淺析新能源汽車總裝平臺化生產(chǎn)線規(guī)劃

嚴星，徐世棟，盧文軒，盧俊康

(廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院, 廣東廣州 511434)

0 引言

目前新能源汽車按動力主要分為5種：燃料電池(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV)、混合動力(Hybrid Electric Vehicle,HEV)、插電式混合動力(Plug in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)、增程式純電動(Extended Range Electric Vehicle,EREV)、電池式純電動(Battery Electric Vehicle,BEV)。受技術(shù)成熟度和政府積分、補貼、牌照等政策引導(dǎo)，我國新能源汽車形成了以PHEV和BEV為主導(dǎo)、兼顧燃料電池的技術(shù)路線。電動汽車逐漸從局部探索期過渡到大規(guī)模應(yīng)用爆發(fā)期。燃料電池歐美日處于領(lǐng)先地位，我國尚處于探索期。本文作者主要探討新能源汽車中電動汽車的平臺化生產(chǎn)線。

PHEV產(chǎn)品一般與燃油車共平臺設(shè)計。EV產(chǎn)品設(shè)計平臺從與原來傳統(tǒng)車型平臺(俗稱油改電，如大眾MQB平臺中E-Golf車型)，過渡到電動車專屬平臺(如大眾MEB平臺)。專屬平臺采用全新頂層設(shè)計，突破燃油車型限制，帶來更長續(xù)航里程、更好的人機體驗。產(chǎn)品平臺的革新要求產(chǎn)線平臺與時俱進，均衡協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 新能源汽車總裝平臺化產(chǎn)線發(fā)展概述

總裝平臺化產(chǎn)線是指將盡可能多的車型采用相似的工藝方法，在同一產(chǎn)線平臺上混流生產(chǎn)。提高生產(chǎn)平臺的兼容度有利于縮短工藝開發(fā)和產(chǎn)品投放周期，降低產(chǎn)線投資費用，簡化與統(tǒng)一工藝方法，經(jīng)驗共享，提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量，從而提升產(chǎn)品競爭力。

由于傳統(tǒng)燃油汽車仍將和新能源汽車在一段時間內(nèi)共存，同時汽車產(chǎn)業(yè)在制造業(yè)中技術(shù)含量和智能化程度較高，將成為工業(yè)4.0的先導(dǎo)陣地。能源革命、互聯(lián)革命和工業(yè)4.0智能革命共同驅(qū)動總裝產(chǎn)線全面重構(gòu)[1]。

HEV、PHEV多采用與燃油車共線生產(chǎn)，BEV車型由于各主機廠的發(fā)展歷程、產(chǎn)品策略、產(chǎn)能分配等因素，形成以下4種電動汽車生產(chǎn)線技術(shù)平臺：

第Ⅰ類，存量工廠改造成燃油車和PHEV、BEV車型共用。細分為：未規(guī)劃電動車型，工廠進行產(chǎn)線改造兼容；或一次規(guī)劃預(yù)留了BEV接口，工廠后期分批改造。

第Ⅱ類，存量工廠改造成只生產(chǎn)BEV車型。如大眾輝騰透明工廠改造成生產(chǎn)E-Golf純電車型工廠，不再生產(chǎn)原燃油車型。

第Ⅲ類，增量工廠只生產(chǎn)BEV車型。細分為:大汽車集團新規(guī)劃工廠只生產(chǎn)BEV車型，如廣汽新能源工廠；或蔚來汽車等造車新勢力工廠只生產(chǎn)BEV車型。

第Ⅴ類，增量工廠兼容生產(chǎn)燃油和電動車型。由于我國2016年起原則上不再新建燃油車工廠，原政策下規(guī)劃工廠建好后，新建工廠很難通過兼容生產(chǎn)燃油和電動車型審批[2]。

2 新能源汽車平臺化主線

2.1 新能源汽車平臺化主線工藝流程

經(jīng)驗積累和最優(yōu)工序、設(shè)備共用、工時平衡等原則形成圖1平臺化主線工藝流程。

圖1 某主機廠新能源汽車平臺化主線工藝流程示意

內(nèi)飾線→底盤線→外裝線→完成線→儀裝線→檢測線→路試→淋雨→交檢→入庫已成為目前主流主線工藝流程。天窗、儀表、前端模塊、頂棚、風(fēng)擋、合裝、前后懸分裝、座椅、輪胎、加注等關(guān)重模塊工序流程根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同，各廠家略有不同[3]。

2.2 新能源汽車平臺化主輸送線平面布局

各廠家在平臺化工藝流程基礎(chǔ)上，根據(jù)精益、高效、柔性、標準化原則和廠區(qū)面積、地域形狀因地制宜布局，典型布局有h形、T形、十字形、K字形。車間物流配送主要以SPS(Set Parts Supply)為主時，需要考慮避免物流交叉問題。如果車間前端模塊、保險杠、前后懸、座椅輪胎、儀表等大件均為模塊化空中輸送，地面輔助自動化物流，對車間布局限制較小。

2.3 新能源汽車平臺化主輸送線選型

在平臺化工藝流程和平面布置基礎(chǔ)上，對可靠性、實用性、經(jīng)濟性等綜合評估后選型。形成類似圖2的某主機廠平臺化主輸送線。

內(nèi)飾線主要分為板撬式和滑板式。板撬式即車身在滑撬上由板帶輸送，便于滑撬和PBS線形成閉環(huán)?；迨郊窜嚿頂[放在滑板上，根據(jù)滑板作業(yè)高度是否調(diào)整分為固定式、機械升降式和電動升降式。滑板線一般兩條線平行布置與兩端移載機構(gòu)構(gòu)成口字形回路。目前滑板式內(nèi)飾線人機操作性更友好，成為主流選型。

圖2 某主機廠新能源汽車平臺化主輸送線示意

底盤線按結(jié)構(gòu)形式分為H形和L形，按驅(qū)動形式分為積放鏈、摩擦線和EMS自行式，按翻轉(zhuǎn)形式分為可翻轉(zhuǎn)和不可翻轉(zhuǎn)式，按升降機構(gòu)分為不可升降和可升降式，按柔性化程度分為支點固定式和支點可移動式。

外裝線按工藝不同分為板帶式、板鏈式和滑板式，類似內(nèi)飾線。

完成線和儀裝線主要有板帶式、板鏈式和滑板式。板鏈式應(yīng)用越來越廣泛。

主輸送線發(fā)展趨勢為環(huán)保、智能、人性化，近年來尤其注重優(yōu)化人機，產(chǎn)線多為可升降結(jié)構(gòu)。內(nèi)飾外裝無基礎(chǔ)化，減少基礎(chǔ)施工時間，便于后期產(chǎn)能擴展；內(nèi)飾外裝空中無吊點，整個車間看上去更加通透[4]。目前寶馬i3等產(chǎn)線正在探索整線AGV輸送。

3 新能源汽車平臺化PACK生產(chǎn)線

目前乘用車主流電池按材料分為三元鋰電池和磷酸鐵鋰，按電池封裝外形分為圓形、方形和軟包。部分主機廠電池成品外購，部分主機廠在車間內(nèi)部或外部配建PACK線。模組來源分為自制模組和外購模組,外購模組的PACK線直接從模組開始封裝。

PACK線按生產(chǎn)區(qū)域分為存儲區(qū)、上線前檢測和裝配區(qū)、下線檢測返修區(qū)。但由于各廠的技術(shù)路線、投資、產(chǎn)能不同，產(chǎn)線布局、輸送線和設(shè)備的自動化程度差異很大。但生產(chǎn)工藝流程大致相同,類似于圖3。

圖3 某主機廠新能源汽車PACK線示意

4 結(jié)語

新能源汽車的“理想化產(chǎn)線”是精簡、集約、高效的“6S”產(chǎn)線：“Short”主生產(chǎn)時間最短，“Small”工廠面積最小化，“Simple”精簡化，“Slim”節(jié)省投資；“Smooth”車型導(dǎo)入平準化，“Smart”數(shù)字化管理。本文作者通過項目實踐和對標研究，對新能源汽車平臺化的關(guān)鍵要素進行解析，希望能對構(gòu)建新能源汽車理想化產(chǎn)線提供參考。