启飞汽车

摘要

    基于模块化装配生产与传统装配生产概念的探讨, 阐述模块化生产在汽车总装工艺中的运用。

一、模块化概念

    传统的装配工艺 (包括其它工艺制造过程) 并没有模块化的概念, 而是分总装和部装, 或者再分合装、组装等工艺过程。
    部件是产品的一部分, 由若干零件装配在一起所组成。在产品装配过程中, 零件先被装配成部件 (部装) , 然后才进入总装配。某些部件 (称为分部件) 在进入总装配之前还先与另外的部件和零件装配成更大的部件 (称为总成) 。
    模块化是一种新的生产工艺概念。模块也是产品的一部分, 具有独立功能, 同时还具有一致的几何连接接口和一致的输入、输出接口单元。相同种类的模块在产品族中可以重用和互换, 相关模块的排列组合可以形成最终的产品。模块是模块化设计和制造的功能单元, 它具有以下三大特征:
    1)相对独立性, 能对模块单独进行设计、制造、调试、修改, 便于由不同的专业化企业分别进行生产;
    2)互换性, 模块接口部位的结构、尺寸和参数标准化, 容易实现模块间的互换, 从而使模块满足更大数量的不同产品的需要;
    3)通用性, 有利于实现横系列、纵系列产品间模块的通用, 实现跨系列产品间模块的通用。
    从模块的特征可得出模块和部件的不同。由于模块具有独立性, 所以模块装配生产线可以脱离总装线而单独存在, 它甚至可以不再布置在总装线旁和总装厂内。反之, 由于部件不具备这种独立性, 所以部装线只能作为总装线的一部分, 或是作为总装线的分支而存在。由模块组成的产品具有以下特点:
    1)不同功能模块的组合配置, 可以创建不同需求的产品, 满足客户的定制需求;
    2)产品的开发既可以重用已有模块和已有设计经验, 也可以重用相似模块生命周期中的采购、物流、制造和服务资源;
    3)减少产品设计的复杂性, 在利用现有模块时可不再关心模块内部的功能实现, 而只需关注模块之间的逻辑功能, 可大大提高产品工程管理质量和产品的可靠性。
    可以说, “模块化”是现代汽车工业发展的一个“魔块”, 它能够变幻出各种设计思路, 从而完成一辆车的进化。

二、汽车制造中模块化生产概念的提出

    从20世纪初的福特公司T型车的流水线生产, 到近代以丰田公司为代表的精益生产方式, 汽车的生产模式一直围绕着降低生产成本、让汽车构造简单安全的主要目标进行。多年来, 各大汽车公司通过推进汽车配件的标准化, 使多种车型共用同一种配件, 大大削减了新车型的制造成本, 同时又使多种车型可同时生产, 满足不同的市场人群。随着数字化技术在生产中的应用, 汽车的生产制造从配件的标准化开始向集约化、标准化、数字化和模块化发展, 由此让汽车的“组成结构”也开始趋向于模块化生产。
    所谓模块化生产模式是指通过将独立配件整合起来形成一个更大的单元。近几年, 汽车制造业开始两种生产理念的“较量”:一种是以日系汽车为主的ECU (电子控制装置) 集成和标准化, 实现一个涵盖范围更大的功能, ECU群的“标准件”使之成为各车型通用的模块;另一种是以德系汽车为主的产品结构多项功能与多种配件相互关联的复杂对应关系。这两种理念形成了目前在汽车模块化制造生产过程中的两种思路。
    日系汽车推崇的模块化生产模式以丰田公司为代表, 围绕ECU进行更大模块化装配的推进, 丰田公司希望将按照各种功能细分的ECU整合起来, 实现一个涵盖范围更大的功能。比如以传动控制、车身控制、安全控制和多媒体等标准系统为单位进行模块开发。
    德系汽车走的是另外一种模块发展思路, 它被业界公认的四大模块分别是:动力总成模块、车门总成模块、仪表总成模块和车前端总成模块。通过对这几大总成的模块化制造, 使原来的生产线得以缩短。

三、汽车制造中的模块化生产运用

    传统汽车装配采用的是零件逐一叠加的方式, 工位较多, 装配线较长, 装配效率较低。模块化的装配生产打破了传统上的串行生产流程, 改为并行生产。通俗讲就是不同的模块装配生产线同时工作, 最终将所有模块在一条总装线上整合起来完成一辆车的生产, 大大加快了工作效率。
    模块化装配生产可在总装场地旁或在相对独立的区域 (或车间) 内进行;也可以由供应商以模块化形式供货。过去的汽车总装生产模式, 总装线上需要装配2万多个零部件, 而采用模块化装配、集约化管理的总装线上只需要装配2 000多个零部件, 由于模块化装配生产将部分任务从总装线移到了模块装配线上, 从而使总装线缩短, 主线上的工人数量可大大减少, 每一辆车的装配时间也可大大缩短。如某汽车生产厂将发动机、变速箱以及前轴和前悬挂都集成在同一模块 (底盘模块) 上, 而不是传统的发动机装入整车的生产流程, 最终由类似于这种集成的模块组合成一辆完整的车, 这就是模块化生产的简单原理。某汽车厂总装车间汽车总装生产线装配工艺简易流程示意如图1所示。