广州汽车集团乘用车有限公司秉承“以人为本、安全经济、紧凑合理”的原则,工厂工艺、布局充分融合国内外汽车行业先进技术,实现精益设计、精益生产。多年来,广汽乘用车秉承“人为本、信为道、创为先”的企业理念,创建环保、安全、高效和和谐的企业,为成为世界一流汽车企业的目标不断奋斗。
AI:我们知道,广州汽车集团乘用车有限公司(以下简称“广汽乘用车”)建设时有世界知名公司参与设计与制造,工厂工艺、布局融合了国内外汽车行业的先进技术,装备了世界级水平的生产设备,请您介绍一下四大工艺车间采用的先进设备和技术。
凌世权先生:广汽乘用车在建设初期就充分调研和分析国内外很多优秀主机厂工艺设备及布局情况,充分吸收各家之长,结合欧系、日系工艺设备特点,同时邀请世界知名整车装备公司如大气社、艾森曼、ABB、KUKA和柯马等进行充分的技术交流,以建设不低于同行业水平的世界级工厂为目标。
1.冲压工艺
生产工艺及布局以建设高效率、低成本和高品质的冲压工厂,打造业内QCD最佳竞争力为建设理念。冲压采用了当时世界上先进的2000t 8连杆压力机冲压线和ABB旋转7轴搬运机械手,整线采用全封闭降噪,实现了高品质复杂大型覆盖件的冲压,同时将噪声控制在85dB以下。在钢板清洗工位采用了先进的一体式离线板材清洗机,应用视觉摄像对中装置和机器人自动搬运技术,最快每分钟可清洗13张板料,同时采用高压清洗技术有效保证板料清洗质量。
图1 地板总成主线
2.焊装工艺
(1)生产工艺及布局
结合工厂生产线和物流布局,为“后工序拉动前工序”生产提供保证平台,实现:依据生产计划,以装配为源头,加工生产、物流配送的生产同步响应,设备技术、生产技术和品质技术各领域的生产及时保障响应。同时,我们充分考虑了本田生产方式和丰田生产方式的优缺点。
部分线体采用类似于本田的批量生产形式及布局(如地板线、车身焊接生产线等)。布局方面:本田的形式在成本方面较有优势,一次性投资较少,可根据市场形势进行滚动式发展,内外作物流成本低。管理方面:利用派生管理,占用生产区域面积较小,作业人员需求少。
部分线体采用类似于丰田的批量生产形式及布局(如四门两盖生产线等)。丰田在随机生产方面,可随机进行车型切换,车型切换时间属于节拍内,总的生产时间不受车型切换次数影响。
(2)先进设备和技术
在先进设备的采用上,为了保证白车身的高水平制造,广汽乘用车在地板总成主线、车身总拼线和四门两盖的滚边线上均采用了世界一流的工艺装备技术。其中,地板主线的点定焊接中,通常主机厂焊装地板主线会存在机舱总成、前地板总成和后地板总成三大块装配精度及装配效率不可兼得的难题,我公司运用了机器人领域最顶尖的ROBTEAM(机器人协同作业)技术,可以使机器人进行精确、复杂的搬送工作,多个机器人之间通过快速以太网进行通信,实现同步抬起、同步行走和同步下降等高精度要求的动作,完美地解决了这一课题。
图2 车身总拼线
在主车身焊接线中,广汽乘用车采用全球领先的柯马专利的快速滚床(GEO PALLET)技术,该技术在国内属于首次运用,最快传输速度高达1.5m/s,工位之间(6m)理论传输时间为4s,重复定位精度达到0.02mm,噪声低。总拼夹具选用柯马新开发的OPEN GATE,其合理的结构设计可以保证车身的精度,提高加工的稳定性,确保了广汽乘用车白车身制造的效率及精度在业内处于较高水平。
3.涂装工艺
广汽乘用车以建设环保、安全、节能和高效的绿色涂装工厂为理念,采用了传统的3B2C环保型水性涂装工艺,并将车间内各工艺段根据功能区合理划分为水系区、热区和作业区,并充分隔断进行区分,使得车身烘干工艺产生的热量不影响员工作业区,分区合理。全车间采用悬挂输送线和地面滑橇相结合的输送方式,可以最大化实现全车间各车型混流生产。
为保证车身10年防锈机能,电泳过程采用了西门子先进的10段分区域整流器电泳技术,可以实现对车身不同部位的电泳特性进行分区域膜厚控制。在充分保证了车身防锈性能和品质基准的前提下,解决了过往3段式整流电泳方式外板膜厚偏厚造成涂料浪费的课题。
为保证车身的靓丽外观,中、面涂使用水性涂料,采用国际领先的壁挂式日本安川机器人集成法国SAMES喷涂系统,不仅保证了极高的涂层质量,而且使涂装车间的VOC排放量达到国际领先的20g/m2,大大低于溶剂型涂料的60g/m2。同时采用了先进的轻型壁挂式机器人,喷漆室宽度可由6m降低到4.5m,削减了设备投资,缩小了喷房的容积,节约了约25%的喷房通风能耗。另外,为了保证涂料的稳定供给,我公司首次把电动泵技术应用在涂料循环系统设备中,减少了循环搅拌过程中对涂料的剪切力影响,保证了涂料品质,节约了电能。
4.总装工艺
总装车间占地50000m2,具备整车装配工序,根据崭新的生产理念导入最先进的生产设备,通过精密的手工作业,建成了高效率、高品质的生产线。一期产能达10万辆/年,二期能扩后产能将达20万辆/年。
图3 伺服及机械压力机混合冲压生产线
总装在设计之初就采用“贯彻SSC,建设安静、精确、可视化”的先进建设理念,并参考国内知名汽车工厂对车间进行设计规划。车间设计以多面物流、输送距离最短化和装配人性化为原则,主输送线采用“四折线/五机能”分割制,将生产线按机能划分为电装、内装、底盘、外装和复合五个机能区,不仅提高了生产线的综合效率,还大幅提高了生产线柔性,可实现四种车型共线生产。
总装车间所有关键工序都采用了国际上先进的设备和工艺,以保证整车质量。
主输送线采用世界先进的摩擦驱动型输送线,输送速度比传统积放链提高了1倍,能耗仅为传统积放链的40%,并且环保、噪声低(小于70dB);使用电动拧紧工具进行主要部件紧固,由瑞典阿特拉斯公司提供世界一流的系统拧紧设备,在线实时确认每个螺栓的紧固效果,力矩精度在±3%以内,同时具有稳定、噪声低等特点;制动液、冷却液等加注采用法国惠高公司最新研制的M系列加注机,真空度可达到0.5mba,并可在线实时控制加注量;玻璃涂胶采用KUKA机器人,重复定位精度可达0.12mm;采用追随式直接吸入方式收集尾气,并将吸收装置直接连接在通往屋顶的排气管上,使尾气不向车间内排放,尾气回收效率约90%,车间内没有尾气异味,CO浓度低于国家标准的1/3。
AI:汽车制造离不开先进的设备,但我们也知道精益生产并不等同于使用最先进、最昂贵的制造设备,而是使用最合理的制造设备,请问广汽乘用车选用了哪些合理的制造设备,选用的标准又是什么?
凌世权先生:广汽乘用车在工厂设备导入初期,除借鉴其他兄弟企业的部分经验外,还通过与国内外设备厂家进行联合技术开发和技术集成,形成了具备广汽乘用车特色的设备开发和选用标准。
设备选用的首要标准是稳定可靠,确保产品质量,质量关系客户的安全,企业的生命;其次是考虑成本、节能环保以及维修的便利性等。总体的标准是:高效、稳定且价格适中。比如,在冲压设备方面,压力机是冲压成形领域的主要设备,目前世界上最先进的设备为伺服压力机,但是应用最广泛、最成熟的是机械压力机。在广汽乘用车工厂一期建设时期,考虑到要为客户提供品质稳定的汽车,采用了当时最成熟的机械压力机,有效地保证了新工厂投产初期的量产稳定性,同时控制了初期投入成本。在焊装设备方面,我们通过与ABB联合进行方案设计,创造性地运用柔性生产的经验,将模具自动切换技术应用到机器人滚边上,开发出全新的机器人滚边工作站,改变了以前滚边只能做专用设备的模式。
广汽乘用车在设备选型的合理化上给予了充分的对比论证,特别结合了SSC的理念,在一些设备技术的合理化程度上,我们的焊装车间走在了前列,比如:在大部分的主机厂中,四门两盖等开闭件的包边普遍采用的是“传统液压机+胎膜+天车(胎膜切换用)”的形式,存在占地面积大、设备能耗大和环境差等缺点。广汽乘用车根据“小型化、轻量化、紧凑化”理念,在四门两盖生产工艺方面,放弃了传统液压包边工艺,采用机器人滚边工艺,装机容量减少了50%,运行成本降低了80%。在满足多车型共线生产方面,不再需要大范围的模具存放空间,大大提高了设备布局的合理化程度,降低了单台加工成本。
在焊接设备的选型上,广汽乘用车采用了重复位置精度、运行稳定性均在行业领先的KUKA机器人,并配备了日本那电久寿焊接控制器以及小原焊枪的设备配置方式,兼顾了机器人焊接的稳定性以及焊枪小型化、轻量化带来的良好的焊接可达性,并通过优化焊接程序和参数,使得传祺车的焊接品质得到充分的保证。
AI:增效降本和保证质量是所有汽车企业追求的目标,在达成这一目标的过程中广汽乘用车上做了哪些努力,有哪些亮点可以与我们分享?
凌世权先生:压力机是冲压成形领域的主要设备,在广汽乘用车,冲压线自2010年投产之后运转率很快提升至70%;设备故障率降至2.5%。我们结合生产线调试、运转和优化经验,积累形成了冲压新设备导入和调试流程等规程性文件,为冲压领域培养了一批能吃苦、能战斗的工艺设备技术人员。同时在3年间,我们开发了3款全新车型,包含三厢B级轿车GA5、SUV GS5和三厢A级轿车GA3,积累总结形成了企业级的《模具设计标准》。
在降低成本和保证质量上,焊装车间从一开始就考虑了平台化的战略,传祺系列车型采用了阿尔法罗密欧平台,在工装夹具设计中充分考虑了多车型共线要求,为节省后期车型投入成本打下了坚实基础。
为保证车身精度,在公差设定方面,我们充分吸收各系标准,在夹具设计中,充分考虑共线生产,尽量保证焊装自动线夹具通用;保证夹具、检具基准一致性;保证内作夹具、外作件夹具基准一致性;通过系统性跟进与维护,保证RPS系统文件与现场实际一致;推进共线生产夹具共用,从而推进车身设计过程,车型间定位一致性;通过RPS系统开发PDCA循环,使RPS系统标准化,在保证功能要求的情况下,最大程度地降低夹具开发费用。
图4 带模具切换的滚边站
通过系统化的RPS文件,贯穿指导冲压单品—采购总成—内作总成—白车身的整个工艺实现和精度保证过程,最终确保白车身精度的稳定性。
在整车精度及零部件夹具测量上,采用了海克斯康双悬臂测量设备以及东京贸易的移动式三座标设备,确保了整车精度的高水平及较低的质量风险,同时降低了品质返修的成本。
AI:“自主创新”一直是汽车工业的发展重点,那么“自主创新”如何体现在广汽乘用车的生产中?创新发展之路又有哪些自己的特色?
凌世权先生:广汽乘用车始终将“自主创新”作为企业的核心理念之一,贯彻在企业生产经营的各个方面。“人为本、信为道、创为先”是广汽乘用车的企业理念,其中,“创为先”即通过不断创新和改善为公司在运营中赢得先机。创新和改善的活动在公司内开展得如火如荼,如每年一次的广汽乘用车IGA活动、全员参与的改善提案活动以及PDCA工作方法的普及培训活动等都是极具广汽乘用车特色的创新形式。特别在工艺技术方面,广汽乘用车从建设到发展均取得了较多突破和创新。在工厂建设初期的生产线设备导入方面,不仅融合了先进的工艺设备,更是充分发挥了工程师的智慧和潜能,大胆突破,实现了多项技术的创新应用。
之前我提到了,广汽乘用车工厂一期建设时采用了当时最成熟的机械压力机。在工厂二期产能扩大建设中,我们着眼于未来汽车发展轻量化、外观复杂化的要求,针对汽车覆盖件高效制造的需要,联合国内设备单位,采用伺服及机械压力机设计和应用混合智能化冲压生产线,开展多材质、轻量化国产轿车外覆盖件冲压工艺关键技术、大型伺服压力机应用技术和混合智能化柔性生产线集成技术研究,旨在降低制造成本,支撑轿车多材质、轻量化车身制造装备的自主化。
在汽车行业众所周知,德国拥有全球先进的焊接机器人技术,日本的伺服焊枪技术独树一帜,但是罕有德系和日系企业能够将这两项先进技术融会贯通的。我们的传祺生产平台打破了这个局限,在工厂自动线的焊接设备上,我们成功实现了德国的KUKA机器人同日本的小原焊钳配合使用,自动焊接设备不仅节约了近600万元,还开创了国内整车生产线设备的先河。另外,像是滚边站的T型胎模切换台、滚边抓手放置在胎模随胎模进行切换以及抓手6车型共用化等方案上,我们均创造性地运用了柔性生产的经验,将模具自动切换技术应用到机器人滚边上,大幅降低了设备的投资。搬运夹具和上料台的柔性化设计进一步降低了设备的投资。
涂装车间也进行了各种自主创新的活动,如底涂UBC工序采用了SCA控制方式的3D喷嘴技术代替传统空气喷枪喷涂方式,可以实现对喷涂流量的精确控制,喷涂位置更精确,且飞溅小,提高了车身底部和轮罩的抗石击性能,有效减少了涂料浪费及对环境的伤害。涂装室送风装置采用了再循环空调器技术,将手喷区排气回用至机器人区,有效地降低了空调器总风量,空调节能约20%。
AI:如今能源和环境问题日益严峻,社会对于汽车生产企业提出了更高的要求,在节能和绿色环保方面,广汽乘用车做出了哪些努力?
凌世权先生:广汽乘用车在进行工厂设计时的理念是建设“环境友好型”绿色工厂。各大车间设备采购时将能耗低、效率高作为设备选用的重要标准之一,同时对噪声大、有废水废气排放的生产工序进行了降噪和废水废气回收处理;在产品制造过程中,车身涂装采用的是水溶性涂料,不仅车辆外观更加靓丽,而且大幅减少了有机挥发物VOC的排放,最大程度减轻了对环境的影响。
作为负责任的企业公民,广汽乘用车一直坚持不懈地致力于环保公益活动,促进社会绿色低碳和谐发展。目前公司已拥有45万m2的绿化面积,同时还在厂区各处安装了风光互补的节能灯,通过太阳能和风能发电设备集成系统供电,实现零耗电、零排放和零污染。
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