卡車涂裝線分析

效益是企業生存的價值與基礎，制造業節能降耗工作做到位，會取得顯著的實際成效。車身涂裝現場分部一直是公司的耗能大戶，分部能耗約占廠區總能耗的55%，占生產制造能耗的70%，故分部能耗使用情況一直備受關注，為了使分部能耗更優化，本文對各工序能耗情況進行系統分析，對目前存在的節拍浪費、員工操作設備不便，以及管理不細化造成的現場能源浪費情況，進行全面梳理、改進及固化管理，提高生產節拍，降低生產過程中的能源消耗。

全面梳理涂裝現場生產線各工序設備燃動力情況，逐工位進行研究，尋找節能機會，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離操作者工作區域較遠，不利于及時關機情況；（4）設備能否在保證質量的前提下對工藝參數進行合理調整，避免大馬拉小車，減少能源消耗量，提高生產節拍；（5）是否存在員工操作散漫，無規章制度要求的失控情況。尋找到節能機會后，每一項成立研討小組進行改進，主要分為技改與管控兩方面，發現存在設備空載運行、設備運行較慢、操作按鈕距離較遠、工藝浪費等方面9個節能機會，其中7項技改為主，管控為輔；2項管控為主，技改為輔。

前處理電泳共計7臺風機，脫脂送排風機與磷化送排風機（前處理加熱類啟動程序控制）、入口排風機（前處理噴淋類啟動程序控制），電泳排風機、水洗送風機（電泳啟動程序控制）。

修改前處理加熱類、噴淋類自動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鈕后，每間隔10s啟動1臺風機。現在由一鍵啟動改為各風機按照第1掛駕駛室位置以及槽液溫度進行啟動:①入口排風機在第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后且當槽液溫度升為40℃時啟動；③磷化送風機、磷化排風機在按下啟動按鈕后且當槽液溫度升為35℃時啟動；④電泳排風機在第1掛駕駛室到達純水洗時啟動電泳設備時啟動，保持不變；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、磷化送排風機（功率均為7.5kW）每個生產日可減少開機時間1h，水洗送風機（5.5kW）可減少開機時間15min，按年產250d，電費按照0.75681元/kW計算，可節約5936元。

2016年現場自行設計了一套電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，提高了產品質量。但是該裝置打開后一直吹掃壓縮空氣，而駕駛室與駕駛室之間存在距離，當停線時則需要員工關閉開關，操作不便且造成大量能源浪費。

對該裝置進行改造，增加整流電源提供24V直流電，使用光電開關感應駕駛室位置使繼電器吸合控制電磁閥啟閉，從而實現駕駛室到達吹塵裝置底部時吹掃。同時將打磨線輸送帶運行反饋信號連入該系統，當停線時，即便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。

壓縮空氣壓力為0.6MPa，流速約為15m/s，孔半徑為10mm，共計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，每輛駕駛室可節約135.65m3/3600s×（2405-1765）/2×0.15=0.18元，按年產10萬輛計算，可節約費用為1.8萬元。

發交積放鏈工位生產節拍為2.5min/車左右，總裝單班節拍為3min/車，面漆線綜合節拍為2.32min/車，該工位速度過慢會造成面漆線堵車，使設備空轉，同時總裝開雙線后，節拍為2車3min，節拍低于總裝生產，現場出現故障后補充庫存較慢，可能會影響總裝生產。

將上線積放鏈工位運行步驟拆分，通過分析吊具與地面滾床連鎖，在保證安全的前提下找出可縮減時間的情況，具體改造方案如下:①提高升降機高速頻率:將變頻器高速運行頻率由26Hz調整為40Hz，由于升降機下降減速開關與到位開關距離較近，如果再提高頻率，則會沖過位，因此最大為40Hz。②消除吊具到位后滾床運行時間:修改PLC（控制程序）中的滑橇進入條件。

改造后整個檢查精修線正常生產節拍由2.5min/車提高到2min/車以內，既為供應總裝提供了保障，又為面漆節拍提升提供了鋪墊。

對整個面漆線設備進行拆分，尋找面漆線生產瓶頸。依據漆前處理線綜合節拍、金屬粉機器人節拍、清漆機器人節拍、面漆烘干爐正常生產節拍、面漆烘干爐綜合出車節拍，參考油漆溫度窗口與面漆烘干爐爐溫曲線數據，從爐溫曲線可以看出目前駕駛室升溫到工藝溫度需要的時間，對照油漆溫度窗口剛好滿足工藝要求的最低限值。

具體改造方案如下:①提高面漆烘干爐三區溫度:調整烘干爐主控柜溫限表參數與燃燒器點火PLC程序，將各區溫度由148~150℃調整到158~160℃；②調整機運節拍:面漆烘干爐靠雙鏈輸送，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℃的保溫時間為20min，在強冷室的降溫時間為5min，每提高10℃烘烤時間大約能夠降低烘烤時間5min（因與烘干爐結構有關，需要通過爐溫測試儀實測，但要考慮過烘烤問題），因此可將面漆烘干雙鏈、前后交接滾床變頻器低速頻率提升5min/（13min+20min-5min）=17.9%，提升節拍的同時并保持同步。

調整后的溫度通過爐溫測試反映工件溫度與烘干時間完全能達到工藝要求，連續走正常駕駛室節拍實測由2min/車降為1.78min/車，綜合節拍為2min/車，單車縮短節拍為0.32min/車。根據表1，生產過程中面漆線與底漆線去除維持用能額外用電與天然氣后的費用比例為2.43∶1。根據表2數據得出，生產時車間每分鐘去除維持用能額外用電和天然氣費用為64.6元，計算得面漆線每分鐘去除維持用能額外用電和天然氣費用為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、磷化、電泳時間、電泳烘干爐烘干時間，如能提高這部分節拍，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、電泳時間壓縮:需要與輔料供應商商討確定每個雙槽的最小運行時間，實際測算目前的運行時間，做出調整計劃后，改造單臺小車的運行參數，實際驗證產品質量后再調整其他小車，最后固化。②電泳烘干爐時間壓縮:查看電泳漆的溫度窗口，目前為170℃，烘干時間>20min，在溫度窗口中溫度可提升，而時間可以縮短，具體方案與面漆烘干爐壓縮時間方案一致。

經過提溫提速，目前電泳節拍控制在1.8min/車，單車減少0.2min/車，現場電泳線正常生產過程中每分鐘消耗能源費用為64.6×1（/2.43+1）=18.83元左右（電泳線每分鐘消耗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 生產過程中面漆線與底漆線去除維持用能額外用電與天然氣后的費用比例

表2 項目實施前一年能源統計分析

涂裝現場分部生產模式為一橇兩車（即2臺同車型同顏色駕駛室放置在1個滑橇上生產），改進前機器人自動噴涂編碼規則共有9種情況，具體如表3所示。當生產中有某種車型數量為奇數情況時，需要單橇單車進行面漆噴涂，生產效率降低50%，嚴重影響生產節拍，需要進行改進。

表3 改進前機器人自動噴涂編碼規則

修改機器人自動噴涂PLC程序，通過增加一位編碼（option），在原有機器人編碼1~9的基礎上增加11~19編碼（Body編碼+10*option編碼為最終編碼），涵蓋了不同車型使用一個橇的生產模式。因部分訂單配置為玻璃鋼面罩（由外飾件廠家供應），車身面漆時不需要噴涂金屬面罩，故需要增加機器人自動噴涂時無面罩噴涂程序編碼，改進后機器人自動噴涂編碼規則共有18種情況。具體如表4所示。

表4 改進后機器人自動噴涂編碼規則

針對上述機器人自動噴涂編碼規則，重新設計相應機器人軌跡程序與噴涂表4參數，使之實現自動切換噴涂，實現輸入編碼后機器人自動噴涂上述所有組合車型，確保面漆生產不再有單橇單車的情況，保證了生產節拍。

增加機器人自動噴涂時無面罩噴涂程序減少了油漆浪費，單車可減少5元/車左右，同時混橇生產避免一橇單車情況，減少空拍率，進一步提高面漆綜合節拍，提高了涂裝現場分部產能。

經過現場查看落實，室內照明燈部分位置會造成駕駛室反光影響人員對駕駛室進行檢查以及照度高于要求等，因此存在能源浪費情況。

對室體所有照明燈設置編號，將不需開啟的照明燈編制進入現場精益生產管理規定，將白夜班均不需要開啟的照明燈在驗證工藝條件后進行拆除或斷電，并對員工進行培訓，由設備管理員每周巡檢進行監督。

經統計共關閉102盞燈，58W一盞，按年產250d，每天生產16h計算，可節約能源費用為17909元。

前處理預脫脂、脫脂、磷化槽需要熱水升溫到工藝要求，但生產結束時發現槽液溫度長時間在工藝溫度以上，存在能源浪費。且氣溫不同，前處理槽液的降溫速度不同，只要保證駕駛室到位時溫度在工藝范圍之內即可。

摸索前處理槽液的升溫時間與降溫速度，縮短鍋爐開機運行時間，提前關閉鍋爐時間。驗證完畢后，修改鍋爐啟停方式管理規定，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溫度以下時，關閉板式換熱器的進水閥門。

經過驗證，鍋爐可延后開啟20min（2臺鍋爐），提前關閉30min（1臺鍋爐），每天可減少鍋爐開啟時間為70min，鍋爐每小時消耗天然氣量為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（輸調漆間）和溫控間保溫，目前設定為85℃，而四號空調設置溫度為22~30℃，不需要高溫的熱水保溫。

研究循環水相應適宜調控輸調漆間與溫控間的溫度，找到適宜溫度后修改鍋爐啟停方式管理規定，設定開啟模式，在該狀態下水溫設置為30℃。在保證設備正常運行的基礎上降低了熱水溫度，減少了能源消耗。

本文通過技改將生產設備改為自動控制啟停、消除生產節拍瓶頸、減少升溫設備等改進措施為企業每年在能耗上減少約200萬元。綜上所述車身涂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跟奠定基礎。