发动机装配线设备技术及维修管理策略

吕利伟，常亚洲

（一拖（洛阳）柴油机有限公司，河南洛阳 471003）

0 引言

随着“中国智能制造2025”的提出，我国的机械制造行业迎来了前所未有的发展机遇，大部分汽车制造行业不断进行设备技术升级，尤其是国内发动机行业迎来了井喷式的发展。自动化生产线及智能化的装配线成为当前各大汽车行业或发动机生产企业青睐的生产组织方式，逐渐向着自动化、柔性化、信息化、智能化、可视化方向发展，成为投资的热点，也成为提升企业产品质量和产品竞争力的重要增值点。

但是先进的自动化生产线及智能化的装配线能够真正成为企业发展真正推手，还要看自动化智能生产装配线在实际生产中是否能够充分保持故障率低、稳定可靠、高效节能的运行状态，在行业竞争中发挥巨大的技术优势、成本优势、质量优势。对先进的自动化智能生产装配线的设备技术提出了更高的要求，在设备的维护和保养、设备故障诊断上采用与时俱进的模式和方法。

1 自动化装配线设备构成及设备技术特点

发动机装配线是对发动机各零部件顺序装配的流水线工艺过程，每个工位之间是流水线生产。装配线工艺装备主要包括5个类型：①总成和分总成装配线（总装线和分装线）；②移载翻转设备；③自动拧紧设备；④专用装配设备；⑤检测设备。为了更细化总装线的装配内容，又将总装线分为预装线、内装线、外装线。在总装线和分装线上，国内普遍采用柔性输送线输送工件，并在线上配置自动化装配设备，提高效率。柔性输送线主要有摩擦辊道和启停式动力辊道两种。装配线上的自动化设备主要有工业机器人、桁架、机器人专用机械手、自动打号机、各式专用拧紧机、转台、回转力矩检测设备、活塞凸出量检测设备以及其它专用装配设备等，可大大提高装配线的装配能力。

发动机装配线通过计算机信息技术、机械电子技术、人工智能影像识别技术等的综合交叉应用，使每个环节的控制具备高的可靠性和一定的灵敏度，实现装配线生产的连续性和稳定性。可以更好地实现产品的高精度、高效率、高柔性和高质量。MES系统的接入应用实现了工厂现场无纸化办公、物料的装配防错、生产进度的监控、生产异常的呼叫/报警、产品的质量控制等功能，提高发动机生产效率和质量。

发动机装配线上大量工业机器人、桁架及专用机械手的广泛应用，缸体打刻机、高度提升机、涂胶机、油封压装机、凸轮轴安装引导机等大量专用设备的应用，大大降低了人工劳动强度，提高了劳动效率。以静扭矩扳手和定扭矩扳手替代冲击式气动扳手的自动拧紧技术，使发动机的装配可以获得高精度、稳定的拧紧质量。通过托盘及随行工装夹具的柔性夹具技术、基于工位上RFID读写技术的主动识别技术、柔性快速输送技术的应用，实现了产品零部件快速无故障的输送和定位，达到了提高装配精度和生产效率的目的。缸套内径测量机、曲轴回转力矩检测机、活塞凸出量检测机等高精度测量设备、MES信息管理组成的质量管理系统，实现对装配过程的动态监控，对产品质量状态的全程跟踪、质量追溯。

2 自动化装配线目前状况和发展趋势

随着信息技术不断发展，发动机装配技术越来越朝着智能化的方向发展，和传统装配相比，在装配效率质量方面取得了巨大的进步。其中最重要的两个技术就是工业机器人技术和机器视觉的相关技术，使得装配的很多环节都是自动完成装配和检测的过程。使发动机装配线柔性化程度不断提高，发动机装配线现场的人员不断减少，装配线的生产节拍不断提升，由此带来的时间优势和成本优势，能快速的将具有价格竞争力的优质产品投放到市场上，为企业带来可观的效益。但是一旦装配线设备出现故障造成停线，将对企业造成不可估量的损失。

因此装配线设备的稳定性、可靠性越来越受到发动机生产企业的重视。大型发动机生产企业投入巨额资金引入国外先进的智能装配线，如：德国GROB、德国杜尔、德派、意大利捷飞特等国外著名汽车自动化装配线供应商。同时国内在自动化装备成套解决方案也飞速发展，如：浙江江工、上海维日托、上海天永智能、苏州台宇、苏州永达等大批自动化装备科技企业专注于自动化自主技术的研发和提升，迅猛崛起，带动了整个产业技术的向前发展，提升了国内工业自动化装备的市场规模。自动化精密装备呈现高精度化和高集成化、柔性化和智能化、国产化替代趋势。

3 自动化装配线设备故障特点

3.1 复杂性和隐蔽性

与传统的单机设备不同，自动化装配线设备是集机械、电气、液压、气动、光学、软件、计算机信息技术于一体的高科技智能装备，设备技术含量较高、系统复杂、集成电路、执行元件多，呈现出的故障各种各样，故障产生来源可能来自不同的方向，引起故障的原因可能有多种，如：人为因素故障、软件故障、硬件故障。且故障呈现出复杂性，有些现象是电气故障，但可能是由于机械故障造成，有些呈现出机械故障，但可能是电气故障引起。

3.2 突发性和偶然性

自动化装配线运行模式特殊，连续运转时间长，有些甚至24 h不停机运行，设备故障出现突发性和偶然性。设备供应商技术能力和设计水平、安装调试水平对自动化装配线的设备稳定性带来了较大的不确定性，造成设备故障的突发性和偶然性增加。

3.3 周期性和必然性

自动化装配线使用大量的非标件和非标设备，连续工作时间长。通常采用在线故障紧急排除的维保模式，对于一些具有寿命周期的易损件将会在一定时间后导致故障的发生，一些部件因设计工况不同，载荷不同、功率匹配不同等造成零部件的受损失效，一些部件、机构的设计缺陷引起部件和机构的提前损坏，最终导致周期性的故障出现。

4 自动化装配线设备维修与保养策略

4.1 维修和保养清晰定位

设备维修技术人员要对自动化装配线要有清晰的认识，要清楚维护的对象是一条技术含量高，集多项高精尖技术综合交叉应用的智能自动化装配线，承载着公司产品质量和效率的飞越，是公司上下期待的高新技术装备。技术人员要从该线特点、功能、原理等多方面进行深入研究，做好理论技术基础储备，同时要充分了解装配线从引进时技术方案、部件设计、安装调试效果、试运行情况等对其进行技术分析研判，确定该线技术水平情况，其未来运行时的可靠性和稳定性如何，为维护和保养梳理出清晰的方向。

4.2 维修保养方式转变

由于自动化装配线工作模式的特殊性，突发性故障对整线生产影响较大，装配自动化线的维修模式应该逐渐由事后维修、现场抢修向计划检修、计划保养的制度化、周期性的方式转变。通过提前制定检修作业内容、项目，明确检修方法，合理充分利用周末节假日停线时间安排设备检修。充分利用故障信息记录开展故障分析，开展有针对性的日常检修。要通过检修保养作业将80%～90%的日常故障消除在检修中，大大提高自动化装配线的整体运行效率，减少日常突发性故障的出现。

4.3 设备专项检修和专项保养

设备维修技术人员要根据设备特点合理的划分成不同的检修单元，以已经出现过的故障、日常点检发现的异常问题、设备巡检中发现的设备故障隐患等为依据，围绕润滑、紧固、磨损损坏件更换、缺陷改善、设备改优化等方面制定专项检修和保养计划，充分利用停机时间完成检修保养工作。将大部分可能的故障隐患、已经出现过的同类故障、反复出现的故障消灭在专项检修保养作业中，提高专项检修保养的针对性和有效性，降低日常重大突发性故障的发生。

5 自动化装配线设备管理方法变革与创新

5.1 建立科学有效的管理体系

自动化装配线整体系统复杂，技术难度高，从整条线的规划、设计、设备方案的落地都要有专业的设备技术人员的参与，从整线设备的科学性、经济性、稳定性、可靠性、安全性及可维修性等方面考虑，对供应商给出的设备技术方案、零部件及配件选型等进行把关、从而满足工艺要求和整线节拍。在进行自动线设备的维护过程中，对于设备的改造更新、维修维护、备件采购及选型等都需要设备维修管理部门进行全程的监管。建立设备维修档案、对设备的维修记录以及维修方式进行归档，并采用信息化的方式推进设备维修管理的进程。

5.2 强化技术管理

5.2.1 分类管理和差异化维修

根据设备的重要程度、设备技术的复杂程度，同时考虑到设备在整线是否可替代，损坏后是否有应急预案等因素，将设备分为3个不同的级别：关键设备、重要设备和次要设备。

（1）关键设备。这类设备在整线中替代性差、维修难度大，一旦停机将造成较长时间的停线，带来严重的后果和损失。这类设备需要进行实时的状态监控，严格落实班前班后的重要部位检查和定期检查保养，如：工业机器人及机械手等。

（2）重要设备。这类设备安全性高，具有较高的精度要求，对产品质量起着至关重要的作用，这类设备出现故障，将会导致产品质量不受控，甚至导致停线，需要加强该类设备的定期校准、检修和保养，确保其良好的运行状态。如：各种拧紧机、测量设备。

（3）次要设备。这类设备技术和维修难度低，故障类型单一，如果出现故障也不会影响产品的质量，不容易造成较长时间的停机的风险，可应对的措施较多。这类设备往往采用事后维修的方式。如：线体、专用辅具等。

5.2.2 科学建立备件支撑

自动化装配线设备种类繁多，涉及到大量机械非标件、标准件、电气元器件，总体价值昂贵。科学合理的建立完善的自动化装配线备件库，能够在发生故障时快速高效的完成故障排除，给装配线恢复正常运行赢得先机，创造良好的经济效益。

设备技术管理人员要认真研究设备故障特点、故障产生机理，开展设备使用状态分析，充分利用磨损机理、零部件受力状态分析、使用寿命分析等方法，结合设备故障信息梳理出轻重缓急的备件清单和数量，为自动化装配线的维修提供备件支撑的同时，最大限度的降低自动化装配线的备件库存资金量，降低自动化线的维修成本。避免盲目按照不同型号备件，所有品种全部建立库存的方式储备，既加大了备件资金占有量，同时又可能出现急需量大的备件仍然得不到满足，而备件资金已经超出较大的预算，多数备件长期处于库存无用状态，给装配线维修带来较大的制约。

5.3 维修技术人才培养

由于激励机制不健全、工资待遇低、人员培训不到位、维修工作条件恶劣等原因，设备维修管理人员和维修工人大量流失，对设备管理维修行业造成一定的影响。一般的维修工人仅仅依靠经验维修，没有良好的理论基础，在进行智能化设备的维修中往往难以适应。具有理论基础扎实、设备故障分析能力和动手能力强的自动化设备维修技术人才十分缺乏。这些因素也给先进自动化装配线维护和管理带来了困难，制约了自动化装配线最大效能的发挥，给企业带来了较大的经济损失。需要通过政策调整，加强维修技术人才的培养，为企业输送大量优秀的设备维修管理人才，为企业自动化装备保驾护航。

6 结束语

随着科学技术的发展，自动化装配技术成为未来发展的主流，对工业产生了深远的影响。作为一名设备技术维修人员，要继续研究学习，不断向新科技、新领域迈进，才能真正驾驭未来自动化设备，确保设备的可靠运行。