基于自动化生产线的工艺优化
陆德利陈梁黄丹何柳
上汽通用五菱股份有限公司广西柳州市545000
工艺主要为生产制造服务，辅助为技术服务，是生产和技术之间承上启下的桥梁。为实现产品从设计到高质高效生产而开展各种方法论的制定和接地气推广。焊装车间自动化率高或者黑灯工厂生产线，现场基本上全是自动化设备与机器人，对现场进行改善，提升机器人或者自动化设备利用率将会直接提升生产线产出。针对自动化生产线进行进行工艺优化，将会是工艺设计的重要部分。
工艺优化的核心目的，以顾客需求为中心，以消除浪费为核心，使企业以最少的投入，获取最佳的运作效益，并提高对市场的快速反应能力，使产品有高质量、更低成本与更短生产周期。在车企焊装车间白车身制造过程对生产线进行工艺优化，对自动化生产线进行工艺优化，减少不必要浪费，提升生产线输出节拍，提高机器人利用率。
建立工艺优化分析体系，形成工位级、线体级、系统级的从上而下的分析模式（图1），以工位优化实施带动线体级得到优化，由线体级优化拉动整个系统得到优化。优化体系建立，避免头痛医头脚痛医脚的分析模式，从整体着眼，从细节出发，对整个工艺系统进行优化与重整，消除优化死角，提升生产线效率。
图1工位级、线体级、系统级的关系
工位级：从精益现有工艺开始，实行工艺标准化，推广工艺精益化。
线体级：研究线体线平衡，均衡生产线效率，实现更高的劳动生产率，消除不稳定因素。
系统级：对现有的各工艺信息系统进行集成，实现单一数据源，保证互联互通。
工位是生产过程中最基本的单元，针对工位进行工艺优化，夯实生产线优化的基础。自动化焊接工位，由工装、焊接机器人、搬运机器人等组成，通过PLC控制工位动作逻辑（图2）。
图2工位动作逻辑
3.1.1机器人轨迹分析
采用工时分析软件（图3），解析工位内每台机器人动作，识别机器人焊接轨迹中的多余动作、等待动作、不合理动作顺序及工位内时间不均衡等。
图3ECRS工艺工时分析软件
（1）减少多余动作：分析机器人动作合理性，调整机器人不合理的轨迹，减小机器人动作幅度、优化过渡点，缩小焊钳开口、动作幅度能够直线解决的就不用弧度。从细节上优化机器人动作轨迹，消除多余动作，从而达到机器人运动效率的提升，并提高机器人焊接能力。
（2）消除等待动作：查看工位内不同机器人联合动作，同一工位不同焊接机器人之间是否存在干涉等待。通过工位内焊点顺序及不同工位焊点位置的调整，消除等待时间，让机器人利用率提升。
（3）调整不合理焊接顺序：机器人任何动作都是占用工位的CT时间，相同焊点数量与位置不同的焊接顺序，同样会导致节拍不一样，甚至导致焊接时间超节拍。满足工位需求的前提下，统一在同一工位焊接，减少焊接姿态的变化次数，让机器人焊接顺序最优化。
（4）改善工位内时间不均衡：工位内机器人之间焊接时间差异大，将会导致焊接时间短的机器人产生等待浪费。通过调整工位内机器人焊点数量均衡焊接时间。如果工位内本身不能够满足，则需要通过产线其他工位共同调整焊点，让工位内达到均衡，让机器人得到合理利用。
3.1.2工位逻辑分析
改善工位动作顺序逻辑，将串联动作改为并联动作。现有的工位的控制逻辑是顺序进行，工艺设备完成一个动作后再进行下一个动作：
（1）机器人焊接工位，焊接机器人完成焊接回到HOME位置，发信号给PLC，工装开始开夹；
（2）工装开夹完成后，搬运取件机器人从HOME位置启动去取件；
（3）取件机器人取件完成后，发出信号，放件机器人才启动进行放件动作；
（4）放件完成，放件机器人回到HOME位置之后，工装关夹；
（5）关夹完成之后，焊接机器人才启动进行焊接。此动作顺序，导致焊接机器人焊接完成后等待时间长。
实际上，焊接机器人焊接过程中，搬运机器人是可以提前到就近非干涉位置等待，而取件机器人离开与焊接机器人干涉位置也可以进行焊接。叠加取、放件与焊接的时间，可以有效提升工位的焊接工艺能力或者提升工位的输出节拍。
线体是由多个工位，以流水线的方式组合起来。线体的分析从整体把握局部，从生产线的输出节拍分析工位设计是否合理。对比不同工位的CT时间，分析工艺设计是否最优。在生产线的评估中，经常采用线平衡墙进行分析。
3.2.1线平衡分析
“生产线工艺平衡”即是对生产的全部工序进行平均化，调整各作业负荷，以使各作业时间尽可能相近。是生产流程设计与作业标准化必须考虑的最重要的问题。生产线工艺平衡的目的是通过平衡生产线使用现场更加容易理解“一个流”的必要性及“小单元生产”的编制方法，它是一切新理论新方法的基础[3]。建立线平衡墙就是对比线体各工位的均衡性，将不均衡的工位，通过工艺优化的方式进行改善，多个不均衡的改善，有可能优化1个工位，或者优化多台机器人，从而实现提速与降本。
对焊点需要移动的工位生产视频进行详细的要