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淺談汽車生產(chǎn)中的柔性制造
（作者未知）
進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，中國(guó)汽車工業(yè)一直保持著持續(xù)發(fā)展的勢(shì)頭。上世紀(jì)九十年代以前，國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品是貨車，經(jīng)過近十年的發(fā)展，出現(xiàn)了以轎車為領(lǐng)頭羊的可喜格局。汽車工業(yè)重點(diǎn)發(fā)展轎車的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，給裝備制造業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。各行各業(yè)中，與裝備制造業(yè)關(guān)聯(lián)最大的就是汽車工業(yè)。有關(guān)資料表明，美國(guó)機(jī)床的50%以上、工業(yè)機(jī)器人的60%以上用于汽車工業(yè)，因此美國(guó)成為汽車王國(guó)的同時(shí)，也成為機(jī)床生產(chǎn)大國(guó)。發(fā)達(dá)國(guó)家汽車工業(yè)的發(fā)展史無不證明這一點(diǎn)，汽車工業(yè)的發(fā)展提升了裝備制造業(yè)特別是機(jī)床制造業(yè)，機(jī)床制造業(yè)的提升在技術(shù)與工藝上，支撐和保證汽車工業(yè)的繁榮。
1．柔性生產(chǎn)制造的特點(diǎn)
根據(jù)機(jī)械制造科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)類，按照生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)自動(dòng)化水平的高低制造可以分為柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、柔性制造線(FML)和柔性制造工廠(FMF)。柔性制造最大的特點(diǎn)在于制造上的柔性。汽車生產(chǎn)中其表現(xiàn)如下。
a.設(shè)備柔性：設(shè)備能完成多種加工，利于實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)、降低庫存費(fèi)用、提高設(shè)備利用率和縮短加工周期。
b.物料運(yùn)送柔性：物料運(yùn)送設(shè)備能運(yùn)送多種物料，具有較高的可獲得性和利用率。
c.操作柔性：具有小同加工工藝的工件能以多種方式進(jìn)行加工，在機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)易于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)度。
d.人員柔性：操作人員掌握多種技能，能在小同崗位上工作。
e.路徑柔性：工件加工能通過制造系統(tǒng)的多種路徑完成，便于平衡機(jī)床負(fù)荷，增強(qiáng)系統(tǒng)在機(jī)床故障、刀具磨損等情況下運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。
f.過程柔性：制造過程能同時(shí)生產(chǎn)多種產(chǎn)品，具有混合比柔性，通過提供多樣化的產(chǎn)品來提高客戶服務(wù)水平。
g.產(chǎn)品柔性：在產(chǎn)品中能隨時(shí)增加、去除或更換某些零部件，以提高對(duì)市場(chǎng)產(chǎn)品需求的響應(yīng)能力。
h.批量柔性：在多種生產(chǎn)批量下，制造系統(tǒng)能獲得相應(yīng)利潤(rùn)，保持其在各種需求水平下的獲利性。
i.擴(kuò)展柔性：制造系統(tǒng)具有開放性，能擴(kuò)展其生產(chǎn)能力，以適應(yīng)企業(yè)拓展新市場(chǎng)的要求。
j.生產(chǎn)柔性：無需增加重要制造設(shè)施，制造系統(tǒng)能制造多種產(chǎn)品，完成多樣化的生產(chǎn)任務(wù)。
k.市場(chǎng)柔性：制造系統(tǒng)能在多變的市場(chǎng)環(huán)境下求得生存與發(fā)展，具有較強(qiáng)的適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化市場(chǎng)環(huán)境的綜合能力。
2、汽車業(yè)柔性制造的作用及其發(fā)展
美國(guó)、日本、前蘇聯(lián)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)60年代末至70年代初，先后開展了柔性制造技術(shù)以及裝備的研制工作。1976年，日本法納科公司展出了由加工中心和工收機(jī)器人組成的柔性制造單元，為發(fā)展柔性制造提供了設(shè)備基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代，隨著柔性制造技術(shù)的成熟，柔性制造得到了迅速發(fā)展，并主要應(yīng)用于飛機(jī)、汽車制造收日。依靠計(jì)算機(jī)、加工中心和數(shù)控機(jī)床組成的柔性自動(dòng)加工系統(tǒng)，使汽車收由單一品種、大批量的生產(chǎn)方式，轉(zhuǎn)向中小批量、多品種、適應(yīng)市場(chǎng)要求的精益生產(chǎn)方式，也使汽車生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和管理水平大大提高。
國(guó)外汽車工業(yè)中，主要汽車廠商如通用、福特、寶馬、奔馳、豐田、大眾、雷諾、沃爾沃等公司都采用了柔性制造系統(tǒng)。例如，美國(guó)福特汽車公司在加拿大的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)廠，在同一條自動(dòng)線上對(duì)4.6L、5.4LV8發(fā)動(dòng)機(jī)和6.8LV10發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)混流生產(chǎn)(年產(chǎn)65萬臺(tái))；而通用汽車公司的傳動(dòng)系部門于1993年開始作同樣的準(zhǔn)備，采用FMS，以滿足變速器類殼體零件多品種的制造要求；根據(jù)1983年出版的《豐田生產(chǎn)力方式的新發(fā)展》，該公司在3個(gè)月內(nèi)的汽車產(chǎn)量為364000輛，共4個(gè)基本車型，32100個(gè)型號(hào)，平均每個(gè)型號(hào)的產(chǎn)量為17輛，產(chǎn)量最多的型號(hào)也只有17輛，最少的則只有6輛。日本汽車業(yè)在20世紀(jì)70年代開始大力發(fā)展柔性制造，到1987年己經(jīng)形成較大規(guī)模，擁有數(shù)控機(jī)床2萬余臺(tái)，有柔性制造生產(chǎn)線21條。據(jù)日本通產(chǎn)省第8次特定機(jī)械設(shè)備統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明，以汽車制造收為核心的輸送機(jī)械制造業(yè)，1987年擁有FMS31條，1994年增加到818條。尤其是大型汽車制造企業(yè)，F(xiàn)MS采用得最多，占7年間增加總量的41％。柔性制造為日本汽車工業(yè)生產(chǎn)率追上并超過美國(guó)創(chuàng)造了條件。日本汽車在國(guó)際市場(chǎng)上暢銷小衰與它的柔性化制造密切相關(guān)。
國(guó)內(nèi)汽車收與發(fā)達(dá)國(guó)家一樣，也是先進(jìn)制造方式的發(fā)源地。上世紀(jì)80年代，隨著改革開放進(jìn)程，中國(guó)汽車工收開始向發(fā)達(dá)國(guó)家汽車工收系統(tǒng)地學(xué)習(xí)先進(jìn)的生產(chǎn)方式和制造方式，其中就包含有柔性制造的內(nèi)容。上世紀(jì)80年代中后期，汽車界的主要生產(chǎn)廠家開始在一些工藝流程和產(chǎn)品制造中，嘗試柔性制造，初步積累了經(jīng)驗(yàn)。上世紀(jì)末至今，隨著國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)實(shí)力的增加，以及外國(guó)公司的大規(guī)模進(jìn)入和生產(chǎn)裝備的改善，柔性制造在汽車工收的發(fā)展較快。如主要汽車生產(chǎn)廠家第一汽車集團(tuán)等在一些生產(chǎn)領(lǐng)域開始進(jìn)行柔性制造，在焊裝車間等使用多種機(jī)器人，在生產(chǎn)工序上機(jī)械手以及其他自動(dòng)化設(shè)備不斷增多，在一定程度上可實(shí)現(xiàn)多品種的混線生產(chǎn)；一汽一大眾汽車有限公司用具有CNC三坐標(biāo)模塊的組合機(jī)床柔性自動(dòng)線生產(chǎn)轎車變速器和離合器殼體，自動(dòng)線節(jié)拍達(dá)到40.5s，年生產(chǎn)能力為36萬件，工序能力指數(shù)Cp>1.33，可連續(xù)4星期無故障生產(chǎn)；再如上海通用汽車公司也擁有柔性化生產(chǎn)線，涵蓋了各大總成及整車等制造環(huán)節(jié)，提高了產(chǎn)品換代速度則。隨著汽車工收的發(fā)展，汽車零部件加工也在向柔性制造力一向發(fā)展洲。FMS帶來了加工的高度靈活性，使得保持高生產(chǎn)率的同時(shí)還能生產(chǎn)更多種類的零件。加工中心作為汽車零部件生產(chǎn)線的重要組成模塊，為滿足汽車零部件生產(chǎn)領(lǐng)域可靠、高效的生產(chǎn)提供了保證。其開放式結(jié)構(gòu)和柔性結(jié)構(gòu)技術(shù)的模塊化，以及加工中心切削速度和精度進(jìn)一步提高，為汽車零部件工收獲得了更好性價(jià)比。總之，柔性制造門向著車輛制造的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展。
隨著各類先進(jìn)加工技術(shù)的相繼問世，柔性制造技術(shù)本身也在不斷完善和提高。如瑞士的一家工收公司采用了由激光加工中心及CNC自動(dòng)車床和自動(dòng)磨床組成的柔性制造單元，該單元由于改用激光加工中心來代替原來的銑床，生產(chǎn)率提高了很多倍，而且產(chǎn)品精度高、質(zhì)量好。以數(shù)控加工為例，為向柔性制造提供基礎(chǔ)設(shè)備，要求數(shù)控系統(tǒng)小僅能完成通常的加工功能，而且還應(yīng)具備自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)上下料、自動(dòng)換刀、自動(dòng)更換主軸頭(有時(shí)帶坐標(biāo)變換)、自動(dòng)誤差補(bǔ)償、自動(dòng)診斷、進(jìn)線和聯(lián)網(wǎng)功能，特別是依據(jù)用戶的小同要求，司一力一便靈活地配置和集成。各種相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步，促使柔性制造規(guī)模不斷擴(kuò)大，將對(duì)汽車生產(chǎn)帶來深刻影響。
汽車業(yè)傳統(tǒng)的單品種、大批量生產(chǎn)方式門向多品種、中小批量及“變種變量”的生產(chǎn)方式過渡，以生產(chǎn)者為主導(dǎo)的生產(chǎn)方式逐步向以消費(fèi)者為主導(dǎo)的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，柔性制造是適應(yīng)這種轉(zhuǎn)變的較佳的生產(chǎn)制造方式。在生產(chǎn)制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，汽車生產(chǎn)中的柔性制造方式在具有產(chǎn)品柔性制造優(yōu)越性的同時(shí)，也有利于將企業(yè)中相互獨(dú)立的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造及經(jīng)營(yíng)管理等過程結(jié)合起來，構(gòu)成企業(yè)中覆蓋面較大的完整而有機(jī)的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)化、總體高效益和高柔性。結(jié)合企業(yè)實(shí)際，發(fā)展柔性制造技術(shù)，會(huì)使汽車生產(chǎn)企業(yè)受益匪淺，不斷提高自身的綜合實(shí)力.
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