楊成，王義軍，邵崇杰，游祖南

（北京奔馳汽車有限公司，北京 102600）

1 項目背景

北京奔馳汽車有限公司成立于2005年，由北京汽車有限公司和德國戴姆勒股份公司，戴姆勒大中華區(qū)投資有限公司共同出資組建，公司多款車型以其出色品質(zhì)領(lǐng)跑國內(nèi)高端市場。北京奔馳以打造國內(nèi)外轎車高端制造企業(yè)為己任，擁有世界上領(lǐng)先的生產(chǎn)設(shè)備，其中沖壓車間使用全球領(lǐng)先的伺服直驅(qū)自動化生產(chǎn)線，焊裝車間的7大連接工藝，通過上千臺不同功能的機器人實現(xiàn)，噴漆車間純水為載體的水溶性噴涂裝備，在線監(jiān)測系統(tǒng)和循環(huán)處理系統(tǒng)使車輛始終處于閉環(huán)控制之下，總裝車間擁有亞洲第一大的總裝車間，高柔性化得設(shè)備保證了每90s就有一倆奔馳車駛下生產(chǎn)線。先進的生產(chǎn)設(shè)備，高速的生產(chǎn)節(jié)拍，讓北京奔馳每一分鐘都顯得無比寶貴，它的每一秒鐘都產(chǎn)生著巨大的經(jīng)濟價值。

憑借強大的品牌優(yōu)勢，北京奔馳汽車有限公司的市場份額逐年增大，每年的產(chǎn)銷都會有30%的提升，目前已經(jīng)從2012年的8萬輛的產(chǎn)能躍升到了2018年45萬輛的產(chǎn)能。面對日益嚴峻的生產(chǎn)壓力，北京奔馳管理層提出了走向卓越2020的戰(zhàn)略目標，確立了領(lǐng)導(dǎo)力流程、績效管理改善、車間效率提升、生產(chǎn)技術(shù)支持、人力資源決策文化與透明度、財務(wù)資源決策文化與透明度六大工作包，以解決日益突出的生產(chǎn)矛盾，其中車間效率提升首當(dāng)其沖是2020戰(zhàn)略目標的核心部分。

面對這種全新的生產(chǎn)形勢，生產(chǎn)部門對設(shè)備的良好運轉(zhuǎn)提出了更高的要求，對設(shè)備的故障處理時間提出了更高的挑戰(zhàn)。同時隨著產(chǎn)能的提升，公司近年加大了新設(shè)備和新技術(shù)的引進力度，投資規(guī)模巨大，新的生產(chǎn)設(shè)備的順利運行對公司具有重要的價值，每一分鐘設(shè)備的運轉(zhuǎn)都為公司創(chuàng)造著巨大的經(jīng)濟效益。面對這種日趨緊張的生產(chǎn)形勢，設(shè)備維護原有的維修理念已不能滿足當(dāng)前生產(chǎn)的需求，如何化解高效生產(chǎn)和設(shè)備停機之間的矛盾成為維修亟待解決的問題。

2 項目實施

在設(shè)備維護部門原維修理念（兩維修、兩維護、一改善及，即緊急性維修、修正性維修、預(yù)防性維護、預(yù)測性維護、設(shè)備可持續(xù)改善）的基礎(chǔ)上，設(shè)備維護團隊借鑒F1方程式賽車的維修的管理模式，結(jié)合自身的特點，提出了基于汽車生產(chǎn)設(shè)備維修行業(yè)的快速維修模式，簡稱F1快速維修理念。通過F1快速維修理念的貫徹，在原有體系的框架下，突破原有理念的系統(tǒng)化流程化造成的問題，在結(jié)構(gòu)化流程化的問題上做到突破，使維修的工作做到更換又快又準，為穩(wěn)定生產(chǎn)爭分奪秒。根據(jù)原有體系的結(jié)構(gòu)化流程化問題，F(xiàn)1快速維修理念在原有理念基礎(chǔ)上提出五點突破。首先通過建立快速維修小車，加快高頻故障的處理時間；其次通過離線維修模式，將線上停機引入線下，節(jié)約線上停機工時；第三通過現(xiàn)場備用方案的建立，大大增加處理突發(fā)問題的能力；第四通過建立維修專用工具，大大縮短維修處理時間；最后設(shè)備維護建立了備件的線邊管理和常用備件數(shù)據(jù)分析機制，縮短停機時領(lǐng)取備件的時間。

2.1 快速維修之—快速維修小車

隨著生產(chǎn)產(chǎn)量的提升，設(shè)備的停機對生產(chǎn)的影響也越來越大，這就使得一旦設(shè)備發(fā)生故障時需要在最短的時間內(nèi)將其恢復(fù)。如何做到快速準確的維修是我們必須解決的問題，通過借鑒F1賽車維修站快速更換輪胎的模式，我們建立了一套快速維修的方案，即快速維修小車（圖1），將頻發(fā)或者影響比較大的停機總結(jié)出來，并針對該停機建立一臺固有的小車，內(nèi)部包含備件、作業(yè)指導(dǎo)書、工具等，當(dāng)故障發(fā)生時可直接攜帶該故障小車前往現(xiàn)場，做到故障的快速處理。以焊裝車間螺柱焊技術(shù)為例，因為設(shè)備眾多且在全廠分布分散，所以故障后的響應(yīng)速度是提高維修效率的關(guān)鍵。另外，螺柱焊實際維修時需要更換的備件較多且大小不一，判斷出故障后的領(lǐng)取備件時間也浪費頗多。所以維修部門準備了一輛電瓶車，并且配備了螺柱焊技術(shù)的各種常用備件，如焊槍，接收器，接釘總成，管線包，送釘管等，實現(xiàn)了全廠的快速響應(yīng)，并且在到達故障工位后通過完備的備件準備、工具準備和維修工的熟練操作，實現(xiàn)了類似F1賽車進站換輪胎的一站式效果，節(jié)約了維修工時。

圖1 快修小車展示

除了快修小車的使用，線上維修策略的改變也為節(jié)省維修時間起到很大作用。具體體現(xiàn)在總成件和整槍的整體快速更換方案代替原先的線上分析策略。也以螺柱焊技術(shù)為例，常見故障如焊接短路，通過線上操作機器人到維修位，解除槍衣，測量回路整體電阻通斷，拆卸槍頭，清潔回路焊渣，再進行焊接測試，有時還需要額外的更換磨損備件，整個維修過程在1小時左右，而通過整體更換焊槍，用時不到20分鐘。

2.2 快速維修之—離線維修

傳統(tǒng)的線上維修既浪費時間又不能保證維修成功率，生產(chǎn)線上救火式的維修，往往不能夠達到較好的效果。通過引入整體更換，線下進行維修測試的工作，將在線的停機引入離線，將精細化的工作通過維修策略帶到線下，節(jié)約線上的故障時間，有效保障生產(chǎn)。目前該模式在北京奔馳的四大工藝車間推廣效果良好，已經(jīng)取得較好的成果。以噴漆車間為例，噴漆車間噴涂區(qū)域采用機器人全自動噴涂方式，密封膠區(qū)域采用一部分機器人自動噴涂，一部分手工刷膠的方式。使用的機器人包括杜爾機器人和ABB機器人。在日常的生產(chǎn)運行中，機器人設(shè)備的故障率是整個噴漆車間的最高的。而機器人故障主要集中在工藝設(shè)備上，包括霧化器、換色閥、齒輪泵、混合器、旋轉(zhuǎn)膠槍、3D膠槍、定量機等。這些總成件都是由各種零部件組成的，里面有很多易損件。當(dāng)其中一個易損件損壞時，就會導(dǎo)致整個總成件失效。如果單獨修復(fù)損壞件，涉及到拆裝總成，需要比較長的維修時間。為了提高維修速度，我們在現(xiàn)場對很多總成件做了備用。當(dāng)某個總成出現(xiàn)問題時，直接更換該總成件，之后在線下維修區(qū)，對該總成件進行維護，修復(fù)損壞的部分，之后將修復(fù)完成的總成件放回至線邊柜，等待下次使用。由于不涉及到總成件拆裝，只需要更換即可，這樣就大大降低了維修時間。

對總成件進行線下維修完成后，可能存在操作上不規(guī)范，導(dǎo)致該總成件并未完全修復(fù)。此時，如果使用此總成件安裝到現(xiàn)場，就會造成額外的停機。因此，我們制定了線下測試平臺。在維修完總成件后，逐一到測試平臺上測試，測試通過后再放置到線邊備件柜，以確保修復(fù)過的總成件可靠。包括霧化器測試平臺和旋轉(zhuǎn)膠槍測試平臺等。

噴漆機器人霧化器測試平臺主要用于測試維護過的霧化器總成。由于霧化器內(nèi)部空氣、油漆和溶劑等通道構(gòu)造復(fù)雜，多個閥組和接頭交錯安裝。噴漆機器人霧化器測試平臺由北京奔馳和durr聯(lián)合開發(fā)，是針對霧化器各個空氣、油漆和溶劑閥組進行泄漏檢測的專用設(shè)備，工作時采用空氣代替油漆和溶劑，對壓力進行監(jiān)控，基本上可以排除由于備件質(zhì)量和人為疏漏導(dǎo)致的泄漏問題，可以有效避免質(zhì)量問題出現(xiàn)，杜絕二次維修的現(xiàn)象。

圖2 現(xiàn)場備用總成

密封膠機器人旋轉(zhuǎn)膠槍測試平臺主要用于測試旋轉(zhuǎn)膠槍總成件。該設(shè)備使用時轉(zhuǎn)速高達21000r/min，而且由于偏心結(jié)構(gòu)的存在，維修保養(yǎng)時，安裝或者軸承質(zhì)量的問題都會很容易引起電機三相電流的增加，導(dǎo)致過流報警。由于德國廠商知識產(chǎn)權(quán)保護無法提供專用測試設(shè)備，因此噴漆維護團隊首先針對旋轉(zhuǎn)膠槍的機械結(jié)構(gòu)、電氣控制原理以及失效模式進行了深入解剖分析，獨立開發(fā)出了一套專用測試系統(tǒng)。該測試平臺與集成商杜爾和制造商SCA公司在現(xiàn)場應(yīng)用的系統(tǒng)不盡一樣，采用西門子PLC進行控制，并對控制器的控制逐一進行功能驗證，并根據(jù)現(xiàn)場使用工藝要求對旋轉(zhuǎn)膠槍進行編程控制。同時與德國不萊梅工廠進行溝通交流，采取一致的檢驗標準對維修的膠槍備件質(zhì)量進行評估。

目前，兩個項目已經(jīng)全部完成投入使用，霧化器測試平臺有效地防止了備件泄漏的發(fā)生，既保證了工藝質(zhì)量，又避免了二次停線。使用測試平臺后，再未發(fā)生霧化器泄漏問題。旋轉(zhuǎn)膠槍測試平臺基于電流和轉(zhuǎn)速對維修質(zhì)量進行評價和考核，目前備件維修質(zhì)量得到了極大改善，降低了返修成本，每年節(jié)約費用約16萬元。

圖3 霧化器測試平臺

圖4 霧化器測試平臺測試結(jié)果

圖5 旋轉(zhuǎn)膠槍測試平臺

圖6 旋轉(zhuǎn)膠槍測試平臺測量結(jié)果

2.3 快速維修之—備用方案

總裝車間作為汽車四大工藝的最后一道工藝，承擔(dān)了汽車的最后裝配工作。由于總裝車間的特點所限，其對于設(shè)備停機的敏感度非常高，而現(xiàn)有總裝車間的設(shè)備有效率目標為98%，且到2020年的目標將達到99%，換句話說全車間每個班次（按7.25小時的實際工作時間計算）允許的設(shè)備故障導(dǎo)致的停機時間為7.25×60×（100%-98%）=8.7min；而車間所有設(shè)備設(shè)計的設(shè)備的有效率為單臺98.5%，為了達到綜合98%和99%的設(shè)備有效率目標，除了通過預(yù)防性維修（Preventive Maintenance）和預(yù)測性維修（Predictive Maintenance）來降低設(shè)備故障率外，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障以后對于關(guān)鍵工位和關(guān)鍵設(shè)備需要有備用的方案來保證生產(chǎn)線的繼續(xù)運行。通過對現(xiàn)場工藝設(shè)備的分析我們將備用方案分成四種情況來考慮，如圖7所示。

圖7 備份策略

（1）手動備份。對于用于安裝體積小，質(zhì)量較輕零件的設(shè)備通常采用人工手動安裝的備用方案，與生產(chǎn)部門，規(guī)劃部門一起制定及演練其備用方案，確保設(shè)備故障后生產(chǎn)線能繼續(xù)運行，如電池安裝助力機械臂，天窗排序助力機械臂等設(shè)備。

（2）要增加額外設(shè)備。對于所安裝零件體積或質(zhì)量較大的關(guān)鍵設(shè)備需要考慮增加額外的備用設(shè)備，用于滿足設(shè)備故障后的生產(chǎn)運行需求，如儀表安裝機械臂，前橋安裝機械臂等設(shè)備。

（3）滿節(jié)拍備份。對于專業(yè)的關(guān)鍵工藝設(shè)備來說，由于設(shè)備故障會直接造成生產(chǎn)停產(chǎn)，故采用雙備份的方式來確保生產(chǎn)正常運行，如整車標簽打印機，VIN劃刻機等設(shè)備。

（4）制定應(yīng)急操作流程。對于現(xiàn)場已經(jīng)有多臺設(shè)備來滿足生產(chǎn)的情況，如組合加注機，涂膠機等設(shè)備，通過對生產(chǎn)工藝及現(xiàn)場操作進行深入的分析從而制定出單臺設(shè)備發(fā)生故障后的應(yīng)急操作流程。

如圖8所示，MRA1總裝車間的組合加注機共有4臺設(shè)備同時工作來滿足43.5JPH的工作節(jié)拍，如果其中一臺設(shè)備發(fā)生故障就會導(dǎo)致設(shè)備跟不上生產(chǎn)節(jié)拍。通過對設(shè)備整個工藝流程的時間的分析，我們發(fā)現(xiàn)整個加注流程可以分為兩部分：（1）設(shè)備運行時間；（2）設(shè)備工藝操作流程。設(shè)備運行時間為設(shè)備行走和升降時間，優(yōu)化空間幾乎沒有。

設(shè)備工藝操作流程，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)其包含3部分時間：（1）加注準備時間；（2）實際加注時間；（3）加注完成后收尾時間。其中實際加注時間為真正的往設(shè)備中加注液體的時間，而加注準備時間和加注完成后收尾時間主要取決于操作人員的操作，經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)可以通過調(diào)整及增加操作人員來縮短這兩部分的時間，從而整個加注時間可以從287s降低到244s。

如圖9所示，MRA1總裝車間內(nèi)飾1線在22工位,26工位和32工位共有3臺天窗涂膠機，其功能分別為205車型M1，213車型M1及M2，205車型M2的天窗涂膠功能。由于不同車型的天窗模塊尺寸，膠型軌跡等均不一致，導(dǎo)致3臺涂膠機不能互相備份。通過對三臺涂膠機出入口臺的機械調(diào)整并添加涂膠程序使得22工位和26工位的M1模塊互為備份，26工位的M2與32工位互為備份，從而實現(xiàn)現(xiàn)有設(shè)備的備用。

2.4 快速維修之—專用工具

圖8 組合加注機的應(yīng)急操作方案

圖9 涂膠機備用方案

針對不同設(shè)備的故障點，判斷出故障點后，一般需要更換損壞件來恢復(fù)設(shè)備運行。此時，合適的工具就能夠起到事半功倍的效果。結(jié)合快速維修的特點，針對不同設(shè)備很多專用工具，用于提高維修速度。已噴漆車間為例。噴漆車間最難更換的備件要數(shù)ASU的送風(fēng)風(fēng)機。這個風(fēng)機由3部分組成，電機、葉輪和基座。葉輪和基座基本不會損壞，一般損壞點是電機。由于現(xiàn)場的風(fēng)機種類繁多，無法對每種風(fēng)機購買備件，而是只備用電機。當(dāng)電機損壞時，需要將風(fēng)機整體拆下，將電機、葉輪、基座分開，然后將備用電機和葉輪基座組裝，安裝到現(xiàn)場。由于電機葉輪長時間運行，導(dǎo)致軸孔配合處有部分粘連，很難分離。因此，我們只做了液壓頂板。將固定板鏈接到葉輪上，液壓千斤頂位于電機軸端與固定板之間，通過液壓千斤頂?shù)膭幼?，將固定板逐漸遠離電機軸，從而將葉輪從電機上脫離。使用該工具拆卸葉輪的時間可降低2h以上（圖10）。

圖10 ASU風(fēng)機拆卸工具

2.5 快速維修之—線邊備件

設(shè)備的每一次停機都需要進行備件的更換，而備件的精細化管理必然造成取用備件流程復(fù)雜，耽誤部分時間影響停機工時。根據(jù)現(xiàn)場實際情況分析，發(fā)現(xiàn)備件的準備時間對于故障處理時間特別是對于小故障的處理影響特別明顯。根據(jù)這個問題，我們提出了線邊備件的管理模式，在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加高頻更換件的線邊備件管理模式，簡化應(yīng)急備件的處理流程，做到快而不亂。

以總裝車間為例，總裝車間的備件都是在備件庫房集中管理，但是由于庫房通常離現(xiàn)場有一定距離，且?guī)旆款I(lǐng)用備件有一套標準流程，這些都會導(dǎo)致備件的準備時間較長。根據(jù)以往經(jīng)驗，通常本地庫房有備件的情況下，備件的準備時間約為10～15min，本地庫房沒有備件的情況下大約需要15～30min不等的時間。針對備件準備時間長的問題，我們制定了一個線邊備件庫的策略，其原則就是將常用備件及關(guān)鍵備件準備1～2件放到設(shè)備線邊存儲管理，這樣可以大大縮短備件的準備時間，實際運行過程中發(fā)現(xiàn)可以將備件的準備時間降低到5min左右。

圖11 備件出庫流程

圖12 線邊備件管理流程

3 項目成果

自2017年年初項目實施以來，北京奔馳通過創(chuàng)新性的引入快速維修理念，有效彌補了企業(yè)設(shè)備維修結(jié)構(gòu)化流程化帶來的問題，為公司的設(shè)備停機率的降低和大停機的次數(shù)的減少做出了巨大貢獻。通過對關(guān)鍵節(jié)點采取有效措施，有力的保障了公司走向卓越2020的推進實施，在車間效率提升和生產(chǎn)技術(shù)支持兩個方面成果顯著。團隊發(fā)揮維護部門的自身特點，以設(shè)備停機快速解決為出發(fā)點，通過借鑒F1賽車快速維修的方式方法，對傳統(tǒng)維修模式做出改進，定制快速故障維修小車針對高頻故障；制定專用工具、備用方案應(yīng)對特定的停機；優(yōu)化現(xiàn)有備件管理模式，縮減備件；推進實施離線維修模式，節(jié)約線上維修時間。同時在故障處理的整個過程中，帶來了F1理念的高度的精確性和協(xié)調(diào)性，增強了團隊合作意識、溝通意識，間接促成了高效、團結(jié)團隊的建成。

通過對比2018年與2017年1～6月份的停機數(shù)據(jù)，對每項停機做出對比，發(fā)現(xiàn)各個車間的停機數(shù)量比以前更少，部門同樣的故障處理時間呈幾何級下降，表1為具體的各車間統(tǒng)計通過引入新方法節(jié)約的維修時間及停機次數(shù)，其經(jīng)濟價值如果按照時間估算，對公司意義重大。

圖13 線邊備件柜

表1 2018年1～6月份停機率和停機次數(shù)取得成果