精益制造設(shè)計(jì)在總裝的應(yīng)用要點(diǎn)

1、精益制造設(shè)計(jì)在總裝的應(yīng)用摘要： 本文從江鈴五十鈴汽車有限公司總裝生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，研究汽車總裝精益生產(chǎn)方式，如果將整個(gè)的精益生產(chǎn)系統(tǒng)看作一個(gè)“過程”的話，對(duì)總裝的生產(chǎn)特點(diǎn)、精益生產(chǎn)方法和成本效益的分析是技術(shù)的支持；對(duì)總裝的最主要的設(shè)備汽車輸送系統(tǒng)進(jìn)行精益設(shè)計(jì)，使輸送設(shè)備可輸送所有汽車是“過程的輸入”；而對(duì)汽車生產(chǎn)目標(biāo)工藝流程的設(shè)計(jì)，使多車型可在一條生產(chǎn)線進(jìn)行精益生產(chǎn)是“過程”，對(duì)汽車精益生產(chǎn)過程的物流和質(zhì)量控制系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品是“過程的輸出”。主要輸入精益生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備精益設(shè)計(jì)生產(chǎn)特點(diǎn)分析工藝流程設(shè)計(jì)過程技術(shù)支持生產(chǎn)方法分析物流和質(zhì)量控制保證產(chǎn)品合格輸出成本效益分析關(guān)

2、鍵詞：精益生產(chǎn) 工藝流程 準(zhǔn)時(shí)化物流 質(zhì)量控制一、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(chǎn)線的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)制造工藝流程、生產(chǎn)流水線及相應(yīng)的物流供應(yīng)、質(zhì)量控制，提升整個(gè)總裝生產(chǎn)線的整體精益，實(shí)現(xiàn)多品種車型的精益生產(chǎn)。江鈴五十鈴汽車有限公司成立于1993年,是當(dāng)時(shí)日本五十鈴汽車公司業(yè)界在華投資規(guī)模最大、層次最深、合作范圍最廣的中外合資企業(yè)，主要產(chǎn)品有JMC品牌的皮卡(寶典)、輕卡(順達(dá)、凱運(yùn)、凱銳、凱威)、旅行車(寶威)、面包車(運(yùn)霸)，總裝車間共有2條流水線分別生產(chǎn)輕卡、運(yùn)霸和皮卡、寶威。2010年底公司自主研發(fā)的N350系列SUV車型成功上市及N800

3、系列車型，后期的生產(chǎn)品種也將隨著此車型的投產(chǎn)而大量增加。由于原有些生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力已經(jīng)基本飽和，新建一條總裝車間的投資成本高及實(shí)施時(shí)間長(zhǎng)等因素，這些與市場(chǎng)需求相矛盾，故為了適應(yīng)公司的發(fā)展，特成立項(xiàng)目組研究當(dāng)前總裝多品種精益生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一條總裝生產(chǎn)線精益生產(chǎn)，盡快地推出新產(chǎn)品，同時(shí)對(duì)精益生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行研究，加強(qiáng)生產(chǎn)過程控制，提升整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的精益水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。1. 2本文主要研究?jī)?nèi)容：本文主要從以下幾方面進(jìn)行研究解決本企業(yè)在精益生產(chǎn)過程中面臨的問題：1)工藝流程問題由于江鈴汽車公司的總裝生產(chǎn)線最早生產(chǎn)的五十鈴系列車型是上世紀(jì)90年代初的車型，屬于老產(chǎn)品設(shè)計(jì)下的

4、工藝流程；而N350、N800則是本世紀(jì)初才在投產(chǎn)的最新技術(shù)車型，前后近20年的幾代產(chǎn)品工藝流程已發(fā)生了很大變化。如何在一條生產(chǎn)線上進(jìn)行新老車型的生產(chǎn)是必須要解決的問題。2)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(shù)各不相同，車身、底盤的定位不同，原有的輸送裝置不能進(jìn)行新汽車的輸送，如何完成汽車車身及底盤輸送及輸送過程中的轉(zhuǎn)接和安全問題是必須解決的最主要問題。3)設(shè)備穩(wěn)定性問題總裝的生產(chǎn)是高速度高節(jié)拍下完成的，每一分鐘的停產(chǎn)將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并且整個(gè)工廠的設(shè)備數(shù)量和種類很多，在進(jìn)行精益生產(chǎn)時(shí)每個(gè)設(shè)備都是系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，提高設(shè)備的穩(wěn)定往及整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性是完成生產(chǎn)

5、的重要保障。4)質(zhì)量控制問題單一車型生產(chǎn)的質(zhì)量控制單一，而多車型的混流生產(chǎn)時(shí)，每一種車型的質(zhì)量要求不同，質(zhì)量控制會(huì)變得復(fù)雜，如何知道每臺(tái)車的裝配都合格？如何在生產(chǎn)過程中控制每一臺(tái)車的質(zhì)量？這是質(zhì)量控制所必須面對(duì)的問題。5)物流供應(yīng)問題在總裝車間每臺(tái)汽車要裝配1200-1500種3000多個(gè)零件，這些零件的供應(yīng)是個(gè)系統(tǒng)而復(fù)雜的工程，多品種生產(chǎn)會(huì)造成零件的種類和數(shù)量成倍增加，傳統(tǒng)的物流供應(yīng)不能滿足精益生產(chǎn)需要，零件能不能準(zhǔn)時(shí)化供應(yīng)是生產(chǎn)最緊需解決的問題。二、工藝流程設(shè)計(jì)2.1工藝流程設(shè)計(jì)原則：多車型的共線生產(chǎn)工藝流程不一致是國(guó)內(nèi)外的汽車總裝生產(chǎn)中面臨的問題，在最新的汽車平臺(tái)化戰(zhàn)略中，汽車的各個(gè)組件

6、統(tǒng)一化，延伸到汽車的生產(chǎn)中，提出了將傳統(tǒng)的汽車裝配工藝按照功能分解成小型生產(chǎn)模塊，進(jìn)行模塊化裝配。模塊化的裝配統(tǒng)一了多車型的裝配流程，防止了不同車型的不同裝配的錯(cuò)裝、漏裝，保證整個(gè)生產(chǎn)線保持一定的節(jié)拍生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。模塊化裝配工藝流程設(shè)計(jì)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(yōu)化投資成本，減少了設(shè)備及工具的投資：同時(shí)相同的人員裝配可減少工時(shí)，降低成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)質(zhì)量。2)工序分散原則由于汽車的生產(chǎn)在流水線上進(jìn)行，整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)要保持一定的節(jié)拍，所以要將相同工時(shí)的工作分散給多個(gè)工位完成，一方面可使每一工位的每種

7、車型的裝配盡量飽滿，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；另一方面后面的工位對(duì)前面工位完成的工作進(jìn)行檢查，可防止錯(cuò)裝漏裝的發(fā)生，提高產(chǎn)品質(zhì)量。2.2生產(chǎn)線的總體工藝布局設(shè)計(jì)：為了保證所有車型在總裝生產(chǎn)線的生產(chǎn)，重新設(shè)計(jì)生產(chǎn)線的工藝布局，發(fā)現(xiàn)原總裝生產(chǎn)線有以下的不足：1)輸送設(shè)備不能適應(yīng)所有車型，尤其N350、N800車型。2) N800車型不能適應(yīng)玻璃的安裝。3)不能適應(yīng)汽車液體加注的工藝要求。4)不能適應(yīng)多車型現(xiàn)場(chǎng)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(chǎn)線的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)的新的總裝生產(chǎn)線的整體布局，如圖31和圖3.2所示。圖3.1 N系列生產(chǎn)線的整體工藝布局圖3.2 T系列生產(chǎn)線的

8、整體工藝布局新總裝生產(chǎn)線要進(jìn)行的設(shè)備改動(dòng)有以下內(nèi)容：1)在原生產(chǎn)輸送線上重新設(shè)計(jì)適應(yīng)所有車型的輸送方式。2)增加汽車液體加注、制動(dòng)檢測(cè)、電器檢測(cè)等相關(guān)設(shè)備。3)N800新增玻璃打膠機(jī)器人。4)延長(zhǎng)部分生產(chǎn)線以適應(yīng)物流和生產(chǎn)線的儲(chǔ)存量，以及使用KIT小車（AGV小車）線邊投料方式改善現(xiàn)場(chǎng)操作空間。這些內(nèi)容的改進(jìn)相互關(guān)聯(lián)，在實(shí)施過程時(shí)要考慮到整體性。三、生產(chǎn)線精益設(shè)計(jì)3.1總裝線的輸送形式：合資總裝廠的生產(chǎn)線屬于大批量生產(chǎn)，同時(shí)考慮今后產(chǎn)能提升，所以對(duì)全線的生產(chǎn)節(jié)拍、自動(dòng)化程度、運(yùn)行效率提出了較高的要求，更要控制好成本，我們對(duì)地面線的輸送形式(包括滑撬式、軌道小車式、地面板鏈?zhǔn)降?進(jìn)行了全面分析；

9、對(duì)于空中線的輸送形式(包括積放鏈懸掛式、自行小車環(huán)形鏈?zhǔn)?、移行機(jī)加推車機(jī)等)也進(jìn)行了全面分析。最終采用以下的生產(chǎn)線模式。(1)N系列內(nèi)飾線。采用地板鏈，帶支撐腳，連續(xù)運(yùn)動(dòng)，安全可靠，自動(dòng)化程度更高，更美觀(如圖6.1)。圖3.1 N系列內(nèi)飾線（2）N系列底盤線。采用地板鏈，連續(xù)運(yùn)動(dòng)(如圖6.2)。圖3.2 N系列底盤線（3）T系列內(nèi)飾線。采用空中懸掛吊具的積放鏈的方式進(jìn)行運(yùn)輸。（如圖6.3）底盤線同N系列，采用地板鏈方式運(yùn)輸。圖3.3 T系列內(nèi)飾線3.2 生產(chǎn)線的整體穩(wěn)定性設(shè)計(jì)：精益生產(chǎn)線對(duì)整體的穩(wěn)定性要求很高，而整體的穩(wěn)定性受很多設(shè)備的影響，而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行工作：1)提

10、高單臺(tái)設(shè)備的穩(wěn)定性一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)有很多個(gè)設(shè)備組成，只有每臺(tái)設(shè)備的穩(wěn)定性提高才能保障整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性，為此要求每臺(tái)的設(shè)備開動(dòng)率達(dá)到95。同時(shí)在設(shè)備的設(shè)計(jì)階段分析設(shè)備可能產(chǎn)生的故障，然后進(jìn)一度分析故障產(chǎn)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(chǎn)生，從而提設(shè)備的穩(wěn)定性。2)增加整體生產(chǎn)線的冗余增加整體系統(tǒng)的冗余是提高整體穩(wěn)定性的很有效方法，它減少了某人故障產(chǎn)生時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。主要方法有：(1)減少單臺(tái)設(shè)備的停機(jī)對(duì)主生產(chǎn)線的影響。每條生產(chǎn)線都有35臺(tái)車的存量，這樣在5一10分種的單條生產(chǎn)線的停線時(shí)，都不會(huì)造成主生產(chǎn)線的停產(chǎn)。(2)增加生產(chǎn)線上的主要設(shè)備的備用方案。生產(chǎn)線的主要加工設(shè)備都必須有

11、備用的應(yīng)急備用工藝，這樣當(dāng)設(shè)備有問題時(shí)可立即啟用備用工藝，從而減少對(duì)生產(chǎn)的影響。圖3.4 碳刷檢查器的運(yùn)用圖3.5 關(guān)鍵設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)冗余(3)提前發(fā)布排產(chǎn)的信息。為滿足多品種混流精益生產(chǎn)，解決生產(chǎn)線邊零件儲(chǔ)存面積不足的問題：適時(shí)的提出了物流供應(yīng)對(duì)多品種大零件采用供應(yīng)商同步供貨的方式供應(yīng)，即供應(yīng)商按照總裝車間上線車型順序，準(zhǔn)備好零件并供應(yīng)到線邊。整體冗余的增加，提高了整體生產(chǎn)線的穩(wěn)定性，滿足了大批量精益生產(chǎn)的要求。四、準(zhǔn)時(shí)化物流和擰緊過程質(zhì)量控制設(shè)計(jì)4.1準(zhǔn)時(shí)化物流：隨著車型的不斷增加，在線產(chǎn)品架的容量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足物料的增長(zhǎng)的?？傃b通過對(duì)線邊產(chǎn)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

12、線生產(chǎn)的模式。即大件物料共架投料，中件物料使用KIT及AGV小車進(jìn)行投料的方式，實(shí)現(xiàn)物料的臺(tái)套化準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)的模式；既保證了生產(chǎn)需求，也改善了現(xiàn)場(chǎng)的操作空間。圖4.1 產(chǎn)品架精益設(shè)計(jì)圖4.2 KIT運(yùn)作4.2精益擰緊過程質(zhì)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(zhì)量好壞直接關(guān)系裝配的質(zhì)量，尤其是汽車眾多安全部件的裝配，擰緊質(zhì)量最終影響汽車的安全。4.2.1精益生產(chǎn)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(xiàng)擰緊，直接用氣動(dòng)風(fēng)槍或電動(dòng)工具一次性緊固。二是安全法規(guī)項(xiàng)的擰緊，先采用氣動(dòng)定扭或電動(dòng)定扭扳手一次緊固，然后檢驗(yàn)人員使用數(shù)顯扳手

13、進(jìn)行二次校核。這種安全法規(guī)項(xiàng)的擰緊工藝產(chǎn)生以下兩個(gè)問題：1)這種安全法規(guī)項(xiàng)的擰緊方式，工序能力CPK不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，一方面是電動(dòng)和氣動(dòng)定扭扳手本身的精度只有定扭力矩值±1 0，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(zhì)量取決于操作工的技能，二次校核對(duì)連接件緊固有可能造成過緊或松開，增加了不穩(wěn)定因素。對(duì)于所有安全力矩項(xiàng)的擰緊，隨著質(zhì)量要求的提高，大量的試驗(yàn)和分析證明這種工藝是無法保證擰緊質(zhì)量的。測(cè)試證明，這種安全力矩項(xiàng)的擰緊操作，工序能力指數(shù)CPK<11，不能保證新的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，要求安全力矩項(xiàng)工序能力指數(shù)CPK133。2)多品種車型生產(chǎn)擰緊防差錯(cuò)問題。多品種

14、精益生產(chǎn)時(shí)由于車型操作及零件的差異，使得很多工位上對(duì)應(yīng)不同車型的產(chǎn)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(jìn)行不同車型的操作時(shí)，不可避免使用錯(cuò)工具，帶來不能發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量隱患。4.2.2電動(dòng)伺服擰緊系統(tǒng)隨著工業(yè)化技術(shù)的發(fā)展，伺服擰緊系統(tǒng)的產(chǎn)生對(duì)精益生產(chǎn)的擰緊工藝提供了可靠的保障，它能解決上述擰緊質(zhì)量和混線生產(chǎn)防錯(cuò)的問題。一方面電動(dòng)伺服擰緊設(shè)備對(duì)擰緊過程的力矩和角度進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)根據(jù)力矩和角度的變化調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，開始時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)遴快，接近最終值時(shí)，轉(zhuǎn)速逐漸變侵，使最終的力矩和霜發(fā)最精確絕逸到要求。另一方面通過整體控制系統(tǒng)，可搬據(jù)不同的車型調(diào)整擰緊力矩的要求，滿足精益純化生產(chǎn)的

15、需要。具體設(shè)計(jì)方案（如圖7.3所示）。圖4.3 伺服擰緊系統(tǒng)終端配置圖此方案可解決多品種車型生產(chǎn)擰緊防錯(cuò)問題：利用掃描汽車隨車卡條形碼讀取車型信息，擰緊機(jī)會(huì)自動(dòng)激活對(duì)應(yīng)該車型的“工作”程序，套筒選擇器會(huì)通過亮綠燈指示操作工取用對(duì)應(yīng)的套頭，擰緊工具進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)螺栓擰緊合格后，工具及信號(hào)顯示盒上綠燈亮，提示工作完成。此時(shí)工具進(jìn)入自鎖狀態(tài)，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(jī)除了能保證擰緊精度，滿足一槍多用的精益生產(chǎn)需求，而且還有防止生產(chǎn)過程中的錯(cuò)誤程序選擇和漏擰等現(xiàn)象的功能。五、總結(jié)本文將所有車型的裝配工藝統(tǒng)一為目標(biāo)工藝流程，解決了多車型共線生產(chǎn)工藝流程不一致的問題。

16、以工藝流程對(duì)生產(chǎn)輸送線和設(shè)備的重新設(shè)計(jì)，利用設(shè)備精益制造的理論知識(shí)，適應(yīng)所有車型的輸送和生產(chǎn)。在對(duì)準(zhǔn)時(shí)化物流的設(shè)計(jì)提升企業(yè)的管理水平，使汽車的物流控制從原有粗放式到節(jié)約式轉(zhuǎn)變。柔性化伺服擰緊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)擰緊過程的監(jiān)控，都是加強(qiáng)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制，將質(zhì)量隱患控制在源頭，減少了質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，降低了質(zhì)量成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。六、參考文獻(xiàn)【1】張林艷汽車零部件制造工藝與精益生產(chǎn)線數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)，2004，7：3637【2】倪儉 精益生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)現(xiàn)代制造工程，2002，3：3334【3】王衛(wèi)民改進(jìn)遺傳算法在精益裝配系統(tǒng)工藝規(guī)劃中的應(yīng)用研究機(jī)床與液壓，2000，4：5052【4】陳永亮，徐燕申 面向?qū)ο蟮哪K化精益生產(chǎn)線并行設(shè)計(jì)研究機(jī)械設(shè)計(jì)，2001，6：810【