車(chē)身車(chē)間又稱(chēng)為焊裝車(chē)間，生產(chǎn)的是整個(gè)汽車(chē)零部件的載體——白車(chē)身。車(chē)身是以鋼制結構件構成的整車(chē)支撐部件，其制造成本約占汽車(chē)總成本的40%左右，焊接質(zhì)量?jì)?yōu)劣對整車(chē)質(zhì)量起著(zhù)決定性作用。車(chē)身通常由300～600個(gè)形狀復雜的沖壓件及標準件，在70～100個(gè)工位上以快節奏焊接而成，輔以少量的焊接、膠接和螺接，焊點(diǎn)多達4000～6000個(gè)。

車(chē)身車(chē)間機運線(xiàn)規劃的重點(diǎn)是將工藝設備、輸送設備、通道走廊和設備全生命周期等一系列因素有機協(xié)調，得出最佳方案，在滿(mǎn)足生產(chǎn)要求的前提下，盡量減少物流搬運量和搬運時(shí)間，提高柔性化生產(chǎn)能力。

機運線(xiàn)的先進(jìn)程度直接決定制造水平的高低，目前上汽乘用車(chē)結合多個(gè)工廠(chǎng)規劃實(shí)際情況，已經(jīng)基本實(shí)現了以柔性化、多車(chē)型混合焊接為目標的高度自動(dòng)化、機器人取代人工的生產(chǎn)線(xiàn)規劃技術(shù)，達到了國際先進(jìn)水平。

方案規劃

機運線(xiàn)的方案規劃和車(chē)間的工藝流程設計是一個(gè)并行的過(guò)程，方案規劃以特定的工藝流程為前提，同時(shí)不同的機運線(xiàn)布局設計又反過(guò)來(lái)影響工藝流程的設計。上汽某工廠(chǎng)的車(chē)身車(chē)間采用工藝流程原則來(lái)進(jìn)行布局設計，車(chē)身各個(gè)零部件按加工工藝順序流經(jīng)不同的工位，不僅能夠達到特定的高生產(chǎn)節拍，同時(shí)可以給生產(chǎn)提供最大限度的制造柔性。

在方案規劃階段，需要通過(guò)部門(mén)交流、歷史資料和規劃目標等來(lái)確定機運線(xiàn)的輸入，根據輸入因地制宜地規劃最適合的方案。輸入主要分為兩類(lèi)：第一類(lèi)是與工藝相關(guān)的輸入，如產(chǎn)品的變更、節拍要求變化、存儲區大小的需求以及車(chē)型生產(chǎn)配比調整等;第二類(lèi)是與國家標準和工廠(chǎng)規范相關(guān)的輸入，如各類(lèi)設備的國家標準、整車(chē)的通過(guò)性、機運技術(shù)規范和設備的選型標準等。工藝輸入中最典型和常見(jiàn)的是工藝變更以及工藝能力不足提出的需求。

1.工藝變更提出的需求

上汽某車(chē)身車(chē)間共線(xiàn)生產(chǎn)A和B兩種車(chē)型，B車(chē)型側圍分為側圍外板和內板，需要在拼合側圍和車(chē)頂板后才能拼合側圍外板，因此B車(chē)型需要有內總拼和總拼兩次總拼;而A車(chē)型側圍內板和外板可在側圍分拼完成拼合，因此完成內總拼后可直接進(jìn)行補焊。兩種車(chē)型的工藝流程如圖1所示。

在規劃這兩種車(chē)型時(shí)，需要額外地考慮A車(chē)型到補焊線(xiàn)的機運線(xiàn)(B車(chē)型為已有車(chē)型，規劃A車(chē)型時(shí)內總拼和總拼線(xiàn)均已存在)。A車(chē)型到補焊線(xiàn)的工藝機運線(xiàn)就可以認為是一種工藝方案變更對機運線(xiàn)造成的需求。

A車(chē)型每天的產(chǎn)量較高，因此要求機運線(xiàn)具備快速通過(guò)、緩沖能力不小于30min的能力(即不少于20臺車(chē)的存儲量)。根據以上條件可以初步確定內總拼(FI)線(xiàn)到補焊(RL)線(xiàn)的機運需要有兩條或以上的通道，其中一條路線(xiàn)短，用于快速通過(guò);另外一條路線(xiàn)車(chē)身存儲量大，兩條線(xiàn)的總量不少于20臺車(chē)，根據以上需求進(jìn)行規劃(見(jiàn)圖2)。

圖2中緩沖區快速通道FI350到RL005只需要5個(gè)輥床位，滿(mǎn)足快速通過(guò)要求。FI350到FI510小循環(huán)中車(chē)身存儲量為4臺車(chē)，FI360到FI500大循環(huán)中車(chē)身存儲量為15臺車(chē)，共用BLD160和BLD165，共21臺車(chē)，可在FI停線(xiàn)時(shí)確保補焊線(xiàn)連續生產(chǎn)不小于30min，滿(mǎn)足緩存要求。

2.工藝能力不足產(chǎn)生的需求

工藝能力不足的典型需求就是生產(chǎn)節拍的提高，機運線(xiàn)的運輸能力、各個(gè)緩存區域的緩存能力設置等都是為了確保最終下線(xiàn)車(chē)輛的節拍。生產(chǎn)節拍的調整會(huì )造成提速、改造和新建等與其他因素交互的新需求。

在上汽車(chē)身車(chē)間A2車(chē)型導入的過(guò)程中，為了兼顧多種車(chē)型的生產(chǎn)配比，我們對整個(gè)側圍EMS輸送線(xiàn)進(jìn)行了柔性化設計，如圖3所示，其中綠色為A、B和Z車(chē)型的老線(xiàn)路，紅色為新增的A、A2和B車(chē)型線(xiàn)路，藍色的為A和A2車(chē)型共用線(xiàn)路。在確保高節拍的B車(chē)型和A車(chē)型的正常輸送外，在低節拍的Z車(chē)型側圍處增加了A2車(chē)型的側圍輸送線(xiàn)，共線(xiàn)后的側圍機運線(xiàn)將可以實(shí)現B、A、Z和A2四種車(chē)型的柔性化，具備無(wú)級切換輸送能力，同時(shí)確保A車(chē)型和A2車(chē)型能同時(shí)以高節拍生產(chǎn)。

設備選型

現代機運形式多種多樣，例如根據輸送形式可分為：地面輸送(輥床輸送線(xiàn)、滑板輸送線(xiàn)和往復桿輸送線(xiàn)等)和空中輸送(摩擦輸送線(xiàn)、EMS輸送線(xiàn)和懸掛輸送線(xiàn)等)。隨著(zhù)技術(shù)發(fā)展，機運線(xiàn)已經(jīng)可以完成基本所有的運輸形式，并且同一種運行軌跡亦可以通過(guò)多種設備達到，同樣的運輸形式又可以根據具體設置獲得不同的生產(chǎn)節拍，因此機運線(xiàn)的設備選型對于生產(chǎn)線(xiàn)的規劃影響深遠。

1.輸送設備的可選形式

設備選用的考慮因素通常包括生產(chǎn)節拍、采購成本和設備柔性化可擴展能力。根據目前上汽工廠(chǎng)的規劃實(shí)際，常用機運形式的節拍與設備選型通常遵照表1。

設備選型

現代機運形式多種多樣，例如根據輸送形式可分為：地面輸送(輥床輸送線(xiàn)、滑板輸送線(xiàn)和往復桿輸送線(xiàn)等)和空中輸送(摩擦輸送線(xiàn)、EMS輸送線(xiàn)和懸掛輸送線(xiàn)等)。隨著(zhù)技術(shù)發(fā)展，機運線(xiàn)已經(jīng)可以完成基本所有的運輸形式，并且同一種運行軌跡亦可以通過(guò)多種設備達到，同樣的運輸形式又可以根據具體設置獲得不同的生產(chǎn)節拍，因此機運線(xiàn)的設備選型對于生產(chǎn)線(xiàn)的規劃影響深遠。

1.輸送設備的可選形式

設備選用的考慮因素通常包括生產(chǎn)節拍、采購成本和設備柔性化可擴展能力。根據目前上汽工廠(chǎng)的規劃實(shí)際，常用機運形式的節拍與設備選型通常遵照表1。

圖4所示的是兩種六輥長(cháng)度的輥床輸送方式，一種是五輥加一輥的輸送設備，另一種是六輥的輸送設備。兩種方式都可以解決六輥長(cháng)度的規劃問(wèn)題，在規劃中就會(huì )面臨設備的選型，事實(shí)上在規劃中選擇五輥加一輥的方式會(huì )更加適合，原因包括：相對于六輥輥床，標準設備五輥輥床制作周期更短;如果與預想尺寸不吻合，五輥輥床調整起來(lái)更靈活;舊的線(xiàn)體拆除后，標準件五輥輥床可以利舊。

對于已經(jīng)擁有一定基礎的基地生產(chǎn)線(xiàn)體來(lái)說(shuō)，新線(xiàn)體的規劃應該盡可能地與現有產(chǎn)品型號一致并減少備件數量，良好的設備一致性也有助于確保線(xiàn)體的穩定性和新老線(xiàn)體的兼容。

3.遵循原則進(jìn)行選型

機運線(xiàn)的規劃需遵循整體考慮、空間和距離最小的原則，在盡量減少干涉、空間浪費的情況下給予未來(lái)足夠的拓展空間。以皮帶橫移機、橫移機、叉式移載機這三種完成橫移功能的設備對空間的利用對比為例，如表2所示。

根據表3的橫移方案評估，我們綜合考慮利舊性、工作范圍、空間利用率和投資費用等因素，在滿(mǎn)足節拍要求的情況下，采用橫移機方案既可減少規劃空間，又不會(huì )增加太多費用，因此在A(yíng)車(chē)型內總拼到補焊機運線(xiàn)的規劃中，我們選用皮帶橫移機來(lái)存儲而不是全部布置輥床。對比上汽車(chē)身車(chē)間A車(chē)身存儲區和BLD車(chē)身存儲區，同樣存儲14臺車(chē)，皮帶橫移機需要約270m2，輥床和旋轉輥床的組合需要約500m2，顯然皮帶橫移機存儲空間利用率高。

計算驗證和仿真

1.單一線(xiàn)體或系統的計算驗證

對于單一的線(xiàn)體或系統，采用估算或者生產(chǎn)時(shí)序仿真的方法就可以獲得較高的可靠性。在驗證線(xiàn)體是否符合節拍需求時(shí)，為了保證出口處的出車(chē)節拍，我們一方面要考慮線(xiàn)體內的兩車(chē)間隔，另一方面要考慮停線(xiàn)后的緩存時(shí)間。

在線(xiàn)體內的兩車(chē)間隔方面，例如圖5所示的連續運行的線(xiàn)體，若運行速度為20m/min、線(xiàn)體全長(cháng)為120m且節拍為40JPH，在不考慮設備開(kāi)動(dòng)率、車(chē)身長(cháng)度等因素的情況下，兩臺車(chē)的出車(chē)間隔為90s，即兩臺車(chē)之間的距離必須小于30m。

        在停線(xiàn)后的緩存數量方面，設備停機會(huì )直接影響出口處的出車(chē)，緩存區域的車(chē)體數量為線(xiàn)體停線(xiàn)后可以連續出車(chē)的時(shí)間。例如圖6所示的補焊線(xiàn)車(chē)體存儲區，機運線(xiàn)節拍為40JPH，要求停線(xiàn)后能夠保證機運線(xiàn)連續出車(chē)30min，需要的存儲數量為20臺車(chē)。

在實(shí)際計算中，為了更貼近應用，則需要考慮設備開(kāi)動(dòng)率、休息時(shí)間、適當的余量以及更多的人為、客觀(guān)因素。

2.車(chē)身車(chē)間的仿真驗證

仿真軟件能夠提供全方位的虛擬仿真，并且可以加入隨機事件模擬車(chē)間的停線(xiàn)情況，仿真結果可以驗證設置的緩存數量是否合適、設備運行是否存在瓶頸以及多車(chē)型切換是否會(huì )干擾生產(chǎn)節拍等。例如圖7所示的車(chē)間仿真，通過(guò)仿真找出了限制車(chē)間生產(chǎn)節拍的關(guān)鍵設備，可以有依據地進(jìn)行調整，效果良好。

結語(yǔ)

本文結合上汽某車(chē)身車(chē)間的應用，對該車(chē)間的機運線(xiàn)柔性化規劃提出了一些方法，為其他機運線(xiàn)或設備規劃提供了一定的參考。

機運線(xiàn)的規劃主要遵循精益生產(chǎn)的理念，有以下幾個(gè)原則：

(1)整體考慮原則，設計時(shí)應將對布局產(chǎn)生影響的所有因素進(jìn)行整體考慮，從而獲得最優(yōu)化的方案;

(2)移動(dòng)距離最小原則，產(chǎn)品搬運距離的大小會(huì )影響搬運費用以及機運設備布置的成本，同時(shí)對物流空間和空間利用情況造成影響;

(3)連續性原則，機運線(xiàn)的布局應能保證生產(chǎn)的連續性，適當地安排緩沖確保出車(chē)的連續性，消除無(wú)謂的停滯;

(4)空間利用原則，充分有效地利用生產(chǎn)區域和存儲區域的空間，提高車(chē)間的整體空間利用率;

(5)柔性化原則，在機運線(xiàn)規劃之前應考慮到后續因素變化可能帶來(lái)的布局變更，以便于后續擴展和調整;

(6)利舊原則，對于機運線(xiàn)的更新和擴展應考慮到已有的設備，在控制成本的情況下盡量減少設備的浪費;一致性原則，新規劃的機運線(xiàn)設備與舊設備的轉接及備件應盡量保持一致，從設備全生命周期的角度綜合考慮費用;

(7)安全原則，應考慮到作業(yè)人員的情況，一方面是使用的安全舒適，另一方面是維修的方便快速。

根據柔性化規劃原則的指導，上汽某車(chē)身車(chē)間已經(jīng)實(shí)現了5種車(chē)型(A、B、I1、I2和Z)41種配置汽車(chē)的混線(xiàn)生產(chǎn)，未來(lái)將加入A2等更多車(chē)型，各線(xiàn)體之間高度柔性， A車(chē)型的機運線(xiàn)如圖8所示。

        先進(jìn)的技術(shù)和理念給汽車(chē)制造業(yè)帶來(lái)機遇的同時(shí)也提出了更多的要求，多車(chē)型的柔性化生產(chǎn)作為工業(yè)4.0的基礎，需要更優(yōu)化、全面的提升，相信在不久的將來(lái)，個(gè)性化、互聯(lián)網(wǎng)式的汽車(chē)制造業(yè)將會(huì )成為現實(shí)。