汽车涂装新工厂建设规划和发展研究

周海斌

摘 要：汽车涂装生产线在汽车四大工艺生产线建设中工艺设备最复杂、投资最高、建设周期最长，并且后期改造成本和风险极高，因此生产线的规划直接决定了投入后的产品品质和成本。在当前追求产品高质量、低能耗、个性化和绿色生产的背景下，新建生产基地规划过程中尤其需要对涂装进行细致规划，将产品发展、工艺布局、设备选型、生产组织、四新技术、绿色涂装、智能制造等进行综合分析和规划，从而建设一条工艺先进、设备合理，具备柔性化和智能化的绿色涂装线，本文综合近年来我公司新建的乘用车和商用车生产线规划进行阐述和说明。

关键词：汽车;新工厂;涂装;规划

1 引言

汽车涂装是汽车四大工艺之一，在新工厂四大生产线建设中，汽车涂装工艺设备最复杂、投资最高、建设周期最长;在投入运行后，涂装能耗成本占比超过70%，而生产线的规划直接决定了产品的质量和能耗，后期改造的难度和风险极高;在生产组织上，涂装承担着承上启下的作用，尤其在多品种、个性化定制的背景下，涂装需要在控制自身成本的情况下具备柔性化，承接车身焊接的多平台输入和总装的分平台装配;在绿色涂装和智能制造的背景下，涂装需要严格控制排放，适应新工艺和新材料的发展需求。因此，在新建生产基地规划过程中尤其需要对涂装进行细致规划，将产品发展、工艺布局、设备选型、生产组织、四新技术、绿色涂装、智能制造等进行综合分析，从而建设一条工艺先进、设备合理，具备柔性化和智能化的绿色涂装线。

2 新工厂建设规划

2.1 产品和产能规划

产品规划大类分为商用车和乘用车，对于需要商乘混线生产的需要重点考虑输送载体的统一性和存在的工艺差异，需要分清楚主体产品，对于兼容的产品可以考虑主体共线生产，局部弹出的方式进行。由于产品的差异悬殊会造成生产线尺寸和装机功率过大导致投资和运行成本增加，需要进行综合考虑，尽量统一产品。

在产能规划上，由于涂装线空载能耗会达到满载能耗的70%左右，确保生产线满负荷连续生产是降低能耗最有效的方式。对于实际产能的不确定性，可以采取一次设计分步实施的方案。

2.2 工艺规划和设备选型

目前新建涂装线为满足环保和降低能耗，普遍采取水性3C1B工艺。在车间规划上通常采取三层或者两层厂房，为满足车身的洁净度要求和工位分区要求，通常将一楼设置为人工工位区域，二楼为喷漆和烘干区域，三楼为空调区域，如果采取二层厂房可将空调设置在二层单独区域;为提升整体作业舒适性并且降低空调能耗，可以将烘干区域和烘烤后的存储区域进行隔离。在设备选型方面，主要遵循以下原则：

前处理电泳系统：步进式前处理电泳采取矩形槽和自行小车系统，对于连续式采取船型槽和积放悬链、U型摆杆、水平摆杆输送系统等;对于高端生产线可以采取Ro-dip 或Shuttle 输送系统。

喷漆系统：喷漆系统分为湿式和干式喷房，湿式喷房属于传统结构，干式喷房由于取消水循环系统，废气处理方便，随着近几年的发展有一定的应用，目前普遍采用的为纸盒式干式喷房，但是由于纸盒更换频次高、漆雾捕捉效果低于湿式捕捉水平，在实际运行中综合节能效果还需要进一步的实践验证。在喷漆系统中目前成熟循环风技术，在湿式喷房中循环风利用率可以超过50%，能耗节省约30%，在干式喷房中可以达到90%。在循环风系统应用中，尤其需要对空调系统送风区域进行合理分配，结合线体停线时间，做到顺序关机，从而提升循环风利用的节能效果;在喷漆系统中还需要考虑冬季温度较低的情况下车身冷凝水的产生，因此可以设置车身预热段或者延长热风区域，在喷涂前将车身温度提高，避免进入喷房后形成车身结露现象。

烘干系统：烘干系统主要分为烘干室体和供热系统，烘干室体主要考虑送风的均匀性，提升车身烘烤效果。需要注意的是在电泳烘干炉考虑设置120℃左右的水分预烘段，避免水分快速沸腾，减少流痕的产生。供热系统主要分为热回收式热力焚烧系统（TNV）和三元体供热+蓄热式热力焚烧系统（RTO），在投资上两种方式基本相当;均通过水汽换热后在运行成本上TNV约比RTO节省10%左右;但是由于TNV设备维护简单，余热可以充分利用，节能效果明显，因此在节拍较高的生产线优选建议选用TNV系统;对于节拍较低生产线、余热无法利用或者考虑灵活性的场合，可以考虑三元体供热+RTO系统。

2.3 柔性化生产规划

车身涂装承接焊装和总装生产，通常焊装车间采用分平台建设，总装车间考虑车型的差异化往往也需要分线生产，涂装生产线由于建设和能耗成本高，通常采取多平台共线生产的方式。在生产线规划上需要考虑涂装前后库区的存量，异常导入和弹出的设置。

由于个性化发展的需求，涂装还需要考虑套色的工艺需求等，在实际生产过程中，为减少喷枪清洗频次，提高效率和降低涂料消耗，需要在生产组织中考虑同色车批量生产，生产规划中进行过线方式确定，在生产线设计中也需要考虑调色的需求，适应柔性化生产。

2.4 数字化和智能化规划

涂装生产线工艺设备复杂，包括前处理电泳系统、喷涂系统、烘干系统、空调系统等，需要借助AVI系统、中控系统、能源系统、检测系统等进行工艺和生产信息的采集和处理，目前基本采取将工艺和生产信息进行采集后处理，做到可监控、可分析、可追溯。在生产线规划中还需要对焊装和总装的生产信息交接进行确定，统筹考虑。

2.5 工艺和设备预留

在生产线建设规划中，根据投资规划可以一次建成，但是通常在考虑分步实施和投资分期的情况下，可以在满足现有产品和工艺的前提下进行工艺设备预留。通常預留包括镐盐工艺预留、浓缩转能预留、自动化设备预留、信息采集接口预留等。

3 汽车涂装发展研究

3.1 品质提升和个性化需求

客户对涂装品质的要求越来越高，传统的涂装质量指标已经无法满足需求，包括整体感官能力提升、失光等对汽车涂装提出了更高的要求，不仅要求我们的质量数据“好看”，还要求交付使用后长久效果真正做到“好看”。这就要求我们对涂料进行研究和提升，在每一个工序进行严格控制，对效果进行分析，提升最终效果。

同时对于新能源车、悬浮车顶等个性化的涂装要求，需要我们在兼顾整体效率的前提下，通过柔性化设置，实现涂装的“色彩斑斓”。

3.2 新材料的应用

在材料防腐提升和轻量化的背景下，各种材料，包括镀锌板、铝板、石墨材料等陆续投入实际应用，在汽车涂装生产线规划和后期运行研究上，需要提前布局，适应新材料的发展和应用。

3.3 环保严格化

随着“蓝天保卫战”的正式打响，汽车涂装是汽车生产环保的严控之地，对每根排放烟管的检测和收费也会增加企业的运行费用，除了传统的烘干、喷漆废气进行处理外，需要对所有的排放管进行统一考虑。可以采取将普通工位排风经过过滤后送入烘干区域、风管汇合后统一处理的方式，在满足环保的情况下，降低监测和运行成本。

3.4 能耗成本降低的需求

涂装能耗降低是涂装成本永恒的主题，需要从细节做起，在生产线规划和实际生产中可以采取生产集中、前处理电泳连续生产降低空载能耗、烘干炉提前关机存车、空调设置冬季和夏季模式、中水回用等进行逐步改善，降低能耗费用。

4 结语

随着环境保护的加严，各种新技术和新材料的发展，包括低温涂料、免喷涂材料的应用等为汽车涂装的发展带了极大的挑战，但是对于传统汽车四大工艺之一，涂装依然肩负着重大的使命，我们需要在实际生产中提升研究能力，做好当下，把握发展动态，在不断探索中跟上发展的步伐。