内管理服务设施主要有车间办公室、更衣室、会议室、员工培训室等。

3.2 控制器车间土建参数

根据产品生产纲领、生产班制、产品工艺特点以及厂区具体情况，新建空调控制器车间长144m、宽108m，为2 层框架结构厂房，车间柱距为9m、跨度为12m，生产车间1 层高5.5m，2 层高6m。根据生产过程中涉及的原辅材料、产品的性质以及生产线长度对防火墙位置的要求【2】，控制器车间设置为丙类一级厂房，且进行自喷设计。

生产车间1 楼设置物流门，物流门的尺寸为宽3 500mm，高3 700mm；考虑后期设备安装过程中会有大型设备的吊装，车间2 层设置设备吊装平台。

3.3 控制器车间工艺布局规划方案

3.3.1 规划方案介绍

控制器车间围绕空调内机总装车间以及外机总装车间组织生产物流方向，控制器车间为2 层框架结构厂房。车间1 楼主要由外协件存放区，内机、显示器、遥控器主板半成品存放区以及装配区组成；车间2 楼主要由SMT 生产区、AI 生产区、主板后焊线生产区、生产辅助用房以及管理设施用房组成。控制器车间各楼层工艺布局如图1、图2 所示。

图1 控制器车间1 层规划方案

图2 控制器车间2 层规划方案

3.3.2 规划方案说明

1）外协原材料在1 楼进行预加工以及拆包备料后，通过车间北侧的提升机以及货梯配送至2 楼生产区，然后通过AGV 配送至各条自动化生产线。

2）结合内机总装车间以及外机总装车间的位置，2 楼生产区的生产物流方向为由东往西，依次完成SMT 生产、AI 生产以及后续焊接生产工序，生产过程中的物料输送主要通过AGV 完成。

3）外机主板在2 楼完成装配任务，通过皮带输送线与后焊线进行衔接，实现一个流生产，装配完成后的外机主板通过AGV 以及空中连廊配送至外机总装车间。

4）焊接完成后的内机主板、遥控器主板以及显示器主板通过车间西侧的电梯以及提升机配送至车间1 楼进行暂存，根据总装车间生产需求，按订单配送至装配区进行装配后通过悬挂输送线单件输送至内机总装车间。

本项目通过生产跨度的合理划分，实现生产面积的高效利用；通过生产区以及辅助区的合理布局，实现二者的有机结合；通过车间内AGV、货梯、提升机、皮带输送系统以及悬挂输送系统等自动化装备的应用，实现物流过程立体化、自动化，辅以生产过程中信息化系统的实施，打造成为空调控制器生产的智能化车间。

4 结语

空调控制器车间是空调生产组织中的重要单元，一方面，在设计前要高度重视电子工业生产工艺现状以及智能化发展趋势，采用自动化、信息化手段提升工艺装备水平，降低工人劳动强度，保证产品质量；另一方面，为了提高园区面积利用率，采用多层厂房组织生产，需在设计前规划好生产物流方向、生产物流方式、生产辅助用房功能及位置等，保证生产物流最优化。