【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，而大眾集團表示到2018年車型將達到100款。這不僅僅是充分發(fā)掘市場需求的結果，更需要強有力的制造技術來配合生產(chǎn)。目前在汽車車身焊裝技術上，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)線上可以同時滿足多個車型的生產(chǎn)，其通用設備和公用動力設施一次性投入永久性使用，每次開發(fā)新車型時，只需增加部分專用設備，改造事先預置的通用設備，調試各種共用化程序，因此避免了重復投資造成的浪費，而且縮短了技改時間。

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)的重點在于順利切換側圍夾具，共線的車型越多，所需的側圍夾具也越多。在現(xiàn)有場地面積下，實現(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，對于側圍總拼工位的設計要求也越來越嚴格。總拼工位決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)線體供應商對于總拼工位流行的設置有4種，分別是并排式、轉轂式、轉臺式，以及康采恩式（空中豎直式）。其中并排放置設計，優(yōu)點是造價較低，缺點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，同時會影響空中輸送系統(tǒng)的布置；轉轂式生產(chǎn)缺點是造價相對高，但是能極大地減少客戶場地使用面積；轉臺式的總拼缺點是占地面積較大，優(yōu)點是技術相對成熟，歷史悠久。


其中技術難度較高的是多車型轉轂式生產(chǎn)，車型越多，對于提高夾具切換時間以及降低生產(chǎn)節(jié)拍損失有著較高的要求。業(yè)內側圍夾具的切換時間一般為18 s，而庫卡通過在轉轂上方增加側圍夾具的空中返回軌道，任意側圍夾具的切換時間最快可達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轂式的側圍夾具存儲方式，最大限度地利用空間，每一個轉轂可儲存4個夾具，總拼工位占地面積最低可達寬13 m×長23.6 m，而行業(yè)上能實現(xiàn)的占地面積一般在寬18 m×長25 m左右。

轉轂上方的軌道是一種更換裝置，用于不同轉轂之間側圍夾具的更換，具有多個可控、可轉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送到工作站的操作位置的功能。這種技術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的車身件時更快地更換夾具。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空中軌道也在傳送另一個車型的側圍夾具。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現(xiàn)夾具的循環(huán)傳送。

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


轉轂軌道設計仿真圖

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

在常用的轉轂設計外，轉臺總拼也是一種很好的選擇。其中，使用4面轉臺的總拼，占地面積低達長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)客戶需求最大實現(xiàn)8車型生產(chǎn)。生產(chǎn)節(jié)拍更快，柔性程度更高，運行可靠性更高。為多車型混線生產(chǎn)項目提供設計時兼顧到進一步引進產(chǎn)品的工藝流程，充分考慮到質量、成本及未來發(fā)展等諸要素，是至關重要的。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，也降低了制造成本。同時這樣的設計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。隨著汽車技術水平的提升和制造技術的變革，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)方式開始進入人們的視野?；诔墒斓募夹g以及豐富的經(jīng)驗，結合對“工業(yè)4.0”概念的理解和探索，一種獨有的矩陣化生產(chǎn)解決方案被率先提出。變線為站，同時完成多種加工，利于實現(xiàn)個性化生產(chǎn)；降低庫存，提高設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。