操金明，姚榮子，朱力友，宋衍國

（1.一汽-大眾汽車有限公司規(guī)劃部涂裝規(guī)劃科，吉林 長春 130011；2.機械工業(yè)第九設(shè)計研究院有限公司，吉林 長春 130011）

前言

中國經(jīng)過 30年的改革開放，已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟體，世界第一大汽車消費市場，汽車行業(yè)的競爭也進入了白熱化階段。伴隨國家綠色發(fā)展理念提出，如何降低油漆車間的材料消耗和保護環(huán)境成為汽車涂裝人刻不容緩的課題。

隨著汽車在中國城市和鄉(xiāng)村的普及，各種個性化車身顏色需求越來愈多，但是，其每次生產(chǎn)的產(chǎn)量又非常小，經(jīng)常有幾個月都沒有需求，我們將這種油漆稱為“小批量顏色”，根據(jù)經(jīng)驗，日產(chǎn)能為1000臺的工廠，某一種顏色每月累計小于350臺；每天產(chǎn)量小于50臺。都可以歸類為“小批量顏色”。這種顏色的油漆單價通常是“大批量顏色”油漆的兩倍甚至更高。 目前在主機廠供漆系統(tǒng)通常采用“傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)”，一次投罐至少需要800到1000公斤油漆，由于油漆長期在循環(huán)管路系統(tǒng)里循環(huán)而消耗非常慢，尤其采用支管供給的系統(tǒng)，需要定期擠漆，從而導致小批量顏色油漆報廢量大，又會產(chǎn)生大筆的廢油漆處理費用。同時，采用傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)現(xiàn)在已無法滿足銷售部門對更多個性化顏色品種數(shù)量和快速更換新顏色的需求。所以，改變主機廠所有油漆都采用傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)供漆模式，由新型油漆快速換色系統(tǒng)解決“小批量顏色“涂裝的創(chuàng)新性應(yīng)用已提上日程。

經(jīng)過對各種油漆供漆系統(tǒng)的調(diào)查和研究，我公司采用一種油漆快速換色系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在汽車配套件供應(yīng)商的塑料件噴涂中已得到使用，由于整車生產(chǎn)線的特殊性，目前整車制造商還少有應(yīng)用。

1 介紹油漆快速換色系統(tǒng)和傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)

1.1 油漆快速換色系統(tǒng)

快速換色系統(tǒng)是在噴漆間兩側(cè)每一種顏色各鋪設(shè)一根內(nèi)壁光滑的特制軟管，通過壓縮空氣隔膜泵將一個PIG小球（在前）和一定量的油漆（在后）快速推送到自動和人工取漆點，然后機器人和噴漆工就可以噴漆，這時油漆是不循環(huán)的，只是由壓縮空氣隔膜泵不斷地單向供給。如果沒有噴漆需求，在一定時間后(可根據(jù)油漆的屬性編程定義)，系統(tǒng)自動將軟管里剩余的油漆通過與特制軟管內(nèi)徑緊密配合的PIG小球借助 18巴左右的壓縮空氣從最后一個用漆點開始推回到供漆桶，并慢速，低剪切力地攪拌，這些油漆在一定時間內(nèi)可以再次噴涂使用。這樣，油漆在沒有噴涂需求時，不用像在傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)里那樣必須強制地，不間斷地參與循環(huán)，導致其使用壽命和品質(zhì)因系統(tǒng)剪切力的影響而縮短或損壞。而且這種系統(tǒng)能在 30分鐘左右就可以完成最難清洗的顏色油漆之間的清洗和切換，例如，由紅色換成白色。因此，該系統(tǒng)非常適合多批次，少數(shù)量的小顏色油漆的生產(chǎn)，并大幅降低單車的油漆消耗和清洗劑消耗量?？焖贀Q色系統(tǒng)流程圖見圖1。

其單側(cè)管路的動畫圖如下：

圖1 快速換色系統(tǒng)圖

1.2 傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)

傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)是通過循環(huán)泵將油漆，借助繞噴漆間四周環(huán)形鋪設(shè)的不銹鋼循環(huán)管路，以一定的壓力和流量輸送到各個自動和人工取漆點。油漆必須始終在系統(tǒng)里循環(huán)，以防止油漆沉淀。它適合于大批量顏色油漆的集中生產(chǎn)。每個系統(tǒng)換色清洗時，需將填充在管路里的所有油漆倒空（為了保證生產(chǎn)質(zhì)量，這樣油漆通常直接報廢，而不再重復使用），然后添加同樣量的清洗劑，通過泵的壓力和脈沖來不斷循環(huán)清洗系統(tǒng)，需要多次更換清洗劑，通常需要一周左右的時間。它在生產(chǎn)不同顏色油漆時損失的油漆，清洗劑以及寶貴的生產(chǎn)時間也非常大。傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)流程圖見圖2。

圖2 傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)圖

以上兩種供漆系統(tǒng)的主要差異見下表：

表1 供漆系統(tǒng)的主要差異表

從表中數(shù)據(jù)可以看出，快速換色系統(tǒng)具備換色快，投漆量少，生產(chǎn)柔性高的優(yōu)勢，非常適用于小批量或者特殊顏色油漆的噴涂生產(chǎn)。

2 快速換色系統(tǒng)的適用范圍

對于年產(chǎn)30萬輛的油漆車間，我公司通常會安裝20套不銹鋼的傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)同時供應(yīng)兩條面漆線底色漆噴涂，安裝4套傳統(tǒng)的小循環(huán)管路系統(tǒng)供單條面漆線的底色漆噴涂。如果銷售公司同時需要的顏色品種更多，在機器人手臂上的換色閥空間、機器人七軸坦克鏈空間和調(diào)漆間的空間都難解決 。為解決生產(chǎn)無法滿足銷售對車型顏色需求的難題，我們對4種A級轎車使用的各種顏色實際裝車率進行了調(diào)查，見圖3：

圖3 各種顏色實際裝車率調(diào)查示意圖

通過對這4種A級轎車的各種顏色裝車率統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)其中有10種顏色的比率在2%以下，甚至有的月份為0%， 并且這些比率也是不斷變化。 如果對于這些小批量顏色，我們采用快速換色系統(tǒng)供給，就解決了設(shè)備空間的限制，減少油漆和清洗劑的浪費，同時還能生產(chǎn)更多顏色品種。因此， 建議針對不同的顏色裝車率（2%-5%），結(jié)合車間整體產(chǎn)能及排產(chǎn)計劃，采用不同的油漆供給系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析

采用傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)供給小批量顏色的油漆， 主要會造成以下幾種浪費：

（1）為了防止油漆長時間不使用而在支管中沉淀影響油漆質(zhì)量或者堵塞支管，需要定期擠出所有機器人及手工用漆點支管里的油漆；

（2）油漆長時間循環(huán)而不使用導致老化，油漆品質(zhì)不合格而報廢；

（3）為了保證最低系統(tǒng)投漆量而多訂的油漆材料；

（4）因為換色需要頻繁清洗循環(huán)管路系統(tǒng)而浪費的油漆和清洗劑；

（5）系統(tǒng)長期運行，產(chǎn)能無效能耗；

（6）上述浪費的油漆和清洗劑必須按照危險廢棄物進行處理，處理成本極高。

某年1月到12月小顏色油漆在傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)里的實際應(yīng)用情況示意圖見圖4。

圖4 小顏色過程浪費比率圖

從圖4可以看出，采用不合適的油漆供給方式，小批量顏色油漆的利用率只有24%-50% 左右。

經(jīng)過我們的測算，盡管目前快速換色系統(tǒng)的一次性投資是傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)的2到2.5倍， 但是通過減少上述浪費，可以在不到兩年的時間內(nèi)就能收回投資成本。

4 快速換色系統(tǒng)的環(huán)境友好性分析

小批量顏色油漆采用快速換色系統(tǒng)供給后，可以顯著降低單車油漆消耗量，從根本上減少噴漆工藝過程中的 VOC排放和廢漆，廢清洗劑的處理量。

快速換色系統(tǒng)只在噴漆時才消耗電能和壓縮空氣，在較長時間不噴漆時，只需保證供漆桶以較低轉(zhuǎn)速攪拌即可，管路系統(tǒng)是空的。所以與傳統(tǒng)的循環(huán)管路系統(tǒng)相比，能耗會低很多。

該系統(tǒng)可實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)，即實現(xiàn)多種顏色通過一套系統(tǒng)供給，在滿足生產(chǎn)、保證質(zhì)量前提下，節(jié)約了占地面積，實現(xiàn)社會資源最大化。

5 意見及建議

使用快速換色系統(tǒng)時，還需注意以下要點：

（1）系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)線取漆點數(shù)量及生產(chǎn)線整體長度，保證壓力、流速的均衡，克服輸送過程對材料性能的影響，并根據(jù)生產(chǎn)線整體產(chǎn)能，配置合理的供給桶。

（2）在編制生產(chǎn)計劃時，盡可能考慮將小批量顏色的車集中在幾個班次或者幾天生產(chǎn)；如果有多條面漆線生產(chǎn)的話，涂裝車間輸送設(shè)備控制系統(tǒng)需要考慮將特定顏色的車身送到特定的面漆線，這樣可以避免頻繁更換供漆桶。

（3）在涂裝車間還需要通過中央控制室和輸送設(shè)備控制系統(tǒng)，及時通知調(diào)漆間，后續(xù)生產(chǎn)將噴涂哪種顏色，以便根據(jù)小批量顏色需求信息，提前做好相應(yīng)的油漆供應(yīng)準備。

（4）將快速換色系統(tǒng)事后并入已投入生產(chǎn)的機器人系統(tǒng)時，必須考慮安裝在機器人手臂上的軟管的柔韌性和耐磨性，最好將它們安裝到機器人已有的油漆軟管保護套管里，并系統(tǒng)地測試在機器人運行各種軌跡時是否有干涉和折彎現(xiàn)象，以防止軟管長時間運動時破裂。

（5）在發(fā)包新油漆時，對于小批量顏色的油漆，最好詢問各種不同包裝大小桶的油漆單價，這樣可以根據(jù)情況采用更小體積供漆桶，將油漆消耗量降到最低。

6 結(jié)束語

在供給側(cè)改革的大背景下，我們必須滿足各種小眾客戶的個性化車身顏色需求，采用最環(huán)保,最經(jīng)濟的方式使用我們的油漆供給系統(tǒng)。 目前我們正在建設(shè)的年產(chǎn)三十萬輛車的油漆車間，與以往同等規(guī)模的項目相比，已少安裝10套傳統(tǒng)的底色漆循環(huán)管路系統(tǒng)，取而代之地是安裝四套快速換色系統(tǒng)。根據(jù)估算，能滿足工廠的各種顏色油漆生產(chǎn)的需要，同時將給主機廠帶來很好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。