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作者: 发布时间:2012-10-26 来源: 繁体版
车身是构成汽车的主要组成部分,车身制造技术也是现代汽车工业的重要组成部分,车身制造水平的优劣直接体现了一个国家汽车工业的水平。自1913年福特汽车公司采用“流水线”生产方式以来,汽车生产线在汽车工业中占据了
车身是构成汽车的主要组成部分,车身制造技术也是现代汽车工业的重要组成部分,车身制造水平的优劣直接体现了一个国家汽车工业的水平。自1913年福特汽车公司采用“流水线”生产方式以来,汽车生产线在汽车工业中占据了极其重要的地位,它对提高生产效率,降低汽车成本起到了至关重要的作用,在大规模生产方式下居于核心地位。Zk6自动化在线网
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汽车白车身焊装生产线是把各车身冲压零件装配焊接成白车身的全部成型工位的总称,它通常包含发动机舱、侧围、地板及车顶顶盖等焊接分总成线及最后合装主焊生产线。根据生产节拍、自动化程度及生产方式等的不同,主焊线及分总成线又划分为若干工位,各工位通过各种类型输送装置连接为一体,每一工位负责完成一部分工作。单工位一般由连接设备、焊装夹具、传输装置等几部分组成(图1所示):

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焊装生产线问题概述Zk6自动化在线网
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◆工位故障率问题Zk6自动化在线网
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每条白车身焊装流水线由若干工位组成,而每个工位完成车身的一道或几道工艺,因此每个工位若干设备组成,如图1所示,此工位为主焊接线的一个重要工艺工位,其工艺流程为:车身由升降传输辊床运输到工位内部,到位之后,由车身焊接定位夹具将车身侧围、顶盖横梁和车体主结构定位夹紧,然后机器人抓取点焊焊枪对于车身进行定位焊接。焊接结束之后,夹具打开,车身再由升降辊床运输到下一个工位。整个工位共有如下设备组成:Zk6自动化在线网
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1. 连接设备:机器人+点焊焊枪,7台; Zk6自动化在线网
2. 车身焊接夹具:左右侧围定位夹具,2台; Zk6自动化在线网
3. 传输装置:升降辊床,1台;Zk6自动化在线网
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单台设备对应的MTBFi,MTTRi,以及Availabilityi参数请见表1:

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以上这些设备构成了一个可修复系统。虽然这些设备都是独立不相关,发生故障的概率也没有联系,但是当其中任何一个设备发生故障时,整个系统将要停机用于修复,可以将系统看成一个串联系统,因此,此工位的可利用率As可以得出:Zk6自动化在线网
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工位的故障率Fs即为:

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而工位的MTBFs即为:

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所以,为了保障整条生产线效率,不仅在设计过程中就要为此工位留出修复的时间,同时在生产过程中,还要安排维修人员进行维护和及时修复。Zk6自动化在线网
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◆暂存区域问题Zk6自动化在线网
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白车身焊装车间最主要的问题在于每条生产线中,设备随机的故障而导致的停产,比如连接设备中的机器人故障、车身焊装夹具中气缸的故障,传输装置中升降传输辊床故障,这些设备造成整条生产线停产而导致线效率的下降。为了避免整个生产系统全部停产瘫痪,在关键工位之间、每条线体之间增加暂存区域可以有效降低部分系统产生问题对于整个系统的影响。因此,每个生产系统之间,例如地板总线和主焊接线之间就要设置暂存区域,但地板总线由于故障而导致停产时,主焊接线还是利用暂存区域里的储备物料进行生产。Zk6自动化在线网
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但是暂存区域的数目以及每个暂存区域的容量也不是越大越好,它会造成以下几点问题:Zk6自动化在线网
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暂存区域会造成投资成本、生产运营成本、维修成本上升 ;Zk6自动化在线网
暂存区域会占用生产工位的操作空间; Zk6自动化在线网
暂存区域没有生产活动,会产生空闲时间,并且在生产预热过程中,需要填满所有的这些暂存区域才能使得生产系统工作,从而导致整体的生产效率下降。Zk6自动化在线网
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所以,焊装车间的设计以及布置的目标之一就是最小化暂存区域。Zk6自动化在线网
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◆生产时间变动影响Zk6自动化在线网
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在高度自动化的白车身焊装车间,每个工位,每条生产线的期望的生产节拍是恒定的,但是这是无法满足的。假定生产安排JPH=60,设计要求的生产线效率为85%,那么生产节拍为:

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因此每个工位、每条生产线的节拍要求都不能超过,否则就会产生瓶颈工位。另外,在不超过指定节拍前提下,要求生产活动尽量用足指定节拍,从而减少生产设备、工位以及操作工人。另外一个与节拍相关的目标是尽量均衡每个工位之间的生产时间。当每个工位之间生产时间都均衡的条件下,也可以降低暂存区的数目。Zk6自动化在线网
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焊装生产线目标函数Zk6自动化在线网
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综上所述,白车身焊装生产线是一个多目标优化问题,需要考虑的目标包含:Zk6自动化在线网
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最小化暂存区容量; Zk6自动化在线网
最大化每个工位生产时间; Zk6自动化在线网
最小化每个工位生产时间之间的差异; Zk6自动化在线网
生产必须满足JPH要求,从而满足每天N辆车的目标。Zk6自动化在线网
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但是上述设定目标和现实之间还有冲突,例如,由于每个设备存在着不同的可利用率,上述第3项就和生产时间最大满足节拍要求冲突。因为,可利用率是一个随机的波动值,如果不留余量的话很容易造成瓶颈工位。Zk6自动化在线网
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设定向量表示暂存区的容量,向量表示生产节拍,目标函数F 满足上述1-3项目标,函数d 用于计算车身焊装车间每天的产出率,因此,目标函数F最小化:

白车身焊装生产线效率提升方法研究
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