汽车装焊生产线优化设计分析

　　摘 要：本文从概述汽车装焊生产线发展历史以及现状出发，探讨了汽车装焊生产线优化设计的具体内容，主要包含平衡设计以及车间的布局问题两个部分，以期为相关的理论研究和具体的实践工作提供一定的借鉴意义。
　　关键词：汽车；装焊生产线；优化设计
　　随着城市化进程的逐步加快，汽车批量生产化的趋势也渐趋明显。制造技术、电子技术、机电一体化技术以及控制技术都促进了汽车装配输送线的规格以及功能、技术的迅速发展，利用机器人替代人类开展人工操作，进一步提升安装以及焊接工作的精度和准度，促成柔性化以及自动化装配生产的实现。在这个背景下，研究汽车装焊生产线优化设计的诸多问题，具有重要的现实意义。
　　一、概述汽车装焊生产线发展历史以及现状
　　（一）汽车装焊生产线的发展历史
　　从汽车装焊生产线的发展历程上来看，主要经历了以下三个阶段。首先，六十年代以前的悬挂点焊机阶段，人工操作是最为主流的工作方式，生产线的机械化和自动化水平都非常低。其次，是六十年代到八十年代初期，装焊生产线开始大量的运用自动电焊机和机械手，提升了机械化程度以及生产效率。但是柔性几乎不存在。最后，即为八十年代中期至今。汽车装焊生产线开始走向了柔性化的发展方向，计算机技术成为这项技术的主要技术支撑。
　　（二）汽车装焊生产线设计的研究发展现状
　　首先，对于算法的研究较为广泛。不管是二次规划的方法还是图论、混合整数规划的方法对汽车装焊生产线的模型进行求解，都是对于汽车装焊生产线在算法研究方面的重视度较高的表现。其次，扩展了汽车装焊生产线的基本布局模型。在以往的模型中，实际的生产情况都是开展模型建立的重要技术，工作人员只需要在基本情况模型的基础上进行限制条件的添加。除此之外，也有学者考虑到时间因素的问题，进行动态布局优化问题、装焊生产系统的不稳定因素的研究。再次，是对于特定问题进行布局优化的问题。这部分汽车装焊生产线的模型是根据特定的实际情况而建立的，流水线的布局问题以及单元化生产系统的布局设计问题都是较为常见的研究方向。最后，是自动布局系统的开发研究问题。因为汽车装焊生产线的空间布局问题属于NP-完全问题，解的空间较大。所以在早期，汽车装焊生产线设计者需要比较模型以及图纸方案，根据设计者的工作经验，开展小型的计算，取舍不同的方案。这种背景下，一套完整的优化方案在精确性方面是达不到很高的要求的。随着计算机技术的发展，布局方法逐渐向着计算机辅助设计的方向发展，计算机高速的数据处理能力能够被充分利用起来，自动布局的优化方案能够更加快速的得出。
　　二、汽车装焊生产线优化设计的具体内容
　　（一）汽车装焊生产线的平衡设计
　　生产线的平衡很大程度上会决定相关设备以及人员进行生产资源分配的情况。在对汽车装焊生产线进行平衡设计时，主要的目标就是使分配到各个工作站的作业时间趋同。如果在各个工作站中开展工作的所需时间相同，也就是说实现了完全平衡，那么汽车装焊生产线上的各个活动都能实现人力和物力的利用率的最大化，使各项工作更为流畅化。在对汽车装焊生产线进行平衡化设计的过程中，首先，工作人员可以根据生产计划获取生产线中蕴含的生产节拍，也就是生产线上进行两种相同制品制造所需要的间隔时间。而整条汽车装焊生产线的节拍则是后续所有工序的加工时间的上限值。这些基本作业在操作时间方面有着非常大的不同。如果生产线平衡工作做的不到位，那么就很容易产生生产线加工时间较短、设备和工作人员资源的闲置等问题。而对于加工时间较长的设备来说，很容易成为整条汽车装焊生产线的瓶颈工位，导致汽车装焊生产线工作效率的降低。
　　在实际的生产生活中，要想实现完全的平衡有一定的难度。因为对于设备的要求有不同的要求，而且某些工序方面也存在着不少不兼容性，还容易受到作业顺序的约束，所以在基本作业时间方面存在着很大的差异。为了实现汽车装焊生产线最大限度的平衡性，必须要做好以下几点。首先，保持生产的连续性。降低产品形成过程中产生的间断现象，就能够显著提升连续性，进而缩短生产周期，降低在制品的数量以及对于流动资源的占用，减少厂房以及仓库的储存空间，促进企业经济指标的上升。其次，保持生产的并行性。汽车装焊生产线的并行性主要是指加工对象在生产过程中的各个生产阶段中进行生产的平行交叉作业的流程。在一定的时间内，开展生产工作的产品以及组成成分越多，产生重叠现象的可能性就越高，进而提升并行性，减少整个生产流程的生产周期。最后，是生产的柔性化。在大规模的生产制造设计实践中，除了要保证制造系统的规划目标，还要同时关注制造系统的动态组合以及调整能力，实现大规模定制要求下，对于柔性以及响应能力的要求。
　　（二）汽车装焊生产车间的设备布局问题
　　车间的设备布局就是加工设备以及工作单元、物料运输设备以及通道走廊等制造资源进行合理规划和布置的整个过程，也属于制造系统的组织过程之一。设备布局的质量高低会对整个生产系统的总体性能产生重要的影响，包括物流、信息流以及生产成本、生产效率、生产安全等。在对汽车装焊生产车间进行空间布局的过程中，精益生产观念是我们需要遵循的原则之一。准时化生产、全面质量管理以及成组技术等都是这一原则的基础。为了实现杜绝浪费、减少库存、保持物流通常的精简高效目标，汽车装焊生产车间的布局应该遵循以下原则。首先，物流原则。设计人员要尽量将物流线路尽量缩短，以实现搬运设备内在负荷的降低。除此之外，还要做好实际工艺路线以及生产流程的优化安排，以减少物料移动的距离。其次，紧凑原则。汽车装焊生产线设计人员要做好厂房面积的充分利用，使各个生产线之间保持较小的设备间距，提升工人操作的便利性。再次，共用原则。在遇到成本较高以及占地面积的设备的安放处理时，可以考虑将多个生产单元安排在同一位置，实现共用。最后，特殊位置要求满足原则。在汽车装焊生产过程中，会存在一定的设备需要满足特殊、特定的摆放要求。对于辅助设备来说，要做好单元布局工作，进行一定备用空间的预留，提升布局设计工作的柔性。
　　三、结语
　　综上所述，汽车装焊生产线优化设计对保障汽车装焊质量具有重要的意义。实现优化设计的关键在于协调好生产线设计和生产线设备的优化布局。由于汽车装焊的过程中涉及到较多的设备，生产线的生产过程是十分复杂的，因此必须对各个流程进行合理的把控，才能确保装焊的质量和效率。