汽车生产线工艺规划及7+3+C思维模型探讨

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摘要：以白车身焊装工艺规划工作为起点，通过对工艺规划工作中涉及的工作内容加以分类和归纳，总结出“7+3+C”思维模型，在工作实践中验证其实用价值，并将其推广至其它生产工艺规划过程。该思维模型包含对生产组成要素的归纳、对工艺规划工作重点注意内容的提示以及对需关注事项的提示三部分主要内容。

关键词：工艺规划思维模型组成要素关注事项

汽车生产线工艺规划是一个极为复杂的思维过程，需要综合考虑生产纲领、空间布局等多种因素，涉及机械设计、连接技术、质量工程、人机工程、工业工程等众多学科领域。特别是随着汽车产品的日益丰富和汽车制造技术的快速发展，工艺规划过程变得更加复杂，对技术人员的要求也越来越高。以笔者从事的焊装工艺规划工作为例，需要结合生产纲领、生产方式、设备利用率及占用厂房面积等总体规划要求，并考虑车身数模自身的工艺性，对产品的上件流程、工艺分配、节拍计算等问题进行规划和分析，在保证产品工艺可行性的同时确定出最优的生产线结构。影响因素及涉及技术的繁杂，造成设计者在规划过程中极容易考虑不周，导致无法得出最佳规划方案，甚至出现较严重的技术问题。笔者以白车身焊装工艺规划工作为起点，对生产线的组成要素和需要关注的事项等加以归纳，形成“7+3+c”思维模型，其中：“7”代表7类要素，“3”代表3类重点考虑事项，“C”取自英文单词concerns，代表多个关注点。该思维模型可用于指导工艺规划过程及辅助设计者的自我学习和提高。

1“7要素”

一条生产线的组成要素众多，通过将这些要素加以分类归纳，可概括为：人、机、料（物料）、法（方法）、环（环境）、介质和信息等7个方面。“7要素”有助于设计者在生产线规划过程中系统掌握生产线构成，避免要素缺失，同时也有助于设计者对自身知识结构进行归纳整理，有利于自身技术的学习和提升。下页图1所示为焊装生产线的7要素。

1.1人

尽管现代化汽车生产线多采用自动化生产，但是人依旧是生产线最重要的生产要素之一。目前装配线也仍以人工操作为主，一些自动化程度较高的生产工艺如涂装、焊装，其生产环节及生产线维护仍然少不了人的参与。与人相关的工艺内容包含人机工程、安全、人员数量及劳动负荷等，需要设计者掌握相关知识，并在生产线规划过程中加以考虑。下页图2所示为工作环境的人机模型示例。

1.2机

机即机器、设备，现代化汽车生产线涉及的设备种类繁多，包括工艺设备、工装、辅助设备、控制设备等。设备因生产工艺而定，种类众多，例如，常见的有电焊设备、激光焊设备、涂胶设备、拧紧设备、铆接设备等；辅助设备包括传输设备、设备等，设计者会根据自身工作需要重点掌握。此外，设备的选择往往需要重点关注设备的性能、构成、接口需求、采购成本及采购周期等几个方面。

1.3料

料即物料，是生产得以进行的原材料，其中不仅包含物料种类、数量、型号等基础信息，物料存放、传递及质量状态等也是生产线规划过程中需要考虑的问题。

1.4法

法即方法，不仅包含工艺方路线法，还包含生产方式、质量控制方案、维修方案等内容。

1.5环

环即环境，指周边可能影响到线体或设备的因素，是生产线规划过程中需要重点考虑的要素之一，环境可以分为宏观和微观两个方面。宏观环境是指生产线所处的温度、湿度等条件，这些对于设备的使用和维护具有一定影响。微观环境对生产线的影响则更为直接，这其中包括生产车间空间布局、照明情况、排风条件等。汽车生产车间往往布置有多条线体、线体间机械化输送平台及厂房设施等，这些都对生产线的布局等有直接影响。有的设计者在规划生产线的过程中往往仅关注线体本身，而对线体所处环境考虑不足，容易出现空间布局与车间其它设施干涉、设备安装或维修空间狭小等问题。

1.6介质

生产线的运行离不开水、电、气等介质的输入，生产线中的自动清洗、冷却等需要水，设备的开动、电控系统的运行离不开电能，一些气动工装、工具需要稳定气源。介质是生产线的重要组成部分，生产线规划中需要计算各类的介质的用量，但由于其不直接参与生产过程，因此容易被设计者忽略。

1.7信息

无论采用何种生产方式，信息的采集和传递都是现代化的汽车生产线必不可少的一个环节，这其中包括：生产管理系统派发的生产任务、生产线内的物料信息传递、设备运行状态信息、生产质量监测等等。随着汽车生产向着更加柔性化的方向发展以及数字化生产技术的日渐普及，信息在生产系统的作用日益明显，信息设备的投资比重也越来越高。“7要素”既是指生产线的7种组成要素，也是对设计者知识结构的必要性要求，设计者对于其中任何一项的认识不足都不能称之为优秀的设计员。

2“3重点”

“3重点”即空间布局、节拍和安全三个重点考虑方面，是贯穿生产线规划过程始终、需要设计者时刻关注的3个重点事项。

2.1空间布局

布局是生产线最直观的体现形式，生产线都是在有限的空间内开展，生产线整体布局是否合理对生产线产能、线体运行效率、物流效率等有重要影响。同时，工位、设备等细节的布局也会对整体空间利用、人员操作难度和工作强度有重要影响。下页图3为某汽车生产线三维布局图。

2.2节拍

生产节拍是生产纲领最重要的支撑，是生产线的主要参数之一，无论采用怎样的生产方式，生产节拍都是现代汽车生产线的重中之重，也是设计者在规划工艺顺序，分配工艺内容时的主要依据。为满足生产线的节拍设计需要，要求设计者掌握生产节拍的计算和优化方法等，同时在设计过程中反复权衡。随着设计手段的进步，一些模拟仿真技术的应用对于生产线的节拍设计提供了重要帮助，大大提高了节拍设计的准确度。

2.3安全

工业安全分为人员安全、设备安全和环境安全等三个主要方面。要求生产进行、生产线维护或是意外发生时，生产线具备必要的安全措施，以防止造成人员伤害、设备损坏或是环境污染等。现代生产对安全的重视程度越来越高，一些新的技术措施不断涌现，有关安全方面的技术标准和法律法规等也不断完善。一些主机厂开展专门的安全评审，聘请专业安全工程师对生产线的安全性进行审核和对安全漏洞加以检查和指明解决措施。图4为某生产线安全工艺规划图。“C”关注点

3“C”关注点

“7+3+C”模型的一个特点是开放性，集中体现在“C”关注点，设计者可以根据自身的工作习惯和特点，选取关注点，作为对其工作过程的提示。根据工作需要，设计者可以将质量、成本、周期、可维护性等基础因素作为关注点，也可以将柔性化、自动化等技术理念作为提示内容。

4结论

笔者以车身焊装工艺规划工作为出发点，提出“7+3+C”思维模型，该模型是对工艺规划工作内容的提炼和归纳，其作用在于指导工艺规划过程，提示设计者需要考虑的因素，同时帮助设计者构建专业知识模型，完善自身知识结构，提升技术水平。通过在焊装相关工作的实践中加以验证，该模型具备较好的实践价值。同时，笔者也充分参考涂装、总装及动力电池生产等其它生产工艺的线体规划工作，使得该模型具备了较宽的适用范围。

作者：张晓龙 艾学崇 董雷 张锦枫 宫正军