卡車塗裝線分析

效益是企（qǐ）業生存的價值與基礎，製造業節能降（jiàng）耗工作做到位，會取得（dé）顯著的實際成效。車身塗裝現場分部一（yī）直是公司的耗能大戶，分（fèn）部能耗約占廠區總能耗（hào）的55%，占生產製（zhì）造能耗（hào）的70%，故分部能耗使用情況一直備受關注（zhù），為了（le）使分部能耗更優化（huà），本文對各工序能耗情況進行係統分析，對目前存在的（de）節拍浪費、員工（gōng）操作設備不便，以及管理不細化造成的現場能源浪費情況，進行全（quán）麵梳理、改進及固化管理，提（tí）高生產節拍，降低生產過程中的能源消耗。

全麵梳理塗裝現場生（shēng）產線各工序設備（bèi）燃動力情況，逐工位進行（háng）研究（jiū），尋（xún）找節能（néng）機會，分析思路為:（1）設備是否存在空載運行情況；（2）設備是否存在運行較慢造成操作者等待，延長節拍情況；（3）設備是否存在操作按鈕距（jù）離操作者（zhě）工作區（qū）域較遠，不（bú）利於及時關機情況；（4）設備能否在保證質量的前提下對工藝參數進行合（hé）理調（diào）整，避免大馬拉（lā）小車，減少能源消耗量，提（tí）高生產節拍；（5）是否（fǒu）存在員工操（cāo）作散漫，無規章製度要求的失控情況。尋找到（dào）節能機會後，每一（yī）項成立研討小組進行改（gǎi）進，主要分為技改與管控兩方麵，發現存在設備空載（zǎi）運行、設（shè）備運行較（jiào）慢（màn）、操作按（àn）鈕距離較遠、工藝浪費等方麵9個節能機會，其中7項技改（gǎi）為主，管控（kòng）為輔（fǔ）；2項（xiàng）管控為主，技改為輔。

前處理（lǐ）電泳共計7台風機，脫脂送排風機與磷化送（sòng）排風機（前處理加熱類啟動程序控製）、入口排風機（前處理噴淋（lín）類啟動程序控製），電泳排風機、水洗送風機（電泳啟（qǐ）動（dòng）程序控製）。

修改前處理（lǐ）加熱類、噴淋類自動（dòng）啟動與電泳自動啟動程序，修改各風機的啟動條件，原啟動條件為按下按（àn）鈕後，每間隔10s啟動（dòng）1台風（fēng）機。現在由一鍵啟動改為各風機按照第1掛駕駛（shǐ）室位置以及槽液溫度進行啟動:①入口排風機（jī）在第1掛駕駛室到達小車上線時啟動前處理噴淋類設備時啟動，保持不變；②脫脂送風機、脫脂排風機在按下啟動按鈕後且當（dāng）槽液溫度升為40℃時啟動；③磷化送風機、磷化排風機在按下啟動按鈕後且當槽液（yè）溫度升為35℃時啟動（dòng）；④電泳排風機在第1掛駕駛（shǐ）室到達純水洗時啟動電泳設備時啟動，保持不（bú）變；⑤水洗送風機在第1掛駕駛室到達UF2（超濾2）時啟動。

該方案脫脂送排風機、磷化（huà）送排風（fēng）機（功（gōng）率（lǜ）均為7.5kW）每個生產日可減少開機（jī）時間1h，水洗送風機（5.5kW）可減少開機時（shí）間15min，按年產250d，電費按（àn）照0.75681元/kW計算，可節約5936元。

2016年現場自行設計了一套電（diàn）泳打磨車頂吹塵裝置，在生產過程中對駕駛室頂部進行自動吹塵，提高了產品質（zhì）量。但是（shì）該裝置打開後一直吹掃壓縮空氣，而駕駛室與駕駛室之間（jiān）存在距離，當停線時（shí）則（zé）需要員工關（guān）閉（bì）開關，操作不便（biàn）且造成大量（liàng）能源浪費。

對該裝置進行改造，增（zēng）加整（zhěng）流電源提供24V直（zhí）流（liú）電，使用光電開關感應（yīng）駕駛（shǐ）室位置使（shǐ）繼電器（qì）吸合控（kòng）製電磁閥啟閉，從而實現駕（jià）駛室到達吹（chuī）塵（chén）裝置底部時吹掃。同（tóng）時將打磨（mó）線（xiàn）輸送帶運行反饋信號連入（rù）該係統，當停線時，即（jí）便（biàn）駕駛室在吹塵裝置底部，也不進行吹掃。吹掃的2個必要條件是輸送帶運行，駕駛室到位。

壓（yā）縮空（kōng）氣壓力為0.6MPa，流速約為15m/s，孔半徑為10mm，共計（jì）8個孔，因此每小時可使用壓縮空氣15m/s×3.14×（10mm/1000×10mm/1000）×8×3600s=135.65m³，該方案可將吹掃時間由每個橇的4min變為2min56s，因此按照壓縮空氣單價0.15元/m³計算（suàn），每輛駕駛室可節（jiē）約135.65m3/3600s×（2405-1765）/2×0.15=0.18元，按年產10萬（wàn）輛計算，可節約費用為1.8萬元（yuán）。

發交（jiāo）積放鏈工位生產（chǎn）節拍為2.5min/車左右，總裝單班節拍為3min/車，麵漆線綜合節拍為2.32min/車，該工位速度過慢會造成麵漆線堵車，使設（shè）備（bèi）空轉，同時總裝開雙線後，節拍為2車3min，節拍低於總裝生（shēng）產，現場出現故（gù）障後補充庫存較慢，可能會影響（xiǎng）總（zǒng）裝生產。

將上線積放鏈工位運行步驟拆分，通過分（fèn）析（xī）吊具與地麵（miàn）滾床連鎖，在保證安（ān）全的前提下找出可縮（suō）減時間的情況，具體改造方案如下（xià）:①提高升降機高速頻率:將變（biàn）頻器（qì）高速運（yùn）行（háng）頻率由26Hz調整為40Hz，由於升（shēng）降機下降減速開關與到位開關距離較近，如果再提高頻率，則（zé）會衝（chōng）過位（wèi），因此最大（dà）為40Hz。②消除吊具到位後滾床運行時間:修（xiū）改PLC（控製程序）中的（de）滑橇進入條（tiáo）件。

改（gǎi）造後整（zhěng）個（gè）檢查精（jīng）修線正常生產節拍由2.5min/車提高到2min/車以內，既為（wéi）供應總裝提供了保障，又為麵漆節拍提升提供了鋪（pù）墊。

對整個麵漆線設備進行拆分，尋找麵（miàn）漆線（xiàn）生產瓶頸。依據漆前（qián）處理線綜合節拍、金屬粉機器（qì）人節拍、清漆機器人節拍、麵漆烘幹爐正常生產節拍（pāi）、麵漆烘幹爐綜合出車節拍，參（cān）考油漆溫度窗口與麵漆烘幹爐爐溫曲線數據，從（cóng）爐溫曲線可以看（kàn）出目前駕駛室升溫到工（gōng）藝溫度需要的時間，對照油漆溫度窗口剛好滿足工藝要求的最低限值（zhí）。

具體改（gǎi）造方案如下:①提高（gāo）麵漆烘幹爐三區溫度:調整烘幹爐主控櫃溫限（xiàn）表參數與（yǔ）燃燒器點火PLC程序，將各區溫度（dù）由148~150℃調整（zhěng）到（dào）158~160℃；②調整機運節拍:麵漆烘幹爐（lú）靠雙鏈輸送，提速時需要同步速度，工件升溫至工藝要求的140℃時間為13min，工件在140℃的（de）保溫時間為20min，在強冷室的（de）降溫時間為5min，每提高10℃烘烤時間大約能夠降低烘烤時間5min（因與烘幹爐結構有關，需要通過爐溫測試儀實測，但要考慮（lǜ）過烘烤問題），因（yīn）此（cǐ）可將麵漆烘幹雙鏈（liàn）、前後交接滾床變頻（pín）器低速（sù）頻率提升5min/（13min+20min-5min）=17.9%，提升節拍的同時並保持同步。

調整後的溫度通過爐溫測試反（fǎn）映工件溫度與烘幹時（shí）間完全（quán）能達（dá）到工藝要求（qiú），連續走正常（cháng）駕（jià）駛室節拍實測由2min/車降為（wéi）1.78min/車，綜合節拍為2min/車，單車縮短節拍為0.32min/車。根（gēn）據表1，生產過程中（zhōng）麵漆線與底漆線去除維持用能額外用電與天然氣後的費用比例為（wéi）2.43∶1。根據表2數據得出，生（shēng）產時車間每分鍾去除維持（chí）用（yòng）能額外用電和（hé）天（tiān）然氣費用為64.6元，計算得麵（miàn）漆（qī）線每分鍾（zhōng）去（qù）除維持用能額外用電和天然氣費（fèi）用為64.6元×2.43（/2.43+1）=45.77元，按年產10萬輛計算，則可節約45.77×0.32×100000=1464640元。

目前底漆線節拍瓶頸為脫脂、磷（lín）化、電泳時間、電泳烘幹爐烘幹時間，如能提高這部分節（jiē）拍，可直接提升整條電泳線節拍，大大降低單車能耗。該項共分2小項:①脫脂、磷化、電泳時間（jiān）壓縮:需要與輔料供應商商討確（què）定每個（gè）雙槽的（de）最小運行時間（jiān），實際測算目前的運行時間，做出調整計劃後，改造單台小車的運行參數，實際驗證產品質量後再調整（zhěng）其他小車，最後固化。②電泳烘（hōng）幹爐時間壓縮（suō）:查看電（diàn）泳漆的（de）溫度窗口，目前為170℃，烘幹時間>20min，在溫度（dù）窗口（kǒu）中溫度可提升，而時間可以縮短，具體方案與麵漆烘幹爐壓縮（suō）時間方案一致。

經過提溫提（tí）速，目（mù）前電泳節拍控（kòng）製在1.8min/車，單車減少0.2min/車，現（xiàn）場電泳線正常生產過程中每分鍾消耗能（néng）源費用為（wéi）64.6×1（/2.43+1）=18.83元（yuán）左右（電泳線每（měi）分鍾消耗（hào）能源費用計算依據見表1、表2），按年產10萬輛計算，則可節約能源費用為18.33元/輛×0.2min/輛×100000輛=376600元。

表1 生產過程中麵漆線與底漆線去除維持用能額外用電與天然氣（qì）後的費用比例

表2 項目實施前一年能源統計分析（xī）

塗裝現場（chǎng）分部（bù）生產模式為（wéi）一橇兩車（即2台同車型（xíng）同顏色駕駛室放置在1個滑橇上生產），改（gǎi）進前（qián）機器人自動噴塗（tú）編碼規則共有9種情況，具體如表3所（suǒ）示。當生（shēng）產中有某種車型數量為奇數情況時，需要單橇單車（chē）進行麵漆噴塗，生產效率降低（dī）50%，嚴重影響生（shēng）產節拍，需要進行改進。

表3 改進前機器人自動噴塗編碼（mǎ）規則

修改機器人自動噴塗PLC程序，通過增加一位編碼（option），在原有機器人編碼1~9的基礎（chǔ）上（shàng）增加（jiā）11~19編碼（mǎ）（Body編碼+10*option編碼為最終編（biān）碼），涵蓋了不同車（chē）型使用一個（gè）橇的生產（chǎn）模（mó）式。因（yīn）部分訂單（dān）配置為玻璃（lí）鋼麵罩（由外飾件廠家供應），車身麵漆時不需要噴塗金屬麵罩（zhào），故需要（yào）增加機器人自動噴塗（tú）時無麵罩噴塗程（chéng）序編碼，改進後（hòu）機器人自動噴塗編碼規則共有18種（zhǒng）情況。具體（tǐ）如表4所示。

表4 改進後機器人自動噴塗編碼規則

針對上（shàng）述（shù）機（jī）器人（rén）自動噴塗編碼規則，重（chóng）新設計相應機器人軌跡程（chéng）序（xù）與（yǔ）噴塗表4參數，使之實現自動切換噴塗，實現輸入編碼後機器人自動噴塗上述所有組合車型，確保麵漆生產不再有單橇單車的情況，保證了（le）生產節拍。

增加機器人（rén）自動噴塗時無麵罩噴塗程序減少了油漆（qī）浪費，單車可減（jiǎn）少5元/車左右，同時混橇生產避免一橇單車情況，減（jiǎn）少（shǎo）空拍率（lǜ），進一步提高麵漆綜合（hé）節拍，提高了塗裝現場分部產能（néng）。

經過現場查看（kàn）落實，室內照明燈部（bù）分位置會造成駕駛室反光（guāng）影（yǐng）響人員對駕駛（shǐ）室進行（háng）檢查以及照度高於要求等（děng），因此存在能源浪費情況。

對室體所有照明燈設置編號，將不需（xū）開啟的照明燈編製進入現場精益生產管理（lǐ）規定，將白夜班均不需要開啟的照明燈在驗證工藝條件後進行拆除或斷電，並對員工進行培訓，由設備（bèi）管理員每周巡檢進行監督。

經（jīng）統計共關閉102盞燈，58W一盞，按年產250d，每天生（shēng）產16h計算，可節約能源費用為17909元（yuán）。

前處理預脫脂、脫脂、磷化槽需要熱水升溫到工藝要求，但（dàn）生產結束時（shí）發現槽液溫（wēn）度長（zhǎng）時間在工藝溫度以上，存在能（néng）源浪費。且氣溫（wēn）不同，前（qián）處理槽液的降（jiàng）溫速度不同，隻要保證駕駛（shǐ）室到位時溫度在工藝範圍（wéi）之內即可。

摸索前處理槽液的升溫時間與降（jiàng）溫速度，縮短（duǎn）鍋（guō）爐開機運行（háng）時間，提前關閉鍋（guō）爐時間。驗證完畢後，修改鍋爐（lú）啟停方式管理規定，同時在前處理PLC程序中限定保護，當鍋爐房循環水溫度降到槽液（yè）溫度以下時，關閉板（bǎn）式換熱器的進水閥門。

經（jīng）過驗證，鍋爐可延後開啟20min（2台（tái）鍋爐），提（tí）前關閉30min（1台鍋爐），每天可減少鍋（guō）爐（lú）開啟時間為（wéi）70min，鍋爐每小時（shí）消耗天然氣量為100m³/h左右，按年產250d計算，天然氣費用按3.153元/m3計算，每年可節約能耗費用為91962.5元。

冬季長時間不生產時，需要開啟鍋爐為四號空調（輸（shū）調漆間）和溫控間保溫，目前（qián）設定（dìng）為85℃，而四號空調設置溫度為22~30℃，不需要高溫的熱（rè）水保溫。

研究（jiū）循（xún）環水相應（yīng）適宜調（diào）控輸調漆間與溫（wēn）控間的溫度，找（zhǎo）到適宜溫度後修（xiū）改鍋（guō）爐（lú）啟停方式管理規（guī）定，設定（dìng）開啟（qǐ）模式，在該狀態下水溫設置為30℃。在保（bǎo）證設（shè）備正常運行的基礎上降低了熱水（shuǐ）溫度，減少了能源消耗。

本文通過技改將生產設備改為自動控製啟停、消除生產節拍瓶頸、減少升溫設備等改進措施為企（qǐ）業每年在能耗上減少約200萬元。綜（zōng）上所述車身塗裝生產線節能優化工作需持續、有效、重點地進行，不斷為企業在行業內站穩腳（jiǎo）跟奠定基礎。