【柔性化生產(chǎn)線】汽車生產(chǎn)線多車型混線生產(chǎn)

汽車制造行業(yè)作為目前自動化程度最高的行業(yè)，推陳出新的頻率日益增高。十年前，需要4年開發(fā)周期的汽車產(chǎn)品，現(xiàn)在只需要2年就可以完成。不少汽車廠家從以前的每年推出1~2款新車，到現(xiàn)在每年推出5~6款新車。以奧迪為例，2008年只有9款車型，而到了2014年，已經(jīng)增加至36款車型，而大眾集團(tuán)表示到2018年車型將達(dá)到100款。這不僅僅是充分發(fā)掘市場需求的結(jié)果，更需要強(qiáng)有力的制造技術(shù)來配合生產(chǎn)。目前在汽車車身焊裝技術(shù)上，普遍采用的是柔性化焊裝生產(chǎn)線。

柔性化焊裝線，是指在相同的地方同一條生產(chǎn)線上可以同時(shí)滿足多個車型的生產(chǎn)，其通用設(shè)備和公用動力設(shè)施一次性投入永久性使用，每次開發(fā)新車型時(shí)，只需增加部分專用設(shè)備，改造事先預(yù)置的通用設(shè)備，調(diào)試各種共用化程序，因此避免了重復(fù)投資造成的浪費(fèi)，而且縮短了技改時(shí)間。

為了滿足目前急劇增加的新車型生產(chǎn)，各大車廠對多車型共線生產(chǎn)有了更高的需求。而多車型共線生產(chǎn)的重點(diǎn)在于順利切換側(cè)圍夾具，共線的車型越多，所需的側(cè)圍夾具也越多。在現(xiàn)有場地面積下，實(shí)現(xiàn)低成本的多車型生產(chǎn)成為汽車整車廠商面臨的重大挑戰(zhàn)。


隨著共線生產(chǎn)車型數(shù)量的增加，對于側(cè)圍總拼工位的設(shè)計(jì)要求也越來越嚴(yán)格?？偲垂の粵Q定了整個總拼主線線體的寬度，寬度越寬，線體的占地面積越大。目前行業(yè)線體供應(yīng)商對于總拼工位流行的設(shè)置有4種，分別是并排式、轉(zhuǎn)轂式、轉(zhuǎn)臺式，以及康采恩式（空中豎直式）。其中并排放置設(shè)計(jì)，優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)較低，缺點(diǎn)是總拼工位占地面積過大，對于工廠場地要求高；康采恩式的占地面積比較小，但是空中占很大的面積，同時(shí)會影響空中輸送系統(tǒng)的布置；轉(zhuǎn)轂式生產(chǎn)缺點(diǎn)是造價(jià)相對高，但是能極大地減少客戶場地使用面積；轉(zhuǎn)臺式的總拼缺點(diǎn)是占地面積較大，優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)相對成熟，歷史悠久。


其中技術(shù)難度較高的是多車型轉(zhuǎn)轂式生產(chǎn)，車型越多，對于提高夾具切換時(shí)間以及降低生產(chǎn)節(jié)拍損失有著較高的要求。業(yè)內(nèi)側(cè)圍夾具的切換時(shí)間一般為18 s，而庫卡通過在轉(zhuǎn)轂上方增加側(cè)圍夾具的空中返回軌道，任意側(cè)圍夾具的切換時(shí)間最快可達(dá)15 s，可以顯著地減少車型切換的節(jié)拍損失。庫卡系統(tǒng)對于多車型共線生產(chǎn)的常用的解決方案是采用轉(zhuǎn)轂式的側(cè)圍夾具存儲方式，最大限度地利用空間，每一個轉(zhuǎn)轂可儲存4個夾具，總拼工位占地面積最低可達(dá)寬13 m×長23.6 m，而行業(yè)上能實(shí)現(xiàn)的占地面積一般在寬18 m×長25 m左右。

轉(zhuǎn)轂上方的軌道是一種更換裝置，用于不同轉(zhuǎn)轂之間側(cè)圍夾具的更換，具有多個可控、可轉(zhuǎn)動夾具存儲庫和夾具傳送裝置，在夾具庫之間傳輸夾具并將其運(yùn)送到工作站的操作位置的功能。這種技術(shù)為安裝和更換不同的、典型的夾具提供了更高的靈活度，并且能夠在更換車型類型和相應(yīng)的車身件時(shí)更快地更換夾具。夾具傳輸裝置為所屬的夾具庫提供了多種并行聯(lián)接的可能性，可以在地面更換夾具的同時(shí)空中軌道也在傳送另一個車型的側(cè)圍夾具。優(yōu)選并行配置的夾具傳輸裝置允許相對于夾具傳送裝置獨(dú)立地在不同夾具庫之間更換夾具，由此可以在夾具庫之間實(shí)現(xiàn)夾具的循環(huán)傳送。

此項(xiàng)技術(shù)還有一個優(yōu)點(diǎn)是擁有臨時(shí)夾具存儲位置，在為其中一個車型安裝車身件的時(shí)候，另一個夾具可先移動到存儲位置待命，以便更快地切換。


轉(zhuǎn)轂軌道設(shè)計(jì)仿真圖

通過空中軌道快速切換側(cè)圍夾具是目前庫卡系統(tǒng)的專利技術(shù)，其關(guān)鍵部件由庫卡系統(tǒng)德國總部研發(fā)生產(chǎn)，采用德國進(jìn)口部件，可以保證較長的使用壽命以及長久的運(yùn)行穩(wěn)定性，故障率較低。車身進(jìn)入工位時(shí)，采用精定位鋼結(jié)構(gòu)保證車身精度，精確地將偏差控制在很小的范圍內(nèi)，對于多車型生產(chǎn)的順利實(shí)現(xiàn)有著非常重大的作用。同時(shí)，通過合理安放機(jī)器人，在總拼工位內(nèi)可完成近80次結(jié)構(gòu)焊接，確保汽車車身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

在常用的轉(zhuǎn)轂設(shè)計(jì)外，轉(zhuǎn)臺總拼也是一種很好的選擇。其中，使用4面轉(zhuǎn)臺的總拼，占地面積低達(dá)長22 m×寬20 m。四車型生產(chǎn)隨意切換，沒有節(jié)拍損失，在未來可根據(jù)客戶需求最大實(shí)現(xiàn)8車型生產(chǎn)。生產(chǎn)節(jié)拍更快，柔性程度更高，運(yùn)行可靠性更高。為多車型混線生產(chǎn)項(xiàng)目提供設(shè)計(jì)時(shí)兼顧到進(jìn)一步引進(jìn)產(chǎn)品的工藝流程，充分考慮到質(zhì)量、成本及未來發(fā)展等諸要素，是至關(guān)重要的。這將極大地有利于今后投產(chǎn)的車型工藝布局，在保證提高自動化率的同時(shí)，也降低了制造成本。同時(shí)這樣的設(shè)計(jì)也使整個工藝布局更趨合理，有較為充分的發(fā)展空間。


矩陣式生產(chǎn)

未來新產(chǎn)品的開發(fā)周期不斷縮短，成本也不斷降低。隨著汽車技術(shù)水平的提升和制造技術(shù)的變革，伴隨著日趨激烈的市場競爭，多品種生產(chǎn)最大限度滿足市場的多樣化需要，直到滿足每一位用戶的需要。“多品種、小批量”的定制生產(chǎn)方式開始進(jìn)入人們的視野?；诔墒斓募夹g(shù)以及豐富的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合對“工業(yè)4.0”概念的理解和探索，一種獨(dú)有的矩陣化生產(chǎn)解決方案被率先提出。變線為站，同時(shí)完成多種加工，利于實(shí)現(xiàn)個性化生產(chǎn)；降低庫存，提高設(shè)備利用率和縮短加工周期，提升中國客戶在市場上的競爭優(yōu)勢。