發(fā)動機(jī)總裝生產(chǎn)線規(guī)劃研究

1、發(fā)動機(jī)總裝生產(chǎn)線規(guī)劃研究第一章 緒論1.1本題研究的背景 沈陽航天三菱汽車發(fā)動機(jī)制造有限公司坐落在遼寧省沈陽市渾南新區(qū)航天路6號，是由中國、日本、馬來西亞的五家公司出資組建的合資企業(yè)，公司注冊于1997年8月，注冊資金近7.4億元，投資總額32億元。公司占地面積34萬多平方米，建筑面積15萬平方米，現(xiàn)在員工840人，其中工程技術(shù)人員120人，各級管理人員110人，全體員工秉承“傾注全部熱情和力量，以合理的價格提供最優(yōu)秀的產(chǎn)品和服務(wù)，持續(xù)讓客戶、投資方、員工、合作方、社會喜悅和自豪”的理念，決心為中國汽車工業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)。如圖1-1 圖1-1沈陽航天三菱發(fā)動機(jī)廠正門 公司擁有缸體、缸蓋、曲軸、

2、凸輪軸、連桿和主軸承蓋機(jī)加生產(chǎn)線，缸蓋鑄造生產(chǎn)線，發(fā)動機(jī)裝配線。其中機(jī)加工設(shè)備融合最新數(shù)控加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多品種混流生產(chǎn)，具有自動化程度高、加工精度高、質(zhì)量保證能力強(qiáng)等特點(diǎn)；裝配生產(chǎn)線配備了諸多的關(guān)鍵設(shè)備，確保發(fā)動機(jī)配裝質(zhì)量，技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，且公司擁有世界先進(jìn)水平的發(fā)動機(jī)試驗(yàn)設(shè)備，可進(jìn)行發(fā)動機(jī)的性能、耐久性、臺架標(biāo)定、排放、振動噪聲、燃燒分析及道路模擬等專項(xiàng)試驗(yàn)，結(jié)果準(zhǔn)確性高。公司與三菱汽車研發(fā)中心聯(lián)合開發(fā)，在現(xiàn)有機(jī)型的基礎(chǔ)上拓展應(yīng)用MIVEC技術(shù)，使發(fā)動機(jī)的輸出功率、輸出扭矩、節(jié)油、排放等指標(biāo)大幅度提升、并為整車廠、零部件配套廠提供全方位技術(shù)與服務(wù)。發(fā)動機(jī)主要是搭載車型有東南汽車“戈

3、藍(lán)”、比亞迪“F6”、長城“哈弗”、奇瑞“東方之子”與“瑞虎”、等，并隨整車出口到德國、俄羅斯、美國、中東等市場，截止2008年底，發(fā)動機(jī)累計(jì)銷量超過84萬臺。2009年6月26日，4A9小排量發(fā)動機(jī)下線并批量投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力10萬臺/年。4A9系列發(fā)動機(jī)是一款由三菱汽車最新研發(fā)的機(jī)型，為全鋁小排量的汽車發(fā)動機(jī)，有1.1L、1.3L、1.5L和1.6L 4種機(jī)型。該發(fā)動機(jī)集各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)于一體，如何變氣門、鏈?zhǔn)秸龝r傳動、雙頂置凸輪軸等，并從投產(chǎn)開始就實(shí)現(xiàn)100%國產(chǎn)化。隨著時代的發(fā)展，信息化建設(shè)已經(jīng)成為是一個企業(yè)在以后的發(fā)展中核心競爭力之一，沈陽航天三菱早在1195年11月起信息化建設(shè)思想ER

4、P 技術(shù)思想就已經(jīng)在他們企業(yè)這個項(xiàng)目的可行性研究中就有所體現(xiàn)了。ERP技術(shù)絕對不是以個技術(shù)名詞，而更是管理名詞，它所含蓋的內(nèi)容應(yīng)該是整個公司業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，以及上上下下的方方面面的工作層面和角色。負(fù)責(zé)沈陽三菱公司ERP項(xiàng)目實(shí)施的SSA GT公司的首席應(yīng)用顧問王新說“軟件產(chǎn)品能從一定程度上幫助規(guī)范企業(yè)的運(yùn)作流程。但它同時也是隨著業(yè)務(wù)的變化而變化的，受著業(yè)務(wù)的制約。沈陽航天三菱由于是合資企業(yè)，生產(chǎn)汽車發(fā)動機(jī)。如圖1-2所示，最開始主要是整套零件進(jìn)口，因而其庫存科目相對簡單，可是隨著國產(chǎn)化率的不斷提高，進(jìn)口的零件越來越少，對于企業(yè)各零件的采購及庫存就提出了更高的要求，這些都是軟件無法主動做到的，而是要求企

5、業(yè)在發(fā)展中不斷調(diào)整?！盓RP系統(tǒng)不僅幫助企業(yè)規(guī)范了管理，同時它還起到了另一個非常重要的作用提升了財(cái)務(wù)在企業(yè)中的地位在ERP系統(tǒng)中，所有的物流或信息流都將歸結(jié)到財(cái)務(wù)中，也就是在資金流上體現(xiàn)。通過對資金數(shù)據(jù)的了解和分析，就能了解公司整個業(yè)務(wù)運(yùn)作的是否正常，是否合理等。 雖然在對于ERP系統(tǒng)不能只是直觀地從量 圖1-2 發(fā)動機(jī) 上體現(xiàn)出它給企業(yè)帶來的好處。但它能更好地 是在無形之中提高了“質(zhì)量”，這里質(zhì)量不僅包括產(chǎn)品的質(zhì)量，服務(wù)的質(zhì)量，更是包括企業(yè)的生存質(zhì)量，即企業(yè)是否能有較好的市場應(yīng)變能力，是否在激烈的競爭中有生存的能力的等，它為企業(yè)將來更科學(xué)地制定企業(yè)發(fā)展計(jì)劃，為企業(yè)更科學(xué)地管理各種數(shù)據(jù)信息都提

6、供了可能。圖1-3圖1-4分別為沈陽航天三菱公司廠房和公司地址與周圍路況圖1-3沈陽航天三菱公司廠房圖1-4公司地址和周圍路況ERP系統(tǒng)隨著公司業(yè)務(wù)和管理的不斷變化和提供，需要不斷的完善，擺在沈陽航天三菱面前的路還很長，還需要不斷的努力來適應(yīng)千變?nèi)f化的市場和中國市場經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境。1.2本題研究的目的及意義 一條合理的現(xiàn)代化發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線是為汽車企業(yè)在未來的競爭中提供了“提高品質(zhì)，降低成本”基本保證。對于汽車動力總成制造企業(yè)來講，合理規(guī)劃生產(chǎn)是非常重要的，因?yàn)椋侠淼倪x擇可以進(jìn)一步提高生產(chǎn)系統(tǒng)的使用價值，提高生產(chǎn)效率，讓生產(chǎn)流程更加合理化，為企業(yè)節(jié)約大量的開支。一條現(xiàn)代化的發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線，要保證產(chǎn)品

7、的技術(shù)要求，就要做到高精度；要有效地控制產(chǎn)品精度，就要做到高質(zhì)量；要確保生產(chǎn)節(jié)拍，就要做到高效率；要有利于改型換代，還要做到高柔性。但以上這些條件還不夠，一條精益生產(chǎn)線還要做到投資合理，運(yùn)行成本低廉，開工率高，使用壽命長。如何能使新生產(chǎn)線具有高效率、高精度和高質(zhì)量的保證能力，成為每一位生產(chǎn)線規(guī)劃者必須著手解決的課題。生產(chǎn)線規(guī)劃的實(shí)質(zhì)就是設(shè)備選型。由于設(shè)備選用的不同產(chǎn)生了剛性生產(chǎn)線和柔性生產(chǎn)線之分。究竟選擇什么樣的設(shè)備，大量的學(xué)習(xí)和調(diào)研考察十分必要。在實(shí)地考察中我們發(fā)現(xiàn)，有的企業(yè)將普通磨床用于曲軸精磨，雖然一時節(jié)省了成本，但是調(diào)主軸、修整砂輪耗費(fèi)了大量時間，而且始終難以保證穩(wěn)定的磨削精度，致使一

8、條投資幾千萬元的生產(chǎn)線一直不能穩(wěn)定地投入批量生產(chǎn)；雖然某些國產(chǎn)設(shè)備同國外設(shè)備相比價格便宜，但經(jīng)常出現(xiàn)故障，影響到整條生產(chǎn)線的運(yùn)行；也有的企業(yè)引進(jìn)先進(jìn)的珩磨工藝和高品質(zhì)的珩磨機(jī)，提高了缸孔精度，延長了缸孔壽命，降低了油耗，提高了發(fā)動機(jī)的功率和扭矩。 通過一系列的調(diào)研考察，我們了解到了最先進(jìn)的發(fā)動機(jī)加工工藝和最新的加工設(shè)備，如缸體/缸孔粗珩、精珩、滑動珩，珩后精度可達(dá)0.006mm；數(shù)控曲軸磨床、CBN砂輪、連桿徑隨動磨削，四缸曲軸九個軸徑一次完成精度達(dá)到0.002mm，粗糙度Ra0.02；數(shù)控凸輪軸磨床和CBN砂輪可將凸輪軸毛坯直接磨削成型。 設(shè)備選用三原則好用、夠用、適用 所謂好用是指設(shè)備要先

9、進(jìn)、成熟、可靠，設(shè)備要先進(jìn)，更要經(jīng)過市場檢驗(yàn)，獲得用戶認(rèn)可。 所謂夠用是指立足于產(chǎn)品精度和生產(chǎn)綱領(lǐng)，滿足需要即可。生產(chǎn)線上各工序的加工內(nèi)容不同，加工精度也不同，如果設(shè)備都具有相同的或相當(dāng)高的配置，必然造成資金和技術(shù)的浪費(fèi)。 所謂適用是指要適用于所加工的產(chǎn)品；適用于所在的工作環(huán)境，如溫度、濕度、噪音等；適用于工廠的習(xí)慣，如工人的操作習(xí)慣、設(shè)備維修習(xí)慣、備件選用習(xí)慣等。 綜合考慮設(shè)備故障率和整線壽命 設(shè)備故障率影響生產(chǎn)成本和產(chǎn)品產(chǎn)量，尤其是當(dāng)整線由不同廠家的設(shè)備組成時，設(shè)備故障率就更加重要了。例如，人們往往認(rèn)為粗加工的精度不高，選擇一般廠家的價格便宜的設(shè)備就能夠滿足要求。實(shí)際上，恰恰因?yàn)檫@個“一般

10、”廠家的設(shè)備故障率高，使得整線開工率大大下降，成為整條線的“水桶短板”。 我們在規(guī)劃發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線時，沒有僅把單機(jī)價格作為評判標(biāo)準(zhǔn)，而是充分考慮了機(jī)床的加工工藝參數(shù)和加工效率，仔細(xì)進(jìn)行了節(jié)拍計(jì)算。價格便宜的機(jī)床，往往加工工藝參數(shù)低、節(jié)拍長、設(shè)備臺數(shù)多。我們曾就不同廠家的預(yù)報(bào)價格作過比較，預(yù)報(bào)價時“”廠的單機(jī)價格只是“”廠的36%，大家都認(rèn)為“”廠設(shè)備便宜，有優(yōu)勢。但是組線下來，“”廠需用設(shè)備24臺，而“”廠只用9臺，全線價格之比變成了96%。如果綜合考慮操作者人數(shù)、占地面積、耗電量等因素，“”廠單機(jī)價格低的優(yōu)勢反而變成了劣勢。 伴隨故障率而來的是整線壽命。高開工率造就了設(shè)備的高壽命，反之，高故障

11、的設(shè)備則意味著短命，而整線壽命是由其中壽命最短的設(shè)備決定的，即生產(chǎn)線壽命的“水桶短板效應(yīng)”。所以規(guī)劃生產(chǎn)線時要把握全局，全線考慮，確保整線設(shè)備都有較高的開工率和較長的壽命。對于確保關(guān)鍵參數(shù)的把關(guān)設(shè)備，更不能有半點(diǎn)含糊，要堅(jiān)決采用過得硬的設(shè)備。 配置決定精度、質(zhì)量、效率和壽命 高質(zhì)量的配置造就了設(shè)備的高精度、高質(zhì)量、高效率、高壽命。 1、電主軸 主軸是機(jī)床的核心。電主軸將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)一體化，減少了傳動鏈，實(shí)現(xiàn)了高效傳動。電主軸自帶冷卻循環(huán)系統(tǒng)，高速旋轉(zhuǎn)保持恒溫，可在2025間設(shè)定，精度可達(dá)0.7，油霧潤滑，使主軸免維修、長壽命、高精度。 2、高速精密軸承 高速精密軸承決定主軸的壽命和負(fù)載容

12、量。目前，比較先進(jìn)的高速軸承有磁懸浮軸承、液體動靜壓軸承和混合陶瓷軸承。磁懸浮軸承利用電磁力將主軸無機(jī)械接觸地懸浮起來，轉(zhuǎn)速可達(dá)4.5萬r/min，功率可達(dá)20kW，易實(shí)現(xiàn)實(shí)時診斷和在線監(jiān)控，是理想的支撐元件；液體動靜壓軸承采用流體動靜力相結(jié)合的方法，將主軸支撐在油膜中旋轉(zhuǎn)，徑向和軸向跳動小，剛性好，阻尼特性好，壽命長，不足之處是無通用性，維修、保養(yǎng)困難；氮化硅材質(zhì)滾珠、軸承鋼材質(zhì)內(nèi)外環(huán)制成的混合陶瓷軸承在高速旋轉(zhuǎn)時離心力小，溫升小，壽命長，最大功率可達(dá)80kW，轉(zhuǎn)速高達(dá)15萬r/min，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，便于維修，價格低，是目前在高速切削機(jī)床上應(yīng)用最多的軸承。 3、高速伺服系統(tǒng) 高速伺服系統(tǒng)確保

13、了高速度、高精度切削。直線電機(jī)伺服系統(tǒng)是由直線電機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)化成直線機(jī)械運(yùn)動的動能的推力系統(tǒng)，將機(jī)床的進(jìn)給傳動鏈長度縮短為零，動態(tài)響應(yīng)敏捷，傳動剛性好、精度高、噪音低，是加速度大于1g的伺服系統(tǒng)的優(yōu)先選擇，只是成本較高。滾珠絲杠傳動系統(tǒng)是目前應(yīng)用最多的高速伺服系統(tǒng)，新一代的精密高速滾珠絲杠付、絲杠空心強(qiáng)冷、絲母強(qiáng)冷，絲母同空心的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子剛性聯(lián)接，一邊高速旋轉(zhuǎn)，一邊快速移動(或由絲杠做直線運(yùn)動，V=120m/min，g=1)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、驅(qū)動慣量小、噪音低、振動小、熱變形小、動態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)。 4、CNC控制系統(tǒng) 優(yōu)秀的CNC控制系統(tǒng)能充分發(fā)揮高速切削機(jī)床的良好性能。高速主軸、高速伺服系

14、統(tǒng)需要高速度、大容量的控制系統(tǒng)，它運(yùn)算速度快，精度高，快速響應(yīng)能力強(qiáng)，無漂移，從而使機(jī)床具有優(yōu)異的動力學(xué)特征，達(dá)到高線性加工精度和高輪廓加工精度。目前，市場上占統(tǒng)治地位的高速度、大容量的CNC控制系統(tǒng)有德國的Siemens840D和日本的Funuc180iMB系統(tǒng)等。 刀具的選用 當(dāng)確定好機(jī)床設(shè)備后，就要著手進(jìn)行刀具的選擇。刀具選擇的一個重要原則就是要充分發(fā)揮高效機(jī)床的性能和效率，避免機(jī)床在低速、低效狀態(tài)下工作。低效狀態(tài)下工作，高的設(shè)備折舊造成生產(chǎn)成本居高不下，導(dǎo)致產(chǎn)品缺乏競爭力。選用高速、高效刀具不要怕貴，既要著眼于刀具的單價，更要著眼于刀具的切削效率和壽命，將單價、效率、壽命以及縮短輔助時

15、間等因素綜合起來考慮。選用高速、高效、高壽命的刀具單件產(chǎn)品，其綜合生產(chǎn)成本可能更低。 據(jù)相關(guān)資料顯示，發(fā)達(dá)國家平均刀具費(fèi)用占生產(chǎn)成本的4%左右，降低刀具費(fèi)用30%可降低單件產(chǎn)品生產(chǎn)成本1%，提高刀具壽命50%也可以降低成本1%，而提高效率20%可降低成本15%。所以，高效切削刀具是提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本最活躍、最有效的因素。 物流及工位容器 生產(chǎn)線的物流應(yīng)簡潔、流暢，確保生產(chǎn)節(jié)拍，不出現(xiàn)物流中的產(chǎn)品損傷。生產(chǎn)線涉及三種物流，一是毛坯物流，定時定量將毛坯送到生產(chǎn)線；二是成品物流，將生產(chǎn)線的成品定時定量送到裝配線的相應(yīng)裝配工位，確保裝配節(jié)拍；三是加工過程的物流，加工過程中產(chǎn)品由滾道按節(jié)拍由上工

16、位輸送到下一工位。 為確保物流可靠，應(yīng)配有必要的工位容量，工位容器應(yīng)容量適當(dāng)，結(jié)實(shí)可靠，方便裝卸，利于物流，并適當(dāng)?shù)嘏渲弥悄芰霞芎土虾小?全面、全員、全過程的質(zhì)量控制 生產(chǎn)線的質(zhì)量控制主要是在加工過程中由設(shè)備進(jìn)行控制，也就是要樹立好產(chǎn)品是加工出來的，不是檢出來的思想。對于重要參數(shù)和關(guān)鍵參數(shù)，設(shè)備要有在線自動檢測、修正補(bǔ)償功能，確保重要參數(shù)、關(guān)鍵參數(shù)達(dá)標(biāo)。對生產(chǎn)線的設(shè)備要全員參與，進(jìn)行全面的、全過程的管理、維護(hù)、保養(yǎng)，使設(shè)備始終處于良好運(yùn)行狀態(tài)，這是實(shí)現(xiàn)上述思想的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)立必要的檢驗(yàn)工位，進(jìn)行工人自檢、檢驗(yàn)員抽檢、巡檢，避免不合格產(chǎn)品流入下一工位。設(shè)立最終檢驗(yàn)工位，用高精度的綜合量儀對重要參

17、數(shù)、關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行最終檢測、打標(biāo)。進(jìn)行全線數(shù)據(jù)的采集、存儲和追蹤，以便于質(zhì)量分析、改進(jìn)及問題的處理。 生產(chǎn)線的平面布置 生產(chǎn)線在廠房內(nèi)的平面布置，通常是裝配線同機(jī)加線垂直布置。布局應(yīng)間距合理，疏密得當(dāng)，方便操作，有利物流，適于維修，便于管理。裝配線一般是環(huán)型或一字型布局，而機(jī)加線常按U型、S型或一字型布局，還要根據(jù)生產(chǎn)線的大小、長短、產(chǎn)量、廠房的格局等具體情況而定。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 發(fā)動機(jī)的整個生產(chǎn)過程是由發(fā)動機(jī)的零件加工，發(fā)動機(jī)配裝及發(fā)動機(jī)生產(chǎn)試驗(yàn)三部分組成，發(fā)動機(jī)總裝生產(chǎn)線即包括發(fā)動裝配及發(fā)動機(jī)生產(chǎn)試驗(yàn)兩個環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到整機(jī)的性質(zhì)質(zhì)量，因此，各汽車生產(chǎn)對發(fā)動機(jī)總裝生產(chǎn)線都予以

18、非常的重視。發(fā)動機(jī)總裝生產(chǎn)線一般由缸體內(nèi)裝線，外裝線，缸蓋部裝線，小總成部裝四部分組成，其中缸體內(nèi)裝線，缸蓋部裝線兩部分是保證性能質(zhì)量的關(guān)鍵。試驗(yàn)又包括生產(chǎn)試驗(yàn)和性能抽驗(yàn)兩部分。生產(chǎn)試驗(yàn)100%進(jìn)行，其主要目的是采取合理的磨合規(guī)范以延長發(fā)動機(jī)壽命，同時，發(fā)動機(jī)的怠速穩(wěn)定性，加速穩(wěn)定性，機(jī)燃油即冷卻的壓力，溫度，發(fā)動機(jī)三漏，異響等項(xiàng)目予以檢測。性能抽驗(yàn)主要是檢測發(fā)動機(jī)的功率，扭矩，油耗，排放等性能指標(biāo)。由于國內(nèi)大量汽車發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線近10年左右建設(shè)的，且大多為合資企業(yè)，生產(chǎn)線直接由外國公司設(shè)計(jì)建設(shè)，應(yīng)該說，國內(nèi)的水平與國外的水平相差已經(jīng)不大，現(xiàn)將國內(nèi)外發(fā)動機(jī)總裝生產(chǎn)線的現(xiàn)狀特點(diǎn)及發(fā)展趨勢歸納如下。

19、（1）裝配工具，設(shè)備水平不斷提高；以前大量采用的定扭矩搬手已被多軸數(shù)控?cái)Q緊機(jī)替代，擰緊機(jī)閉環(huán)控制，可有予擰緊-回旋一定角度-再擰緊到規(guī)定扭矩等多種程序，控制方式可采用扭矩，扭矩-轉(zhuǎn)角，屈服極限等方式，軸數(shù)可根據(jù)需要設(shè)定。使螺紋裝配質(zhì)量得到可靠的保證，同時效率大大提高。但一般國外汽車廠采用的擰緊機(jī)數(shù)量大，且基本上為全自動控制，而國內(nèi)汽車廠則由資金限制，一般只在關(guān)鍵力矩采用擰緊機(jī)，且手動控制較多。（2）自動化裝配迅速發(fā)展；裝配輸送目前均大量采用自動輸送機(jī)，主要有摩擦機(jī)動滾道式，月牙形板練市，光軸送進(jìn)式等，線間轉(zhuǎn)運(yùn)則采用移載機(jī)，AGV小車，機(jī)械手，空中自行小車等。國外因人力價格費(fèi)用高，很多工廠采用了

20、全自動裝配，螺栓，螺母，氣門鎖塊等實(shí)現(xiàn)了自動送料-輸送-進(jìn)給-定位-裝配-檢驗(yàn)等全自動過程，涂膠密封也實(shí)現(xiàn)了數(shù)控自動化。生產(chǎn)試驗(yàn)則采用自動快接技術(shù)等。（3）在線自動檢測設(shè)備大量采用；如鎖塊裝配完好性檢測機(jī)械手，氣門密封性自動檢測機(jī)，整機(jī)密封性自動檢測機(jī)，凸輪軸，曲軸旋轉(zhuǎn)力矩自動檢測機(jī)等，使整機(jī)質(zhì)量保證水平大大提高。（4）注重生產(chǎn)線柔性；如采用非同步柔性輸送線，擰緊機(jī)軸間距可調(diào)，參數(shù)可調(diào)等，使生產(chǎn)線能夠適應(yīng)不同產(chǎn)品，不同產(chǎn)量的變化。（5）生產(chǎn)線采用計(jì)算機(jī)，條碼技術(shù)信息管理；條碼技術(shù)為全自動柔性裝配多品種發(fā)動機(jī)提供參數(shù)改變的信息，同時，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追蹤管理。（6）模塊化裝配已成為降低成本的重要手段；隨

21、著經(jīng)濟(jì)全球化，全球化配套采購已漸普及，因此，在國外汽車廠，各總成盡量模塊化，分總成的裝配工作量消化在配套廠，以減少整車廠的裝配工作量，降低成本，已成為一種趨勢。（7）準(zhǔn)時制，拉動式生產(chǎn)，精益生產(chǎn)，敏捷制造等先進(jìn)生產(chǎn)方式已作為理念模式在國外汽車廠發(fā)動機(jī)總裝生產(chǎn)線上推廣。（8）生產(chǎn)試驗(yàn)向著縮短試驗(yàn)時間，冷試驗(yàn)代替熱試驗(yàn)的方向發(fā)展，但其前提是要求零部件的質(zhì)量要高，因此，目前國外汽車廠在謹(jǐn)慎的改變，而國內(nèi)汽車廠則基本采用傳統(tǒng)方式。（9）國外汽車公司發(fā)動機(jī)總裝線建設(shè)費(fèi)用普遍較高，一般平均在1000萬美金左右，而國內(nèi)合資汽車公司發(fā)動機(jī)總裝線建設(shè)費(fèi)用也在800萬美金左右。 總之，國內(nèi)，外汽車公司根據(jù)自己的國

22、情，企業(yè)情況建設(shè)發(fā)動機(jī)總裝線，各有特色。只有把企業(yè)本身的需求，先進(jìn)技術(shù)，建設(shè)成本綜合起來，并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，才是最成功的生產(chǎn)線。1.4本題研究的內(nèi)容針對發(fā)動機(jī)裝配線的虛擬裝配線進(jìn)行研究和仿真，虛擬裝配線是對真實(shí)裝配線上的物理模型及其間相互關(guān)系的映射、包括與物理車間相對應(yīng)的虛擬運(yùn)輸帶、虛擬機(jī)器人、虛擬設(shè)備、虛擬人、虛擬裝配車間環(huán)境等。以沈陽三菱發(fā)動機(jī)廠總裝配車間為研究對象，研究內(nèi)容包括以下幾個部分：（1）汽車總裝車間規(guī)劃研究。（2）發(fā)動機(jī)總裝車間的布局規(guī)劃研究。（3）總裝流水生產(chǎn)線平衡研究。（4）物流管理信息系統(tǒng)的研究。1.5本章小結(jié) 本章對項(xiàng)目的背景、課題研究的目的意義的闡述，國內(nèi)外發(fā)動機(jī)

23、總裝線現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析，最后提出了本文研究的內(nèi)容。第二章 汽車總裝車間規(guī)劃研究汽車，作為時下最流行方便的交通工具，越來越得到人們的認(rèn)可。但是，就是這個最受人們認(rèn)可的汽車，其生產(chǎn)制造卻一直是人們接觸不到的秘密。簡言之，汽車在生產(chǎn)分為四大工藝，即沖壓、焊接、涂裝和總裝。而汽車的總裝配是汽車整車的最后生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是保證汽車出廠質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度的重中之重，分總成裝配和主裝配等工藝過程，共有100多道工序，控制的重點(diǎn)是裝配過程發(fā)生的缺陷和裝配力矩、加注量/加注參數(shù)等，同時建立重要件、安全件和汽車VIN碼的關(guān)聯(lián)，建立汽車族譜。2.1.1汽車總裝生產(chǎn)線 汽車總裝配是將各種汽車車零、部件按規(guī)定的技術(shù)要求，

24、選擇合理的裝配方法進(jìn)行組合、調(diào)試、最終形成可以行駛的汽車產(chǎn)品的過程。 汽車制造總裝機(jī)械化生產(chǎn)線系統(tǒng)包括整車裝配線、車身輸送線、儲備線、升降機(jī)等。2.1.2汽車總裝配線的構(gòu)成（1）強(qiáng)制流水線裝配 采用先將車架反放在裝配線上，先裝上前橋，后橋及傳動軸等總成，之后翻轉(zhuǎn)車架再裝配其他總成與零件的方案。（2）懸鏈?zhǔn)捷斔拖到y(tǒng) 主要總成均由輸送鏈輸送至終裝配地點(diǎn)、工位，如前橋輸送鏈、后橋輸送鏈、發(fā)動機(jī)輸送鏈、駕駛室輸送鏈、車輪輸送鏈等。（3）在線檢測系統(tǒng) 總裝配車間設(shè)置汽車在線檢測系統(tǒng)，整車通過在線檢測，基本能完成要求的路試項(xiàng)目，達(dá)到有效監(jiān)測產(chǎn)品質(zhì)量。2.1.3汽車總裝生產(chǎn)線工藝流程 汽車制造總裝生產(chǎn)線工藝

25、流程由存儲區(qū)、工件裝配區(qū)、升降區(qū)、檢修區(qū)、檢測區(qū)、下線區(qū)等組成。2.1.4汽車整車裝配設(shè)備 汽車整車裝配設(shè)備主要包括:裝配線所用輸送設(shè)備、發(fā)動機(jī)和前后橋等各大總成上線設(shè)備，各種油液加注設(shè)備，出廠檢測設(shè)備及各種專用裝配設(shè)備。（1）輸送設(shè)備：用于總裝配線，各總成分裝線以及大總成上線的輸送。（2）大總成上線設(shè)備：指發(fā)動機(jī)，前橋，后橋，駕駛室，車輪等總成在分裝，組裝后送至總裝配線并在相應(yīng)工位上線所采用的輸送，吊裝設(shè)備。（3）各種油液加注設(shè)備：包括燃油，潤滑油、清潔劑、冷卻液，制動液，制冷劑等各種加注設(shè)備。（4）出廠檢測設(shè)備：前束試驗(yàn)臺，測滑試驗(yàn)臺，轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺，前照燈檢測儀，制動試驗(yàn)臺，車速表試驗(yàn)臺，排

26、氣分析儀。（5）專用裝配設(shè)備：車號打號機(jī)，羅紋緊固設(shè)備，車輪裝配專用設(shè)備，自動涂膠機(jī)，液壓橋裝小車。2.1.5汽車總裝過程 汽車總裝配線由車身儲存工段，底盤裝配工段，車門分裝輸送工段，最終裝配工段，動力總成分裝工段，前梁分裝工段，后橋分裝工段，儀表總成工段，發(fā)動機(jī)總成工段。例如：寶馬總裝過程 車身由涂裝線過來后拆卸車門拆卸車門后的車身輸送到裝配線安裝線束安裝油箱安裝地板布飾安裝儀表臺安裝操縱臺內(nèi)飾安裝完畢準(zhǔn)備安裝前風(fēng)窗玻璃窗玻璃涂密封膠風(fēng)窗玻璃安裝到位安裝座椅安裝轉(zhuǎn)向盤車身內(nèi)部安裝完畢進(jìn)入盤底裝配線底盤到位升低盤托架盤底與車身位底盤與車身安裝緊固 準(zhǔn)備安裝車輪完成車輪安裝準(zhǔn)備安裝前后保險杠完成

27、安裝前后保險杠放下吊架準(zhǔn)備放下底盤托架放下盤底托架 進(jìn)入盤底調(diào)試底盤檢測調(diào)試完成底盤檢測調(diào)試完成總裝下線調(diào)整。 調(diào)整設(shè)備：車輪定位調(diào)整設(shè)備，雙軸轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺，前照燈光束調(diào)整儀，怠速調(diào)整儀，廢棄排放量調(diào)整設(shè)備和雨淋設(shè)備等。 汽車的總裝配是整個汽車制造過程的最后階段，汽車整車的質(zhì)量最終是由總裝配來保證的，因?yàn)槿绻b配不當(dāng)，即使所有零件的加工質(zhì)量都合格也難以獲得符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品；反之，若零件加工的質(zhì)量不夠高，卻可以通過制定合理的裝配方法，使產(chǎn)品質(zhì)量合格，由于汽車總裝配所花費(fèi)的勞動量很大，占用時間多、占地場地大，其對整車生產(chǎn)任務(wù)的完成，企業(yè)勞動生產(chǎn)率以及生產(chǎn)成本與資金周轉(zhuǎn)，市場營銷等均有直接影響。因此

28、，必須高度重視汽車整車的總裝配工作。2.2 總裝車間的布置總裝線的布置對于裝配的效率以及車間內(nèi)的物流起著決定性的作用，不同的整車廠會根據(jù)實(shí)際情況（廠房的大小以及產(chǎn)量計(jì)劃）合理布置總裝線。一般而言，整車廠將總裝車間分成4個工段：儀表板工段、前圍工段、動力總成工段和車門工段，下面分別介紹各個工段及其完成的任務(wù)。（1）儀表板工段 車身和車門是分別沖壓成型的，為了保持油漆顏色的一致性，在油漆過程中一般會將車門裝載在車身上。在總裝車間首先要將車門拆下來，然后進(jìn)行電器線束、密封條等一些內(nèi)飾安裝。這樣可以擴(kuò)大工人的操作空間，同時又避免了工人在操作過程中可能造成的車門油漆刮傷等問題，而拆下來的車門則被輸送到車

29、門工段。接著，總裝車間再在車身上安裝儀表板和儀表板內(nèi)的所有零部件，包括安全氣囊、收放機(jī)、空調(diào)、加速制動踏板等重要的零部件。一般情況下，這些部件都由不同的供應(yīng)商提供。（2）動力總成工段 發(fā)動機(jī)是汽車的心臟，而動力總成則囊括了發(fā)動機(jī)、HYPERLINK /search.html?q=離合器離合器、變速箱、前后橋以及懸架等汽車底部重要的零部件。由于動力總成的組成零部件比較多，一般整車廠會將其設(shè)置為獨(dú)立的一條“副線”，工人們在副線上完成動力總成的裝配，再由推車把此模塊送到總裝“主線”，完成動力總成模塊和車身的結(jié)合。（3）前圍工段 在前圍工段中，工人為汽車安裝上大燈、冷凝器、散熱器、前后保險杠、燈、輪胎

30、等零件。根據(jù)質(zhì)量和成本的考慮，每個整車廠所采用的安裝自動化程度也不盡相同，一般使用機(jī)械手為前后風(fēng)窗玻璃涂膠，涂好以后工人通過吸盤方式將玻璃安裝到車身上。采用自動化方式可以便于控制精度、產(chǎn)量，但是維護(hù)成本也比較高，一旦出現(xiàn)故障會導(dǎo)致系統(tǒng)誤差甚至生產(chǎn)線中斷，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。（4）車門工段 許多整車廠將車門工段設(shè)置為又一個“副線”。在總裝車間的第一個工段，車門被拆下后就會輸送到這里，裝配許多高精度的集成電器零件，比如車窗升降控制器、音響、密封條、門內(nèi)飾板、后視鏡等。在完成裝配和檢測后，這些車門被一一對應(yīng)地送回總裝主線，并安裝到原來的車身上。接下來工人將為每輛汽車加注動力轉(zhuǎn)向液、空調(diào)制冷液、

31、防凍液、制動液、汽油等。所有的加液工作都由設(shè)備自動完成，保證了整車的加注質(zhì)量。 一般來說，在總裝線的最后部分，各整車廠會設(shè)置調(diào)整檢驗(yàn)線，經(jīng)過前面4道工序后基本成形的汽車將接受一系列的檢查，然后進(jìn)行4門兩蓋調(diào)整和整車的電器部件檢測，接著進(jìn)行車輪定位和燈光調(diào)整，以及動態(tài)的模擬檢測（包括制動力測試等），之后一般會進(jìn)行最后的密封測試，完成模擬的高強(qiáng)度雨淋試驗(yàn)。 涂裝車間 密封測試 拆除車門 儀表工段 動態(tài)模擬測試 輪 胎 動力總成工段 定 電器檢測 前圍工段 位 車門工段 總裝線 副線 圖2-1 汽車制造企業(yè)的總裝車間布置簡圖 隨著公司汽車銷量的不斷提升，發(fā)動機(jī)裝配線的產(chǎn)能也必須提高以滿足整車裝配的需

32、求。而發(fā)動機(jī)作為汽車的重要組成部分，作為汽車的“心臟” 發(fā)動機(jī)先的尤為重要，發(fā)動機(jī)裝配線是一條自動化流水作業(yè)生產(chǎn)線，一些自動站設(shè)備工作周期時間比較長、節(jié)拍慢，嚴(yán)重制約了整線發(fā)動機(jī)的輸出，是整線JPH提升的瓶頸。發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)裝配過程通常追求“四個高”，即保證發(fā)動機(jī)的裝配技術(shù)條件，實(shí)現(xiàn)高精度；保證裝配節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)高效率；多機(jī)型同時裝配，實(shí)現(xiàn)高柔性；有效地控制裝配精度，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量才能為企業(yè)提高更大的經(jīng)濟(jì)效益。2.3 發(fā)動機(jī)的組成 發(fā)動機(jī)作為汽車的“心臟” 發(fā)動機(jī)先的尤為重要，一條合理的發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線布置發(fā)動機(jī)（往復(fù)活塞式）由發(fā)動機(jī)機(jī)體、曲軸連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、潤滑系、冷卻系、燃料供給系、點(diǎn)火系、（柴油機(jī)

33、沒有點(diǎn)火系）和啟動裝置組成。（1）機(jī)體：包括汽缸蓋、汽缸體、汽缸墊、曲軸箱、油底殼等。機(jī)體是發(fā)動機(jī)各機(jī)構(gòu)、各系統(tǒng)和部件的安裝基礎(chǔ)。（2）曲軸連桿機(jī)構(gòu)：包括活塞、活塞環(huán)、活塞、連桿、曲軸、軸瓦、飛輪等。它是將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的機(jī)構(gòu)，并把活塞的往復(fù)運(yùn)動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輸出動力。（3）配氣機(jī)構(gòu)：包括進(jìn)氣門、排氣門、搖臂、推桿、挺桿、凸輪軸、曲軸齒輪及凸輪軸正時齒輪等。（4）潤滑系：包括機(jī)油泵、集濾器、限壓閥、機(jī)油粗濾清器、機(jī)油細(xì)濾清器、油道、機(jī)油壓力表、油管和機(jī)油冷卻系等。（5）冷卻系：包括水泵、風(fēng)扇、散熱器、分水管、汽缸體及蓋的水套、節(jié)溫器、百葉窗、水溫表、放水閥等。（6）供給系：包括汽油箱、汽

34、油泵、汽油濾清器、化油器、空氣濾清器、進(jìn)氣管、汽油表、排氣管、排氣消聲器等。（7）點(diǎn)火系：包括蓄電池、發(fā)電機(jī)、斷電器、分電器、點(diǎn)火線圈，點(diǎn)火開關(guān)、電流表、高壓線、火花塞等。如圖2-2所示：圖2-2 點(diǎn)火系（8）啟動裝置：包括起動機(jī)及其附屬裝置。如圖2-3所示：圖2-3 啟動裝置任務(wù)13：曲軸正時齒輪安裝任務(wù)1：氣缸體總成的裝配任務(wù)8：油底總成的裝配和安裝任務(wù)7：曲軸后油封的安裝任務(wù)9：短缸體總成氣壓試驗(yàn)任務(wù)2：連桿總成的裝配與安裝任務(wù)5：機(jī)油泵帶前油封總成的安裝任務(wù)10：氣缸蓋帶氣門機(jī)構(gòu)總成的裝配和安裝任務(wù)11：機(jī)油濾清器總成的安裝任務(wù)3：主軸孔和連桿軸孔的安裝任務(wù)4：曲軸與曲軸止推片的安裝任

35、務(wù)6：水泵總成的安裝任務(wù)12：飛輪總成帶信號輪的裝配和安裝任務(wù)14：齒輪罩后蓋裝配任務(wù)24：排氣歧管隔熱罩的安裝任務(wù)23：調(diào)溫氣總成的裝配與安裝任務(wù)22：機(jī)油標(biāo)尺管的安裝任務(wù)21：進(jìn)氣歧管的裝配任務(wù)16：正時齒輪前罩蓋裝配任務(wù)15：張緊器和正時皮帶裝配任務(wù)17：曲軸皮帶輪的安裝任務(wù)20：發(fā)動機(jī)皮帶的安裝任務(wù)18：發(fā)電機(jī)空壓機(jī)支架安裝任務(wù)19：發(fā)電機(jī)空壓機(jī)動力轉(zhuǎn)向泵的安裝任務(wù)25：氣門室罩的安裝任務(wù)26：火花塞的裝配任務(wù)27：發(fā)動機(jī)總成泄漏的試驗(yàn)任務(wù)28：發(fā)動機(jī)出廠號的打印2.4 發(fā)動機(jī)總裝工藝流程圖2.5 發(fā)動機(jī)裝配工藝設(shè)計(jì)2.5.1 裝配工藝設(shè)計(jì)原則（1）擺脫人為控制因素，用設(shè)備控制裝配精度

36、以保證裝配質(zhì)量。人的隨機(jī)性大，不穩(wěn)定因素多，欲可靠地控制裝配精度、保證裝配質(zhì)量必須擺脫人為控制因素。（2）多機(jī)兼容，柔性裝配。這樣可以資源共享，減少投資，提高效益，降低成本。欲實(shí)現(xiàn)多機(jī)兼容，柔性裝配，首先裝配工藝應(yīng)該兼容多個機(jī)型實(shí)現(xiàn)共線裝配；其次，裝配托盤應(yīng)能一機(jī)多用，裝配設(shè)備（擰緊機(jī)、壓裝機(jī)、涂膠機(jī)和試漏機(jī)等）也應(yīng)能一機(jī)多用。（3）滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)要求，按節(jié)拍裝配。工序裝配內(nèi)容要合理，物流準(zhǔn)時、準(zhǔn)確；其次，減少輔助時間，控制好機(jī)動時間，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)動作裝配，準(zhǔn)時化操作。2.5.2 裝配線工藝規(guī)劃分析（1）裝配工藝分析。根據(jù)規(guī)劃原則以及產(chǎn)品、產(chǎn)能分析，確定裝配順序、工位布置、大致裝配方式等內(nèi)容。確保工

37、藝順序合理通暢，節(jié)拍平衡適中。另外，針對瓶頸工序進(jìn)行重點(diǎn)分析研究，爭取以最小的資源投入并打破生產(chǎn)瓶頸。（2）自動化程度分析。一條生產(chǎn)線水平的高低，很大程度上取決于生產(chǎn)線的自動化程度。從產(chǎn)品質(zhì)量的角度來分析，自動化程度對產(chǎn)品的質(zhì)量以及一致性影響極大。從生產(chǎn)效率的角度分析，自動化程度的高低直接關(guān)系到生產(chǎn)線的效率，自動化程度越高，生產(chǎn)節(jié)拍越短。（3）質(zhì)量控制分析。一條先進(jìn)的裝配生產(chǎn)線，必須配備完善的質(zhì)量保證體系，而一套完備的質(zhì)量保證體系必須有硬件體系和軟件體系共同支撐。硬件體系主要由一些精密設(shè)備構(gòu)成，如螺栓擰緊設(shè)備、發(fā)動機(jī)零部件及總成試漏設(shè)備、發(fā)動機(jī)一些性能參數(shù)的測試設(shè)備、涂膠密封設(shè)備和智能料架防錯

38、設(shè)備等，見圖2-4所示主軸承螺栓擰接緊 質(zhì)量工位配置連桿螺栓擰緊氣門拍打試漏凸輪軸蓋螺栓擰緊氣缸蓋螺栓擰緊整機(jī)泄漏測試緊減振器螺栓自動擰緊減振器螺栓擰緊緊正時皮帶位置檢測緊飛輪螺栓擰緊緊測氣門下沉量緊柴油機(jī)在線冷試緊回轉(zhuǎn)力矩和軸向間隙檢測緊氣門鎖夾位置檢測緊 圖2-4 軟件體系主要是指MES裝配管理系統(tǒng)，包括質(zhì)量管理模塊、生產(chǎn)監(jiān)控模塊、設(shè)備報(bào)警模塊、工位裝配指導(dǎo)模塊等。質(zhì)量管理模塊可控制條碼打印，在氣缸體上打發(fā)動機(jī)流水號，記錄生產(chǎn)發(fā)動機(jī)總數(shù)、合格數(shù)及不合格數(shù)，按機(jī)型、時間及發(fā)動機(jī)流水號對發(fā)動機(jī)裝配質(zhì)量不合格工位（有數(shù)據(jù)采集的工位）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、記錄和打印。 生產(chǎn)監(jiān)控模塊對裝配過程、設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行

39、監(jiān)控，同時記錄一些自動設(shè)備的擰緊數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)、測漏數(shù)據(jù)等，具有質(zhì)量追溯的作用。 設(shè)備報(bào)警模塊預(yù)存設(shè)備故障類型、解決方案并設(shè)定代碼，設(shè)備出現(xiàn)故障時顯示故障類型并提出解決方案，以聲光方式報(bào)警，并將相關(guān)內(nèi)容存檔。 工位裝配指導(dǎo)模塊是將共線生產(chǎn)的機(jī)型的電子裝配工藝錄入工位電腦中，使得裝配工人能夠按照作業(yè)指導(dǎo)書準(zhǔn)確裝配，防止錯、漏裝，同時電子作業(yè)指導(dǎo)書具備同步更新的功能，使得產(chǎn)品更改文件能以最快的速度傳遞給現(xiàn)場，快捷無誤。MES裝配管理系統(tǒng)的功能（模塊構(gòu)成）見圖2-5 圖2-5（4）物流分析。物流管理在現(xiàn)代裝配生產(chǎn)中的作用日益突出，若要保證發(fā)動機(jī)按計(jì)劃、節(jié)拍有序進(jìn)行生產(chǎn)，物流必須做到定時、定量、定位，

40、即將特定的裝機(jī)零件按一定的數(shù)量，在規(guī)定的時間，送到指定的裝配地點(diǎn)，且保證裝配線上物流通暢，杜絕擁堵。細(xì)分裝配線物流，大可以分成3塊，即自制件物流、外協(xié)件物流和整機(jī)物流。自制件物流要指機(jī)械加工線和裝配線的零部件輸送、存放應(yīng)該做到簡捷、方便和通暢。典型的輸送方式有滾道式輸送、鏟車輸送及懸鏈輸送。外協(xié)件物流要做到倉儲適中，計(jì)劃配送及時、到位，一般要經(jīng)過在物流配送場地開箱、清洗（需要清洗件）、上料架等一系列轉(zhuǎn)撥過程，再經(jīng)鏟車運(yùn)送到裝配工位。整機(jī)物流包含發(fā)動機(jī)下線至涂裝線或試車線的轉(zhuǎn)運(yùn)物流，以及合格車出廠或存儲的物流，一般整機(jī)線到涂裝線或試車線采用懸鏈輸送，也有采用小車運(yùn)送的方式。2.6 總裝車間的管理

41、（1）工段化、班組化 工人是企業(yè)的核心，現(xiàn)在各個整車廠都非常重視員工的積極性，把工作任務(wù)和產(chǎn)品質(zhì)量轉(zhuǎn)移到企業(yè)員工的身上，充分發(fā)揮員工的主觀能動性，以人為中心、權(quán)力下放。在總裝車間設(shè)置若干工段，每個工段中按照裝配模塊分成若干個班組，班組長負(fù)責(zé)績效考核以及生產(chǎn)任務(wù)的完成，實(shí)施全面質(zhì)量管理（TQM）。在班組內(nèi)部實(shí)施階段性的質(zhì)量檢驗(yàn)，每個工段末尾再進(jìn)行本工段的質(zhì)量檢驗(yàn)，這樣就可以及時地控制成品率，班組內(nèi)發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題在班組內(nèi)解決，這樣就大大降低了企業(yè)的返修成本，也提高了效率。（2）產(chǎn)能與節(jié)拍 生產(chǎn)能力是每個企業(yè)在規(guī)劃階段，根據(jù)產(chǎn)品的市場預(yù)期而設(shè)置的。生產(chǎn)能力的估算方法如下： 其中 M為年生產(chǎn)能力； F

42、e為單臺設(shè)備年有效工作時間（h）S為設(shè)備組內(nèi)相同的設(shè)備數(shù)量；T為單位產(chǎn)品所需要的加工時間（h/件）。設(shè)備都需要一定的保養(yǎng)維護(hù)時間，所以采用同類設(shè)備Fe的變化不大，因此單位產(chǎn)品所需要的加工時間與合理的工藝要求、工位布置以及工人的操作熟練程度有關(guān)，所以工藝合理、工人工作效率高都可以提高產(chǎn)能。目前的整車廠大都根據(jù)市場的需求制定生產(chǎn)計(jì)劃，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃確定生產(chǎn)節(jié)拍，根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍便可以確定物流量，達(dá)到精益生產(chǎn)。生產(chǎn)節(jié)拍是流水線上生產(chǎn)出兩個相同產(chǎn)品的時間間隔。節(jié)拍是大批量流水線的重要參數(shù)，也是確定生產(chǎn)物流的依據(jù)。（生產(chǎn)物流就是向流水線提供需要裝配的零部件和其他物資）節(jié)拍的大小取決于計(jì)劃期生產(chǎn)任務(wù)的數(shù)量以及完

43、成任務(wù)的時間。節(jié)拍 式中Fe為計(jì)劃期內(nèi)有效工作時間；N為計(jì)劃期生產(chǎn)任務(wù)數(shù)量(含廢品數(shù))。按照上式計(jì)算出的節(jié)拍稱為計(jì)劃節(jié)拍或平均節(jié)拍。而整車廠流水線上實(shí)際生產(chǎn)兩個相同制品的時間間隔為該工序的工作節(jié)拍。其計(jì)算公式為：式中ti為第i工序單件時間；Si為該 工序的工作地?cái)?shù)量。節(jié)拍的大小可以根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最合理的生產(chǎn)。（3）物流準(zhǔn)時生產(chǎn)（JIT）和順序供貨(JIS) 準(zhǔn)時生產(chǎn)JIT（Just In Time）的基本思想為：在需要的時候，按需要的量生產(chǎn)并提供所需要的產(chǎn)品，也就是通過對庫存的管理，達(dá)到無庫存或庫存量最小的狀態(tài)。順序供貨JIS（Just In Sequence），簡單地說就是JI

44、T的一種特殊而極端的狀態(tài)。在JIT的要求下，一些汽車零件供應(yīng)商只能批量生產(chǎn)、順序供貨。在JIS的要求下，必須做到順序生產(chǎn)、順序供貨。順序生產(chǎn)、順序供貨這種模式要求整車廠要把它的生產(chǎn)節(jié)拍延伸到供應(yīng)商的生產(chǎn)中，減少甚至最終取消供應(yīng)商的倉庫，使兩者完全耦合，這種耦合對供應(yīng)商的供貨節(jié)拍、生產(chǎn)節(jié)拍、響應(yīng)時間、質(zhì)量保證等方面則有更嚴(yán)格的要求。 對于總裝車間內(nèi)部，各汽車生產(chǎn)廠借助“看板”達(dá)到精益生產(chǎn)?？傃b車間發(fā)出生產(chǎn)指令，物流中心具體負(fù)責(zé)實(shí)施，當(dāng)某工位用完一箱零件后，就把取貨“看板”掛到看板架上，物流中心負(fù)責(zé)帶著取貨看板和空工位器具到上一道工位去取相應(yīng)數(shù)量的零件，上道工位再從它的上一道工位領(lǐng)取相應(yīng)數(shù)量的零件

45、進(jìn)行加工，以補(bǔ)充被取走的數(shù)量，依次類推，直到原材料供應(yīng)部門。這樣大大降低了儲備數(shù)量，減少了總裝車間的儲物區(qū)域面積?！翱窗濉迸c在制品同時在一起存放，只要一看“看板”就可以知道在制品的品種和數(shù)量。通過實(shí)施看板管理極大地提高了生產(chǎn)物流和現(xiàn)場管理水平。 總裝流水線的設(shè)置也是物流效率的決定因素之一，一般要將需要供應(yīng)裝配部件的區(qū)域盡量靠近物流中心，并且按照需供應(yīng)裝配部件的大小尺寸來安排距離的遠(yuǎn)近，一般來說大的零件比如座椅之類的相比小的零部件而言更接近物流區(qū)，這樣就能在最大程度上減少車間內(nèi)物流的距離，提高物流的效率，達(dá)到準(zhǔn)時生產(chǎn)、順序供貨（文中表示為國內(nèi)3家整車廠的總裝車間對比）。（4）柔性生產(chǎn)線 先進(jìn)的汽

46、車制造企業(yè)通常采用訂單化生產(chǎn)，這樣既可以盡可能節(jié)省庫存，也可以平衡銷售市場的矛盾，暢銷車型不再一車難求，滯銷車型不再大量積壓。為了達(dá)到這樣的目的，現(xiàn)在大量的汽車總裝車間都采用了柔性生產(chǎn)，在設(shè)計(jì)中的表現(xiàn)為，在生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)了混線生產(chǎn)，同一條總裝線可以完成兩至三個車型的總裝需要，而且每個車型也根據(jù)訂單實(shí)現(xiàn)不同的裝配要求，例如配置不同的型號和排量的發(fā)動機(jī)、電子設(shè)備和內(nèi)飾等。如果汽車制造企業(yè)不使用柔性生產(chǎn)，則需要增加一條生產(chǎn)線，大大增加了設(shè)備和成本的投入，延緩了新車型上市的時間。此外，柔性生產(chǎn)線也迎合了“多品種小批量低成本”的汽車生產(chǎn)趨勢。 由于車型的不同，它們的外形尺寸、重量各有差異，所以在設(shè)計(jì)中要考

47、慮兼容，考慮到最大件的外形尺寸和最重件的重量，在裝配線的節(jié)距設(shè)計(jì)中，在吊具或托架中要考慮可以靈活轉(zhuǎn)換?？紤]最大車型的長度來制定裝配線的節(jié)距，在設(shè)備的選型上也同樣要考慮多種車型或經(jīng)過簡單切換即能完成任務(wù)的設(shè)備，在車間的周邊設(shè)置集裝箱泊位，對大件、重件實(shí)施及時供貨，在每條裝配線的末端均設(shè)有質(zhì)量檢測點(diǎn)來保證產(chǎn)品的質(zhì)量。加強(qiáng)對于操作工人的培訓(xùn)，實(shí)施看板化生產(chǎn)，保證裝配的精度和準(zhǔn)確性。2.7 本章小結(jié)隨著時代的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平的不斷的提高，汽車已經(jīng)成為人們出行的必不可少的交通工具，本章介紹了汽車總裝生產(chǎn)線的規(guī)劃流程和車間的布置和車間的管理，而發(fā)動機(jī)作為汽車的重要組成部分，做為汽車的“心臟”它的裝配工藝在整

48、個裝配過成中起到的舉足輕重的作用。 第三章 發(fā)動機(jī)總裝車間的布局規(guī)劃研究3.1 車間布局的概況3.1.1 車間布局的定義 車間布局是在滿足必要約束的前提下，將指定設(shè)備合理地?cái)[放在指定布局空間中，從而達(dá)到某種最優(yōu)指標(biāo)的設(shè)計(jì)活動。對于制造企業(yè)的車間布局規(guī)劃，應(yīng)該包含下列含義：對于各種設(shè)施設(shè)備與人員的數(shù)量需求尋得一組最佳組合，以達(dá)到最恰當(dāng)?shù)纳a(chǎn)結(jié)構(gòu)。決定各種設(shè)備（包括生產(chǎn)設(shè)備、物料搬運(yùn)設(shè)備、存取設(shè)備、輔助設(shè)備等）、物料及人員操作與活動所需的空間需求。分析各活動的關(guān)系，以求得各活動空間的相關(guān)位置。分析物料的接收、制造、儲存、出貨等整體過程，安排其流程、路徑與時序，以期獲得良好的物料搬運(yùn)及人員流通成效。

49、調(diào)整各活動位置與空間，以使人員、物料、機(jī)器等獲得最有效經(jīng)濟(jì)的位置關(guān)系與操作方法。通過各項(xiàng)設(shè)施的妥善安排與規(guī)劃，不僅減少對環(huán)境的負(fù)面影響，且能對長期的環(huán)境與組織發(fā)展有更積極的影響和效益。3.1.2 車間布局的實(shí)體（1）廠房（車間）： 生產(chǎn)車間是制造系統(tǒng)的基本組成部分，直接承擔(dān)著企業(yè)的加工、裝配任務(wù)，是將原材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的部門。所謂車間布置是按照一定的原則，合理地確定車間內(nèi)部各組成單位及工作地，設(shè)備之間的相互位置，從而使他們成為一個有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)車間的具體功能和任務(wù)。車間布置一般包括：基本生產(chǎn)部分、輔助生產(chǎn)部分、倉儲部分、過道部分、車間管理部分、生活福利部分等。（2）機(jī)器設(shè)備 設(shè)備是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)

50、的基本單元，合理的設(shè)備布局對均衡設(shè)備能力，保持物流平衡、降低生產(chǎn)成本起著至關(guān)重要的作用。研究表明：大約20%50%的加工費(fèi)用用于物料運(yùn)輸，而合理的設(shè)備布局至少能節(jié)約10%30%物料運(yùn)輸費(fèi)用。設(shè)備布局是指按照一定的言則原則，在設(shè)備和車間內(nèi)部空間面積的約束下，對車間內(nèi)各組成單元、工作地以及生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行合理的布置，使它們之間的生產(chǎn)配合關(guān)系最優(yōu)，物料運(yùn)送代價最小。制造系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)方法分為兩類：圖論法和定量分析法。圖論法是基于對輸入數(shù)據(jù)及對生產(chǎn)活動的作用及其關(guān)系的理解，進(jìn)行材料流及活動關(guān)系分析，形成空間關(guān)系圖。然后再根據(jù)實(shí)際可用的面積做出幾種布局方案，進(jìn)行評價擇優(yōu)。定量方法中基本的目標(biāo)函數(shù)是車間內(nèi)零部

51、件物流量與運(yùn)輸距離的乘積最小，以減少物流搬運(yùn)費(fèi)用。（3）物品物料： 對于生產(chǎn)企業(yè)來說，物品物料時車間規(guī)劃中必須要考慮的重要部分。在生產(chǎn)系統(tǒng)中，規(guī)劃布局時要對物料的形狀特征、移動路線移動方式、移動量等因素加以分析，避免物與物，物與人，物與設(shè)備之間的干涉碰撞。在生產(chǎn)車間中，只有做到物流暢通，才能保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。（4）工作人員：工作人員是生產(chǎn)活動中起主導(dǎo)作用的一環(huán)。現(xiàn)代自動化生產(chǎn)系統(tǒng)是由人和設(shè)備構(gòu)成，人是管理者和控制者。在生產(chǎn)系統(tǒng)中人和機(jī)器必須能夠充分發(fā)揮各自作用，就需要給人員提供一個安全、可靠、健康、舒適的環(huán)境，最大限度發(fā)揮人員的主導(dǎo)作用。3.1.3 車間布局的形式 制造工廠一般按照工作流形式

52、分類可以分為四類基本形式:產(chǎn)品原則布置、工藝原則布置、成組原則布置和定位布置。（1）產(chǎn)品原則布置根據(jù)產(chǎn)品制造的步驟安排各組成部分。從理論上看，流程是一條從原料投入到成品完工位置的路線。固定制造某種部件或某種產(chǎn)品的封閉車間，其設(shè)備、人員按加工或裝配的工藝過程順序布置，形成一定的生產(chǎn)線，適用于少品種、大批量的生產(chǎn)方式。圖3-1為產(chǎn)品原則布置示意圖。表3-1為產(chǎn)品原則布置優(yōu)缺點(diǎn)。 圖3-1產(chǎn)品原則布置示意圖 表3-1 產(chǎn)品原則布置的優(yōu)缺點(diǎn)產(chǎn)品原則布置優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1.由于布置符合工藝過程，物流順暢2.由于上下供需銜接，存放量少3.生產(chǎn)周期短4.物料搬運(yùn)工作量少5.生產(chǎn)計(jì)劃簡單，易于控制6.可使用專用設(shè)備和

53、機(jī)械化，自動化搬運(yùn)方法1.設(shè)備發(fā)生故障時引起整個生產(chǎn)線中斷2.生產(chǎn)線速度變化取決于最慢的機(jī)器3.產(chǎn)品設(shè)計(jì)變化將引起布置的重大調(diào)整4.相對投資較大，因?yàn)樵谏a(chǎn)線上游的機(jī)器負(fù)荷不滿5.生產(chǎn)線上重復(fù)作業(yè)，易使工人感覺單調(diào)乏味，生產(chǎn)厭倦6.維修和保養(yǎng)費(fèi)用高工藝原則布置又稱機(jī)群布置，同類設(shè)備和人員集中布置在一個地方的布置形式。如按車床組，磨床組等分區(qū)，各類機(jī)床組之間也保持一定順序，按照大多數(shù)零件的加工路線來排列。適用于多品種小批量的生產(chǎn)方式。圖3-2為工藝原則布置示意圖。表3-2為工藝原則布置優(yōu)缺點(diǎn)。圖3-2 工藝原則布置示意表3-2工藝布置原則優(yōu)缺點(diǎn)工藝布置原則優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)機(jī)器利用率高，可減少設(shè)備數(shù)量可采

54、吊用設(shè)備設(shè)備和人員的柔性程度提高，更改產(chǎn)品品種和數(shù)量方便設(shè)備投資相對較少由于流程較長，搬運(yùn)路線不確定，費(fèi)用高生產(chǎn)設(shè)計(jì)與控制較復(fù)雜生產(chǎn)周期長庫存量相對大（3）成組原則布置這是實(shí)施成組加工的布置形勢，介于產(chǎn)品原則布置和工藝原則布置之間。適應(yīng)于中小批量生產(chǎn)。其布置示意圖和優(yōu)缺點(diǎn)見圖3-3和表3-3圖3-3 成組原則布置示意圖 表3-3 成組原則布置優(yōu)缺點(diǎn) 成組原則布置優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)由于成品成組，設(shè)備利用率較高流程通暢，運(yùn)輸距離較短，搬運(yùn)量少有利于發(fā)揮班組合精神有利于擴(kuò)大工人的作業(yè)技能需要較高的生產(chǎn)控制水平以平衡各單元之間的生產(chǎn)流程如果單元之間流程不平衡，需要中間儲存，增加了單元之間的物料搬運(yùn)班組成員需要掌

55、控所有作業(yè)的技能減少了使用專用設(shè)備的機(jī)會定位布置根據(jù)體積或重量把產(chǎn)品保留在一個位置上，設(shè)備、人員、材料都圍繞著產(chǎn)品而轉(zhuǎn)。如飛機(jī)制造廠、造船廠就是這種布局方式。其布置示意圖和優(yōu)缺點(diǎn)見圖3-4和表3-4.圖3-4 固定工位布置示意圖 表3-4固定工位布置優(yōu)缺點(diǎn)固定工位布置優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)物料移動少當(dāng)采用班組方式時，可提高作業(yè)連續(xù)性提高質(zhì)量，因?yàn)榘嘟M可以完成全部作業(yè)高度柔性，可適應(yīng)產(chǎn)品和產(chǎn)量的變化人員和設(shè)備的移動增加設(shè)備需要重復(fù)配備需要較高的工人技能會增加面積和工序間儲存生產(chǎn)計(jì)劃需要加強(qiáng)控制和協(xié)調(diào)3.1.4 車間布局的要素做好布置設(shè)計(jì)，要考慮眾多的因素，影響布局設(shè)計(jì)的最基本要素是產(chǎn)品、數(shù)量、生產(chǎn)線路線、輔助

56、服務(wù)部門、時間。這五項(xiàng)基本要素是設(shè)施其他特征或條件的基礎(chǔ)，是設(shè)施布置必不可少的基礎(chǔ)材料。為了便于記憶，相應(yīng)地用5個英文字母來表示：P(product）、Q（quantity）、R (routing)、S（supporting service）、T（time）。（1）P（產(chǎn)品）指規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)所生產(chǎn)的產(chǎn)品、原材料、加工的零件、成品或提供服務(wù)的項(xiàng)目。這些資料由生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供，包括項(xiàng)目、種類、型號、零件號、材料等。產(chǎn)品的這一要素影響著設(shè)施的組成及其互相關(guān)系、設(shè)備的類型、物料搬運(yùn)的方式等。（2）Q（數(shù)量） 指所生產(chǎn)、供應(yīng)或使用的商品量或服務(wù)的工作量。其資料由生產(chǎn)系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供，用數(shù)量、重量、

57、體積或銷售的價值表示。數(shù)量這一要素影響著設(shè)施規(guī)模、設(shè)備數(shù)量、運(yùn)輸量、建筑物面積等因素。（3）R（生產(chǎn)路線）這一要素是工藝過程設(shè)計(jì)的結(jié)果，可用設(shè)備表、工藝路線卡、工藝過程圖等表示。它影響著個作業(yè)單位之間的關(guān)系、物料搬運(yùn)路線、倉庫及堆放地的位置等。（4) S (輔助服務(wù)部門）指公用、輔助、服務(wù)部門。包括工具、維修、動力、收費(fèi)、鐵路專用線、辦公室、衛(wèi)生站、更衣室、食堂、廁所等，由有關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)人員提供。這些部門是生產(chǎn)的支持系統(tǒng)，在某種意義上加強(qiáng)了生產(chǎn)能力。有時候，輔助服務(wù)部門的總面積可以大于生產(chǎn)部門所占的面積，必須給與足夠重視。（5）T（時間）指在什么時候、用多長時間生產(chǎn)出產(chǎn)品，包括各工序的操作時間、

58、更換批量的次數(shù)。在工藝過程設(shè)計(jì)中，根據(jù)時間因素可以求出設(shè)備的數(shù)量、需要的面積和人員，并平衡各工序的生產(chǎn)能力。3.1.5 車間布局的原則確保設(shè)備布置形式合理 根據(jù)車間的生產(chǎn)綱領(lǐng)，分析產(chǎn)品-產(chǎn)量關(guān)系，確定生產(chǎn)類型（大量生產(chǎn)，成批生產(chǎn)，還是單件生產(chǎn)），由生產(chǎn)類型確定恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備布置形式（流水線式，成組單元式，還是機(jī)群式）。確保車間其他組成部分位置合理 車間布置時，除了給主要生產(chǎn)設(shè)備外，還需要給其他組成部分（在制品暫存地，檢驗(yàn)試驗(yàn)地，工人工作地，通道，輔助設(shè)施等）安排合理的位置。確保工藝流程要求滿足 車間布置應(yīng)保證工藝流程順暢，物料搬運(yùn)方便，避免或減少物流往返交叉現(xiàn)象。確保建筑形式合理3.2 總裝車間設(shè)

59、備布局研究車間設(shè)備布局就是將加工設(shè)備、物料運(yùn)輸設(shè)備、工作單元和通道走廊等制造資源合理地放置在一個有限的生產(chǎn)空間里面的過程，可看作是制造系統(tǒng)的組織過程。設(shè)備布局的好壞將直接影響到整個生產(chǎn)系統(tǒng)的總體性能，如物流、信息流、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本以及生產(chǎn)安全等。如何將生產(chǎn)設(shè)備在車間中進(jìn)行合理擺放是我們本章重點(diǎn)研究的問題。3.2.1車間設(shè)備布局形式（1）設(shè)備基本布局形式在制造環(huán)境中，布局設(shè)計(jì)是指在確定的區(qū)域內(nèi)最適宜地安排制造設(shè)備。根據(jù)按設(shè)備排列形狀和加工物流路徑大致可分為線性（Linear）布置和網(wǎng)狀（network）布置兩大類。設(shè)備線性布局的形式多種多樣，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同的形式。根據(jù)零

60、件加工物流流向可以分為兩種：單向布局（undirectional）布局(或)和雙向布局（bi-directional）（且）。根據(jù)設(shè)備的線性布局形狀可以分為四種：環(huán)型（loop）布局（如圖3-5a）；U型（U-shaped）布局（如圖3-5b）；直線型（straight-line）布局（如圖3-5c、d，其中c為直線單行，d為直線雙行）；蛇型（serpentine）布局（如圖3-5e）。其中m代表設(shè)備或放置設(shè)備的位置。（2）設(shè)備基本連接方式設(shè)備間基本連接方式有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種方式。一般情況下單機(jī)(或單道工序)的工序時間等于或稍小于生產(chǎn)線的節(jié)拍時間時，線上的機(jī)床等設(shè)備可采用串行聯(lián)接方式。當(dāng)單