浅谈汽车生产中的柔性制造

作者：中国第一汽车集团公司 张敏 魏伟

欢迎访问e展厅 展厅 8 CAD硬件/先进制造技术展厅 图形工作站, 绘图仪/大幅面打印机, 3D控制器/3D鼠标, ... 1、柔性生制造的特点 根据机械制造科学的标准分类，按照生产系统内自动化水平的高低，柔性制造可以分为柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS )、柔性制造线(FML)和柔性制造工厂(FMF)。柔性制造最大的特点在于制造上的柔性。汽车生产中其表现如下。 a. 设备柔性：设备能完成多种加工，利于实现批量生产、降低库存费用、提高设备利用率和缩短加工周期。 b. 物料运送柔性：物料运送设备能运送多种物料，具有较高的可获得性和利用率。 c. 操作柔性：具有小同加工工艺的工件能以多种方式进行加工，在机器出现故障时易于实现动态调度。 d. 人员柔性：操作人员掌握多种技能，能在小同岗位上工作。 e. 路径柔性：工件加工能通过制造系统的多种路径完成，便于平衡机床负荷，增强系统在机床故障、刀具磨损等情况下运行的稳定性和可靠性。 f. 过程柔性：制造过程能同时生产多种产品，具有混合比柔性，通过提供多样化的产品来提高客户服务水平。 g. 产品柔性：在产品中能随时增加、去除或更换某些零部件，以提高对市场产品需求的响应能力。 h. 批量柔性：在多种生产批量下，制造系统能获得相应利润，保持其在各种需求水平下的获利性。 i. 扩展柔性：制造系统具有开放性，能扩展其生产能力，以适应企业拓展新市场的要求。 j. 生产柔性：无需增加重要制造设施，制造系统能制造多种产品，完成多样化的生产任务。 k.市场柔性：制造系统能在多变的市场环境下求得生存与发展，具有较强的适应动态变化市场环境的综合能力。 2、汽车业柔性制造的作用及其发展 美国、日本、前苏联、德国等发达国家在20世纪60年代末至70年代初，先后开展了柔性制造技术以及装备的研制工作。1976年，日本法纳科公司展出了由加工中心和工收机器人组成的柔性制造单元，为发展柔性制造提供了设备基础。20世纪80年代，随着柔性制造技术的成熟，柔性制造得到了迅速发展，并主要应用于飞机、汽车制造收日。依靠计算机、加工中心和数控机床组成的柔性自动加工系统，使汽车收由单一品种、大批量的生产方式，转向中小批量、多品种、适应市场要求的精益生产方式，也使汽车生产企业的经济效益和管理水平大大提高。 国外汽车工业中，主要汽车厂商如通用、福特、宝马、奔驰、丰田、大众、雷诺、沃尔沃等公司都采用了柔性制造系统。例如，美国福特汽车公司在加拿大的一个发动机厂，在同一条自动线上对4.6 L、5.4 LV8发动机和6.8 LV10发动机实现随机混流生产(年产65万台)；而通用汽车公司的传动系部门于1993年开始作同样的准备，采用FMS，以满足变速器类壳体零件多品种的制造要求；根据1983年出版的《丰田生产力方式的新发展》，该公司在3个月内的汽车产量为364 000辆，共4个基本车型，32 100个型号，平均每个型号的产量为17辆，产量最多的型号也只有17辆，最少的则只有6辆。日本汽车业在20世纪70年代开始大力发展柔性制造，到1987年己经形成较大规模，拥有数控机床2万余台，有柔性制造生产线21条。据日本通产省第8次特定机械设备统计调查表明，以汽车制造收为核心的输送机械制造业， 1987年拥有FMS 31条，1994年增加到818条。尤其是大型汽车制造企业，FMS采用得最多，占7年间增加总量的41％。柔性制造为日本汽车工业生产率追上并超过美国创造了条件。日本汽车在国际市场上畅销小衰与它的柔性化制造密切相关。 国内汽车收与发达国家一样，也是先进制造方式的发源地。上世纪80年代，随着改革开放进程，中国汽车工收开始向发达国家汽车工收系统地学习先进的生产方式和制造方式，其中就包含有柔性制造的内容。上世纪80年代中后期，汽车界的主要生产厂家开始在一些工艺流程和产品制造中，尝试柔性制造，初步积累了经验。上世纪末至今，随着国内汽车企业实力的增加，以及外国公司的大规模进入和生产装备的改善，柔性制造在汽车工收的发展较快。如主要汽车生产厂家第一汽车集团等在一些生产领域开始进行柔性制造，在焊装车间等使用多种机器人，在生产工序上机械手以及其他自动化设备不断增多，在一定程度上可实现多品种的混线生产；一汽一大众汽车有限公司用具有CNC三坐标模块的组合机床柔性自动线生产轿车变速器和离合器壳体，自动线节拍达到40.5s，年生产能力为36万件，工序能力指数Cp>1.33，可连续4星期无故障生产；再如上海通用汽车公司也拥有柔性化生产线，涵盖了各大总成及整车等制造环节，提高了产品换代速度则。随着汽车工收的发展，汽车零部件加工也在向柔性制造力一向发展洲。FMS带来了加工的高度灵活性，使得保持高生产率的同时还能生产更多种类的零件。加工中心作为汽车零部件生产线的重要组成模块，为满足汽车零部件生产领域可靠、高效的生产提供了保证。其开放式结构和柔性结构技术的模块化，以及加工中心切削速度和精度进一步提高，为汽车零部件工收获得了更好性价比。总之，柔性制造门向着车辆制造的各个领域发展。 随着各类先进加工技术的相继问世，柔性制造技术本身也在不断完善和提高。如瑞士的一家工收公司采用了由激光加工中心及CNC自动车床和自动磨床组成的柔性制造单元，该单元由于改用激光加工中心来代替原来的铣床，生产率提高了很多倍，而且产品精度高、质量好。以数控加工为例，为向柔性制造提供基础设备，要求数控系统小仅能完成通常的加工功能，而且还应具备自动测量、自动上下料、自动换刀、自动更换主轴头(有时带坐标变换)、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网功能，特别是依据用户的小同要求，司一力一便灵活地配置和集成。各种相关技术的不断进步，促使柔性制造规模不断扩大，将对汽车生产带来深刻影响。 3、结束语 汽车业传统的单品种、大批量生产方式门向多品种、中小批量及“变种变量”的生产方式过渡，以生产者为主导的生产方式逐步向以消费者为主导的生产方式转变，柔性制造是适应这种转变的较佳的生产制造方式。在生产制造技术、自动化技术、信息技术的基础上，汽车生产中的柔性制造方式在具有产品柔性制造优越性的同时，也有利于将企业中相互独立的产品设计、生产制造及经营管理等过程结合起来，构成企业中覆盖面较大的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化、总体高效益和高柔性。结合企业实际，发展柔性制造技术，会使汽车生产企业受益匪浅，不断提高自身的综合实力。 参考文献 [1] 孙天法. 柔性制造战略 [J]. 经济管理，2004，(7)：11－14. [2] 袁红兵，等. 制造柔性的概念框架及其度量 [J]. 高技术通讯，2000，(5)：50－53. [3] 唐珂. 汽车工业上的柔性制造 [J]. 工程设计与应用研究，1998，(2)：26－30. [4] 李德余. 现代机械加工简况 [J]. 机械产品与科技，2000，(3)：2－9. [5] 林胜. 柔性制造技术及其发展 [J]. 航空制造技术，1999，(5)：13－18. [6] 潘贵善. 汽车制造企业与柔性加工设备 [J].组合机床与自动化加工技术，1996，(9)：2－10. [7] 赵英. 柔性制造对中国汽车工业的影响 [J]. 经济管理，2004，(7)：34－37. [8] 贾青云，等. 现代汽车制造技术之机械加工世界汽车技术发展跟踪研究㈠ [J]. 汽车工艺与材料，2002，(4)：1－5. [9] 吴江贤. 汽车零部件工业的柔性制造 [J]. 机械制造与研究，2004，33(3)：55－57. [10] 李卫京. 面向二十一世纪的柔性制造系统 [J]. 机械工程与自动化，2004，(3)：83－85. [11] 姚福生. 先进制造技术发展趋势 [J].机械制造与自动化，2004，33(3)：1－6. [12] 李指俊. 柔性制造技术及其发展趋势 [J]. 机电一体化，1996，(1)：15－19.(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2/27/2006)