模块化喷涂工厂概念--提高灵活性，降低投入成本

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欢迎访问e展厅 展厅 7 喷涂/清洗/表面工程展厅 PVD涂层设备, 电镀设备, 热镀锌设备, 超声波清洗机, 静电喷粉机, ... 在近期的经济危机之后，汽车制造业目前正开足马力，全速发展。汽车生产数量以及新注册车辆反映出了当今世界对机动车日益增长的需求。除此之外，汽车制造业的投资的热度也重新被点燃。各种新型的涂装厂正处于设计和建设之中，其发展趋势也变得更加明显：越来越多制造商的涂装工厂都将精力集中在能源、材料使用效率上，同时兼具紧凑、灵活的喷涂和自动化概念。 具备高灵活性的喷涂车间不仅结构要相当紧凑，还要能够保证能源和原料的高效利用，这些要求是不是太苛刻了？数量不等的轿车、货车以及卡车驾驶室同在一个喷涂车间完成喷涂，这有可能做到吗？原来只是期望的想法现在却在中国南昌市真的实现了。 所有涂装厂设计过程的最初阶段，都需要考虑喷涂产品的范围以及额定生产能力。在这个特殊案例中，需要考虑到的因素为：具有4种车型变化的SUV，每小时喷涂26辆，每辆车的外表面喷涂面积为15平方米。另外，在这个工厂中还要喷涂一种具有20种不同车型变化的货车，每小时喷涂30辆，每辆车的外表面喷涂面积为20-40平方米。该车内部也要求采用全自动喷涂，由于是具有较大载货容量的货车，因此车厢喷涂面积巨大。不仅如此，还有货车驾驶室待喷涂，每小时2到3辆，其喷涂表面积同乘用厢型车类似。由此，我们可以快速的得出结论，这么多的车型没法在一条产线上完成，需要根据产量的不同进行产线划分。这会是一个什么样的车间呢？ 一个涂装车间适用多种车型：乘用厢型车（20个车型），小产量的卡车驾驶室，以及一款SUV。对于商用型轿车而言，我们计划采用两种不同的处理流程：一是单涂层面漆工艺，二是完整的三重涂层系统。小型及中型客车为批量生产，大型客车只占产量的11%左右。 涂装生产线的顺序决定了涂装车间的标准布局，这样轿车可以持续或循环通过生产线。每个工作站只完成全部喷涂范围的一部分。理论上，可以将各并行工作站合并以实现所谓的盒子原理。该原理的特点是在一个工作站尽最大可能完成更多的喷涂范围。仔细比较一下，我们发现这两种原理具有各自特定的优点。传统喷涂生产线非常适用于单车型的批量生产，而“盒子原理”的灵活性能够满足多种产品的喷涂需求。 线性布局与盒子原理对比，其特点为：车型单一，生产节拍稳定，流程中的特殊应用支持线性布局。采用盒子原理时，生产节拍各异（取决于各车型尺寸、工艺流程和喷涂范围），另外，能够灵活适应对生产能力的要求，这些都是盒子原理的优点。 让我们回到这个特定的任务当中。对货车而言，盒子原理看起来是一个更加经济的解决方案。但实际上又如何呢?如图所示是一个喷涂流程。这里需要进行一个所谓的3湿处理。3湿是指只采用3种喷涂应用，分别为中涂，底漆和清漆，没有任何中间干燥环节，全部的涂层在进行完最终喷涂后再进行干燥。这个紧凑的流程具有十分良好的效果。现在，我们已有了涂装厂布局的雏形。首先，货车通过清洗站，接着为其外部表面进行中涂。清洗站类似一个吞吐站，在此之后，它们被配送到不同的盒子中，完成内部和表面的底漆及清漆喷涂。每个盒子能够以不同的周期时间运行，满足不同喷涂任务的需求。这样一来，只需3个盒子就能满足每小时32辆的额定生产能力。日后如需扩充生产能力，第四个盒子可以很轻易地整合到已有架构之中。 根据以上描述的原理，是否能真的从中找到最有利的解决方案？为了从数量上回答这一问题，在相同的条件下，我们采用线性原理来完成同样的任务。与盒子原理一样，前两个工作站进行清洗及中涂，之后的一些列区域中将采用停走运行方式，货车被从里到外依次进行面漆和清漆喷涂。然而，其局限性很快就会表现出来。由于所需要工作站的数量取决于尺寸最大的车辆，在本案例中，一辆货车的外表面面积为40平方米，但其产量只占到总产量的11%，这就意味着该系统对大多数小型轿车来说过于庞大了。根据喷雾分离系统设计的厂房的长度会变得更大，直接导致能耗提升。另外，过多数量的机器人也使得在变换涂料颜色时的损耗增长。因此，我们的假设得到了实际比较的证实：在本案例中，盒子原理提供的解决方案不仅减少了投资，而且降低了运行成本。 还有一个问题我们尚未回答，到底盒子和线性原理哪种更适合汽车喷涂呢？由于只有4种车型变化，其类型被限制在一定的范围之内，所有变化车型的喷涂范围以及流程步骤的数量基本类似，内部喷涂则通过手动完成。所以，这里我们推荐的最优方案为设计最简单的线性原理：采用具有连续性的固定六轴喷涂机器人。 货车喷涂中的盒子与线性原理明确对比：盒子原理需要采用的机器人数量为42台。相比之下，线性喷涂生产线需要64台机器人。盒子原理的系统长度仅有58米，远远短于线性生产线的91米，大约能够节省36%的能耗，虽然盒子原理需要承担一些额外成本（更加复杂的材料处理方式以及中转区域的通风设备），但最终还能够降低31%的投入成本。另外需要提一下，盒子原理每年可以减少大约5吨颜色变换时产生的涂料损失。 即便涂装厂的设计产量较低，模式化的盒子原理同样能够带来诸多益处，在此情况下，外部和内部喷涂可以结合在一个区域内。对于采用水基底漆和有机溶剂清漆的喷涂流程而言，连续两个工作站之间安放一台干燥设备就能满足要求。只要周期时间充足，每个区域内仅需两台喷涂机器人便能完成整个面漆喷涂。其优势还是显而易见的：喷涂区域、机器人数量，能源成本以及颜色变换时的涂料损失都减少了一半。不过，实现这一目的的前提是要有一个紧凑并且强大的雾化器，该雾化器能在广泛的应用中提供多种喷雾模式，并能进行内部及外部喷涂。如此创新的喷涂概念已被德国一些知名汽车制造商投入到豪华轿车的生产当中。 模式化喷涂间中灵活的自动化技术。首先，喷涂所有的内部表面，例如门板、发动机和后备箱。具有较长延伸距离的摇臂机器人能够满足后备箱的喷涂需求。 当摇臂机器人对后备箱进行喷涂时，车体外部已经喷涂完毕。在这个逐步进行的3层喷涂当中，第二层是金属喷涂，第三层是清漆层。所有的环节只有在采用这个灵活的应用技术下才能在同一个盒子中完成。 再次回到我们最初提出的问题：如何设计一个能够满足多种产品需要的、高效而且灵活的喷涂车间。最佳的解决方案是将两种架构结合在一起；生产车型变化较多的商务车采用盒子原理，生产车型变化较少的轿车采用线性原理，两种方式相互弥补自身不足，达到完美结合。(end)

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