浅谈柔性发动机装配线的规划

浅谈柔性发动机装配线的规划

摘要：发动机是汽车产业技术最密集的核心零部件，在发动机的生产过程中，装配线是发动机最终状态、最终精度的展示，而装配线的规划水平一定程度上也代表了发动机工厂的规划水平，其重要性不言而喻。那么怎样才算是一个成功的规划，如何才能做好装配线的规划，这成为项目主管技术工作者常常会探讨的课题。

关键词：柔性发动机ALC系统

1 完美的规划案

如果没有场地、预算的限制，理论上也许存在最优的装配线规划。

同所有的装配线一样，它必须满足节拍、质量、效率三个最基本的指标；同时，针对不同的发动机工厂，它还需要满足诸如多品种、小批量、可扩展等派生指标；它应该设计为模块化的布置结构、使用相对多的自动装配设备、配置全面的在线检测设备、采用成熟的生产线控制系统。

一般来讲，装配线可以由分装线、总装线、热试线构成，传输线采用柔性摩擦辊道，手工工位采取STOP/GO方式，总装托盘可360°回转、90°定位。可以采用全电动的拧紧和压装，关键工序采用自动设备，试漏、间隙测量、冷试等设备确保所有工艺参数可控，生产线控制系统可以清晰地进行生产指示、全面记录质量履历。除此之外，

它应该有清洁的环境、整齐的摆放、有序的物流，从而也极具观赏性。

实际上，现实中的设计情况往往遇到预算、物流、场地面积、场地形状、厂房条件、机型等等很多制约，设计任务是要在满足所有条件下，综合各种因素所进行的统筹考量。

2 模块化布局

模块化是设计思考的原则，从传输线布局、零件总成、系统设计各个方面均需遵守，模块化的环行线已成为了装配线设计的主流模式。模块化尽可能减少了总装配线的零件数量，可以大大提高装配线的效率，模块化也有利于装配线控制系统的分区和分层，所以也降低了装配线的设计难度。3C零件和活塞连杆分装环线基本成为标准配置。

环型线可以实现同等长度线体的最大利用率，因此，只有在需要节省空间时才考虑采取地面或空中返回托盘的双层传输方式。

以一条年产20万台、4缸全铝发动机为例，装配线通常由C/B 分装线、C/H分装线、C/S分装线、P/T分装线、总装线、热试线构成。

3 装配自动化

人工成本不断上涨，自动化无疑成为发展方向。首先，在预算允许的情况下，可以多采用自动设备。其次，规划工程师需要根据设计

任务和预算整体定义装配线的自动化程度，盲目地追求自动是错误的。

设备自动化程度的选择直接影响项目投资额度，规划设备自动化优先的顺序就很重要。设备可以初步划分为ABCD四类，A类设备必须选择全自动，例如翻转机、打号机、C/B试漏机、C/H试漏机、加油机、L/B试漏机、冷试机等，这类设备的特点是无安装零件，实现自动容易；B类设备尽可能选择全自动，例如：气门锁夹压装机、油道钢球压装机，这类设备因为有自动供料装置，造价相对较高，但同手工操作比使用成本较低。C类设备建议采用半自动，例如C/H螺栓拧紧机、油底壳螺栓拧紧机等，因为全铝发动机C/B和C/H材质比螺栓软，自动供料装置的拧紧机拧坏工件螺纹的风险较大，而手工预带螺栓、多轴自动拧紧的方式则安全得多。D类设备不建议自动化，例如：气门插入、活塞插入、气门弹簧安装等，投资大、可靠性差，总投资受限的情况下可优先砍掉这类华而不实的自动设备。

4 在线检测

为了保证发动机的性能，图纸中规定的所有过程参数都必须是可控的，通常的检测设备包括泄漏试验、力矩测量、间隙测量、冷试等。因装配线节拍较短，高效率的在线检测手段已经从通用检测设备中分离出来独立发展成一门专业，例如MAPOSS的凸轮轴和气门测量设备几乎成了业内唯一的选择，试漏仪也被国际几大品牌所垄断。

配备了相应的检测手段还远远不够。例如C/H气道的泄漏量上下限的设定，因为由气门密封的C/H是一定会有泄漏的，泄漏到什么程度会影响发动机的性能需要开发部门和工艺部门经验的积累。L/B冷试和整机冷试就更是如此，设备犹如一台精密的人体扫描CT,能够分析结果的医生才是关键。检测设备配备之后，现场工程师要花大量的时间积累数据，用科学的方法分析总结。

5 预留扩展性

主流发动机寿命周期已经缩短为5-6年，兼容后续机型、给现有机型升级改造空间是必须要考虑的课题。同完成给定条件的规划工作比，预留扩展空间的水平才真正体现设计师的实力。几点思路：总装传输线的托盘设计为双层，下层与传输线配合，上层与C/B精确定位，定位的部分要考虑更换的方法。自动设备自带停止器，自带托起定位装置，这种结构的设备安装调整容易，设备替换和移位很方便。总装线后半部分为手工工位，可适当预留些空工位，投资很少，一旦产品改型非常有用。模块化的布局和PLC分区控制对装配线的扩展性也很有益处。

6 ALC（assembly control system）系统功能

装配线要实现十几个甚至几十个品种的发动机混线生产，使近200种零件准确无误地装配至成品，其控制系统已经由通用的MES 发展为相对独立的分支。

一般的ALC功能要包括生产指示、生产参数设定、设备信息存储、手持电动工具信息存储、零件履历、生产线状态查询、报表等。ALC系统通过与ERP系统联网获得生产计划，通过现场悬挂的LED 显示当班的生产台数和时序进度，通过与设备通讯指示设备选择不同的工作程序。

ALC系统一般由三层网络搭建而成。最底层的网络是Cc-link总线方式，PLC与光栅、指示灯、HMI、M/P读写器、条码枪等联网；第二次网络为FL-NET，是由Q系列PLC与ZonePLC连接而成的时网；顶层网络为基于TCP/IP协议的以太网，连接MasterPlC与系统服务器；

ALC系统与其他现场管理系统的主要区别在于M/P(MemoryPackage)的应用方式。M/P是基于RFID技术的一种应用，本文中ALC系统应用的是欧姆龙V600D8K系列的产品,作为工业用大容量数据载体，使用温度-40℃～70℃，耐油性、耐浸性、耐冲击、耐振动等各项指标均能满足发动机装配要求。尽管ALC系统与设备PLC直接联网，但生产信息的传递是通过M/P实现的，当发动机装配完毕下线时，ALC系统会将M/P中数据上传服务器。

7 质量履历

随着汽车召回和三包法规的实施，企业对发动机质量履历的要求逐步提升。装配线要具有精确记录生产过程的各种信息的功能，过程