1、精益制造設計在總裝的應用摘要： 本文從江鈴五十鈴汽車有限公司總裝生產的現場實際出發， 研究汽車總裝精益生產方式，如果將整個的精益生產系統看作一個“過程”的話，對總裝的生產特點、精益生產方法和成本效益的分析 是技術的支持；對總裝的最主要的設備一一汽車輸送系統進行精益設 計，使輸送設備可輸送所有汽車是“過程的輸入”；而對汽車生產目 標工藝流程的設計，使多車型可在一條生產線進行精益生產是“過 程”，對汽車精益生產過程的物流和質量控制系統進行的設計，保證、緒論1.1課題來源及背景：本課題來源于江鈴五十鈴汽車有限公司，目的是在原總裝生產線的基礎上重新設計制造工藝流程、生產流水線 及相應的物流供應、質量控

2、制，提升整個總裝生產線的整體精益，實 現多品種車型的精益生產。江鈴五十鈴汽車有限公司成立于199許,是當時日本五十鈴汽車 公司業界在華投資規模最大、層次最深、合作范圍最廣的中外合資企業，主要產品有jmc牌的皮卡（寶典）、輕卡（順達、凱運、凱銳、凱威） 、旅行車 （寶威 ） 、面包車 （運霸 ） ，總裝車間共有2條流水線分別生產輕卡、運霸和皮卡、寶威。2010年底公司自主研發的n35源列suv車型成功上市及n80源列車型，后期的生產品種也將隨著此車型的投產而大量增加。由于原有些生產線的生產能力已經基本飽和， 新建一條總裝車間的投資成本高及實施時間長等因素， 這些與市場需求相矛盾， 故為了適應公司

3、的發展， 特成立項目組研究當前總裝多品種精益生產的相關技術，實現一條總裝生產線精益生產，盡快地推出新產品，同時對精益生產系統進行研究， 加強生產過程控制， 提升整個生產系統的精益水平，提高產品質量和生產效率，降低生產成本。1) 2本文主要研究內容：本文主要從以下幾方面進行研究解決本企業在精益生產過程中面臨的問題：2) 工藝流程問題由于江鈴汽車公司的總裝生產線最早生產的五十鈴系列車型是上世紀90年代初的車型，屬于老產品設計下的工藝流程；而 n350、 n800則是本世紀初才在投產的最新技術車型， 前后近 20年的幾代產品工藝流程已發生了很大變化。 如何在一條生產線上進行新老車型的生產是必須要解決

4、的問題。3) 整車輸送問題總裝的所有工作大部份是在輸送鏈上完成， 眾多車型的整車參數各不相同，車身、 底盤的定位不同，原有的輸送裝置不能進行新汽車如何完成汽車車身及底盤輸送及輸送過程中的轉接和安全問題是必須解決的最主要問題。4) 設備穩定性問題總裝的生產是高速度高節拍下完成的， 每一分鐘的停產將造成巨大的經濟損失， 并且整個工廠的設備數量和種類很多， 在進行精益生產時每個設備都是系統中的一個環節， 提高設備的穩定往及整體系統的穩定性是完成生產的重要保障。5) 質量控制問題單一車型生產的質量控制單一， 而多車型的混流生產時， 每一種車型的質量要求不同， 質量控制會變得復雜， 如何知道每臺車的裝配

5、都合格？如何在生產過程中控制每一臺車的質量？這是質量控制所必須面對的問題。6) 物流供應問題在總裝車間每臺汽車要裝配1200-1500種 3000多個零件，這些零件的供應是個系統而復雜的工程， 多品種生產會造成零件的種類和數量成倍增加， 傳統的物流供應不能滿足精益生產需要， 零件能不能準時化供應是生產最緊需解決的問題。二、工藝流程設計2.1 工藝流程設計原則：多車型的共線生產工藝流程不一致是國內外的汽車總裝生產中面臨的問題， 在最新的汽車平臺化戰略中， 汽車的各個組件統一化， 延伸到汽車的生產中， 提出了將傳統的汽車裝配工藝按照功能分解成小型生產模塊， 進行模塊化裝配。 模塊化的裝配統一了多車

6、型的裝配流程， 防止了不同車型的不同裝配的錯裝、 漏裝，保證整個生產線保持一定的節拍生產，提高了生產效率。模塊化裝配工藝流程設計兩原則：1) 工序集中原則將不同車型的相同操作集中在相同位置， 盡量使用相同工具在相同工位裝配。這樣不僅可優化投資成本，減少了設備及工具的投資：同時相同的人員裝配可減少工時，降低成本，提高勞動生產率，提高生產質量。2) 工序分散原則由于汽車的生產在流水線上進行， 整個生產線的生產要保持一定的節拍， 所以要將相同工時的工作分散給多個工位完成， 一方面可使每一工位的每種車型的裝配盡量飽滿， 提高勞動生產率；另一方面后面的工位對前面工位完成的工作進行檢查，可防止錯裝漏裝的發

7、生，提高產品質量。3) 2 生產線的總體工藝布局設計：為了保證所有車型在總裝生產線的生產， 重新設計生產線的工藝布局， 發現原總裝生產線有以下的不足：1)輸送設備不能適應所有車型，尤其 n35。n80曲型。4) n800 車型不能適應玻璃的安裝。5) 不能適應汽車液體加注的工藝要求。6) 不能適應多車型現場物流的工藝要求。為了解決上述的問題， 最大限度地減少投資， 充分利用原來老生產線的基礎上，設計的新的總裝生產線的整體布局，如圖3. 1和圖3.2圖3.1 n系列生產線的整體工藝布局圖3.2 t 系列生產線的整體工藝布局新總裝生產線要進行的設備改動有以下內容：1）在原生產輸送線上重新設計適應所

8、有車型的輸送方式。2）增加汽車液體加注、制動檢測、電器檢測等相關設備。3）n800新增玻璃打膠機器人。4）延長部分生產線以適應物流和生產線的儲存量，以及使用kit小車（agm、車）線邊投料方式改善現場操作空間。這些內容的改進相互關聯，在實施過程時要考慮到整體性。三、生產線精益設計3.1總裝線的輸送形式：合資總裝廠的生產線屬于大批量生產， 同時考慮今后產能提升，所以對全線的生產節拍、自動化程度、運行 效率提出了較高的要求，更要控制好成本，我們對地面線的輸送形式 （包括滑撬式、軌道小車式、地面板鏈式等）進行了全面分析；對于空 中線的輸送形式（包括積放鏈懸掛式、自行小車環形鏈式、移行機加 推車機等）

9、也進行了全面分析。最終采用以下的生產線模式。（1）n系列內飾線。采用地板鏈，帶支撐腳，連續運動，安全可靠，自動化程度更高，更美觀（如圖6.1）。圖3.1 n系列內飾線（2） n系列底盤線。采用地板鏈，連續運動（如圖6.2）。叁塔船行方向圖3.2 n系列底盤線（3） t系列內飾線。采用空中懸掛吊具的積放鏈的方式進行運輸。（如圖6.3）底盤線同n系列，采用地板鏈方式運輸。3.2 生產線的整體穩定性設計： 精益生產線對整體的穩定性要求 很高， 而整體的穩定性受很多設備的影響， 而提高系統的穩定性要從以下幾個方面進行工作：1)提高單臺設備的穩定性一個生產系統有很多個設備組成， 只有每臺設備的穩定性提高

10、才能保障整個系統穩定性， 為此要求每臺的設備開動率達到 95。 同時在設備的設計階段分析設備可能產生的故障， 然后進一度分析故障產生的原因和因素， 從減少各種因素的角度最終減少故障的產生， 從而 提設備的穩定性。2) 增加整體生產線的冗余增加整體系統的冗余是提高整體穩定性的很有效方法， 它減少了某人故障產生時對整個系統的影響。主要方法有：(1) 減少單臺設備的停機對主生產線的影響。每條生產線都有3 5臺車的存量， 這樣在5一 10分種的單條生產線的停線時，都不會造成主生產線的停產。(2) 增加生產線上的主要設備的備用方案。生產線的主要加工設備都必須有備用的應急備用工藝， 這樣當設備有問題時可立

11、即啟用備用工藝，從而減少對生產的影響。采用條碼定位降低25%的滑 觸線用量，減少故障點連接 驅動 電機對關鍵設備部件采用現場冗余可實現快速切換，提高設備可維護性采用碳刷檢查器， 對碳刷磨損量進行 在線檢查，避免由 于碳刷磨損導致的 設備故障，并大大 節省了人工檢查的時間采用非接觸式替代接觸式定位，提高設備可維護性和可維護性圖3.4 碳刷檢查器的運用圖3.5關鍵設備現場冗余(3)提前發布排產的信息。為滿足多品種混流精益生產，解決生 產線邊零件儲存面積不足的問題：適時的提出了物流供應對多品種大 零件采用供應商同步供貨的方式供應，即供應商按照總裝車間上線車 型順序，準備好零件并供應到線邊。整體冗余的

12、增加，提高了整體生產線的穩定性，滿足了大批量精 益生產的要求。四、準時化物流和擰緊過程質量控制設計4.1 準時化物流：隨著車型的不斷增加，在線產品架的容量是遠遠不能滿足物料的增長的。總裝通過對線邊產品架的改善以及投料方 式的改變順利的完成了多車型的物料共線生產的模式。 即大件物料共 架投料，中件物料使用kit及agm、車進行投料的方式，實現物料的臺 套化準時化生產的模式；既保證了生產需求，也改善了現場的操作空產品架柔性設計配合多種產品類型，產品架柔性化設計塞維度動態組合.滿足產品外形變優-可調甘定位裝置.道應物料存放方式圖4.1產品架精益設計kit (sps)運作 kit小個設計< ki

13、t器件府看面廣,涵超標準件及部分大件-kit小車定制設計.強調零件集成度 kil小車充分考慮現場員工物科學聯人以程要求圖4.2 kit 運作4.2 精益擰緊過程質量的控制：汽車總裝裝配最主要的工作是向 車身上安裝零件， 使用最多的工具是擰緊工具， 擰緊的質量好壞直接關系裝配的質量， 尤其是汽車眾多安全部件的裝配， 擰緊質量最終影響汽車的安全。4.2.1 精益生產的擰緊問題：在總裝的擰緊原工藝中，擰緊方式分兩種方式： 一是一般項擰緊， 直接用氣動風槍或電動工具一次性緊固。 二是安全法規項的擰緊， 先采用氣動定扭或電動定扭扳手一次緊固， 然后檢驗人員使用數顯扳手進行二次校核。 這種安全法規項的擰緊

14、工藝產生以下兩個問題：1）這種安全法規項的擰緊方式，工序能力cp仆能達到標準的要求，一方面是電動和氣動定扭扳手本身的精度只有定扭力矩值± 10，另一方面是折彎式扳手操作受操作工的人為影響大，二次校核力矩的質量取決于操作工的技能， 二次校核對連接件緊固有可能造成過緊或松開，增加了不穩定因素。對于所有安全力矩項的擰緊，隨著質量要求的提高， 大量的試驗和分析證明這種工藝是無法保證擰緊質量的。 測試證明， 這種安全力矩項的擰緊操作， 工序能力指數cpk<1 1，不能保證新的質量標準，要求安全力矩項工序能力指數cp除1. 33。2） 多品種車型生產擰緊防差錯問題。 多品種精益生產時由于車

15、型操作及零件的差異， 使得很多工位上對應不同車型的產品定義需要使用不同扳手（ 由于套筒不同或力矩不同 ） ， 這樣操作在進行不同車型的操作時，不可避免使用錯工具，帶來不能發現的質量隱患。4.2.2 電動伺服擰緊系統隨著工業化技術的發展，伺服擰緊系統的產生對精益生產的擰緊工藝提供了可靠的保障，它能解決上述擰緊質量和混線生產防錯的問 題。一方面電動伺服擰緊設備對擰緊過程的力矩和角度進行時時監 控，同時根據力矩和角度的變化調整電機的轉速，開始時電機的轉遴 快，接近最終值時，轉速逐漸變侵，使最終的力矩和霜發最精確絕逸 到要求。另一方面通過整體控制系統，可搬據不同的車型調整擰緊力矩的 要求，滿足精益純化

16、生產的需要。具體設計方案（如圖 7.3所示）。ivk ® s指示燈圖4.3 伺服擰緊系統終端配置圖此方案可解決多品種車型生產擰緊防錯問題： 利用掃描汽車隨車 卡條形碼讀取車型信息，擰緊機會自動激活對應該車型的“工作”程 序，套筒選擇器會通過亮綠燈指示操作工取用對應的套頭，擰緊工具進入工作狀態。當螺栓擰緊合格后，工具及信號顯示盒上綠燈亮，提 示工作完成。此時工具進入自鎖狀態，等待下一輛車的條碼掃描。由此可以看出，帶套筒選擇器的伺服擰緊機除了能保證擰緊精度， 滿足一槍多用的精益生產需求， 而且還有防止生產過程中的錯誤程序選擇和漏擰等現象的功能。五、總結本文將所有車型的裝配工藝統一為目標工

17、藝流程， 解決了多車型共線生產工藝流程不一致的問題。 以工藝流程對生產輸送線和設備的重新設計， 利用設備精益制造的理論知識， 適應所有車型的輸送和生產。在對準時化物流的設計提升企業的管理水平， 使汽車的物流控制從原有粗放式到節約式轉變。柔性化伺服擰緊系統的設計對擰緊過程的監控， 都是加強生產過程中的質量控制，將質量隱患控制在源頭，減少了質量風險，降低了質量成本，提高了產品質量。六、參考文獻【 1】張林艷汽車零部件制造工藝與精益生產線數控機床市場，2004， 7： 3637 【 2】 倪儉 精益生產線工藝設計 現代制造工程，2002， 3： 33 34【 3】王衛民改進遺傳算法在精益裝配系統工藝規劃中的應用研究機床與液壓， 2000， 4： 50 52 【 4】陳永亮，徐燕申面向對象的模塊化精益生產線并行設計研究機械設計， 2001， 6： 8 10【 5】華健