站在自主制造技术的前沿

访一汽轿车股份有限公司技术部部长谢文才先生

发布时间:2010-07-13
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2008年下半年,受全球金融危机的影响,中国的汽车业也遇到了前所未有的冲击,尽管一些汽车厂家遭遇了减产甚至停产,但一汽轿车公司凭借其高质量产品和积极的应对措施,保持了快速增长的态势,2008年产销达到11万多辆,为该公司历史最好的水平。一汽轿车公司一工厂也达到了12万辆/年的设计纲领。2009年,一汽轿车公司将有奔腾B50和睿翼两款新车上市,预计全年销量将大大超过工厂原生产能力。一汽轿车公司一工厂也因此提前进行了产能提升改造。

AI:一汽轿车公司一工厂的技术改造项目是贵公司实现产能提升的重要举措,首先请您介绍一下此次技术改造项目的具体情况。

谢文才先生: 本次改造是在充分利用一汽轿车公司一工厂现有资源的基础上,增加及改造部分工艺设备、工装及配套设施,实现多品种混线生产,同时也增加了部分生产、物流和生活辅助设施面积。产能提升改造于2008年4月25日开始动工,经过“三大战役”(十一、元旦和春节期间停产改造),至2009年2月8日全线贯通恢复生产,仅用10个月时间就完成了增加8万辆产能的改造项目,其中还包括各车间生产线及辅助系统的调试工作。尤其值得一提的是:在项目实施中,采取集中改造与不停产改造相结合的方式,即在不影响生产计划的情况下,利用法定假期及其他双休日停产时间进行改造、调试,把本次改造对现生产的影响压缩到最低,达到了生产、改造双丰收的结果。2009年春节改造结束后,开班生产即恢复到了原生产纲领,通过两个多月验证,产品质量稳定。现正按计划逐步提升生产节拍,最终将在8月份达到改造目标产能。

本次技术改造有两个重大意义:实现了一汽轿车公司产能提升,将生产能力由12万辆/年增加到20万辆/年,保证了销售对产能的要求;进行两种新车型(奔腾B50、马自达睿翼)的批量生产准备验证。


图1 总装车间车身存储线

AI:贵公司此次技术改造的技术亮点主要体现在哪些方面?能否针对不同工艺车间的改造情况分别介绍一下?

谢文才先生:本次技术改造的亮点分别体现在几个工艺车间中:

焊装车间原主焊线是由日本公司设计制造,本次技术改造由一汽集团自行承担,设计、制造并安装了两条主焊线的延长段,增加了38台焊接机器人及输送系统等设备,提高了生产自动化程度;在车身主焊线自动化项目中,使用数字化工厂的先进技术(eM-Power)完成工艺规划、机器人选型、工艺设计和机器人离线编程,真正做到在设计阶段先期规避质量风险、减少投资浪费;机械化升降机改造,首创“一坑两机”,即在一个地坑中有两个升降机同时工作,降低现场再次深挖土建地坑的风险,缩短了工期。整个主焊线项目全部由一汽集团的技术人员相互协作完成。

涂装车间此次改造延长了各线烘干炉的长度,并且中涂和面漆烘干炉出口由桥式改为直通,既节省了高温机械化的高额维修保养费用,又巧妙地解决了对流热交换方式难以处理的平衡问题,保证了产能提升后的车身质量;在前处理生产线增加了多功能穿梭机,其可独立运行,又能通过主控制装置联系成为一个运输系统,可实现车身在处理槽中最大360°翻转,有利于提高电泳涂层质量,提高材料利用率,降低成本;面漆线增加了喷涂机器人的数量,采用高转速杯式静电喷涂技术,具有质量稳定、装饰性好的特点。

总装车间改变了原有线旁零件存储的物流方式,采用SPS配货、顺引/顺建等丰田先进物流方式,通过扩建现有厂房,解决了工艺及物流面积不足的问题,在机械化改造中将车身存储线改造前的推杆链与先进摩擦滚床这两种完全不同的输送形式结合在一起,在有限的空间内解决了涂装、总装车间错班生产及总装A、B线混流生产车身存储的难题。


图2  多功能喷涂机器人

 

AI:经过这次改造,企业的装备设计和制造能力均迈上了一个新台阶。贵公司在经过技术改造之后,您认为最大的竞争优势体现在哪里?

谢文才先生:我认为最大的竞争优势体现在柔性化生产方面。一汽轿车公司一工厂在改造后可实现多品种(五种车型)、不同平台(三大平台)的混流共线生产,也就是说在一工厂将实现柔性化生产。众所周知,美国本土汽车制造企业在金融风暴下面临非常大的危机,连在美国设厂的丰田和本田都难以幸免,其中一个关键原因就是工厂生产的产品单一,一个15万辆/年规模的工厂只生产1~2款产品。这是典型的源于美国的大批量生产方式,尽管具有高效率和低成本的优势,但缺点也很明显:一旦产品滞销将会使工厂的开工率严重不足。柔性化生产可以灵活地应对销售市场对产能的要求,提高抗风险能力,可以保证工厂的开工率,综合性地降低内制成本。当然,要想在生产中真正实现柔性化会有相当大的技术和管理难度。

为实现柔性生产,柔性制造的理念在本次改造中也得以最大化体现。比如:冲压车间采用快速换模技术,B线不同产品的生产转换时间控制在6min以下,属国内领先;焊装车间将人工CO2焊接改为机器人焊接,将手工点焊改为机器人焊接,既减少了操作人员的劳动强度,又可以柔性调整焊点数量和节拍,体现了柔性制造理念;涂装采用多功能穿梭机、PVC底涂、聚氨酯喷涂机器人和中涂面漆静电喷涂机器人等柔性设备,可存储多车型程序,识别不同车型后,运行相应的处理程序可任意实现马自达6、奔腾B70、B50和睿翼等多种车型的共线生产。各线烘干炉工序后面的车身存储区可避免单线问题影响整线生产;总装车间在主线间,主线与分线间,增设部分缓冲区,实现生产柔性;增加工厂生产指示系统、安东系统等信息管理系统,保证生产的柔性联动。这些技术和管理措施的应用有效地保证了多品种混流生产。
      
AI:环保与节能是近年来工业上人们关注的热点之一,贵公司在进行项目改造时,是否在节能环保方面也做了一些改进?贵公司通过采取哪些措施在保证生产效率和产品质量的前提下打造“绿色工厂”这一目标,实现节能降耗的目的?

谢文才先生:一汽轿车公司一工厂在建设初期,就制定了“绿色工厂”这一目标。比如:涂装车间采用多功能喷涂机器人,减少了喷漆间体积,从而使空调的用量下降20%,节约热能及电能;采用穿梭机输送系统,使前处理、电泳线缩短了长度(槽体减短),减少了水、热能及电能消耗量;减少了辅材的使用和污水的处理量,降低了生产成本,节约资源;涂装烘干炉废气燃烧装置达到废气排放标准,变压器低压侧采用电能无功功率补偿,提高功率因数,减少了电能损耗。


图3 多功能穿梭机

对于本次改造,我们也大量应用了节能环保等措施。如:焊装车间改造,将车身主焊线机器人使用的气动焊钳改为伺服焊钳;新增的焊钳全部采用中频逆变伺服焊钳,在降低其重量的同时可有效降低机器人负载,同比降低焊接电能消耗1/3,降低焊钳焊接噪声30dB。CO2焊接烟尘大,使用节能环保噪音小的除尘设备,可降低车间空气污染。

涂装车间改造中,前处理电泳处理系统使用了无铬钝化剂、无锡电泳涂料,代替原来含铬、锡的材料,避免了重金属对人员、环境的污染。使用低温磷化材料,磷化膜性能不变,工艺处理温度降低,在保证车身质量的前提下,节省能源消耗;烘干炉废气二次利用,废气经焚烧炉焚烧产生热量,排放只有CO2和水气,既有效减少了能源消耗,同时也实现了环保要求。

总装车间的洗车工位、淋雨生产线等均采用循环水方式重复利用,将污水处理后产生的中水用于车辆淋雨检测、绿化灌溉等,以此节约自来水资源。同时物流区域降低厂房高度,减少照明照度等措施均可节省能源降低消耗。

AI:当前的国际金融危机对汽车制造业造成了不小的冲击,很多汽车生产企业更加注重“精益生产”理念,以降低生产成本。请问这一理念在贵公司的生产中体现在哪些方面?

谢文才先生:精益生产绝不是只体现在生产环节,这是我公司在贯彻精益思想时的共识。在一汽轿车公司的理解中,精益思想始于规划,落实于实施过程,改善于生产环节,反馈于规划,从而完成一个闭环的PDCA循环。

在规划阶段,对将在生产中采用的物流方式、作业方式进行详尽设计,通过CAE/CAM、数字化工厂软件对作业和操作环节进行模拟仿真,找到最佳实现路径和方案,避免日后的缺陷和返工。同时,我们也与很多其他公司进行了对标,我们产能提升投资的单台产能投资额最低,比其他工厂增加产能后单台产能投资额节省50%以上。

在降低投资方面,我们的冲压工艺目前在自主企业中率先实现了四序以内工艺,B线也由A 线的5台设备改为4台设备,同时也大大降低了模具投资及设备投资,一模多件工艺构筑了冲压B线为国内外生产效率最高的生产线。另外,我们还采用同步工程开展详细工艺方案论证,多部门携手合作,全方位考虑问题。


图4  冲压B线

此外,在全面学习丰田TPS思想的前提下,结合一汽轿车公司自身特点,我们研究和发展了具有本公司特色的HPS(一汽车轿车生产管理体系),从多个维度开展全员改善活动,取得了丰硕的成果。

AI:贵公司是否选用合适的ERP系统,如何通过构筑信息化平台加强内部流程的运作和面向市场的协同能力?

谢文才先生:我公司ERP系统于2007年全面开始使用,是由一汽集团公司投资、以实现集团管理数字化战略目标为目的而研发的企业资源计划管理系统,采用的是一汽启明公司自主研发的“新一代ERP系统”平台,该系统能够适应我公司的经营战略及未来业务发展需要。

ERP系统的建立,把企业分散在各个子系统上的业务及信息进行了整合,建立起统一的集成化信息平台,实现了生产控制、物流控制、质量控制、财务控制和成本控制一体化流程的网络信息化管理。通过ERP系统中各子模块之间的关联关系,真正实现了实物流、信息流和资金流的三流统一,优化并固化了业务流程。ERP系统中的计划管理、预算管理机制,实现了业务事前计划、事中控制和事后分析;BOM管理机制实现了通过BOM数据拉动MRP计划、供应商看板、生产、库存、财务和成本等各环节的业务处理;成本管理实现了成本预测及实际成本核算。ERP系统能够建立起统一的企业标准,促进现有业务流程的优化,提升管理水平,提高工作效率。

一汽轿车公司不仅在生产制造环节应用ERP系统实现了三流统一,而且在其他业务领域通过构筑不同的应用系统平台,实现了公司内部、公司与供应商,公司与经销商、服务站以及终端客户的信息交流与协同工作。通过OA综合业务系统建立了公司内部之间、公司与外部协同办公管理平台,实现了信息发布、知识交流共享和业务的协同处理功能。PDM产品数据管理系统实现了产品设计、工艺规划业务的协同处理,通过系统内的审批流程使产品信息、工艺信息和变更信息及时发布到各个业务领域。供应商网站系统建立了与供应商协同工作的信息化沟通平台,发布公司的生产计划及物料需求计划,实现小时调达看板送货,完成了生产、采购、到货、验收和结算等业务的协同处理。TDS/VEI销售系统、DMS经销商管理系统和CRM客户关系管理系统建立了公司销售部门与经销商、服务站和客户的信息沟通以及协同业务处理。

AI:一汽轿车公司未来几年在技术方面有哪些发展规划?

谢文才先生:一汽轿车公司将在未来几年完成十几款车型的生产准备和新工厂建设项目,面临国内外汽车厂家在中国市场上的激烈竞争,这对工艺技术体系是一个巨大的挑战。

我们在未来几年内将继续学习和应用虚拟制造技术,如数字化工厂、CAD/CAE/CAM等仿真技术。在车身精度方面应用和完善匹配技术等工艺技术,提高其应用水平;不断研究人工费用的变化趋势,逐步提高单元化生产和模块化装配程度,提高自动化水平;同时还要注重技术管理能力的提升,通过知识积累,逐步建立积累机制,形成标准化流程及体系;采取产学研结合方式,跟踪、应用新技术,新工艺和新材料,如车身轻量化方面,不等料厚激光拼焊及成型技术、新型联接以及摩擦焊接等新工艺,高强度板、铝材和树脂等新材料;节能环保方面,应用水性漆等新型涂料,一体化焊钳、中频焊钳等新型焊钳;高效生产工艺方面,实现单元化生产,模块化装配,根据内外部条件调配自动化程度;成本控制技术方面,在2~3年做到对人工、材料、能源和工具等重要成本构成实现定额化核算管理;外委资源的培植方面,着眼未来规划冲压、焊装制造外部资源,从而形成能够支撑一汽轿车公司产销规划的外委资源。相信经过我们的努力,一汽轿车公司的工艺技术体系会站在自主制造技术的前沿。

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