MES在汽車制造中的應(yīng)用之工藝篇(1) -- 乘用車制造工藝

乘用車通常包括家庭轎車、運(yùn)動(dòng)型多功能車(SUV)、多乘員車(MPV)。

乘用車通常采用承載式車身，即由鋼板焊接成的車身形成車輛的主體結(jié)構(gòu)，底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、內(nèi)飾等都是安裝在車身上的。車身通常采用沖壓成型的鋼材經(jīng)由焊接成型，目前使用較為廣泛的是籠式車身，即車輛鋼板、鋼梁、肋條通常焊接形成一個(gè)類似籠子的結(jié)構(gòu)?；\式車身的特點(diǎn)是安全性高、抗沖擊性強(qiáng)、對(duì)乘客保護(hù)好、空間大、車重輕。

乘用車的制造過程主要由4大工藝組成：沖壓、焊接、噴涂、總裝。

乘用車通常使用3D CAD軟件進(jìn)行車輛的造型設(shè)計(jì)，并使用3D CAD進(jìn)行車輛的鈑金設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)等。

在沖壓工藝段，工藝工程師根據(jù)3D CAD模型設(shè)計(jì)各鈑金件的沖壓模具，沖壓作業(yè)時(shí)，壓機(jī)加載成卷鋼板和模具，通過沖壓成型的方式形成各種類型的沖壓零件。此工藝段的鋼板厚度和模具精確度對(duì)車輛安全有重大影響。在沖壓車間，MES的主要功能是監(jiān)控設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，因?yàn)樵O(shè)備的可用性直接決定了生產(chǎn)效率。



在焊接工藝段，焊接機(jī)器人將沖壓件焊接形成車身主體結(jié)構(gòu)，并附加強(qiáng)化鋼梁和肋條。此工藝段的焊接質(zhì)量、焊點(diǎn)分布均勻度對(duì)車輛安全有重大影響。在質(zhì)量管理方面，通常會(huì)通用專業(yè)軟件比對(duì)設(shè)計(jì)焊點(diǎn)位置和實(shí)際焊點(diǎn)位置，生成統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。焊接完成的車身會(huì)運(yùn)送到焊裝緩沖區(qū)WBS(Welded Body Store)。

焊接工藝的主要作業(yè)有：

1) 焊接發(fā)動(dòng)機(jī)艙、前地板、后地板(又稱三大件)。

2) 將三大件焊成車輛的骨架。

3) 焊接左右側(cè)圍。

4) 將側(cè)圍焊到車輛骨架上，并形成ABC柱。

5) 焊接車門及肋條，并安裝到車身。

圖1.1-1顯示了車身的主要結(jié)構(gòu)。



圖1.1-1：車身主要結(jié)構(gòu)



圖1.1-2顯示了焊接的主要作業(yè)流程：





圖1.1-2：焊接主要作業(yè)流程

在焊接車間，MES的主要功能是自動(dòng)下發(fā)工單給上線工位，如三大件和左右側(cè)圍。目前整車廠基本上都根據(jù)訂單來安排生產(chǎn)，也就是訂單的順序決定了車輛的生產(chǎn)順序。因此在上線工位，設(shè)備并不知道下一臺(tái)車的車型和配置信息，需要由MES自動(dòng)下發(fā)給設(shè)備PLC。

在噴涂工藝段，車輛要涂底部防腐蝕層、中部過渡層、表面油漆層，并配合前處理、干燥等輔助工藝。噴涂的大部分作業(yè)由設(shè)備自動(dòng)完成，通常設(shè)備都安裝在空中；而人工的檢查、輔助噴漆放在地面層；此外噴涂車間還有2個(gè)輸送層，1層用于車輛緩存，1層用于空撬返回。噴涂完成的車輛會(huì)運(yùn)送到噴涂緩沖區(qū)PBS(Painted Body Store)。

噴涂車間有幾十道較獨(dú)立的工藝段，而大部分工藝段以設(shè)備自動(dòng)作業(yè)+人工維修的形式完成，由于作業(yè)人員較少，因此需要將問題車輛自動(dòng)移送到維修區(qū)，MES提供質(zhì)量路由模塊配合PLC完成此項(xiàng)功能。

圖1.1-3顯示了噴涂的主要作業(yè)流程：



圖1.1-3：噴涂主要作業(yè)流程

在總裝工藝段，車輛要裝配內(nèi)飾(Trim)、底盤(Chassis)，并進(jìn)行終裝(Final)，所以有的工廠把總裝又稱作TCF – 由Trim/Chassis/Final的首字母組成。

總裝工藝段的主要作業(yè)有：

1) 根據(jù)一定的調(diào)度規(guī)則，從PBS調(diào)用車輛。

2) 在前內(nèi)飾線，安裝乘客艙、儀表盤、天窗等設(shè)備。

3) 在底盤線，安裝底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等設(shè)備。

4) 在后內(nèi)飾線，安裝輪胎、座椅、車門等設(shè)備。

5) 在完成線，安裝附件、加注液體、檢查外觀等。

6) 在檢測(cè)線，進(jìn)行軟件刷寫，并檢測(cè)四輪定位、大燈、尾氣等。

7) 另外還有車門、儀表盤、發(fā)動(dòng)機(jī)等分裝線。

總裝車間以人工裝配為主，涉及大量的物料配送，因此MES的主要功能包括：裝配指示、裝配防錯(cuò)、物料拉動(dòng)、設(shè)備集成等。

圖1.1-4顯示了總裝的主要作業(yè)流程：



圖1.1-4：總裝主要作業(yè)流程

圖1.1-5是一個(gè)典型主機(jī)廠的整體布局：



圖1.1-5：乘用車總體制造工藝