FAStplant系统为汽车总装生产提供了一种全新的装备和技术,不仅具有最大程度的生产灵活性,还能够节约时间和成本,既可以用于建立新的组装线,也可以用于改造现有的组装线。
系统的设计思想
杜尔公司生产的FAStplant涂装与总装系统(PFS)采用了全新的设计思想,为汽车的总装生产提供了最大的灵活性。整个系统基于三种不同的标准化预装模块,采用这些模块可以在任何一个厂房中建立起汽车装配线,既不需要在屋顶悬挂设备,也不需要挖地坑。这种FAStplant系统不仅适用于新建工厂和老厂改造,也适用于SKD和CKD组装线和试生产线。
多年来,杜尔公司一直生产先进的汽车装配设备,具有丰富的汽车总装生产的经验,在此基础上开发出了FAStplant系统,这是产品技术和制造技术紧密结合的结果。在FAStplant系统的标准模块中应用了杜尔公司一系列的最新技术和设备,如FASmatic自动导引输送车、非接触式动力与数据传输系统、双车架空输送系统(TTS)等,为用户提供最先进的成套的生产设备。
FAStplant系统的设计思想来源于“工作站”的概念。简单来说,每一个FAStplant模块就相当于装配流程中的一个工作站,这些不同的模块相互连接,组成了一个完整的装配线,就像拼图一样。
系统的基本构成
每个FAStplant标准模块包括钢制的构架、可垂直运动的吊架式架空输送线、FASmotion非接触式动力和数据传输系统以及相应的照明和控制系统。根据每个用户的不同需要,标准模块还可以配置相应的设备。这样从最初的内饰装配工序到最后的最终装配工序都能有效地集成到统一的FAStplant系统中来,构成完整的总装线。系统的模块化结构特别有利于对总装线的部分环节进行更新和改造。
图1 FAStplant模块化系统的构造
FAStplant系统全部配备的是杜尔公司生产的输送线,如双车架空输送线或电动单轨输送线,这样能降低设备的繁杂程度,减少系统的接口装置。由于提高了系统的整体协调性,减少了出现技术问题的可能性,使得系统的调试过程既省时又省钱。系统投入生产后,一旦出现故障也能迅速判断和排除,提高了系统的正常运行率。
系统的灵活性
由于FAStplant系统的每个模块都经过了预组装和预测试,所以在现场时只需几天的时间就能完成整个系统的安装和调试。系统的另一个突出的优点就是在以后进行调整或重新配置时表现出很高的灵活性,不需要花费很多的时间和投入就能随时改进系统的自动化程度。当需要调整工厂的生产能力时,只需简单地增加或削减相关的模块就能实现。一旦生产线需要迁移时,还可以对FAStplant系统进行整体的搬迁,既节省时间,又节约投入。
现在有很多汽车生产商计划将汽车总装线搬迁到新发展的地区,如中国、印度、俄罗斯和巴西,FAStplant系统的这些优点就显得尤为可贵。目前在这些国家和地区还在迅速建立汽车的SKD和CKD组装线,FAStplant系统的可扩展性和可转移性使之成为一种“可裁制”的技术,尤其适合这种形势的需要。如果整个总装线能够省钱省力地实现搬迁,就能大大降低这些汽车生产商的投资风险。
FAStplant系统可以将很多后续处理工作加入总装线,如对车轮的调校和对各种车载电器的调试。系统的动力与数据传输系统能够为这些调试提供电源,所以在没有车载电池的情况下就能进行。
系统的核心技术
FAStplant系统由标准模块组成,每一个模块包括整体的钢制构架、维修通道、架空输送线、起重装置、动力及压缩空气供应系统和照明及控制系统等。各个模块还可根据用户需要进行组配。系统的基本模块是用于不用专用装备的组装工作的,为了适应特殊工位的需要,可以配备专用的操作装备,如工具车和相应的工装夹具。
图2 作业模块的两侧可以配置各种操作装备,满足不同的装配要求
每个装配工作的模块在4m的高度设置了一条导轨,两面都可以安装操作装备。模块可以根据不同装配工作的需要进行配置。系统中有的模块只起中转站的作用而不进行装配工作,这种情况下就不需配置任何装备了。第三种模块是弯道模块,用它能使总装线的安排更为灵活。装配线的所有的模块都直接锚固在地面上,模块之间不需要再安装连接装置。由于各个模块独立支撑,所以在进行建筑物的静载计算时可分别考虑。
FAStplant系统采用杜尔公司的FASmotion非接触式动力和数据传输系统传输电源和数据,该技术能同时满足多个输送装置在高速运行时的动力需求和数据通信。由于每个模块都可以提供电源,可以不需要依靠产品车上的电池供电,所以就能在装配线上对车载电器等装置提前进行调试。FAStplant系统的数据传输速率高达54MB/s,能支持各种复杂的检测和控制过程,所以还能在装配线上进行更多复杂的调试工作,如对车轮进行调校。系统配备了可垂直运动的整体式吊架,吊架有不同的垂直行程范围,可适应各种装配工作,而且不需要挖地坑。
系统的兼容性
在FAStplant系统中能方便地建立起底面输送系统。系统可以配置4000mm宽、220mm高的标准的链式输送线,输送线两侧分别设有220mm高的通道平台,防止在生产过程中可能对工人造成的伤害。如果采用平板式输送线,在输送线的两侧也设有同样的通道平台,统一高度的通道平台连接起了不同高度的装配工作区。
将车身与底盘连接在一起是总装过程中最繁杂的工作,FAStplant系统采用FASmatic底面输送线很好地解决了这个问题。自动导引输送车在平展的地板上沿预先编好的路线移动,到达各装配工位。叉车之类的后勤车辆则可以穿越装配线行驶,随时运送所需要的材料。FAStplant系统和FASmatic底面输送线都有很高的灵活性,因此能很好地协调运行,即使装配线需要进行调整时也能很容易地重新组合。
系统的成本优势
FAStplant系统的成本优势在建设阶段就明显显现出来了。系统的建造非常迅速,从接受订单到合同完成并投入生产,一般只需要12周的时间。标准的模块式结构和快速的现场试车过程都有效地节约了成本。FAStplant系统不仅在新建项目的建设中发挥重要的作用,也为存在污染问题的旧项目的改造提供了可靠的设备支持。
图3 戴姆勒公司的模块化总装线
杜尔公司曾以一个生命周期为7年的项目为对象,对FAStplant系统进行了成本结构方面的分析。研究人员分析了4种不同的情况:新建一个总装线、整合一个新车型的总装线、整合一个改进车型的总装线和搬迁总装线的全部装备。分析工作以一个传统的装配线为对照比较成本结构,研究了影响成本的各主要因素,包括制定标准作业程序、试生产的投入、工序成本、正常运行率和维护费用等。
FAStplant系统在节约建设投入、提高正常运行率和降低维护费用方面都有突出的表现。提高正常运行率表现在降低了系统的繁杂程度、易于进行故障的判断和维修,在日常生产中具有巨大的节约潜能。
工序操作是最重要和最具节约潜力的过程。工序操作的调整在传统的生产中是个规划复杂、费时费钱的工作,模块化的FAStplant系统使这个工作变得简单易行。需要调整工序操作的原因可能是为了优化生产流程或修改指标,也可能由于订单改变造成任务量的变化,或许是需要安装新的部件而需要增加新的装配设施等。总之FAStplant系统能使这类工作变得简单易行,大幅度节约费用。
在整合一个新车型的总装线或整合改进车型的总装线时其成本优势就更加明显了。在FAStplant系统中把一个或几个模块调整到新的位置,或增加新的装配模块都不是什么费时费力的工作。整个装配线可以很容易地进行扩展或缩减,当需要提高装配线的自动化程度时也很容易就能实现。
系统的应用实例
戴姆勒公司是第一个对模块化总装线有积极性的大型汽车生产商,这个积极性已经收到了明显的成效。2004年3月,在3个星期的时间内,第一个FAStplant系统在戴姆勒公司德国辛德芬根工厂的研发车间里建成,作为一条试生产线运行。建设过程中充分体现出了预装模块的优势,不但简化了计划工作,又节约了时间。戴姆勒公司以这条试生产线的工作情况为依据,规范各装配工序的操作,制定更合理的装配规范。2005年12月,新的“标准装配规范”确定,研发车间的任务结束,试生产线则需要派作它用。这对FAStplant系统来说非常容易,在3个星期内,这条装配线就顺利迁移到了辛德芬根工厂30号厂房的C系列汽车装配区。
由于FAStplant系统体现出了高度的灵活性,戴姆勒公司又放心地对该装配线进行了第二次迁移,而且在迁移过程中设备还需要暂存一段时间。由于系统的模块化结构,这也不成问题。2007年7月初组装线进行拆除,全部设备暂存在42号厂房,直到2008年3月才进行第3次安装。经过前2次安装的实践,工作人员已经积累了经验,这次迁移和安装进行得格外顺利。
系统的推广和发展
目前除了戴姆勒公司以外,全世界还有7个汽车制造商也采用了FAStplant系统。它们包括丰田公司在法国瓦朗谢纳的工厂,宝马公司在印度钦奈的工厂,福特公司在科隆和圣彼得堡的工厂,俄罗斯谢韦尔汽车公司在耶拉布加的工厂等。奥迪公司则从2006年10月起就在德国内卡苏尔姆工厂采用FAStplant系统生产奥迪R8豪华运动车。现在模块化的总装线已进入了大批量生产的领域,杜尔公司在墨西哥为通用汽车公司建立了一条内饰装配线,目前每小时装配42辆车,设计产能为每小时装配67辆车。
随着FAStplant系统的推广应用,人们看到了不断改进生产过程的优点,OEM制造商们开始采用可扩展的方式进行生产,这已成为业内一种新的趋势:先从小规模生产开始,逐步扩展到适当规模。而当生产效率提高后,还可以逐步缩小生产规模。
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