汽车总装工艺流程的设计与研究

贾建安周国慧

摘要：本文结合工程实际经验，从一名技术管理人员的角度重点介绍了汽车制造商总装工艺流程的设计和优化方法，分析了其中的管理重点与控制要点，对实际的汽车总装工艺流程设计工作起到了一定的借鉴与指导意义。

关键词：总装；工艺流程；装配；生产线

一、引言

当今汽车市场的竞争不断加剧，各个大制造商通过跨平台车型混线生产方式来满足当今市场对车型的各种多样化需要，这导致了对生产工艺流程设计的重要性不断增强。同时，新车型产品的不断引进和产量的提高，大大增加了汽车生产厂的生产负荷和工艺规划难度。目前汽车总装工艺流程设计的传统方法是由工艺规划人员进行经验性设计，并根据样车装配试验情况和生产现场实际情况进行试错和优化调整，这种做法深受工艺规划人员的经验影响。如果工程师设计考虑不够充分，就会出现工艺流程合理性偏差，在工艺柔性化和生产性平衡等方面难以达到较理想的生产效果，同时也将影响新车导入项目按期推进及新车正常生产。

二、汽车总装工艺流程概述

汽车总装工艺作业流程主要分为内外饰线、底盘线、最终线、分装线、检测线及终检线。总装工艺流程设计需要考虑生产线通过性（如空间、设备、工装及安全等方面）、生产线布局（如工位数量、工位节距、节拍及仿真技术等）及工艺技术（如装配特性、扭矩、加注及工艺设备水平等）三方面。尽管汽车的种类很多，不同类型汽车的结构与总装工艺存在较大的差异，但各类汽车总装线的基本构成与工艺原理却大同小异。合理的工艺流程设计可以在控制成本的前提下，使生产线具有更好的柔性和适应性，进而决定着汽车制造商的生产能力、产品质量、成本控制及工艺技术水平等。总装工艺的设计应充分考虑成本因素，以追求低成本、高品质、高效益为终极目标。总装生产的经济性包括设备、工艺二个方面。设备选购应讲求先进、方便、实用，不片面追求高新技术；工艺设计应科学、简单、合理。

随着制造工艺技术的发展，汽车总装工艺流程的设计向着自动化、模块化、平台化、标准化、智能化及人性化的趋势发展，这也是企业快速响应市场，提高竞争力和降低生产成本的战略选择。从价值流的理念出发，工艺流程设计目标函数是在一定节拍条件下使各工位非增值时间总和最小或增值时间总和最大。物流配送过程不增加增值属性或任何附加值，因此物流运输距离要短，搬运量要小，尽量采用SPS物流模式，减少人员走动时间及物料搬运时间。

三、汽车工艺流程设计原则

1、工序集中原则：将多车型的相同操作集中在相同工位，尽量使用相同工具，这样不仅减少设备投资，也减少装配工时，提高生产效率。

2、工序分散原则：汽车生产是处于一个价值流下的流水线。为了生产线工时平衡，需将许多小件和独立的装配内容分散到多个工位上，平衡工位间的工时差。

同时应具有防错和复检功能，提高产品质量。

3、多车型混线的基本原则：采用RPS定位系统共用。车身定位基准是汽车生产的总定位点，因此作为车身各子总成在整车身的工艺基准，保持车身坐标系一致性是生产输送线的基本原则。

四、总装工艺流程设计要点

1、工位设计

汽车总装生产线主要分为内外饰线、底盘线、最终线及分装线。工序排布要参考生产线的布局特点，根据整车物料清单表信息，按照结构特点将整车各系统合理分布到各段生产线，再以零部件总成为单位合理编排到各工位。考虑到装配人员操作空间的舒适性，工位密度一般以2~3人/工位的密度值为佳。工位人员布置主要由汽车左右两侧、前后及内外组合排列构成。原则是装配工序互相没有干涉及行走路程无重叠区域；避免相邻汽车的前汽车背门区域与后汽车的前舱区域同时布置人员；避免同汽车的两侧和车体内同时布置人员。一般是同工位汽车两侧布置人员装配对称性零部件；同工位布置前舱区域和后舱区域人员；同工位布置车体内区域与前舱区域或背门区域人员。再根据车型特点综合排布。

2、装配设计

混线生产中，将各车型的相同零件总成布置到相同的工位上装配，例如前后悬架和前后保险杠等。将系统零件安排在同一工位进行集中装配，提高装配效率，起到很好的防错和物流便利性，避免错漏装发生和利于质量控制。要尽量采用模块化技术装配，汽车总装模块化生产可以显著缩短生产线长度、降低总装工艺复杂性、缩小工厂规模及提高生产线柔性化。例如在没有采用模块化的情况下，装配冷凝器、散热器、防撞梁、前组合灯总成及机盖锁等工序内容至少需要6个工位，采用前端化技术装配，只需要1个工位就可以完成前端模块的装配，显著减少工位长度和装配难度。目前可实现的总装模块化主要有前端模块化、车门模块化、底盘模块化、顶棚集成化、油箱集成化、IP模块化及车轮模块化等。

总装装配内容主要是由人完成装配，故零部件的装配便利性要与作业人员动作姿势匹配，以人员站姿装配为佳，尽量避免装配人员过高、弯曲及侧身的动作，以减少对人员的职业健康伤害。

3、工序排布顺序

要根据各零部件的装配关联性和产品属性层级合理设定装配逻辑顺序。一般按照串联或并联的装配属性、上下先后顺序及由内至外的覆盖层级进行逐层覆盖性装配，同时考虑避免工序作业干扰，以及预留检验工序。考虑在线维修和生产掉线的突发情况，对于装配关系存在先后串联属性的较大零部件，至少隔开1个延迟工位进行排布。比如天窗与顶棚的装配关系为先后串联属性，虽然必须先装配天窗总成后才能装配顶棚，但是在工艺流程设计时，一般要求顶棚总成与天窗总成至少错开1个工位的延迟距离，是为了预防天窗装配出现质量问题或装配人员跟不上生产节拍掉线，留给响应人员在线处理问题的时间。易燃、易爆、易碎及有毒物质或零部件的装配尽量放在生产线后端工位，以减少安全防护工作量。如汽油加注设备工位一般布置在生产线后端工位区域，按消防要求该工位应与厂房通道大门距离最短且畅行无阻。

4、力矩管理

力矩是总装工艺中最重要的工艺质量参数之一，尽量采用高精度拧紧设备。工艺流程原则上尽量设计为：同一工位上1名员工只使用1种拧紧工具进行1种力矩值或同种规格螺栓的多个标准件拧紧作业。减少套筒更换工序，不允许1名人员使用超过2种拧紧设备。对于1把高精度电动拧紧工具需要拧紧不同规格和力矩值的作业，必须增加防错和记数等追溯功能装置。结合生产车型的标准件类型、数量及力矩值大小，需要考虑工序内标准件力矩和对边尺寸的统一。在不影响产品性能的前提下，将工艺力矩进行整合，从而达到减少标准件种类，减少使用工具种类的目的，将装配达到最佳的简量化。

5、设备共用

多品种混线的生产线和通用设备占总设备的比例，是评价混流生产线经济性与柔性化能力的重要指标。1）对于发动机分装及合车的工装设备，必须设计成柔性化通用工装，以满足多个不同动力配置的装配；2）对于仪表总成、前端模块及车门模块等的助力机械手，尽量采用通用的夹持孔和定位销，以达到一套助力机械手满足不同车型的装配需求；3）不同车型的各种油液加注口设计上要保持一致，才能满足加注设备的共用；4）标准件规格及对边尺寸尽量采用国标产品，减少非标设计，以达到减少拧紧工具种类，减少设备采购费用的目的。

五、结语

总装工艺人员在进行工艺流程设计时，要综合考虑企业自身定位、生产车型的复杂程度、当前工艺技术水平、生产纲领要求、法规限制及成本投入，使之达到更有效、更经济及更灵活地组织制造生产的目的，也使工厂和车间的资源配置更加合理，生产布局更加有效，产品的开发周期和制造成本更小，对产品的设计质量最优和生产效率最高起到了有效保障。而且，考虑工艺技术的进步和企业的战略发展，工艺流程设计之初，要预留一部分的扩展工位，以满足后续平台车型的增加，以及混线生产造成的工艺流程变更，以便在后续车型上线装配时，不至于出现工位长度不足导致的现场装配拥挤现象。