卡車(chē)涂裝線(xiàn)分析

效益是企業(yè)生存的價(jià)值與基礎，制造業(yè)節能降耗工作做到位，會(huì )取得顯著(zhù)的實(shí)際成效。車(chē)身涂裝現場(chǎng)分部一直是公司的耗能大戶(hù)，分部能耗約占廠(chǎng)區總能耗的55%，占生產(chǎn)制造能耗的70%，故分部能耗使用情況一直備受關(guān)注，為了使分部能耗更優(yōu)化，本文對各工序能耗情況進(jìn)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(chǎng)能源浪費情況，進(jìn)行全面梳理、改進(jìn)及固化管理，提高生產(chǎn)節拍，降低生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗。

全面梳理涂裝現場(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)各工序設備燃動(dòng)力情況，逐工位進(jìn)行研究，尋找節能機會(huì )，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(cháng)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(shí)關(guān)機情況；（4）設備能否在保證質(zhì)量的前提下對工藝參數進(jìn)行合理調整，避免大馬拉小車(chē)，減少能源消耗量，提高生產(chǎn)節拍；（5）是否存在員工操作散漫，無(wú)規章制度要求的失控情況。尋找到節能機會(huì )后，每一項成立研討小組進(jìn)行改進(jìn)，主要分為技改與管控兩方面，發(fā)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(gè)節能機會(huì )，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(fēng)機，脫脂送排風(fēng)機與磷化送排風(fēng)機（前處理加熱類(lèi)啟動(dòng)程序控制）、入口排風(fēng)機（前處理噴淋類(lèi)啟動(dòng)程序控制），電泳排風(fēng)機、水洗送風(fēng)機（電泳啟動(dòng)程序控制）。

修改前處理加熱類(lèi)、噴淋類(lèi)自動(dòng)啟動(dòng)與電泳自動(dòng)啟動(dòng)程序，修改各風(fēng)機的啟動(dòng)條件，原啟動(dòng)條件為按下按鈕后，每間隔10s啟動(dòng)1臺風(fēng)機?，F在由一鍵啟動(dòng)改為各風(fēng)機按照第1掛駕駛室位置以及槽液溫度進(jìn)行啟動(dòng):①入口排風(fēng)機在第1掛駕駛室到達小車(chē)上線(xiàn)時(shí)啟動(dòng)前處理噴淋類(lèi)設備時(shí)啟動(dòng)，保持不變；②脫脂送風(fēng)機、脫脂排風(fēng)機在按下啟動(dòng)按鈕后且當槽液溫度升為40℃時(shí)啟動(dòng)；③磷化送風(fēng)機、磷化排風(fēng)機在按下啟動(dòng)按鈕后且當槽液溫度升為35℃時(shí)啟動(dòng)；④電泳排風(fēng)機在第1掛駕駛室到達純水洗時(shí)啟動(dòng)電泳設備時(shí)啟動(dòng)，保持不變；⑤水洗送風(fēng)機在第1掛駕駛室到達UF2（超濾2）時(shí)啟動(dòng)。

該方案脫脂送排風(fēng)機、磷化送排風(fēng)機（功率均為7.5kW）每個(gè)生產(chǎn)日可減少開(kāi)機時(shí)間1h，水洗送風(fēng)機（5.5kW）可減少開(kāi)機時(shí)間15min，按年產(chǎn)250d，電費按照0.75681元/kW計算，可節約5936元。

2016年現場(chǎng)自行設計了一套電泳打磨車(chē)頂吹塵裝置，在生產(chǎn)過(guò)程中對駕駛室頂部進(jìn)行自動(dòng)吹塵，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。但是該裝置打開(kāi)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(xiàn)時(shí)則需要員工關(guān)閉開(kāi)關(guān)，操作不便且造成大量能源浪費。

對該裝置進(jìn)行改造，增加整流電源提供24V直流電，使用光電開(kāi)關(guān)感應駕駛室位置使繼電器吸合控制電磁閥啟閉，從而實(shí)現駕駛室到達吹塵裝置底部時(shí)吹掃。同時(shí)將打磨線(xiàn)輸送帶運行反饋信號連入該系統，當停線(xiàn)時(shí)，即便駕駛室在吹塵裝置底部，也不進(jìn)行吹掃。吹掃的2個(gè)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(gè)孔，因此每小時(shí)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(shí)間由每個(gè)橇的4min變?yōu)?min56s，因此按照壓縮空氣單價(jià)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(chǎn)10萬(wàn)輛計算，可節約費用為1.8萬(wàn)元。

發(fā)交積放鏈工位生產(chǎn)節拍為2.5min/車(chē)左右，總裝單班節拍為3min/車(chē)，面漆線(xiàn)綜合節拍為2.32min/車(chē)，該工位速度過(guò)慢會(huì )造成面漆線(xiàn)堵車(chē)，使設備空轉，同時(shí)總裝開(kāi)雙線(xiàn)后，節拍為2車(chē)3min，節拍低于總裝生產(chǎn)，現場(chǎng)出現故障后補充庫存較慢，可能會(huì )影響總裝生產(chǎn)。

將上線(xiàn)積放鏈工位運行步驟拆分，通過(guò)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(shí)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(kāi)關(guān)與到位開(kāi)關(guān)距離較近，如果再提高頻率，則會(huì )沖過(guò)位，因此最大為40Hz。②消除吊具到位后滾床運行時(shí)間:修改PLC（控制程序）中的滑橇進(jìn)入條件。

改造后整個(gè)檢查精修線(xiàn)正常生產(chǎn)節拍由2.5min/車(chē)提高到2min/車(chē)以?xún)?，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(gè)面漆線(xiàn)設備進(jìn)行拆分，尋找面漆線(xiàn)生產(chǎn)瓶頸。依據漆前處理線(xiàn)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(chǎn)節拍、面漆烘干爐綜合出車(chē)節拍，參考油漆溫度窗口與面漆烘干爐爐溫曲線(xiàn)數據，從爐溫曲線(xiàn)可以看出目前駕駛室升溫到工藝溫度需要的時(shí)間，對照油漆溫度窗口剛好滿(mǎn)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(diǎn)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(shí)需要同步速度，工件升溫至工藝要求的140℃時(shí)間為13min，工件在140℃的保溫時(shí)間為20min，在強冷室的降溫時(shí)間為5min，每提高10℃烘烤時(shí)間大約能夠降低烘烤時(shí)間5min（因與烘干爐結構有關(guān)，需要通過(guò)爐溫測試儀實(shí)測，但要考慮過(guò)烘烤問(wèn)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(shí)并保持同步。

調整后的溫度通過(guò)爐溫測試反映工件溫度與烘干時(shí)間完全能達到工藝要求，連續走正常駕駛室節拍實(shí)測由2min/車(chē)降為1.78min/車(chē)，綜合節拍為2min/車(chē)，單車(chē)縮短節拍為0.32min/車(chē)。根據表1，生產(chǎn)過(guò)程中面漆線(xiàn)與底漆線(xiàn)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(chǎn)時(shí)車(chē)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(xiàn)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(chǎn)10萬(wàn)輛計算，則可節約45.77×0.32×100000=1464640元。

目前底漆線(xiàn)節拍瓶頸為脫脂、磷化、電泳時(shí)間、電泳烘干爐烘干時(shí)間，如能提高這部分節拍，可直接提升整條電泳線(xiàn)節拍，大大降低單車(chē)能耗。該項共分2小項:①脫脂、磷化、電泳時(shí)間壓縮:需要與輔料供應商商討確定每個(gè)雙槽的最小運行時(shí)間，實(shí)際測算目前的運行時(shí)間，做出調整計劃后，改造單臺小車(chē)的運行參數，實(shí)際驗證產(chǎn)品質(zhì)量后再調整其他小車(chē)，最后固化。②電泳烘干爐時(shí)間壓縮:查看電泳漆的溫度窗口，目前為170℃，烘干時(shí)間>20min，在溫度窗口中溫度可提升，而時(shí)間可以縮短，具體方案與面漆烘干爐壓縮時(shí)間方案一致。

經(jīng)過(guò)提溫提速，目前電泳節拍控制在1.8min/車(chē)，單車(chē)減少0.2min/車(chē)，現場(chǎng)電泳線(xiàn)正常生產(chǎn)過(guò)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(xiàn)每分鐘消耗能源費用計算依據見(jiàn)表1、表2），按年產(chǎn)10萬(wàn)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(chǎn)過(guò)程中面漆線(xiàn)與底漆線(xiàn)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(shí)施前一年能源統計分析

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

表3 改進(jìn)前機器人自動(dòng)噴涂編碼規則

修改機器人自動(dòng)噴涂PLC程序，通過(guò)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(chē)型使用一個(gè)橇的生產(chǎn)模式。因部分訂單配置為玻璃鋼面罩（由外飾件廠(chǎng)家供應），車(chē)身面漆時(shí)不需要噴涂金屬面罩，故需要增加機器人自動(dòng)噴涂時(shí)無(wú)面罩噴涂程序編碼，改進(jìn)后機器人自動(dòng)噴涂編碼規則共有18種情況。具體如表4所示。

表4 改進(jìn)后機器人自動(dòng)噴涂編碼規則

針對上述機器人自動(dòng)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(shí)現自動(dòng)切換噴涂，實(shí)現輸入編碼后機器人自動(dòng)噴涂上述所有組合車(chē)型，確保面漆生產(chǎn)不再有單橇單車(chē)的情況，保證了生產(chǎn)節拍。

增加機器人自動(dòng)噴涂時(shí)無(wú)面罩噴涂程序減少了油漆浪費，單車(chē)可減少5元/車(chē)左右，同時(shí)混橇生產(chǎn)避免一橇單車(chē)情況，減少空拍率，進(jìn)一步提高面漆綜合節拍，提高了涂裝現場(chǎng)分部產(chǎn)能。

經(jīng)過(guò)現場(chǎng)查看落實(shí)，室內照明燈部分位置會(huì )造成駕駛室反光影響人員對駕駛室進(jìn)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(kāi)啟的照明燈編制進(jìn)入現場(chǎng)精益生產(chǎn)管理規定，將白夜班均不需要開(kāi)啟的照明燈在驗證工藝條件后進(jìn)行拆除或斷電，并對員工進(jìn)行培訓，由設備管理員每周巡檢進(jìn)行監督。

經(jīng)統計共關(guān)閉102盞燈，58W一盞，按年產(chǎn)250d，每天生產(chǎn)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(chǎn)結束時(shí)發(fā)現槽液溫度長(cháng)時(shí)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(shí)溫度在工藝范圍之內即可。

摸索前處理槽液的升溫時(shí)間與降溫速度，縮短鍋爐開(kāi)機運行時(shí)間，提前關(guān)閉鍋爐時(shí)間。驗證完畢后，修改鍋爐啟停方式管理規定，同時(shí)在前處理PLC程序中限定保護，當鍋爐房循環(huán)水溫度降到槽液溫度以下時(shí)，關(guān)閉板式換熱器的進(jìn)水閥門(mén)。

經(jīng)過(guò)驗證，鍋爐可延后開(kāi)啟20min（2臺鍋爐），提前關(guān)閉30min（1臺鍋爐），每天可減少鍋爐開(kāi)啟時(shí)間為70min，鍋爐每小時(shí)消耗天然氣量為100m3/h左右，按年產(chǎn)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(cháng)時(shí)間不生產(chǎn)時(shí)，需要開(kāi)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(huán)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(kāi)啟模式，在該狀態(tài)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(guò)技改將生產(chǎn)設備改為自動(dòng)控制啟停、消除生產(chǎn)節拍瓶頸、減少升溫設備等改進(jìn)措施為企業(yè)每年在能耗上減少約200萬(wàn)元。綜上所述車(chē)身涂裝生產(chǎn)線(xiàn)節能優(yōu)化工作需持續、有效、重點(diǎn)地進(jìn)行，不斷為企業(yè)在行業(yè)內站穩腳跟奠定基礎。