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【多图】日产车体:500台机器人“工作”的出口汽车工厂

发表于:2019-07-12 10:53 作者:新闻小编 来源:新闻小编

  因为长期受到日元升值的困扰,在日本国内生产无法维持价格竞争力的制造业企业,大多将生产基地从国内迁到了海外。为降低人工成本,在中国和东南亚建立新工厂,扩大不易受到汇率波动影响的本地化生产。

  然而在此趋势下,仍然有企业将工厂大胆留在了日本国内。这些企业通过大量使用不依赖人工的机器人,运用IT与制造大数据,精密地控制生产线,向以少量人员、高生产效率和高品质发起挑战。在目前日元贬值的局面下,这些举措转化成了优势。

  日产车体的全资子公司、在九州设有生产基地的日产车体九州也是这样一家企业。该公司年产汽车12.7万辆(2014财年的实际产量)、7成向海外出口,正在与机器人联手,实践在日本制造,在全球销售的制造模式。让我们首先来看该公司的最新举措。

  在日产车体九州的工厂,500多台机器人每天都在默默地工作(图1)。绝大多数机器人都集中在组装汽车骨架,也就是车体的车体焊接工序。466台机器人在生产线的两旁一字排开,当名叫穿梭车(Shuttle)的台车来到面前后,就一齐进行组装。景象颇为壮观。

  随着生产线向前推进,汽车逐一安装上了支撑汽车地板和车门的侧面车身面板、发动机罩板、顶板等。

  机器人逐一制造不同的汽车

  乍看上去,机器人似乎是在重复相同的作业。但是,从随着生产线的推进,逐步组装成型的汽车的外观来看,实际情况绝非如此。生产线上一直是各种各样的汽车并存。

  比如,高顶版旅行车NV350 Caravan后面跟着的是SUV(多功能运动车)Patrol,再往后是标准版旅行车NV350 Caravan、SUV英菲尼迪QX80等。

  多种车辆在生产线上并存,是因为采用了1条生产线生产多种车型和版本的混流生产(图2)。机器人会为来到面前的每一辆穿梭车,选用不同的面板部件,并改变焊接作业的步骤。

  与通过使用机器人,基本完成了自动化的车体焊接工序不同,负责安装内外装,完成最终产品的整车组装工序则基本为人工作业。在这道工序看不到机器人的身影,取而代之的是150台AGV(无人搬运车)不停穿梭。

  AGV负责运送装载着在汽车上安装的部件和模块(部件组)的台车。3~5辆连成一串,运送至生产线旁。到达后逐一卸下连接的台车,换装到各条生产线上。台车的拆卸和换装实现了自动化。换装到生产线的台车,会按照生产线的运转情况,井然有序地与汽车一一对应。

  1辆台车只装载1辆汽车的部件。部件配合混流生产,按照生产线上车型和版本的排列进行分拣。也就是说,哪辆台车提供哪辆汽车的部件是事先确定好的。日产车体九州把这种根据生产线上的汽车供应所需部件和模块的机制,叫作同步生产,并付诸了实践。

  利用整车顺序生产计划控制全部工序

  混流生产与同步生产,是提高日产车体九州生产效率的强力武器。常务董事厂长羽田野渡介绍说:按照汽车的结构和车型的不同,一般的汽车生产基地需要3座工厂。而我们同时实现了其他公司还没有尝试的混流生产与同步生产,把工厂压缩到了1座。

  机器人和AGV为什么能够为每一辆汽车实施不同的作业、供应不同的部件?其关键在于整车顺序生产计划。整车顺序生产计划规定了1天生产的车型、版本及其生产顺序。工序管理系统会根据整车顺序生产计划,通过与制造工序中收集到的海量制造大数据进行比对,控制工厂内所有生产线、机器人和AGV等的工作情况(图3)。

  工序管理系统由生产计划管理服务器、生产线控制服务器、作业指示服务器3个部分组成。生产计划管理服务器负责根据日产汽车的生产指示,每天制作整车顺序生产计划。生产线控制服务器负责根据整车顺序生产计划,指挥生产线运转。在控制生产线的同时,根据生产线的运转情况,向作业指示服务器发送开始作业的指示。

  作业指示服务器负责根据整车顺序生产计划,确定下一辆汽车的车型和版本,选择适合的程序并指挥机器人执行。这样一来,机器人就可以在汽车来到面前的同时,开始执行与其车型和版本相符的作业。

  作业指示服务器还与部件分拣指示联动。作业指示服务器会根据整车顺序生产计划,确定下一辆汽车的车型和版本并下达分拣指示,在台车上装载相应的部件。此时,该部件所在的仓储货架将闪烁绿色的指示灯。操作员按照顺序拣取亮灯货架上的部件,放入台车。台车由AGV运送至生产线旁,逐一提供给生产线。

  供应商交付部件和模块的时间,也根据整车顺序生产计划进行管理。订货需提前3个工作日,交付除了日期之外,还指定时间。部件和模块的排列也要向供应商下达详细指示,以符合整车顺序生产计划的顺序。

  通过采取以上措施,卡车运送来的部件和模块不用入库,验收后即可直接搬运至生产线。因为排列遵循整车顺序生产计划,所以操作员只需要按照排列顺序安装,不会出现操作失误。

  整车顺序生产计划绝对不能打乱

  综上所述,只要严格遵守整车顺序生产计划,就能保证所有生产环节顺利进行。不过,在生产线上也存在2个整车顺序生产计划被打乱的地方(图4)。

  一个是从涂装工序向整车组装工序转移的时候。在涂装工序中,涂装作业不是完全遵守整车顺序生产计划的顺序。比如说,当前方车辆为双色,后续车辆为单色时,单色车辆会先行完成涂装,赶超前方车辆。赶超的车辆如果直接进入下面的整车组装工序,部件和模块的供应就无法同步。

  为此,日产车体九州在涂装工序与整车组装工序之间,设置了叫作PBS(Paint Up Body Storage)的临时等候场所(图5)。PBS可以容纳40辆汽车,最多可以调整1个小时的作业时差。

  当涂装工序中发生赶超时,赶超的车辆要在PBS中等候。等被超车辆进入PBS后,再回到原本的队列中,进入下面的整车组装工序。

  整车顺序生产计划被打乱的另一个地方是在整车组装工序中(图6)。整车组装工序从入口到出口,由1条生产线连接,但是因为车辆结构的差异,途中存在一些先分岔后汇合的工序(图7)。那就是安装发动机和变速箱等驱动部件的工序。这道工序分为在车体上安装驱动部件的单体和在框架上安装的框架。安装驱动部件后,会按照原本的车辆排列,恢复成1条生产线。

  这两个地方都不经由人工。完全由生产线控制服务器自动进行判断。

  机器人唱主角的制造现场

  车体焊接工序虽然大量使用机器人,但顶板制造等部分工序,还保留着手工作业(图8)。不过,这些作业并不复杂,可以很容易替换成机器人。

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