王運(yùn)峰

在專用汽車《及半掛車）制造領(lǐng)域，對(duì)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)管理，以往一個(gè)制造企業(yè)強(qiáng)調(diào)最多的是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化與零部件的通用化，而很少在產(chǎn)品零部件的集成化與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模塊化細(xì)分上做過多的、硬性的要求。而在產(chǎn)品質(zhì)量、成本、交期被車輛使用者和管理者這一購(gòu)車群體日益關(guān)注的今天，制造企業(yè)在產(chǎn)品模塊的劃分和集成設(shè)計(jì)上顯得越來越重要。

1.產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)、零部件集成設(shè)計(jì)的意義

產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)、零部件的集成設(shè)計(jì)，對(duì)企業(yè)又有什么樣的直接意義呢？

通過模塊劃分與集成，使其具備結(jié)構(gòu)與造型的可選性、功能需求的可選性和互搭性;通過集成模塊間的劃分，可實(shí)現(xiàn)模塊間的自由組合，來滿足不同用戶個(gè)性化、定制化需求與專項(xiàng)功能需求，提升企業(yè)的設(shè)計(jì)實(shí)施效率與設(shè)計(jì)質(zhì)量，使模塊間的焊裝就像玩積木一樣更具備生產(chǎn)作業(yè)樂趣，使企業(yè)合理開展的工藝流作業(yè)顯得更簡(jiǎn)單，使平衡式生產(chǎn)作業(yè)模式變得更易實(shí)現(xiàn)。這樣，也就自然使得制作效率更高效、產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品制造成本更可控：此外，通過模塊劃分與結(jié)構(gòu)規(guī)范、用材規(guī)范，可減少選材類型與零部件種類，可避免零部件的錯(cuò)用、混用，亦可避免高制成本與低質(zhì)量的發(fā)生幾率，還可縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)周期等。

2.專用汽車產(chǎn)品模塊化劃分的原則和依據(jù)

專用汽車產(chǎn)品模塊化劃分，需要遵循以下原則和依據(jù)：

《1）便于生產(chǎn)效率提高的工藝原則《即工藝型模塊）：

《2）便于物流運(yùn)輸?shù)募晒?jié)約原則《即內(nèi)部物流型模塊）：

（3）便于減少現(xiàn)場(chǎng)零散作業(yè)與配作的制程集成原則《即集成型制程模塊）：

《4）便于運(yùn)輸不同物質(zhì)，或用戶在使用習(xí)慣上、需求上的定制型功能實(shí)現(xiàn)原則《即功能型定制模塊）;

《5）便于不同車型間兼容同種結(jié)構(gòu)模塊而所需的通用性與互換性原則，或便于銷售過程中用戶合同變更的高適應(yīng)性原則，或一線維修時(shí)的低作業(yè)難度及低維修成本原則《即通用型與互換型模塊）：

《6）便于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)制程總成的拆分與均衡原則，使其更可控、可調(diào)，來解決由此產(chǎn)生的生產(chǎn)瓶頸《即縮短單個(gè)工序制程型模塊）。

此外，在模塊化劃分的同時(shí)，除了要考慮以上所提到的原則外，還要考慮用戶用車環(huán)境差異以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方法規(guī)政策等因素，來逐步完善模塊的劃分與集成，使其更加成熟、有效、實(shí)用：最后，還要考慮在模塊問通用件庫(kù)的建設(shè)，使其在車型間、品系間更易檢索與組合設(shè)計(jì)，使生產(chǎn)用BOM表更精細(xì)化與實(shí)用化。

3.產(chǎn)品模塊化、集成化設(shè)計(jì)在廂式半掛車中的應(yīng)用實(shí)例

以廂式半掛車的設(shè)計(jì)制造為例，并結(jié)合不同車型問零部件單體或模塊的共享性、可組裝性，建立以鋼結(jié)構(gòu)總裝配、電氣路與行走系統(tǒng)及附件總裝配為主線，以分模塊為支線的柔性生產(chǎn)線來適應(yīng)不同模塊間、車型間的混線生產(chǎn)，以節(jié)約場(chǎng)地資源和便于物流管理、糾錯(cuò)管理、合同變更管理等《如支持車輛產(chǎn)中變化，提升車輛配置廣度與功能需求變化的適應(yīng)深度）。

這樣，廂式半掛車模塊可劃分或集成為：牽引裝置總成模塊《工藝、結(jié)構(gòu)型模塊）、橋輪行走系統(tǒng)集成模塊《工藝、結(jié)構(gòu)型模塊）、縱梁組對(duì)主模塊《結(jié)構(gòu)型模塊）、縱梁組對(duì)進(jìn)一步細(xì)分為“中橫梁+鑲?cè)胧娇v梁”小集成模塊與縱梁總成模塊《結(jié)構(gòu)通用型模塊）、邊梁模塊、車架進(jìn)一步的集成模塊《大結(jié)構(gòu)件模塊）、地板模塊《個(gè)性化定制模塊，可納入車架大模塊）、車廂頂板骨架模塊《結(jié)構(gòu)型模塊）、側(cè)片骨架模塊《定制型結(jié)構(gòu)模塊）、物料在車廂地板上的栓接固定模塊《定制性功能型模塊）、前墻總成模塊《工藝型模塊）、后墻總成骨架模塊《通用型結(jié)構(gòu)模塊）、車門模塊及其細(xì)分的門桿系統(tǒng)模塊與門骨架模塊《工藝型/功能型定制化結(jié)構(gòu)性模塊）、廂體蒙皮模塊《定制型模塊）、備胎安裝總成模塊《通用型結(jié)構(gòu)模塊）、側(cè)護(hù)欄總成模塊《功能型結(jié)構(gòu)模塊）、后防護(hù)總成模塊《功能性集成型模塊）、支撐裝置總成模塊《功能型互換模塊）、立柱總成模塊《減少現(xiàn)場(chǎng)配做的零部件集成型模塊或車型間通用型模塊），……。

通過這些劃分或集成，來解決生產(chǎn)工藝上個(gè)體零部件的現(xiàn)場(chǎng)配焊問題，物料堆放空間的大與亂問題、易錯(cuò)用問題以及物料周轉(zhuǎn)難的物流問題：通過這些工藝模塊化劃分將較大總成件分割為小型總成件模塊，或?qū)⒉糠至悴考蔀榉挚偝蓡卧w且可獨(dú)立生產(chǎn)的模塊，不但有利于物料運(yùn)輸，還更有利于生產(chǎn)作業(yè)的同步性與均衡性以達(dá)成生產(chǎn)計(jì)劃的順利落地。

4.各模塊的結(jié)構(gòu)組成及其應(yīng)用效果

《1）牽引裝置總成模塊：由牽引銷、牽引銷加強(qiáng)桿、牽引銷安裝板、安裝板縱向支承梁及橫梁組成，如圖1所示：

《2）行走系統(tǒng)集成模塊：由懸架、板簧、車軸、車輪總成、可焊接懸架的過渡承載式底架總成等分模塊組成，使車架模塊具備車輛多軸距的適應(yīng)性、快裝適應(yīng)性、不同品系半掛車間共享模塊及互換性與通用性，也更適宜主車架模塊定型與車輛在軸距參數(shù)上形成梯度設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)周期與圖紙管理，如圖2所示。

《3）縱梁組對(duì)模塊：由大梁總成模塊、中橫梁組成，該模塊適應(yīng)系列梯度性軸距、前懸差異的車輛，可匹配于各種牽引車，以可減少因掛車軸距或牽引車關(guān)鍵參數(shù)差異而引起縱梁組對(duì)模塊的種類增加，以縮短設(shè)計(jì)周期、更利于生產(chǎn)儲(chǔ)備、更利于模塊的存放與物料集成轉(zhuǎn)移。其與牽引裝置模塊、行走系統(tǒng)模塊通過后裝配可構(gòu)成同品系的系列掛車。因其具備通用性，該模塊的制作胎具簡(jiǎn)單、夾持可靠、定位拼裝效率高。如圖3所示。

《4）邊梁模塊：獨(dú)立為前后邊梁、側(cè)邊梁。側(cè)邊梁由前、后段側(cè)邊梁及鉸接位置的垂直段邊梁、增強(qiáng)性曲線造型構(gòu)件等附件共同構(gòu)成。根據(jù)需要增設(shè)輪眉圓弧，以與行走系統(tǒng)匹配，具備先期生產(chǎn)可選性。便于根據(jù)市場(chǎng)車輛使用者的群體需求進(jìn)行適量?jī)?chǔ)備，滿足現(xiàn)車提車需求。亦便于該模塊總成的預(yù)制與堆放，做到隨用隨取，如圖4所示。

以上模塊進(jìn)一步集成的模塊，即底盤部分之鋼結(jié)構(gòu)總裝配一一車架合焊模塊，由縱梁組對(duì)模塊、邊橫梁、邊梁模塊以及其他附件組成《如儲(chǔ)氣筒支架模塊、木地板模塊或與木地板等厚規(guī)格的擠壓成形鋼地板模塊集成等），如圖5所示。

《5）側(cè)片骨架模塊：對(duì)于選裝蒙皮廂車，由縱橫梁及邊梁組成：對(duì)于選裝瓦楞板廂車，由間隔布置立柱代替，各立柱問塞入預(yù)制瓦楞板模塊分段焊接打膠即可。這使工作更簡(jiǎn)單、廂體大面更平整、外觀質(zhì)量更好，還可降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高安全作業(yè)系數(shù)。

《6）前墻總成模塊：由角立柱、上中下橫筋、瓦楞芯板及補(bǔ)強(qiáng)連接件組成：適用于封閉式廂式半掛車、簾布廂式半掛車、翼開啟廂式半掛車，也適用于現(xiàn)階段市場(chǎng)占有率較大的倉(cāng)柵式運(yùn)輸半掛車，而具備模塊共享性、互換性。該結(jié)構(gòu)件因結(jié)構(gòu)與寬度規(guī)格相同可采用統(tǒng)一胎具組裝鉚焊成型，不但提高了胎具利用效率，而且減少了生產(chǎn)輔具成本又易于模塊型物件的存放與運(yùn)輸。如圖6所示。

《7）后墻模塊總成：由后墻骨架模塊與門扇模塊組成，其中骨架模塊由左右立柱、門頭梁、高度調(diào)整瓦楞板、上邊梁及下端定位定型安裝式輔具組成。該結(jié)構(gòu)型模塊，具備與前墻總成相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)。如圖7所示。

《8）門扇模塊：由門框式骨架及芯板組成的分模塊與門桿鎖止機(jī)構(gòu)性分模塊共同構(gòu)成。其外形尺寸具備統(tǒng)一性，可在各車型問、側(cè)后門問任意選裝與切換，具備較高的通用性、互換性而形成共享性模塊。以利于物料的存放、周轉(zhuǎn)、預(yù)涂裝等優(yōu)勢(shì)。

《9）頂片模塊：由四周邊梁、微弧橫梁以及補(bǔ)強(qiáng)聯(lián)接件合焊而成，可后蒙皮構(gòu)成封閉頂片總成。該結(jié)構(gòu)型模塊適用于全封閉箱式半掛車、翼開啟廂式半掛車等，且可單獨(dú)或堆積木式存放與運(yùn)輸。如圖8所示。

以上模塊進(jìn)一步集成為車廂模塊，即上裝廂體鋼結(jié)構(gòu)總裝配——車廂大模塊，由前后墻總成、側(cè)片骨架總成、頂片骨架總成、蒙皮及角連接構(gòu)件組成。如圖9所示。

《10）備胎架模塊：由備胎支架及備胎升降器、要把托架共同組成一個(gè)安裝式集成模塊，可在全系專用貨運(yùn)系列車輛上使用，具備較高的共享特性。可采用先調(diào)試、后裝配方式應(yīng)用于車輛上。如圖10所示。

《11）側(cè)防護(hù)模塊：由橫桿、豎桿焊合而成。根據(jù)車輛承載面離地高度定規(guī)格生產(chǎn)，采用在車輛上的安裝方式進(jìn)行模塊化后裝配。易于定型、易于運(yùn)輸與存放、易于先涂裝后裝配生產(chǎn)模式。如圖11所示。

《12）后防護(hù)裝置模塊：由保險(xiǎn)杠、立柱、牌照板及其固定件組成：通過零部件預(yù)集成式設(shè)計(jì)生產(chǎn)，隨用隨裝配，其根據(jù)貨物承載面離地高度差異形成誤差范圍內(nèi)分規(guī)格應(yīng)用結(jié)構(gòu)型模塊，易于存放與運(yùn)輸。如圖12所示。

《13）擋泥板安裝模塊：由擋泥板本體、支架、抱箍、螺栓組件構(gòu)成，一起安裝于車架大梁上。如圖13所示。

另外，支撐裝置模塊、工具箱安裝模塊均可實(shí)現(xiàn)外購(gòu)，用時(shí)按選裝規(guī)格安裝即可。

最后，以上所有構(gòu)件模塊加上電氣路、照明裝置而集成為一臺(tái)完整的廂式半掛車。如圖14所示。

由上可見，通過模塊細(xì)分，根據(jù)每個(gè)模塊制成時(shí)長(zhǎng)、用量及周轉(zhuǎn)時(shí)長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)均衡式同步生產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)交期與合理儲(chǔ)備。同時(shí)可形成零件分向流、模塊聚集流，來滿足主線與支線合理搭配的柔性生產(chǎn)線而集成為一臺(tái)完整車輛。藉此，逐步完成“同質(zhì)低造價(jià)優(yōu)勢(shì)、高效能短交期優(yōu)勢(shì)、高質(zhì)與高性能或多性能集成優(yōu)勢(shì)，以及人性化與單個(gè)工位短制程與低勞動(dòng)強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)、廠區(qū)內(nèi)低物流成本優(yōu)勢(shì)。

5.集成化模塊的延伸一—車輛智能化

例如，在掛車上通過智能監(jiān)測(cè)儀與行車記錄儀的整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)掛車性能的實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，包括智能稱重模塊、輪胎氣壓檢測(cè)與溫度監(jiān)測(cè)模塊《TPM S）可隨時(shí)掌握車輛狀況：制動(dòng)氣壓檢測(cè)裝置模塊可隨時(shí)掌握制動(dòng)剎車運(yùn)行狀況;行車記錄儀模塊可隨時(shí)記錄行駛里程及行駛軌跡：智能升降式電動(dòng)支腿、智能可調(diào)與自摘掛自連掛式回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，以及匹配運(yùn)輸散裝顆粒物料的密封箱頂部自動(dòng)化啟閉加料口蓋智能控制裝置與視頻采集監(jiān)控裝置等模塊，共同構(gòu)成一輛完美的智能半掛車。這樣，車輛也將顯得更安全、節(jié)能、節(jié)人、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用化、人性化。

6.零部件集成、模塊劃分與集成制造的總體效果

通過上述零部件集成、模塊劃分與集成制造，可以實(shí)現(xiàn)如下總體效果：

《1）在生產(chǎn)環(huán)節(jié)上，使生產(chǎn)工作更加簡(jiǎn)單化、專業(yè)化、流線化，減少組裝時(shí)間、減少單工序占位滯留時(shí)間，降低單車的標(biāo)準(zhǔn)制造工時(shí)成本。

《2）在物料與制件管理環(huán)節(jié)上，更易實(shí)現(xiàn)物料單元庫(kù)存管理與定點(diǎn)放置、清點(diǎn)，誰(shuí)用料誰(shuí)監(jiān)管庫(kù)存誰(shuí)提報(bào)，不但簡(jiǎn)化了流程與提高了庫(kù)存精度：還使定尺采購(gòu)更易實(shí)現(xiàn)，來省略二次加工環(huán)節(jié)與提高材料利用率：提升呆滯料的利用效率與及時(shí)消化率。在內(nèi)部物流控制環(huán)節(jié)，可減少散件物流長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)、提高模塊物流周轉(zhuǎn)率。

《3）在質(zhì)量提升環(huán)節(jié)上，避免了材質(zhì)不同或制件小差異產(chǎn)生的錯(cuò)用、混用所發(fā)生的質(zhì)量缺陷。

《4）在產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上，更易建立設(shè)計(jì)規(guī)范，更易讓工藝與設(shè)計(jì)之間的協(xié)同作業(yè)緊密化，尋找通用化機(jī)會(huì)，縮短制成期及產(chǎn)品交期。

《5）在產(chǎn)品銷售環(huán)節(jié)上，易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品大規(guī)模的定制下的連續(xù)設(shè)計(jì)、隨意匹配與切換。

綜上，可以說，對(duì)集成化、模塊化的應(yīng)用將逐步成為專用汽車《半掛車）行業(yè)內(nèi)眾企業(yè)的研究與應(yīng)用方向。