紀大龍，馬英

（一汽轎車股份有限公司，吉林 長春 130000）

引言

現(xiàn)今汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，各大車企在著力提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時，也越來越關注產(chǎn)品的內(nèi)制成本問題，如何在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下降低生產(chǎn)降成本也越來越成為現(xiàn)場工藝人員無法避免的工作難點。

涂裝工藝流程的成本消耗主要分為材料消耗、人工工時及設備能耗，在這里我們以材料消耗為出發(fā)點，理清消耗分類，以工藝方案及設備程序優(yōu)化為方法，針對每項分支提出工藝創(chuàng)新降成本案例，以供現(xiàn)場工程師提供技術方向降低車間生產(chǎn)成本參考。

1 漆料噴涂工藝優(yōu)化分析

車身制造過程中涂裝工藝占據(jù)成本比例較大，而通過對涂裝內(nèi)部工藝成本結構分析后，我們得知漆料消耗又是主要的成本輸出點，本文著力于漆料噴涂工藝降成本這一課題，通過油漆主材及溶劑輔材兩大類別分別深入探討現(xiàn)場改善方案，特此分享7 項改善案例。幫助我們提高生產(chǎn)效率，降低內(nèi)制成本。

圖1 漆料噴涂工藝優(yōu)化分析

2 降低油漆消耗

2.1 定制試線模擬程序

涂裝漆膜狀態(tài)對設備狀態(tài)及環(huán)境溫濕度波動較為敏感，因此針對工藝環(huán)境頻繁的調(diào)整噴涂參數(shù)及機器人噴涂軌跡在所難免，同時考慮新車型生準階段的顏色調(diào)試及每班次開線時的機器人試線等必要的工作。用于確認噴涂狀態(tài)的帶漆模擬噴涂所造成油漆的消耗成為我們的關注點。

傳統(tǒng)帶漆模擬方式為啟動生產(chǎn)線，進入噴涂設備模擬模式，選擇相應（或任意）車型程序，進行完整的帶漆噴涂，此種方式最大的弊端為每次模擬都會造成至少1 量份的單車油漆消耗，積少成多，產(chǎn)生不可忽視的材料浪費。

針對此項問題我們編制試線專用噴涂程序，將試線專用程序命名為MONI，區(qū)別于傳統(tǒng)車型程序，為方便調(diào)用，將此程序定義為1 號程序，考慮到現(xiàn)場機器人相對固定的噴涂區(qū)域及姿態(tài)，我們針對MONI 程序進行特別編制，區(qū)分平面及立面，具體方案以立面MONI 程序為例，在模擬開始后，機器人運行至假設車身的前門位置，以400mm 為邊長，進行正方形運動，且每一圈賦予單獨可調(diào)配噴涂參數(shù)。以供工藝人員觀察確認機器人噴涂狀態(tài)，提高模擬效率。

圖2 試線模擬程序（立面）

該程序實現(xiàn)降低80%油漆消耗的前提下，模擬平面及立面噴涂工況，達成試線目的。

2.2 填充程序優(yōu)化

連續(xù)生產(chǎn)過程中，機器人執(zhí)行換色清洗操作后，需執(zhí)行填充程序提前使噴涂管路填充油漆材料，以確保正式噴涂開始時，設備穩(wěn)定供漆穩(wěn)定。填充程序通常為設備廠家安裝調(diào)試設備階段編制。為滿足所有工況下填充量充足，填充程序通常具備優(yōu)化空間，因此我們選擇探索填充程序油漆消耗下限，降低油漆消耗。

通過對現(xiàn)有設備廠家制定的填充程序進行分析，輔以現(xiàn)場實驗出漆量計算，得出填充管路出漆速度為50ml/s。

現(xiàn)有填充程序設定為填充出漆時間為5s，即單機器人總填充量達到250ml。同時計算管路完全填充體積應為100ml左右，現(xiàn)有填充量遠超填充滿管路所需基礎量，識別此處具備降低填充量的空間，通過對填充程序進行修改，并經(jīng)現(xiàn)場1 個月逐步放大驗證，最終鎖定將填充時間降低為3s，即出漆量降低為150ml 時，為最優(yōu)填充消耗下限，完成全面更改后，實現(xiàn)單次填充降低成本40%。

2.3 預噴涂程序優(yōu)化

現(xiàn)有車型噴涂程序中，在程序運行初期將執(zhí)行預噴涂設定，意義為賦予機器人固定噴涂流量，在程序正式對車身噴涂之前提前出漆，避免混色及甩漆點等缺陷發(fā)生。

現(xiàn)有程序邏輯為機器人在完成前車噴涂后立即執(zhí)行清洗填充程序，隨后馬上運行至準備位執(zhí)行預噴涂，直至下一臺車運動至規(guī)定位置，此時如果下一臺車距離前車較遠，則噴涂一直進行，造成不必要的浪費。

圖3 預噴涂程序改善邏輯對比

針對此情況進行程序優(yōu)化，在程序中加入條件語句，控制機器人清洗填充完成后空載運行至準備位，此時不出漆，在正式噴涂開始前2s 時執(zhí)行預噴涂程序，即在噴涂程序正式啟動前設定單獨的預噴涂啟動位，以此精準控制預噴涂執(zhí)行時間，避免不可控的浪費。

表1 預噴涂改善后經(jīng)濟效益計算

3 降低溶劑消耗

3.1 清洗程序優(yōu)化

3.1.1 探索清洗消耗下限

連續(xù)生產(chǎn)過程中，我們要使用溶劑對機器人噴杯表面及供漆管路進行清洗，如果前后兩臺車為相同顏色，我們將執(zhí)行溶劑消耗量較小的短清洗，即只對噴杯內(nèi)外表面進行清洗，如果前后兩臺車為不同顏色，我們將執(zhí)行溶劑消耗量較大的長清洗，即對噴杯內(nèi)外表面及管路皆進行充分清洗。

清洗程序通常為設備廠家安裝調(diào)試設備階段編制，為滿足所有工況下清洗量充足，清洗程序通常具備優(yōu)化空間。通過現(xiàn)場實驗計算噴杯內(nèi)表面及管路溶劑出漆速度為50ml/s，噴杯外表面清洗溶劑出漆速度為70ml/s。

因此我們著手針對清洗程序進行優(yōu)化，以短清洗為例，嘗試進行降低清洗消耗試驗，通過1 個月的逐步放大實驗，逐步將旋杯內(nèi)表面溶劑出漆實際由1.5s 降低至1.0s，旋杯外表面清洗溶劑出漆時間由1.0s 降低至0.5s，程序更改后穩(wěn)定運行，無不良缺陷產(chǎn)生，確定狀態(tài)后進行全面更改，實現(xiàn)單次清洗溶劑節(jié)約40%。

3.1.2 優(yōu)化無效清洗損耗

當我們分析長清洗程序時發(fā)現(xiàn)依然具備優(yōu)化空間，如現(xiàn)有面漆長清洗程序后段存在1s 噴杯內(nèi)表面溶劑出漆，而長清洗之后馬上將進行的填充程序中同樣存在足量的噴杯內(nèi)表面清洗，因此判定長清洗中的這1s 清洗為無意義浪費，因此決定予以取消，長期運行后觀察無異樣，實現(xiàn)單次清洗溶劑節(jié)約20%。

3.2 降低設備清洗頻次

3.2.1 油漆一站式噴涂

某油漆產(chǎn)量大并且色差對噴涂環(huán)境不敏感，占比我廠年總產(chǎn)量的約33%，該油漆為金屬漆，在常規(guī)工藝布置下按照兩站式（4+4）噴涂，單次噴涂占用8 臺面漆機器人。

通過長期對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，分析確認該油漆具備兩站式噴涂改為一站式噴涂的可行性。油漆一站式噴涂可以減少4 臺機器人的使用。將極大減少溶劑消耗。

因為此項更改涉及全部5 款在產(chǎn)產(chǎn)品的工藝方案垂直切換，風險較大，項目實施需要完備的推進計劃。

表2 油漆一站式噴涂項目推進計劃

通過近10 個月的調(diào)試驗證，歷經(jīng)油漆配方調(diào)整、漆膜膜厚優(yōu)化、噴涂軌跡調(diào)整、痱子點、桔皮等漆膜缺陷改善等多項問題，最終完成一站式噴涂方案切換，實現(xiàn)機器人占用數(shù)量減半，直接降低清洗溶劑消耗50%。

3.2.2 單/雙機器人噴涂雙色車頂部

隨著客戶對車身涂裝個性化需求逐漸強烈，雙色涂裝車身（頂部與下部噴涂不同兩種顏色）需求比例逐漸升高。雙色噴涂工藝流程一般設計為兩遍噴涂，即第一遍對車身進行整體噴涂，第二遍噴涂車身雙色部分，并對非雙色部分進行遮蔽，避免兩次噴涂車身混色。

我們發(fā)現(xiàn)二遍雙色部分噴涂時，噴涂區(qū)域往往較小，一般僅限于頂蓋及A 柱區(qū)域，因此我們考慮在車身進行第二遍雙色噴涂時，進行針對性程序編制，利用1-2 機器人完成雙色區(qū)域噴涂，將機器人占用數(shù)量由4 臺降至1-2 臺。同時免去余下機器人的清洗填充步驟，節(jié)約成本。當雙色方案為僅頂蓋雙色時，可采用1 臺機器人完成噴涂任務，當雙色方案為頂蓋及A 柱雙色時，考慮機器人有限的作業(yè)空間，可采用2 臺對側機器人完成噴涂任務。

機器人仿形程序編制過程中我們會遇到一些困難，因為根據(jù)噴房機器人布置及生產(chǎn)節(jié)拍，往往每臺機器人負責噴涂的區(qū)域是相對固定的，貿(mào)然的調(diào)整機器人噴涂區(qū)域會帶來相應的問題，這是我們必須加以解決的問題。

圖4 正常噴涂軌跡(1)與單機器人噴涂(2)

以我司面漆線1 臺機器人噴涂A 車型頂蓋雙色方案時的仿形編制為例，此機器人常規(guī)負責區(qū)域為車身右半平面部分，如圖4。

當編制圖5 所示的單機器人完成整個頂蓋噴涂程序時，如果直接按照原有機器人啟動位置C1 啟動機器人，機器人將直接越過前蓋區(qū)域噴涂頂蓋，考慮噴房空間的Y 向距離有限，此方案會造成機器人3 軸與噴房壁板碰撞風險，為滿足機器人運行時相對室體位置安全，需通過試驗，將啟動位置進行延遲計算，更改至位置C2，同時采取頂蓋前后分段式噴涂，即沿車身縱向噴涂頂蓋前半部分，然后再噴涂頂蓋后半部分，避免縱向單次運行軌跡過長導致的機器人軸臂與室體壁板的碰撞風險。

圖5 正常啟動位置 (1)與單機器人啟動位置(2)

一般機器人安裝時為避免噴漆室內(nèi)左右兩側機器人執(zhí)行程序時發(fā)生碰撞，會對機器人位置限定不可超過噴房Y 向中線，我們在實現(xiàn)單機器人噴涂頂蓋則必須使機器人運動軌跡跨越中線，完全覆蓋頂蓋上部空間，因此需將此設置更改至可越過Y 向中線，擴大機器人合法運動空間。

圖6 機器人合法運動區(qū)域更改

通過以上更改，我們實現(xiàn)了使用1 臺機器人完成雙色車黑色頂蓋噴涂，進而取消了3 臺機器人的運動、清洗及填充動作，降低清洗溶劑及填充材料的成本。

表3 單機器人噴涂降本經(jīng)濟效益計算

4 結束語

論文正文分別從噴涂工藝方案、機器人編程方案、清洗填充程序等方面總結了一系列以現(xiàn)場噴涂工藝方法為出發(fā)點的創(chuàng)新降成本方案，為現(xiàn)場工程師提供技術方向降低車間生產(chǎn)成本的案例示范?，F(xiàn)場工藝人員應該從自身工作性質(zhì)出發(fā)，立足本崗，嚴格把握工藝設備及工藝流程，對現(xiàn)場工藝參數(shù)進行監(jiān)管，及時發(fā)現(xiàn)不必要的浪費現(xiàn)象。在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，開闊思路，發(fā)掘降成本新思路。