焊装车间工程总承包项目的决策和准备

作者：机械工业第四设计研究院 林华

欢迎访问e展厅 展厅 9 焊接设备/切割机展厅 交流电焊机, 直流电焊机, 气体保护焊机, 埋弧焊机, 高频焊接机, ... 概述 我国建设项目管理体制的深化改革促进了工程总承包在汽车行业的发展，许多汽车工厂的新建分厂或新建生产线都采用设计采购施工（EPC）/交钥匙总承包方式。由于发达国家依靠市场来合理有效地配置资源，社会分工细致合理，强调专业化的作用。因此，汽车工厂在企业内部组织和人员配置上，侧重在汽车生产方面。与国内的汽车工厂不同，在工厂建设方面，国内工厂有常设的基建办等类似的部门和人员，而发达国家的汽车公司除了配备一些专业的工艺规划人员外，其他专业技术工作大多依靠社会上专业化的力量。 国内合资企业一般把新建工程分为土建和公用系统工程（B&U）、设备和电控工程（M& E）两部分。由于汽车工厂是以制造、安装工艺设备为主导的工程项目，在汽车主机厂冲压、焊装、涂装、总装四大工艺中，只有冲压和焊装工艺，是影响车身精度的重要工艺，因此主机厂对焊装工程的质量要求也就非常高。 工程建设项目总承包可以合理配置资源，提高工程建设实施与管理水平，提高投资效益、环境效益和社会效益。 建设项目的建设周期一般分为决策阶段、实施准备阶段、实施阶段和投产竣工阶段。下面仅就项目的决策和实施准备阶段作具体阐述。 项目决策阶段 项目决策期最重要的工作内容之一就是项目定义和项目目标论证，即完成一个建设方案。这个工作一般不归在工程总承包的工作范围内。国外和合资的汽车企业，一般严格尊重知识产权和专有技术。有时招标文件的项目定义非常简单，只有产品方案或建设标准，有的有一个工艺流程方案。投标人可以按照自己的特长编制工艺技术方案进行投标。招标人对投标工艺技术方案进行比选，选定提供最佳的投标方案者作为优先供应商。然后业主与优先供应商组成一个团队，进行联合的初步设计。初步设计完成后再谈总承包合同，如果谈判顺利，业主与优先供应商签订总承包合同。国内的汽车企业，往往让各个供应商无偿的做一些方案，他们也在这些方案中加入一些自己的想法，然后拿着这些方案与各家讨论，最终在众多方案中选定一个方案，让各家以此方案为准投标，再确定中标的供应商，实际上等于总承包商也参与了项目的决策阶段。 总承包项目决策阶段应明确以下的基础目标。 1. 质量目标：包括使用功能、生产能力、技术水平和产品等级的要求。使用功能即车间的用途；生产能力是指项目建成后的正常生产运营年份能达到的预期生产能力。一般生产能力越高，要求技术水平也越高。在焊装车间有时会有一个说法：焊点自动打点率达到多少，可以算作技术水平的一项指标。产品等级是指要明确白车身的尺寸精度，控制范围，焊点、焊缝质量要求等。 2. 进度目标：在合理工期时限内，设定各个阶段的进度目标，完成建设项目的进度规划。 3. 投资目标：完成建设任务，需要投入的人力、财力、物力。并初步提出总投资规划，讨论明确投资目标，再调整质量目标，进行投资控制。 项目实施准备阶段 项目实施准备阶段的主要工作是工程设计、分包采购和进场实施准备。 首先开始进行工艺设计，并与业主确定车间工艺平面布置图，然后进行厂房的设计，同时，土建设计还要注意整个工厂与其他车间的一致性和协调性。要确认循环冷却水供水点、供水量、水质要求、进出水温差要求，循环水塔的方式（开式还是闭式）、管道以及阀门等要求，然后开始给排水专业设计，合资企业的工厂大多还要有消防喷淋系统的要求。要确认冬季是否采暖、夏季采用空调还是风扇，通风除尘等要求后开始暖通专业设计。要确认压缩空气的供气点、耗气量和供气压力（一般是0.6MPa），压缩空气的质量等级；确认CO2气体和氩气等特殊气体的供气方式、供气点、耗气量和供气压力等，然后开始动力专业设计。要确认车间供电点、安装容量、功率因数和暂载率、电压波动要求，特殊电压要求（如高压、直流单相等非低压三相380V要求），采用插接母线还是电缆供电，母线高度位置，工位照度要求，较大的焊装车间一般都有单独的配电间等。在设计过程中各个专业之间还要互提资料，以保证设计完整准确。 在工艺设计中，最重要的是完成工艺平面布置图的设计，其中焊装工艺分析的好坏是工艺设计成败的关键，在工艺设计阶段要完成以下工作内容： 1. 工艺研究，工位焊点分布、节拍研究、节拍时间表制作、焊钳的数量，规格的初步确认以及工位布局研究。 2. 按照数模、产品零件树、焊点图和节拍要求，详细考虑车身的焊装工艺流程，确认工位数，编制工艺流程卡。 3. 参与SE(同时工程) Simultaneo us Engineering，重点是生产性分析和作业性分析。 4. 合理分区，先按照功能对车间进行大的分区，然后按照生产、物流的要求等对每个区的位置、大小等进行分块和调整。 5. 进行详细工艺平面图的完善，确认设备的详细坐标位置，设备的外形和尺寸，按实际大小和位置放置地面各类电气控制柜、料箱、料架以及工艺平台等，提出最终设备清单。 6. 根据工艺要求，同时汇总钢结构供应商所提的资料，提出钢结构需求资料。 7. 根据最终设备清单，汇总提出水电气等公用耗量资料。 8. 汇总设备供应商所提的设备基础资料，提交设备基础等特构资料。 9. 按照工艺要求，提出夹具式样书。 10. 按照工艺要求，对输送装置进行概念细化，提出输送装置的式样书。 为了做好工艺平面布置图的设计，还要尽快对关键标准和非标准设备进行分包招标采购，如机器人系统、生产输送系统、焊装夹具、门盖包边系统、空气净化系统和三座标测量机系统，再确定供应商。然后由这些供应商进行细化设计和选型以后，由供应商提出设备基础等特构资料和公用要求，再交由结构专业和公用专业进行土建设计和公用系统设计。 工程设计的另一项主要内容是非标设备设计。主要包括焊装夹具的设计和各种工件输送设备的设计，以及电气控制系统的设计。 焊装夹具的设计是焊装车间非标设计的重点，焊装夹具是车身精度形成的关键保证因素。这里简单介绍一下设计流程。首先，按照生产工艺和节拍的要求，对照产品零件树进行数模分析，初步确定生产工位数和每个工位的零件组成和工艺内容，完成焊接流程图，确定焊装夹具清单。按照产品的定位信息要求，完成夹具的概念性设计及夹具式样书。按照夹具式样书，再进行详细的夹具设计，首先完成详细的三维设计。如果采用机器人焊接，还要进行机器人焊接模拟。三维设计完成后，要进行设计评审，邀请业主参加。按照评审意见，三维设计修改完成后，再开始二维工程图设计。夹具设计完成后，就可以根据最终的工艺流程，进行焊机、焊钳、螺柱焊机、CO2焊机和涂胶机等相关设备的采购；根据焊钳模拟的结果，由焊钳供应商进行焊钳详细设计后，完成焊钳、平衡器和焊机焊钳滑轨的采购。 对于焊装车间总承包项目，还要按照生产工艺要求，进行生产系统的其他非标设计，包括生产输送系统、车间IT系统、生产中控系统、生产物流系统以及工艺钢结构等设计。生产输送系统是指采用各种非标设备满足工件在生产工位之间的输送以及跨车间的输送。这些输送系统虽然不象夹具一样直接对车身的质量产生影响，但却是生产能否顺利进行的保证，是生产能否满足节拍要求的保证，更是整个工程能否成功的关键。合理、有效的工位间工件输送，可以大大减轻工人的劳动强度，提高工作效率，减少返修率，提升产品质量。 由于焊装车间往往采用间歇生产，而涂装车间往往采用连续生产，生产节拍不同，因此从焊装车间到涂装车间的白车身输送线，不仅具有转运的功能，还应具有储存的功能，因此大多采用积放式的输送线，储存量根据均衡生产的要求计算，一般不少于焊装车间半个班的产量。 在设备提出电控资料后，即可开始电气控制系统的设计。在汽车焊接生产过程中，由于焊钳产生的磁场较大，焊接飞溅较多，电气设计应充分考虑电流冲击及电磁干扰等特殊环境的要求，电气元件往往都采用耐强磁场和密封性较好的高防护等级的电气元件，一般防护等级为IP54，保证控制系统软、硬件运行稳定。 进场实施准备包括人员的准备，要配齐各类施工技术人员，要有上岗证，特种作业人员要有特种作业证。设备安装阶段焊装车间常用的特种施工人员有：起重工、叉车司机、电焊工以及电工。要配齐各类施工机具，如起升10m的液压升降车、叉车；场地、道路的准备，是否有施工和堆放材料的场地，是否修好了施工车辆进出的道路；施工水电的准备，设备安装阶段要在车间内部布置几处临时动力配电柜，每个配电柜的服务半径应为60m左右，如新建车间，有时还要考虑夜间临时照明；现场办公和生活设施的准备等。 项目部应指导分包方编制《施工组织设计》。要求内容全面并符合实际，具有可操作性和可检查性。项目部应重点检查分包方的安全预防措施是否有效、到位。 核查开工条件，发现问题应及时书面通知责任方要求纠正。条件具备后，即可开始项目的实施阶段。(end)

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