浅谈总装混合动力汽车生产体制构建.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：陈晶萍（1987），女，汉族，广西陆川人，本科，柳州东方工程橡胶制品有限公司，工程师，研究方向新能源汽车。-67-浅谈总装混合动力汽车生产体制构建 陈晶萍 刘 江 卢俞典 丘 龙 柳州五菱新能源汽车有限公司，广西 柳州 545000 摘要：摘要：混合动力汽车（HEV）指的是油电混合动力汽车，其动力源是发动机+电动机。相较于纯电动汽车（EV），混合动力汽车（HEV）最核心的动力源仍旧为发动机。自电动机投入使用后，油耗才会更小，可以长期地续航。在纯电动下，能够做到零排放。在续航、环保等方面，混合动力汽车（HEV）表现出强大的优势，故 HEV 导入生产很有必要。不过，和燃油汽车相比，混合动力汽车不论是在产品结构还是制造工艺上均存在诸多的差别，对总装工艺和生产体制均有很多新的要求。关键词：关键词：总装；混合动力汽车；生产体制 中图分类号：中图分类号：U469 0 引言 近些年，汽车产销量正以一种高速状态在增长。为适应行业需求，各汽车公司也在尝试建设新工厂，以扩大产能。为了打造汽车制造工厂，做好科学的前期规划十分迫切。从构成上看，汽车生产工厂涵盖了冲压、车身、油漆以及总装车间这几个不同的部分。空车身在先后历经冲压、油漆等多道工序处理后，随即转入总装车间中完成其他操作，如对车辆的内外饰进行装配、液体加注等。在机运输送系统中，这种总装车间生产线已得到大规模地使用。机运线大致涵盖了两类，一是有装配内容，二是单一输送线。今年国家全面倡导购入新能源汽车，不少汽车厂家也在面向消费者推导和售卖混合动力车型。相较于常规车型，混合动力车型的数量不多。为此，厂家很多时候会将两种车型进行混线生产。但是，这两种车型在具体构造上还是有一定的出入，对机运系统包括底盘机运线本身的兼容性无疑都是一种大的挑战。1 混合动力汽车生产的前提条件 为防止产能过剩或是重复建设，通常会将混合动力、燃油两款车型进行共线生产。不过，混合动力汽车在内部结构上还是和燃油汽车存在一定的差异，前提是符合新能源汽车生产企业准入管理规定。根据准入管理规定，总装想要做到混线生产，需要符合下列几个条件：（1）基本的生产能力、条件。一是专业的生产、存储场地，必要的生产设施，以及安全、和谐的生产环境。二是加工精度及其能力必须要和产品特性完全匹配。要提供生产新能源汽车不可缺少的专用设备或是工装等，采取专业的安全保障措施。（2）较高的开发能力。一是产品生产与设计的输入必须恰当；需要做好评审、检验与最终确认，并如实记录下来。二是更改一款产品的设计前（包括供方所致的更改），需做好二次评审（如评审更改是否会对已交付产品构成其他影响）、审批。必要时，要征得客户的认可，符合生产一致性、产品追溯性两大需求。（3）生产一致性，也就是相关人员必须拥有较高的能力，按程序文件或是作业指导书进行操作。同时，构建人员能力考评机制，做好记录。2 混合动力汽车的总装混线工艺编排 2.1 总装工艺编排 和燃油汽车相比，PHEV 还增加了不少新的零件，如电池包、充电机等，总装生产线分布实质上与燃油汽车十分类似，关键是如何妥善地利用工厂生产线，结合新零件的属性及其逻辑关系，在不打乱原汽车工序的前提下，将这些新零件安排至合适的工位，以促进混线生产。总装车间涵盖了内饰线、OK 线、底盘线以及最终线等多个部分。有关PHEV工艺，需结合各线体的属性，将零件分布给恰当的工位。a.内饰线。它的用途：对车身线束进行敷设，对发动机的各个零件进行装配。结合 PHEV 在结构方面的特点，增加了额外的零件清单。与内饰线装配相适配中国科技期刊数据库 工业 A-68-的零件，大多分布于冷却管路系统、PT 或是充电口盖等。装配属性上，工厂对上述零件也没有设定特别的装配要求。所以，这部分新零件可以在内饰线上进行安插。不过，要确保节拍的均衡性。以某车型为例，其内饰线装配流程如下。图 1 内饰线装配流程 b.底盘线。它最大的用途，在于对地板下部的零件进行装配，以便在半高工位上自如操作。和 PHEV 车型相比，增加的电池包、冷却管路包括高压线束等，都是分布在地板下方。该类零件也要结合现行生产线，分配至恰当的工位。和燃油汽车相对比，PHEV 车型有了多个其他的零件，整车结构自然也要更加复杂。有些零件，在装配方面有一定的逻辑关系，如燃油箱、电池包二者有一定的重叠；高压线束必须在工位的最底端进行插接等。上述，均会对工艺编排产生较大的影响。这里以某车型为例，其底盘线装配经过优化编排后，得到如下工艺流程。图 2 底盘线装配流程 c.最终线。用途：对整车装饰件或是覆盖件进行装配，属于低工位。和燃油汽车相比，PHEV 车型同样也是补充了变频器、高压线束以及逆变器组合模块（CIDD）等多款不同的零件，为确保最佳的装饰效果，厂家习惯将 CIDD 分布于发动机舱中。所以，该装配工作也必须在最终线上进行。紧接着，就是对高压线束进行插接，该操作也是在最终线上，允许整车上电。CIDD 零件的质量偏大，生产线上有必要投入其他专门的助力机械手，才能顺利完成装配。而高压线束的质地十分坚硬，难以弯折，装配时也要留出充足的空间。为确保现场的导电效果，有些高压线束需要借助螺栓进行紧固、插接，上述装配条件均和传统零件存在一定的不同。对最终线来说，既要对装配工艺进行编排，也要考虑不同零件各自的装配条件。某车型及其具体的装配流程，如下图 3.图 3 最终线装配流程 2.2 设计开发能力（1）生技性的检验，由总装技术、装配人员来对开发生产的零件进行检证，看其是否适合在生产线上进行装配。如果不适合，需立即将总装的建议提交给研发部，督促他们对零件设计加以优化，以适应总装线具体的装配要求。（2）零件规格变更。在各个阶段，研发部均可能对零件规格做出修改、变动，而总装技术员的任务就是进行识别，检验变化点是否会对总装产生不利影响。如果有，需立即将它反馈给企业的研发部门，反思零件是否能够做出变更。（3）新设备、夹具研发。生产一台混合动力汽车，必然需要专业的新设备、夹具等，总装技术员要按照零件图纸，成功地进行开发导入，保证新设备能够满足混线生产的现实需求。（4）编制质量文件。混合动力汽车本身就是一种特殊的车型，有必要制定规范的质量文件，为其生产提供保证，如作业指导书，品质要求，产品标识、管理规范等等。技术人员同样也要根据生产计划，认真编制质量文件。上述活动，说到底和燃油汽车并没什么区别。总装本身具备较高的能力，但混合动力汽车毕竟属于一款新导入车型，也要结合厂家生产线，对其推进方式作出必要的调整。如夹具设计，有必要保证它的绝缘性；导电部位零件，其设计的前提是要确保安全，而后才是作业方面是否方便。2.3 生产一致性要求 生产一致性，指的是确保现场操作能够和指导文中国科技期刊数据库 工业 A-69-件之间完全相同。总装，必然要和下列两点对应起来：一是质量管控人员自身要有较高的素养、能力，一切操作都要按程序文件或是作业指导书。在总装上，归结如下：（1）明确员工在各阶段的培训效果，看能不能满足上岗要求。如操作是否熟练，对管理文件是否有充分且清晰的理解，是否拥有安全意识等。（2）混线生产后，在场员工有没有按质量文件和相关规范进行操作，是否遵从作业指导书、如作业顺序、手法、夹具以及其他必要的辅助材料。二是执行人员能力考评制度。为确保生产线的质量和安全，有必要对企业人员实施全方位地考核，使实际作业能够和上层文件之间绝对的一致。为全面贯彻前述两项工作，编制行业的管理程序、表格，以促进标准化管理。这里的管理程序，涵盖了教育培训，纪律检查，力矩，质量审查，工程训练，生产管理以及高压电池安全等。而管理表格，指的是上岗考核表，纪律抽查表，自主确认表以及培训记录表等。2.4 节拍瓶颈的优化 柔性化工艺，实质上也是混线生产的常态化要求，反映在多款车型上必须做到节拍的相对平衡。对 PHEV来说，混线生产更要考虑产品本身的特性，和装配工艺要遵从的原则，防止个别操作耗时过久，无法适应混线生产的场景。PHEV 车型产品原本就有些特殊，在混线生产时，由于瓶颈工位这块设计，很多时候会令生产节拍做不到绝对地均衡。充电机或是冷却管路，这些都需要在内饰线上进行装配；线束插接、电池包，其装配地点是底盘线。由于 CIDD 刚好位于悬置上方，故它的装配场所必须是最终线上。CIDD 三相线束及其具体的装配流程：借助机械手来对 CIDD 进行夹持，而后转移至悬置上方；对 CIDD 进行固定；在电机上对三相线束进行插接，做好固定处理。本处插接固定，操作方面有些棘手，步骤也有点多。同时，整个操作对于整洁度和具体的装配条件均十分严苛。所以，必须在相同工位上，由专业的人员负责。装配流程，概括为如下几点：先将电机端盖予以拆卸（注意按时收回）；在电机端依次插入 3 根独立的高压线束；将高压线束上双侧的螺栓予以拧紧；拧紧螺栓；对电机端盖进行盒装（严格密封）。3 混合动力汽车混线生产规划方案 某合资汽车公司，考虑到相同平台上需要派生、制造多个不同款型的汽车。加上工厂全力倡导多平台制造策略，将若干车型混合到总装车间进行混线生产。在前期，该公司工厂预计生产两款不同的车型，分别是轿车 A、SUV B。前者，又涵盖了普通、混合动力车型两大类（PHEV Plug-in Hybrid Electric Vehicle车型）。根据总装车间此前编制的项目规划，机运系统必须和上述提及的车型保持较好的兼容性。需要指出的是，受轮距的影响，B 车型的吊架横梁最大也只有1795mm，但是该长度又无法和 PHEV 车型完全地兼容。经分析，再结合国内外汽车行业的典型案例，我们给出几种备选的解决方案。3.1 工艺解决方案 前防撞梁，适时地增加一个配重块，利用重心模拟进行计算，配重块越 150kg。方案分析：前防撞梁本身存在一定的变形风险，故产品设计达不到要求。3.2 手动变距方案 架设 PHEV 支撑脚，并以手动的方式在横梁上进行安装。影响分析：（1）在车间现场，操作起来有一定的难度，需结合车型信息，对支撑脚进行人工更换，其安全、稳定性不佳，同时需要耗费比较多的人工成本；（2）新增 Loop 专门，用于对支撑脚进行更换，以吊架进行接口对接，整体费用高；（3）车型改造缺乏应有的柔性，必须完全吊架才能实施改造。3.3 自动变距方案 该方案，实质上是将吊架横梁更改为可伸缩，而空吊架返程区则要铺设专门的调整、检测设备。方案分析：（1）有一定的兼容性；（2）风险：该技术尚未得到全面地推广，属于新技术。因此，变距的安全及其可靠性性均隐藏着风险。在国内，很少有汽车厂家会使用这种 L 型吊架变距。另外，变距部分很大程度上会扩大维护量，再有就是润滑油，容易对吊架构成污染。（3）柔性差，车型必须完全吊架，才能完成改造；（4）投资费用，一般不低于 3000 万。（5）补充 PHEV专用吊架，将 Loop 当做这里的缓存，结合具体车型来挑选恰当的 PHEV 吊架。方案分析：1）安全性、牢固性相对偏高；2）效益分析：结合 PHEV 产量来对缓存PHEV Loop 进行设置；3）投资费用约为 1000 万，涵车辆识别、防错系统。中国科技期刊数据库 工业 A-70-4 新能源汽车管理系统优化实施策略 4.1 生产计划优化方案 从生产流程来看，信息和大数据技术并未在新能源汽车中得到很好地利用。想要提高生产效率和企业的管理水平，必然要妥善开发资源计划（QAD 系统）以及生产管理信息化（MES 系统）这几个重要的功能模块，以便对新能源汽车进行规范化管理。4.2 构建智能化生产质量管理体系 一是对汽车加工质量进行追根溯源，促进信息化建设。为保证生产信息的精准统计、查询，需要创建一份电子档案，追溯新能源汽车在各个零件上的相关信息，创建 Barcode 信息管理系统，以便对产品质量进行全周期地溯源，节省质量失效带来的费用、成本。在增加顾客满意度的基础上，对数据进行广泛收集。5 结束语 新能源汽车原本就是汽车工业今后的主流趋势，将其和传统车型进行混线生产十分有必要。对整车厂来说，底盘机运线该如何保证良好的兼容性是最大的难题。我们从其他整车厂不难看出，其投资费用、应用效果存在较大的差异。上文以某合资汽车公司为例，针对 PHEV 车型提出了一种专用 Loop 方式，较好地解决了混合动力、燃油两种车型在工厂混线生产时面临的运线兼容问题。实践表明，该方案的技术条件相对成熟，安全性高，能够我其他汽车工厂今后的规划设计提供必要的借鉴与指导。参考文献 1舒红,郑军,胡明辉,等.基于模型预测控制的混合动力汽车下坡再生制动策略J.汽车工程,2013(9).2张永红,陈家新,程欢,等.一种轻型油电混合动力汽车的动力系统初探J.东华大学学报:自然科学版,2013(3).3韩翠英.混合动力汽车制动系统再生效率模型构建研究J.科技通报,2013(4).