精益生产并不是要一味采用最先进的工艺技术和最昂贵的生产设备，相反只有根据产品特点和要求，采用符合精益生产理念的制造技术，才能实现多品种小批量的高品质生产，有效实现增效降本。

随着国内汽车市场竞争的加剧，如何通过精益生产实现增效降本，成为各生产企业关注的重点。本文结合海马郑州发动机工厂规划实例，从工厂精益设计、机加线精益制造技术及装配试验精益制造技术等方面阐述了精益制造技术在发动机工厂的应用。

工厂精益设计

国内大部分发动机工厂通常将主要零部件加工生产线和整机装配、试验生产线布置在一个整体厂房内，从而便于生产物流对接，但是这样也增加了厂房的设计难度。厂房的设计既要满足机加工艺复杂的公用系统需求，又要满足装配工艺对厂房环境温度和清洁度的需求。

工厂通风设计要充分考虑环保、节能和职业安全卫生等因素。在海马郑州发动机工厂，我们针对在生产过程中产生有害气体的工艺设备，设计了局部排风系统或全室通风换气系统，例如：针对发动机热试台设计局部排风系统。为达到防尘的效果，整个发动机联合厂房采用微正压，物流门设置门斗，采用双层门。厂房没有设计集中的油雾收集系统，而是要求各加工设备自带吸尘除油装置，机内处理效果要达到厂房内环保要求。

控制厂房内环境温度有多种方式，采用机械通风方式一般可以控制室内温度比室外高3～5℃，室内温度可以控制在35～37℃，但是考虑在夏季给员工提供一个比较舒适的工作温度，此次我们在设计中采用了工位送冷风，同时增加厂房通风换气次数。这种工位送冷风的设计可以将操作工位的温度控制比室外温度低7～10℃，且成本比采用整个厂房舒适性空调运行要低40%。

发动机联合厂房采用21m×21m单层网架结构（见图1），柱顶标高7.4?m，屋面设计有采光带，白天自然采光，屋面和墙面彩钢板内夹保温材料，节约能源。生产设备选型均为高效节能型设备，设备负荷率高于85%，提高能源利用率。厂房供电采用低压无功率补偿技术，补偿系数可以达到98%，确保有效利用能源。机加生产线所需的压缩空气、电源及给排水全部采用空中走管走线。生产过程产生的废液、废水经污水处理系统的处理能达到中水标准回收利用。

机加线精益制造技术

精益生产并不是要求建立在最现代化的制造设备基础上。为了适应汽车工业精益生产的需要，我们在设备选型时充分考虑以下几点因素：设备的精度要满足零件质量的要求，新设备的工程能力指数应该满足Cmk≥1.67，这样才能保证6σ质量管理要求；设备的可靠性要高，即开动率要高，实现零故障目标；设备的柔性要高；设备要具有模块化的功能；电动机和功能泵采用变频技术，节能环保；机床外形尺寸小，设计紧凑，可以使生产线布局更加紧凑；优化机床功能配置，尽量简单和易操作，便于机床维修和保养，降低日常运行成本。

1.缸体生产线

海马郑州发动机工厂缸体线（见图2）是由牧野卧式加工中心和数控柔性设备为主组成的敏捷柔性生产线，大大缩短了变型产品的生产准备时间，并降低了生产线改造费用，以适应不同缸体共线生产的需求。加工中心主轴采用电主轴，转速大于10000r/min；粗加工和关键精加工工序加工中心采用HSK100A主轴锥孔；钻孔攻丝中间工序采用HSK63A主轴锥孔，没有一味强调加工刚性。进给轴采用高速伺服电动机，进给速度大于40m/min，加速度达到1g。设备内冷压力根据工序需求特殊配置高压使用变频技术兼顾低压，一般工序采用低压节省能耗。

设备选用全封闭防护结构，产生雾气的设备配备通风过滤装置。采用切削液单机自循环冷却站，考虑到铝合金缸体加工受温度的影响较大，每台冷却站配备恒温空调用来控制切削液的温度。含珩磨机（见图3）、曲轴磨床在内的发动机工厂加工设备均采用水基切削液，使用寿命长，处理工艺统一且相对简单。大余量切削的粗加工采用干式加工，大量采用机夹不重磨刀具、涂层刀具和CBN刀具、陶瓷刀具和内冷刀具，选用快换刀柄，实行线外对刀，换刀安灯提示。工序检测广泛采用电感、气动量仪；线上设SPC检测台对零件的主要尺寸进行检查，并进行数据统计分析；关键工序的加工配备检测工位，精镗缸孔机床配备主动测量装置并实现刀具的自动补偿。缸孔采用平台珩磨工艺，曲轴孔采用铰珩工艺，缸孔珩磨采用双轴同时加工。

缸体线工序间物流输送采用机动摩擦辊道，工件自动输送，工序间的工件在线存储不超过3个，减少在制品。除高速加工中心等单机设备采用人工借助辅助上下料装置装卸工件外，其他工序均为全自动机床或自动线。毛坯、成品采用叉车进行运送。

2.缸盖生产线

海马郑州发动机工厂缸盖线（见图4）粗加工设备选用国产YNC卧式加工中心，精加工设备选用NTC卧式加工中心，粗加工考虑“效率原则”，精加工考虑“精度原则”。生产线为敏捷柔性设计，由于发动机的排放和性能与缸盖关系较大，在发动机升级时缸盖变化较大，所以缸盖线设计时更需要具有前瞻性，充分考虑产品变型的余地。一般VVT油孔角度多为空间孔设计，需要部分工序选择A/B复合转台加工中心以适应变型需求。

加工中心采用电主轴，转速大于10000r/min；粗加工和关键精加工工序加工中心采用HSK100A主轴锥孔；钻孔攻螺纹中间工序采用HSK63A主轴锥孔，没有一味追求加工刚性。进给轴采用高速伺服电动机，进给速度大于40m/min，加速度达到0.8g。设备内冷压力根据工序需求特殊配置高压使用变频技术兼顾低压，一般工序采用低压节省能耗。

设备选用全封闭防护结构，产生雾气的设备配备通风过滤装置。采用切削液单机自循环冷却站，每台冷却站配备恒温空调用来控制加工切削液温度。大量采用耐用度和可获得很好表面粗糙度的PCD可重磨刀具，实现高速切削。考虑铝合金的加工塑性采用挤压丝锥，加工精度好、成本低。选用快换刀柄，实行线外对刀，换刀安灯提示。工序检测广泛采用电感、气动量仪；线上设SPC检测台对零件的主要尺寸进行检查并进行数据统计分析；关键工序的加工配备检测工位，精铣燃烧室面机床配备主动测量装置并实现加工的自动补偿。阀座导管精加工采用复合刀具，充分保证精度和加工效率。凸轮轴孔精加工采用玛帕（MAPAL）自导向复合刀具，体现加工柔性。

缸盖线工序间物流输送方式和缸体线设计原则基本相同，但是考虑精加工段输送采用的是缸盖燃烧室面，为了避免底面磕碰划伤，我们未采用传统的、复杂的带托盘回流系统的输送机构，而是采用了区域辊道（见图5），使生产线布置更加简洁。

装配热试线精益制造技术

海马郑州发动机工厂的装配线采用了具有丰田思想的配膳生产方式，总体设计思路从安全、质量、准时化、柔性及工业工程等几个方面着手考虑。

全自动工位设计安全光栅，半自动工位设计双手启动按钮，手动工位设计合理的工装。工位求援报警和安灯显示，工位作业异常生产线自动互锁和安灯显示设计。安灯显示主要实时反馈当班生产计划、实际产量、生产线停止时间以及各工位作业是否异常等信息，现场管理人员和自由人可以及时援助处理生产问题。每个螺栓都采用电动扳手进行拧紧，通过力矩传感器自动记录拧紧力矩值和拧紧计数，且与装配线网络连接。当力矩值和数量没有达到设定要求，装配线自动停止，有效防止螺栓漏装和漏紧力矩的质量问题发生。

整个装配线分为内装和主线，根据装配作业高度不同，线体高度设计以满足所有工位作业人员的作业高度都在一个合适的人机工程学高度。装配生产线采用环形布置，线体工位长度设计紧凑，不设计集放工位，线体总长大大缩短，降低了成本，作业人员工位移动距离缩短，降低了劳动强度。

生产物料采用配膳方式（见图6），每台套发动机的零部件由专门的配膳工位全部分拣到膳车指定位置。这种方式方便作业者按照配膳卡上的作业顺序进行组装，使作业容易标准化，同时方便作业人员拿取，缩短了辅助作业时间。

装配线平面工艺布局和控制对象的分布特点是，整套装配线采用区域控制和工位控制的控制方式。电气控制系统采用Profibus（CC-LINK）现场总线和Ethernet局域网络，从而把区域控制（PLC）、设备控制（PLC）通过总线将现场I/O（传感器）连接在一起，组成现场树状控制结构的PLC控制系统。现场总线和Ethernet局域网络为主导的现场分布式I/O控制方式，网络之间脉络清晰，生产数据信息通过高速网络层层递进，保证了信息的可靠性和实时性。同时，在采集数据的工位上配置读取装置（包括RFID读写、二维码读和一维码读）实现数据的绑定和上传，可以将物料批次信息通过条形码或者二维码扫描与发动机号形成对应信息存储到服务器中，以便追溯。

装配合格的发动机运至发动机试验线，100％进行出厂试验。为了减少占用试验台架的辅助时间，发动机试验采用带试验托盘的快速自动对接方式（见图7）。操作者在输送线上完成循环水管路、线束及各种传感器的连接，并加注发动机润滑油，连接后带托盘的发动机自动进入各试验台，快速对接并进行试验。试验过程中自动记录并显示发动机转速、水温、机油压力、机油温度和冷却水温度等试验数据。经试验不合格的发动机返修后，根据返修情况的不同，部分发动机需重新进行试验。试验合格的发动机方可运至成品库。

结语

近年来，国内很多汽车企业大力推行精益生产方式，但大多只是从管理理念上发生了变化，很难给企业带来真正的效益。精益制造工艺是工厂推行精益生产的基础，笔者认为推行精益生产方式，不仅要有管理理念的改变，在工厂建设和生产线规划时就要充分考虑精益制造技术的应用，只有精益制造技术的应用和精益管理的两者结合为一体的精益生产，才能在企业里落地生根。