關(guān)鍵詞：電動汽車；底盤生產(chǎn)線；精益生產(chǎn)；裝配質(zhì)量

0 前言

電動汽車的底盤裝配工藝是總裝線上最復(fù)雜的工藝之一，主要體現(xiàn)在裝配物料數(shù)量多、品種雜、裝配形式多樣。對于底盤裝配線的布局，需要做好各工序間銜接及路徑規(guī)劃，出于底盤裝配用托盤的功能要求，對于托盤上裝夾放置的零部件，其定位精度要求較高［1］。張方哲等［2］以精益生產(chǎn)為指導(dǎo)，為提高飛機(jī)蒙皮族零件產(chǎn)能，從拉動式生產(chǎn)、瓶頸工序及鈑金加工工藝優(yōu)化3 個方面提出生產(chǎn)改善措施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程精益化。王彥杰等［3］基于精益生產(chǎn)的理念，從工序、物流距離、生產(chǎn)線布局、生產(chǎn)線平衡及物料工裝5 個方面來實(shí)施改善計劃，提高產(chǎn)線平衡率，縮短物流距離。趙培杰等［4］針對汽車座椅滑軌的精益生產(chǎn)，從人員、工裝設(shè)備、運(yùn)輸條件3 個要素分析產(chǎn)品制造的全過程，提高生產(chǎn)效率。

底盤裝配的質(zhì)量對車輛性能有很大影響，電動汽車制造企業(yè)有必要做好電動汽車底盤裝配線作業(yè)精益生產(chǎn)工作。

1 底盤裝配線作業(yè)現(xiàn)狀分析

以某汽車制造企業(yè)為例，其生產(chǎn)的電動汽車在總裝車間完成底盤的分裝、終裝及檢測，其中底盤分裝線項(xiàng)目包括電驅(qū)動系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，其主要裝配零部件見表1。底盤終裝時，將在底盤工裝上完成合裝的底盤總成與車身結(jié)合在一起，然后用螺栓將車身、底盤、動力電池按規(guī)定質(zhì)量要求連接。底盤終裝結(jié)束后，車輛還需要在總裝車間完成整車內(nèi)飾、機(jī)艙后備箱其他附件的裝配，以及油液加注，然后在自動化檢測設(shè)備上進(jìn)行底盤性能檢測。

該企業(yè)采用制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）組織整車生產(chǎn)過程，實(shí)時有效監(jiān)控生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的緊固扭矩、質(zhì)量控制、生產(chǎn)節(jié)拍、物料庫存。同時，按照訂單模式生產(chǎn)，即下游工位所需，向上游工位獲取的拉動式生產(chǎn)。該生產(chǎn)模式在生產(chǎn)傳統(tǒng)燃油車時，人機(jī)協(xié)作狀態(tài)較好，但在生產(chǎn)插電式混合動力汽車（PHEV）時，出現(xiàn)了人等車、物料輸送距離遠(yuǎn)、作業(yè)方法不匹配等問題，如圖1 所示。

目前，該企業(yè)的電動汽車底盤生產(chǎn)裝配線主要存在以下問題：

（1） 生產(chǎn)線舊線微改，設(shè)施設(shè)備利用效率不高。該企業(yè)底盤生產(chǎn)裝配線的驅(qū)動電機(jī)分裝線由原發(fā)動機(jī)分裝線改制，動力電池分裝線由發(fā)動機(jī)變速箱合裝線改制。在裝配驅(qū)動電機(jī)與減速器時，殼體結(jié)合的擰緊力矩與燃油車的發(fā)動機(jī)變速器合裝殼體力矩等工藝要求不同，所用輔助支撐受力也不盡相同。電動汽車底盤裝配所用的設(shè)備為原燃油車的裝配線設(shè)備，能夠完成電動汽車底盤部件的裝配，但匹配度有一定差距。

（2） 工位布局不精準(zhǔn)，工序間傳導(dǎo)能力弱。該企業(yè)的原底盤生產(chǎn)裝配線布局按照分裝線與終裝線協(xié)作的方式設(shè)置。燃油車有燃油發(fā)動機(jī)、驅(qū)動橋、油箱，而電動汽車底盤部件為動力電池、電機(jī)、電機(jī)控制器等，這些部件裝配區(qū)域直接在燃油車替換區(qū)域裝配，對工廠總裝車間的布局調(diào)整影響不大，但電機(jī)、電機(jī)控制器及減速器在發(fā)動機(jī)裝配區(qū)域，該區(qū)域的電動汽車底盤裝配部件種類增加，使得裝配空間受到影響，各工序間還按油車裝配來考慮，導(dǎo)致工序間傳導(dǎo)不流暢。

（3） 人員素質(zhì)不高，裝配質(zhì)量受影響。該企業(yè)在變更產(chǎn)品線、生產(chǎn)電動汽車時，一線裝配人員不會隨之更換，而電動汽車很多工藝參數(shù)要求不一樣，而大部分員工還是按照傳統(tǒng)燃油車生產(chǎn)方式和質(zhì)量要求去對待。例如：驅(qū)動軸擰緊在燃油車變速器和電動汽車變速器法蘭盤上的力矩和要求就不一樣，如果還用老方法就會導(dǎo)致裝配質(zhì)量下降；動力電池等高壓部件的滿載電壓為350 V，超過了人體安全電壓上限值，因此其裝配要求和安全防護(hù)要求和燃油汽車管路線束裝配不一樣，仍按油車防護(hù)方式和裝配方法進(jìn)行裝配作業(yè)，會有潛在風(fēng)險。

（4） 工藝水平不高，智能化水平低。裝配流程可概括為核對信息、取件、取工具、裝配、檢查、標(biāo)記、放回工具等，其中多數(shù)操作由人工完成。例如，裝配驅(qū)動半軸，需用射頻識別（RFID）掃碼槍掃描，拿取、掃碼、放回的動作至少用時3 s，裝配時還需要找到擰緊位置，然后用電動控制（EC）扳手緊固，如果部件緊固件的力矩不同，則需要反復(fù)換槍，這些過程都會增加人工成本。整體而言，電動汽車底盤生產(chǎn)裝配線作業(yè)中存在問題的主要原因是自動化、智能化水平較低。

2 電動汽車底盤生產(chǎn)裝配線作業(yè)精益生產(chǎn)方案

對該企業(yè)電動汽車底盤生產(chǎn)裝配線各工位開展調(diào)研，分析生產(chǎn)線的產(chǎn)線布局、員工狀態(tài)、安全質(zhì)量制度及工序后，本著解決實(shí)際問題思路提出了以下底盤生產(chǎn)裝配線精益生產(chǎn)方案：

（1） 精細(xì)化布局，做好工序間銜接。基于原產(chǎn)線布局，將前端（包括電機(jī)、電池散熱器、保險杠橫梁）分裝區(qū)放置在右側(cè)空間，將動力電池接上高壓線束，控制線束及冷卻水管放置在中間位置，在前橋分裝線上的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝配放置在前面，電機(jī)控制器置于底盤分裝線，取消原有底盤線。經(jīng)過調(diào)整后，底盤線沒有空閑狀態(tài)的裝配工位，功能區(qū)更強(qiáng)，能夠?qū)τ诂F(xiàn)場作業(yè)起到質(zhì)量監(jiān)控和安全監(jiān)督效果，操作人員和機(jī)器間的作業(yè)能夠有效配合。

（2） 加強(qiáng)人機(jī)協(xié)作，提高智能化水平。現(xiàn)場作業(yè)人員操作的動作有很多可以由機(jī)器完成，但機(jī)器動作稍顯笨拙，可以由操作者通過RFID 掃碼操作，在高精槍進(jìn)行擰緊動作時，部件定位則交給機(jī)器來完成，待機(jī)器將螺栓螺母擰緊到規(guī)定值后，自動報告或顯示，數(shù)據(jù)已上傳到MES 進(jìn)行校核儲存，這樣可減少人員作業(yè)流程，提高生產(chǎn)裝配效率。對于電動汽車底盤智能化裝配，裝配電機(jī)與減速器可設(shè)置緊固螺栓，動力電池由車身底盤螺栓進(jìn)行緊固，前后懸架則由螺栓緊固在車身上。電機(jī)總成吊裝，動力電池轉(zhuǎn)運(yùn)舉升，前后橋吊裝，前端吊裝都設(shè)置為智能化運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3） 統(tǒng)籌量化指標(biāo)，確保工藝準(zhǔn)確性。電動汽車排產(chǎn)計劃通常較燃油汽車多，因此需要將底盤生產(chǎn)裝配線的生產(chǎn)節(jié)拍提高到58 s。然而，燃油汽車的生產(chǎn)節(jié)拍為81 s，電動汽車在裝配非電動化系統(tǒng)如轉(zhuǎn)向橫拉桿、副車架等部件時與燃油汽車的要求是一樣的，即裝配還是按照81 s 的生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行，這導(dǎo)致電動汽車產(chǎn)量上不去。因此，需要優(yōu)化裝配工序中的每一個作業(yè)的動作，通過不同的操作人員多次模擬操作動作得出操作時間，這需要分早、中、晚不同時間段演練，以保證在人員不同、時間不同的情況下，操作動作一致，用時一致。

（4） 逐級科學(xué)管理，保證質(zhì)量安全。個人級的管理落實(shí)到班組，崗位級的管理落實(shí)到車間，班組級的管理落實(shí)到廠部，由工廠-車間-班組組成質(zhì)量安全巡視小組，對每個工位進(jìn)行動態(tài)循環(huán)檢查?，F(xiàn)場按照準(zhǔn)時化（JIT）拉動式生產(chǎn)原則，準(zhǔn)時供料、準(zhǔn)時轉(zhuǎn)運(yùn)、準(zhǔn)時生產(chǎn)，不造成貨物堆積。同時，安排專人通過信息管理系統(tǒng)，全時段監(jiān)控生產(chǎn)裝配線運(yùn)轉(zhuǎn)情況，一旦發(fā)現(xiàn)異樣立即通過通信系統(tǒng)或?qū)χv方式聯(lián)系現(xiàn)場責(zé)任人。通過全員全方位全時段的生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)時監(jiān)控，來保證作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)安全。

3 方案實(shí)施效果

通過精細(xì)化布局、加強(qiáng)人機(jī)協(xié)作、統(tǒng)籌量化指標(biāo)和逐級管理等方法，實(shí)地演練操作動作及行走路線，加強(qiáng)質(zhì)量和安全管理，引入智能化裝配技術(shù)，調(diào)整各工位的人員配置等方案的實(shí)施，底盤生產(chǎn)裝配線各工位的平衡率接近96.57%。

電動汽車底盤生產(chǎn)裝配線實(shí)施精益生產(chǎn)后，減少了裝配工位數(shù)和底盤裝配工作人員，增加了質(zhì)量檢驗(yàn)和控制工位。減少操作人員數(shù)量主要是因?yàn)樵趧恿﹄姵?、電機(jī)擰緊及吊裝時采用了智能化技術(shù)。在取消底盤線空閑工位后，其設(shè)備利用率提高了15.91%。通過精益生產(chǎn)方案的實(shí)施，生產(chǎn)節(jié)拍從81 s 提高到58 s，生產(chǎn)效率提高了28.49%，質(zhì)量安全事故發(fā)生率大幅降低。

4 結(jié)語

本文針對某汽車制造企業(yè)的傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)資源，從電動汽車與燃油車結(jié)構(gòu)差異化最大的底盤入手，進(jìn)行底盤生產(chǎn)裝配線的布局調(diào)研，分析人、機(jī)、料、法、環(huán)等因素，從工位設(shè)置、產(chǎn)線布局、裝配智能化及管理精細(xì)化等方面提出了底盤生產(chǎn)裝配線的精益生產(chǎn)方案。該方案可為企業(yè)在減少人員配置、提升底盤裝配質(zhì)量、加強(qiáng)員工安全意識、提高生產(chǎn)效率方面提供參考。