論文-汽車生產(chǎn)的工藝平臺化、通用化策略

1、工藝平臺化、通用化策略關鍵詞：柔性化、通用化、智能化、平臺化、標準化、模塊化。摘要：目前由于市場個性化需求的發(fā)展，汽車生產(chǎn)已由大批量、單一化制造方式，發(fā)展成為小批量、多品 種的制造方式，隨之而來的，產(chǎn)生了柔性化制造的概念。柔性化制造只能是相對的柔性，必須建立工藝平 臺以實現(xiàn)在盡可能低的工藝投資的前提下，最大程度的實現(xiàn)柔性化兼容生產(chǎn)，本文重點討論如何建立工藝 的平臺化的問題。一.何為汽車工藝平臺化、通用化汽車工藝的平臺化、通用化，是指為了盡可能的降低工藝規(guī)劃成本、提高工藝柔度而盡可能的將多品種、多車型用相似的工藝方法、相近的工藝流程、同一工藝裝備進行兼容性生 產(chǎn)。二.為什么要建立汽車工藝平臺化、

2、通用化工藝平臺化主要是適應汽車市場由大批量、單一化的市場需求轉變?yōu)樾∨?、多品種的市場需求的形勢下，以設計平臺化為基礎，并在工藝裝備、管理技術的支持下而誕生的。工藝平臺化，可以最大程度的利用生產(chǎn)線的經(jīng)濟產(chǎn)能、最大程度的節(jié)省工藝裝備的投資，此外，還可以節(jié)省工藝開發(fā)周期。一般來說，一個地區(qū)單款車型的年市場需求量為3萬臺至5萬臺左右。這樣的數(shù)量，不足以有效的利用成批設備 （一般一條整車生產(chǎn)線的經(jīng)濟產(chǎn)能在15萬臺至30萬臺），而同時，對于單件生產(chǎn)或者所謂小批生產(chǎn)來說，這樣的數(shù)量又過大，這就需要在解決一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)多種車型的產(chǎn)品以充分利用產(chǎn)能的問題，而工藝的平臺化、通用化正好可以解決此問題。三.怎樣實

3、現(xiàn)汽車工藝的平臺化、通用化要實現(xiàn)汽車整車生產(chǎn)工藝的平臺化、通用化，需要從三個方面入手： 一、產(chǎn)品設計；設備開發(fā)；三、管理技術。產(chǎn)品設計：平臺化、通用化制造技術要以產(chǎn)品的設計為基礎，因為不存在萬能的生產(chǎn)平臺。所以，平臺化、通用化制造技術對產(chǎn)品設計的平臺化、模塊化、標準化要求十分重要， 產(chǎn)品設計要重點考慮工廠的局限性和硬點，這些，是平臺化、通用化制造技術的開端和基礎。設備改造：這也是汽車制造平臺化、通用化的核心。在設備改造方面，主要通過設備的通用化、智能化、自動化來實現(xiàn)平臺化生產(chǎn)。在汽車整車生產(chǎn)方面，主要通過柔性壓力機、 工業(yè)機器人、自動識別系統(tǒng)、柔性夾具、柔性工具、機械快速切換系統(tǒng)等柔性化裝備的

4、應用來實現(xiàn)設備的平臺化與通用化 。逋用化,兼容灌流的基制: 智能化：目動控制的基礎; 自動化，流水生產(chǎn)的基礎.管理技術：平臺化、通用化整車生產(chǎn)意味著在一條生產(chǎn)線上要生產(chǎn)多種產(chǎn)品。那么計劃管理、物流管理、人員管理等就必須適應平臺化制造的需求。為了適應這種需求，各種先進的管理方法和管理軟件，如JIT系統(tǒng)、SAP系統(tǒng)、MRP系統(tǒng)需應用到生產(chǎn)管理系統(tǒng)中來，以支持整車平臺化、通用化生產(chǎn)。四 . 工藝平臺化、通用化策略。（一 ）、產(chǎn)品設計產(chǎn)品設計的對工藝平臺化、通用化的支持主要在產(chǎn)品設計的平臺化、模塊化、通用化幾個方面，具體的支持作用主要在于：第一：可以實現(xiàn)工藝方法、工藝流程、工藝裝備的兼容，滿足混流生產(chǎn)

5、的技術可行性。第二： 會減少工藝開發(fā)投資費用。由于目前生產(chǎn)線的柔性都較高，所以一般新開發(fā)的車型，都通過生產(chǎn)線的改造達到兼容，而其中主要的改造包括模具、夾具、車身輸送設備、生產(chǎn)輔助設備等的改造。如果采用平臺化策略，從車架結構到零部件如果通用化，就可以實現(xiàn)工藝方法、工藝流程、工藝裝備的兼容，大大節(jié)省模具、夾具、車身輸送設備、生產(chǎn)輔助設備的改造費用。一般一個車型在國內(nèi)開發(fā)，如果采用混流生產(chǎn)，模具、 夾具、 車身輸送設備、生產(chǎn)輔助設備的改造費用大約2-3 億元， 如果在設計過程中充分考慮平臺化，盡可能的滿足車身及零部件的通用性、滿足混流生產(chǎn)模具、夾具、車身輸送設備、生產(chǎn)輔助設備的兼容性要求， 則可在工

6、藝實施過程中，較少或根本不用進行生產(chǎn)線的改造，大大節(jié)約改造成本，如果做得好，最多可節(jié)省非平臺化工藝投資的40%-50% 。1. 模具的投資成本降低：如果平臺化做得好，下車身件通用化率一般占整車車身件數(shù)量的50%左右，成本的40%左右（對于轎車類由于上車身比較復雜，一般通用化率可以達到數(shù)量的30%，成本的20%；對于客車類由于上車身比較簡單，一般通用化率可以達到數(shù)量的70%，成本的60%）。2. 夾具投資成本的降低：一般車架或下車身的分總成通用化率較高，比如車架焊接總成、輪罩焊接總成、地板焊接總成、下車身焊接總成、主車身焊接總成等，一般會占整個夾具成本的 20%40%左右。一般來講，同一平臺化的

7、車身，車架焊接總成、輪罩焊接總成、地板焊接總成是相同的， 所以， 其相應的焊接夾具可以完全借用現(xiàn)生產(chǎn)夾具；而下車身總成及主車身總成一般是在同一平臺基礎改制的，如果下車身總成及主車身總成的定位點和主要夾緊點與現(xiàn)生產(chǎn)一致，則也可以利用現(xiàn)生產(chǎn)的下車身及主車身夾具。3. 其它生產(chǎn)設備的投資成本降低：主要體現(xiàn)在輸送線、機器人、打碼設備、機械手、底盤合裝設備、輪胎擰緊設備、加注設備、檢測設備等。如果平臺上的車架或下車身完全相同，或者適應現(xiàn)生產(chǎn)輸送設備的要求進行簡單的改制， 就可以與現(xiàn)生產(chǎn)的輸送設備兼容，整個輸送線就不必或很少進行改造，而節(jié)約輸送線投資費用。一般而言，一個新車型進行混流生產(chǎn)，如果充分考慮輸送

8、線的兼容性要求，輸送線的改造費用可以節(jié)約幾百萬至幾千萬元，而且大大降低輸送線改造的技術風險。機器人一般用于車身焊接、車身噴涂等方面，一般運行軌跡都是可以通過編程控制的， 如果車身設計時能充分考慮到機器人的運行空間，則可以與現(xiàn)生產(chǎn)機器人設備相兼容，節(jié)省再投資。車身上一般都要布置整車VIN 碼的刻印位置，如果此處的位置結構與現(xiàn)生產(chǎn)的車型一致，則就可以實現(xiàn)打碼設備的兼容而節(jié)省此設備的投資，大約十幾萬元。整車的儀表板一般都采用模塊化生產(chǎn)，儀表板模塊一般都采用機械手進行與車身合裝， 如果整車儀表板模塊的定位與夾緊點與現(xiàn)生產(chǎn)車型一致，則就可以實現(xiàn)儀表板機械手的兼容而節(jié)省設備的投資，大約十幾萬元。整車的底盤

9、一般都采用模塊化生產(chǎn)，底盤模塊一般都采用合裝設備進行合裝，如果底盤模塊的定位、支撐點與現(xiàn)生產(chǎn)車型一致，就可以實現(xiàn)此設備的兼容而節(jié)省設備投資，大約幾十萬元。整車的輪胎的安裝螺栓的頭部尺寸、頭數(shù)、 分度圓直徑、擰緊力矩如果與現(xiàn)生產(chǎn)車型一致，則就可以實現(xiàn)輪胎擰緊設備的兼容，大約會節(jié)省一百多萬元。整車的各種液體的加注口型式如果與現(xiàn)生產(chǎn)車型一致，也會節(jié)省生產(chǎn)線加注設備改造的投資幾十萬元。此外， 整車電器檢測的通訊協(xié)議、檢測規(guī)范如果通用化，也可以節(jié)省整車電器檢測的設備改制投資幾十萬元。第三： 可以大大減少生產(chǎn)管理成本，由于零部件及生產(chǎn)設備的通用性，可以大大節(jié)省新增零部件和設備的場地面積、新增零部件物流周轉

10、器具種類、新增零部件物料管理費用，設備維修費用等。第四： 能充分保證生產(chǎn)線充分的柔度。一條生產(chǎn)線，被改造的次數(shù)越少，其生產(chǎn)的兼容度越高，即接納后續(xù)車型的能力越強。而如果生產(chǎn)線的改造量越大，會使備用的生產(chǎn)場地被占用而減少、生產(chǎn)設備的兼容度降低，而且有些生產(chǎn)線的改造，有可能會破壞原有生產(chǎn)線對現(xiàn)有車型的兼容性。第五： 能充分保證生產(chǎn)線的自動化水平。一條生產(chǎn)線，一般由于新車型的上線需求而經(jīng)過改造后，很多自動的部分都需要改為手動，這樣就降低了生產(chǎn)線的自動化水平。第六： 平臺化設計對工藝平臺的滿足，也可以大大縮短整個項目開發(fā)中工藝開發(fā)部分的周期。第七：可以高質(zhì)量生產(chǎn)。采用平臺化設計，零部件的種類大幅度減少

11、，使得在批量化生產(chǎn)和維修過程中的質(zhì)量控制的關鍵點變少，對質(zhì)量控制而言有很大好處。而且產(chǎn)量增加有助于增加重復性而提高產(chǎn)品質(zhì)量。目前存在的主要問題是：由于設計開發(fā)時對工藝部分的平臺化要求的滿足程度較差，大部分的新車型上線生產(chǎn)時，都需要新增大量的模具、夾具，并要對整個車身輸送設備、輔助設備，專機的改造才能兼容，這對整個工藝開發(fā)的進度以及投資、生產(chǎn)線的柔度和自動化程度都是不利的。產(chǎn)品設計的平臺化、模塊化、通用化的具體入手點：第一、整車基本結構、基本參數(shù)的定義：整車的基本結構、基本參數(shù)的定義要滿足工藝方法、工藝流程、工藝裝備的要求。新車型要能夠與現(xiàn)生產(chǎn)的工藝方法、工藝流程、工藝裝備兼容，其基本結構、基本

12、參數(shù)要滿足現(xiàn)生產(chǎn)工藝方法、工藝流程、工藝裝備的要求范圍。比如整車的模塊化分塊方案，長寬高和表面積（其中表面積涉及到涂裝的最大噴涂面積），白車身及整車重量，輪距軸距、車身板材規(guī)格、白車身焊點總數(shù)、白車身弧焊總長度等。第二、車身：車身結構形式是影響工藝平臺化的重要方面，一般會影響模具、夾具、 生產(chǎn)輔助設備中的輸送線、VIN 碼刻印設備等。1、模夾具的要求：由于平臺化設計的變化的部分主要集中于在消費能感知的部位（如外觀造型、動力總成、電器配置等）進行個性化設計，在消費者不易感知的部分（如車架、 底盤總成等）進行通用化或平臺化設計。所以從車身設計角度講，同一平臺的汽車，應盡可能的共用車架、下車身、主車

13、身的車身部件及焊接總成，就可以實現(xiàn)部分模具和夾具的兼容。其中夾具的兼容一般只要求焊接定位點、主要夾緊點與現(xiàn)生產(chǎn)一致就可以實現(xiàn)與現(xiàn)生產(chǎn)夾具的兼容。2、輸送設備的要求：對于車身對輸送線兼容性的滿足需要重點介紹一下，由于同一平臺的變型車一般都是軸距和輪距的變化，所以一般同平臺的下車身一般都不可能完全COPY 現(xiàn)生產(chǎn)，為了實現(xiàn)車身及整車輸送設備的兼容，需要對下車身進行局部的改制以滿足整車輸送設備的要求。現(xiàn)在一般的汽車輸送線，都是將車身內(nèi)四孔的前兩孔作為整車的輸送過程中的定位和前 支撐，將車身內(nèi)四孔的后兩孔所在的平面作為整車輸送的后支撐。如下圖：內(nèi)四孔的后兩孔及所在平面內(nèi)四孔的前兩孔對于混流生產(chǎn)的輸送線

14、改造，主要是由于軸距、縱梁距離的變化而影響整車輸送線的定 位和支撐。軸距的變化一般會直接影響車身內(nèi)四孔及外四孔相對位置關系，而車身在焊裝、 涂裝、總裝之間以及各工藝流程內(nèi)部進行轉接時，由于要用到內(nèi)四孔或外四孔，由于軸距的調(diào)整導致內(nèi)四孔及外四孔的相對位置的變化。所以在進行車身設計時，同一平臺的不同車型，要保證內(nèi)四孔的前兩孔的相對位置一致， 后兩孔所在的平面 X向前后兩向加長，以保證軸距變化時，前兩孔定位與原定位一致，后 支撐面的支撐有充分的布置空間，為了保證總裝底盤合裝過程中改造工作量最小，在設計上還可以保證車身內(nèi)四孔的前兩孔與車身外四孔的前兩孔的相對位置（X向、Y向）一致。這樣就可以實現(xiàn)整車平

15、臺化新車型在焊裝、涂裝、總裝進行輸送設備改造量最小或基本不用改造。要進行如上工作，有一個前提，一方面在進行整個輸送線設計時，包括焊裝、涂裝、總 裝的輸送設計，一般要將輸送線的支撐點統(tǒng)一設置于車身的內(nèi)四孔上（焊裝、涂裝、總裝內(nèi) 部輸送及焊裝、涂裝、總裝轉接過程都要用內(nèi)四孔，實現(xiàn)輸送過程支撐的統(tǒng)一，而不是有的 過程用內(nèi)四孔，有的過程用外四孔） 。3、VIN碼刻印設備的要求：按國標要求，一般在車身右前方的車架上都要刻印整車 VIN碼，如果新車型的車身 VIN 碼刻印的位置和面積、為 VIN碼刻印機預留的定位及夾緊位置、以及板厚與現(xiàn)生產(chǎn)VIN碼刻印機的要求基本一致，就可以實現(xiàn) VIN碼刻印設備的兼容。

16、第三、動力總成及底盤：1、燃油加注機的兼容性要求：燃油加注口在車身上的位置區(qū)域（左側或右側）與現(xiàn)生產(chǎn)車型相同。2、動力總成與底盤分合裝設備的兼容性要求：底盤模塊（動力總成、前后橋）的型式與現(xiàn)生產(chǎn)相同，動力總成、前橋、后橋以及相應 的車身主定位孔不變（孔徑、孔位、結構型式）。3、防凍液、制動液、動力轉向液的加注設備的兼容性要求：罐口相對于液位標志 （MAX及MIN ）的Z向高度與現(xiàn)生產(chǎn)一致，加注液體型號與生產(chǎn) 一致。4、輪胎擰緊設備的兼容性要求：輪胎的擰緊螺栓數(shù)量及排列分度圓直徑、螺栓的頭部尺寸、擰緊力矩應與現(xiàn)生產(chǎn)相同。第四、內(nèi)外飾系統(tǒng)：儀表板抓手對新儀表板模塊的要求：儀表板模塊（駕駛模塊）的定

17、位點、夾緊點與現(xiàn)生產(chǎn)車型相同。第五、其它組合加注系統(tǒng)的要求：空調(diào)加注罐口結構、加注液體型號與生產(chǎn)一致。整車ECU要求：發(fā)動機 ECU、變速器ECU、ABS-ECU通訊協(xié)議與檢測規(guī)范與現(xiàn)生 產(chǎn)相同。（二卜設備開發(fā)設備開發(fā)的對工藝平臺化、 通用化的支持主要在設備的通用化、智能化、自動化幾個方面，具體的支持作用主要在于：第一：設備的通用化可以最大程度的降低設備的備品備件的種類、降低備品備件的成本。第二：設備的智能化可以將人工控制點改變?yōu)橹悄芸刂?，實現(xiàn)根據(jù)不同車型的智能識別和智能控制，滿足同一生產(chǎn)工藝平臺適應多種車型的需要。第三：設備的自動化可以實現(xiàn)快速生產(chǎn)，實現(xiàn)車型生產(chǎn)的流水化， 保證生產(chǎn)工藝平臺的

18、批量性。設備開發(fā)的通用化、智能化、自動化的具體入手點：第一：統(tǒng)計現(xiàn)生產(chǎn)工藝平臺的設備信息，并按功能、技術標準、供應商進行分類整理，建立設備通用化約束條件。 在進行新產(chǎn)品設備規(guī)劃時，盡量實現(xiàn)新設備選用和現(xiàn)生產(chǎn)工藝平臺設備的通用性。第二：通過對智能設備的應用， 包括伺服系統(tǒng)、智能機器人、自動識別技術等的應用實現(xiàn)設備的智能化。第三：通過自動化流水設備的應用，包括快速機械切換系統(tǒng)、 計算機自動控制等實現(xiàn)設備的自動化。（三卜管理技術管理技術的對工藝平臺化、通用化的支持主要在混流生產(chǎn)管理的控制，具體的支持作用主要在于：第一：有效的生產(chǎn)管理、物流管理，人員管理等可以高效的實現(xiàn)同一生產(chǎn)平臺下的混流 生產(chǎn)。第二：有效的生產(chǎn)管理、物流管理、人員管理等可以大大降低同一生產(chǎn)平臺下的混流制造成本。管理技術的具體入手點：第一：通過計劃管理、生產(chǎn)管理、物流管理軟件的應用，實現(xiàn)管理技術上的適應性。如JI