发动机生产线装配流程，干货精益发动机装配测试线的设计和应用

发动机生产线装配流程，干货精益发动机装配测试线的设计和应用1.2 工艺投资整条装配线由缸体分装、曲轴分装、活塞分装、缸盖分装、曲轴回转力矩检测、裸机试漏、主线装配、冷态试验、总成测漏、电检、热试验（点火）和性能试验（抽测）组成。01 设计理念、准则和特征1.1工厂规模工厂规模主要取决于市场规模，如果市场容量大，超过了工厂的“经济规模”（15万辆/年），理论上可以按照“经济规模”设计，这样建成后产品成本最低。如果市场需求不明朗，应该采用3万辆/年、5万辆/年、10万辆/年滚动发展，盈利后再增产投资到“经济规模”。我们可以称之为“一次规划、分期投资、分步实施，滚动发展”，但一次规划要求生产线必须具有模块化的能力，现代汽车寿命周期在变短，应充分考虑今后变型的需要。

发动机装配线

现代汽车制造企业逐渐以低成本、柔性化、多机型混流、精益生产为发展趋势。

作者在主导了3条产线规划的基础上简要总结一下经验（新能源驱动电机大装配不在此文范围，不过有些理念是相通的）。

在建产线的过程中我们十分注重创新突破，把优秀的产线集成商当做合作伙伴，有很多技术都形成了基准、专有技术或专利，如工厂数字化技术、物流动线模拟与规划技术、主线100%集配&多层料盒与发动机随行技术、AGV/RGV技术、 协作型机器人 拧紧、协作型机器人 视觉、协作型机器人 AGV、视觉引导机器人涂胶技术、低压/高压燃油系统氦检、冷试、热试、性能台架技术等…！

01 设计理念、准则和特征

1.1工厂规模

工厂规模主要取决于市场规模，如果市场容量大，超过了工厂的“经济规模”（15万辆/年），理论上可以按照“经济规模”设计，这样建成后产品成本最低。如果市场需求不明朗，应该采用3万辆/年、5万辆/年、10万辆/年滚动发展，盈利后再增产投资到“经济规模”。我们可以称之为“一次规划、分期投资、分步实施，滚动发展”，但一次规划要求生产线必须具有模块化的能力，现代汽车寿命周期在变短，应充分考虑今后变型的需要。

整条装配线由缸体分装、曲轴分装、活塞分装、缸盖分装、曲轴回转力矩检测、裸机试漏、主线装配、冷态试验、总成测漏、电检、热试验（点火）和性能试验（抽测）组成。

1.2 工艺投资

发动机装配线投资为占比60%左右 检测设备（含台架）投资占比20%左右， 土建动力投资占比20%左右， 生产辅助费用投资占比3%。 工艺投资主要由设备组成，进口设备价格比国产高5~10倍，可采用国外设计和中外共同制造的设备，发动机的装配线，其价格相当于全进口装配线价格的60%~70%。因此严格控制设备价格后，可以减少工艺投资约15%~25%，低成本可以通过降低自动化率、 能力建设分步实施来实现。

1.3 工作体制

按常规的年时计算，年工作日251天（2班2倒，工人与设备每周休息2天），设备开动率98%，T=251*16*98%= 3935 小时，如果按2S3G，年工作日303天（工人每周休息2天，三班制）T=303*22.5*98%= 6681 小时，采用精益的年时体制比常规的体制可以减少工艺投资约40%。

产能规划：150K/Y ， 工作体制：4539小时/年，OEE：98% ，整线节拍：(4539*0.98*3600)/150000=106秒；

装配产线关键的KPI指标DSTR:

DSTR :即单台实际手工作业时间/单台DST时间，为一种倍率系数，反映该机型在实际生产制造中对工厂所有作业人员的综合利用效率。

DST:某种车型的单台设计基准时间（手工作业），即完成该机型所需最小手工作业时间，反映该车型与现有车型在设计（手工工时）方面的差异（好坏）。

1.4 质量控制策略

关键力矩用计算机控制（主轴承盖、连杆、缸盖和飞轮螺栓力矩），主要力矩采用电动扳手控制，压装时采用压力传感器；水套、油道、曲轴箱等泄露检测；曲轴自由旋转力矩检测；防错技术应用。

结合FMEA制定防错技术，如照相比对、激光检测、部品指示系统、线体互锁，FMEA的最终控制水平为80%以上。

发动机生产试验以冷试验为主，辅以热试验（10%抽检）来取代过去100%的热试验。

为了达到品质的控制水平，推荐自动化率的最小要求为15%。为了降低投资，设备的投资方案可以从全自动设备改为半自动方案。

如下图1，检测设备SOP 6个月通常按100%热测试实施，后期可以按100%冷试 一定比例热试。

发动机性能品质保证每月1台发动机性能进行全面检查，COP是生产一致性测试是在产品量产前就必须完成的，至少3台。

图1 测试工艺流程

1.5 柔性化与模块化

现代汽车寿命周期短，一般四五年就要换型，这就要求在尽可能短的生产准备时间和追加少的投资就能快速适应产品变更，这种生产线就是柔性线。

通常柔性的要求是可兼容汽油机和柴油机两种机型，目标是3种机型及以上。

机型的兼容性在投资阶段就要考虑，只需更换夹具、调整适配器的托盘、机器人是比较好的选择。

1.6 物流设计

仓库至装配线线边多采用AGV技术 零件到料架采用人工投料，物流路线尽量不要交叉。布局必须在同一栋楼，方便物流运输（路线最短原则）；没有交叉运输，最大化降低安全事故风险；最少化线边库存；装配线两端设置一定的预留面积用于扩展是必须的，在产能提升前，预计产能提升所需的自动化工位，通过延长滚道的方法就能实现装配线的模块化扩展。实现100%集配是目标（图），在规划时就必须考虑布局的安排，手动工位尽可能集中在一个区域，避免孤岛作业。全自动集配率好处：降低工位无附加价值工作、改善每分钟取件数、采用AGV运输、避免人工错配并节省人工成本。

现代汽车寿命周期在变短，充分考虑今后变型的需要，后期新增装配二线和投资部分试验设备 ，AGV小车实现生产装配和物流运输 从而实现单元式柔性化自动搬运、投料，环保化、人性化和自动化。

1.7 设备选型

发动机装配线由缸体分装、曲轴分装、活塞分装、缸盖分装、曲轴回转力矩检测、裸机试漏、主线装配、冷态试验、总成测漏、其它检测、热（点火）试验和性能试验（抽测）组成。

托盘与料盒集成设计比较好，料盒可以拆卸，基座和支撑都采用铝合金。传送带采用摩擦滚轮，线体转台周围必须有安全防护，电动和气动柜子和平台必须在装配线内侧，不与操作工干涉。

拧紧工具分为全自动、半自动 和手动拧紧，一线品牌有Atlas BOSCH Dessouter(马头)，Ingersoll Rand(英格索兰)；其它品牌APEX URYU(瓜生)，Estic (艾斯迪克)，YOKOTA(横田)，SATA(世达). 日产普遍使用电脉冲拧紧工具，主要优势在于方便数据追溯、噪音小，效率高（拧紧转速高），电脉冲拧紧电源采用电、油压脉冲，气动噪音大，而且精度低，用于台架试验拆卸等精度要求不高的场合 工具精度：通常采用拧紧标定仪与拧紧的力矩数据对比，精度在 /-10% 内属于非常精确，—/-15%属于精确范围， /-20%属于一般。

协作型自动拧紧机（如图2）采用的是关节机器人与拧紧枪集成，自动上料功能没有问题，套筒的更换是为了多种机型考虑，需要由人工来完成；最大拧紧力矩在满足工艺要求的情况下 反应速度取决于设备，但对于机器人要减速50%以确保操作人员的安全。这种机器人应用范围很广，拧紧工位（预拧、中间拧紧、返松、检查、润滑和涂胶工位）。

涂胶设备：现在多采用在线涂胶机，简单的支架零件涂胶采用2D 的涂胶机器人，通常为离线涂胶机，在线的多为涂胶机器人（3D），设计时供应商需要根据产品CAD 图纸获取涂胶点坐标来设计涂胶的轨迹，涂胶的质量保障：胶径通过胶嘴来控制 涂胶后必须在5分钟内完成拧紧，一期出现过油底壳台架试验后微渗机油的现象，渗漏位置集中，经过调查发现操作人员发生了变更，前后2人采用了不同的拧紧顺序造成（对策零件的拧紧常识是从中间到两边交叉拧紧的顺序），品质管理部门日产支援认为胶径和胶的轨迹也是发现的问题，受气温的影响，热胀冷缩，冬天胶径会变细，如果车间没有恒温空调的话，需要调整涂胶的压力、或者更换胶嘴、涂胶管来实现，涂胶管通常采用￠13，最大长度10米的聚四氟乙烯。

1.8 人机工程、绿色环保

人机工程必须在设备的设计和制造初期就开始考虑，主要从作业者姿势负荷评价、搬运物重量、操作力方面综合评价。每个工位在设计之初都完成了人机工程评价。

具体的体现是无污染、低噪声、低排放。发动机装配具体应用案例如采用协作型机器人、拧紧电枪替代风枪、采用冷试逐步替代热试，大量采用AGV 技术等。

协作型自动拧紧机采用的是关节机器人与拧紧枪集成，协作型自动拧紧机是人机工程交互的典型应用。

1.9 信息化技术

全工位采用RFID技术，应用信息技术是智能制造、大数据趋势，是企业看不见、不易模仿的软技术实力。做质量追溯应该结合售后和历史流出不良制定追溯和预测方案，这样才能做到有的放矢，投资效益最大化。经过实践探索，利用数据系统的好处：

1）. 一次下线合格率：从70% 提升至99%以上

2）. 降低返修、停线

3）. 降低对热测试的依赖

02 总结

发动机装配线要实现精益生产，其工艺设计是否贯彻精益生产的理念，这点非常重要。否则，一个不是按精益生产理念设计的发动机装配线，而要实现精益生产，那是十分困难的。