效益是企業(yè)生存的價值與基礎(chǔ)，制造業(yè)節(jié)能降耗工作做到位，會取得顯著的實(shí)際成效。車身涂裝現(xiàn)場分部一直是公司的耗能大戶，分部能耗約占廠區(qū)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(tǒng)分析，對目前存在的節(jié)拍浪費(fèi)、員工操作設(shè)備不便，以及管理不細(xì)化造成的現(xiàn)場能源浪費(fèi)情況，進(jìn)行全面梳理、改進(jìn)及固化管理，提高生產(chǎn)節(jié)拍，降低生產(chǎn)過程中的能源消耗。

全面梳理涂裝現(xiàn)場生產(chǎn)線各工序設(shè)備燃動力情況，逐工位進(jìn)行研究，尋找節(jié)能機(jī)會，分析思路為:（1）設(shè)備是否存在空載運(yùn)行情況；（2）設(shè)備是否存在運(yùn)行較慢造成操作者等待，延長節(jié)拍情況；（3）設(shè)備是否存在操作按鈕距離操作者工作區(qū)域較遠(yuǎn)，不利于及時關(guān)機(jī)情況；（4）設(shè)備能否在保證質(zhì)量的前提下對工藝參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，避免大馬拉小車，減少能源消耗量，提高生產(chǎn)節(jié)拍；（5）是否存在員工操作散漫，無規(guī)章制度要求的失控情況。尋找到節(jié)能機(jī)會后，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(xiàn)存在設(shè)備空載運(yùn)行、設(shè)備運(yùn)行較慢、操作按鈕距離較遠(yuǎn)、工藝?yán)速M(fèi)等方面9個節(jié)能機(jī)會，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(jī)，脫脂送排風(fēng)機(jī)與磷化送排風(fēng)機(jī)（前處理加熱類啟動程序控制）、入口排風(fēng)機(jī)（前處理噴淋類啟動程序控制），電泳排風(fēng)機(jī)、水洗送風(fēng)機(jī)（電泳啟動程序控制）。

修改前處理加熱類、噴淋類自動啟動與電泳自動啟動程序，修改各風(fēng)機(jī)的啟動條件，原啟動條件為按下按鈕后，每間隔10s啟動1臺風(fēng)機(jī)。現(xiàn)在由一鍵啟動改為各風(fēng)機(jī)按照第1掛駕駛室位置以及槽液溫度進(jìn)行啟動:①入口排風(fēng)機(jī)在第1掛駕駛室到達(dá)小車上線時啟動前處理噴淋類設(shè)備時啟動，保持不變；②脫脂送風(fēng)機(jī)、脫脂排風(fēng)機(jī)在按下啟動按鈕后且當(dāng)槽液溫度升為40℃時啟動；③磷化送風(fēng)機(jī)、磷化排風(fēng)機(jī)在按下啟動按鈕后且當(dāng)槽液溫度升為35℃時啟動；④電泳排風(fēng)機(jī)在第1掛駕駛室到達(dá)純水洗時啟動電泳設(shè)備時啟動，保持不變；⑤水洗送風(fēng)機(jī)在第1掛駕駛室到達(dá)UF2（超濾2）時啟動。

該方案脫脂送排風(fēng)機(jī)、磷化送排風(fēng)機(jī)（功率均為7.5kW）每個生產(chǎn)日可減少開機(jī)時間1h，水洗送風(fēng)機(jī)（5.5kW）可減少開機(jī)時間15min，按年產(chǎn)250d，電費(fèi)按照0.75681元/kW計算，可節(jié)約5936元。

2016年現(xiàn)場自行設(shè)計了一套電泳打磨車頂吹塵裝置，在生產(chǎn)過程中對駕駛室頂部進(jìn)行自動吹塵，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。但是該裝置打開后一直吹掃壓縮空氣，而駕駛室與駕駛室之間存在距離，當(dāng)停線時則需要員工關(guān)閉開關(guān)，操作不便且造成大量能源浪費(fèi)。

對該裝置進(jìn)行改造，增加整流電源提供24V直流電，使用光電開關(guān)感應(yīng)駕駛室位置使繼電器吸合控制電磁閥啟閉，從而實(shí)現(xiàn)駕駛室到達(dá)吹塵裝置底部時吹掃。同時將打磨線輸送帶運(yùn)行反饋信號連入該系統(tǒng)，當(dāng)停線時，即便駕駛室在吹塵裝置底部，也不進(jìn)行吹掃。吹掃的2個必要條件是輸送帶運(yùn)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個孔，因此每小時可使用壓縮空氣15m/s×3.14×（10mm/1000×10mm/1000）×8×3600s=135.65m3，該方案可將吹掃時間由每個橇的4min變?yōu)?min56s，因此按照壓縮空氣單價0.15元/m3計算，每輛駕駛室可節(jié)約135.65m3/3600s×（2405-1765）/2×0.15=0.18元，按年產(chǎn)10萬輛計算，可節(jié)約費(fèi)用為1.8萬元。

發(fā)交積放鏈工位生產(chǎn)節(jié)拍為2.5min/車左右，總裝單班節(jié)拍為3min/車，面漆線綜合節(jié)拍為2.32min/車，該工位速度過慢會造成面漆線堵車，使設(shè)備空轉(zhuǎn)，同時總裝開雙線后，節(jié)拍為2車3min，節(jié)拍低于總裝生產(chǎn)，現(xiàn)場出現(xiàn)故障后補(bǔ)充庫存較慢，可能會影響總裝生產(chǎn)。

將上線積放鏈工位運(yùn)行步驟拆分，通過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間的情況，具體改造方案如下:①提高升降機(jī)高速頻率:將變頻器高速運(yùn)行頻率由26Hz調(diào)整為40Hz，由于升降機(jī)下降減速開關(guān)與到位開關(guān)距離較近，如果再提高頻率，則會沖過位，因此最大為40Hz。②消除吊具到位后滾床運(yùn)行時間:修改PLC（控制程序）中的滑橇進(jìn)入條件。

改造后整個檢查精修線正常生產(chǎn)節(jié)拍由2.5min/車提高到2min/車以內(nèi)，既為供應(yīng)總裝提供了保障，又為面漆節(jié)拍提升提供了鋪墊。

對整個面漆線設(shè)備進(jìn)行拆分，尋找面漆線生產(chǎn)瓶頸。依據(jù)漆前處理線綜合節(jié)拍、金屬粉機(jī)器人節(jié)拍、清漆機(jī)器人節(jié)拍、面漆烘干爐正常生產(chǎn)節(jié)拍、面漆烘干爐綜合出車節(jié)拍，參考油漆溫度窗口與面漆烘干爐爐溫曲線數(shù)據(jù)，從爐溫曲線可以看出目前駕駛室升溫到工藝溫度需要的時間，對照油漆溫度窗口剛好滿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(qū)溫度:調(diào)整烘干爐主控柜溫限表參數(shù)與燃燒器點(diǎn)火PLC程序，將各區(qū)溫度由148~150℃調(diào)整到158~160℃；②調(diào)整機(jī)運(yùn)節(jié)拍:面漆烘干爐靠雙鏈輸送，提速時需要同步速度，工件升溫至工藝要求的140℃時間為13min，工件在140℃的保溫時間為20min，在強(qiáng)冷室的降溫時間為5min，每提高10℃烘烤時間大約能夠降低烘烤時間5min（因與烘干爐結(jié)構(gòu)有關(guān)，需要通過爐溫測試儀實(shí)測，但要考慮過烘烤問題），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(jié)拍的同時并保持同步。

調(diào)整后的溫度通過爐溫測試反映工件溫度與烘干時間完全能達(dá)到工藝要求，連續(xù)走正常駕駛室節(jié)拍實(shí)測由2min/車降為1.78min/車，綜合節(jié)拍為2min/車，單車縮短節(jié)拍為0.32min/車。根據(jù)表1，生產(chǎn)過程中面漆線與底漆線去除維持用能額外用電與天然氣后的費(fèi)用比例為2.43∶1。根據(jù)表2數(shù)據(jù)得出，生產(chǎn)時車間每分鐘去除維持用能額外用電和天然氣費(fèi)用為64.6元，計算得面漆線每分鐘去除維持用能額外用電和天然氣費(fèi)用為64.6元×2.43（/2.43+1）=45.77元，按年產(chǎn)10萬輛計算，則可節(jié)約45.77×0.32×100000=1464640元。

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

經(jīng)過提溫提速，目前電泳節(jié)拍控制在1.8min/車，單車減少0.2min/車，現(xiàn)場電泳線正常生產(chǎn)過程中每分鐘消耗能源費(fèi)用為64.6×1（/2.43+1）=18.83元左右（電泳線每分鐘消耗能源費(fèi)用計算依據(jù)見表1、表2），按年產(chǎn)10萬輛計算，則可節(jié)約能源費(fèi)用為18.33元/輛×0.2min/輛×100000輛=376600元。

表1 生產(chǎn)過程中面漆線與底漆線去除維持用能額外用電與天然氣后的費(fèi)用比例

表2 項目實(shí)施前一年能源統(tǒng)計分析

涂裝現(xiàn)場分部生產(chǎn)模式為一橇兩車（即2臺同車型同顏色駕駛室放置在1個滑橇上生產(chǎn)），改進(jìn)前機(jī)器人自動噴涂編碼規(guī)則共有9種情況，具體如表3所示。當(dāng)生產(chǎn)中有某種車型數(shù)量為奇數(shù)情況時，需要單橇單車進(jìn)行面漆噴涂，生產(chǎn)效率降低50%，嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)拍，需要進(jìn)行改進(jìn)。

表3 改進(jìn)前機(jī)器人自動噴涂編碼規(guī)則

修改機(jī)器人自動噴涂PLC程序，通過增加一位編碼（option），在原有機(jī)器人編碼1~9的基礎(chǔ)上增加11~19編碼（Body編碼+10*option編碼為最終編碼），涵蓋了不同車型使用一個橇的生產(chǎn)模式。因部分訂單配置為玻璃鋼面罩（由外飾件廠家供應(yīng)），車身面漆時不需要噴涂金屬面罩，故需要增加機(jī)器人自動噴涂時無面罩噴涂程序編碼，改進(jìn)后機(jī)器人自動噴涂編碼規(guī)則共有18種情況。具體如表4所示。

表4 改進(jìn)后機(jī)器人自動噴涂編碼規(guī)則

針對上述機(jī)器人自動噴涂編碼規(guī)則，重新設(shè)計相應(yīng)機(jī)器人軌跡程序與噴涂表4參數(shù)，使之實(shí)現(xiàn)自動切換噴涂，實(shí)現(xiàn)輸入編碼后機(jī)器人自動噴涂上述所有組合車型，確保面漆生產(chǎn)不再有單橇單車的情況，保證了生產(chǎn)節(jié)拍。

增加機(jī)器人自動噴涂時無面罩噴涂程序減少了油漆浪費(fèi)，單車可減少5元/車左右，同時混橇生產(chǎn)避免一橇單車情況，減少空拍率，進(jìn)一步提高面漆綜合節(jié)拍，提高了涂裝現(xiàn)場分部產(chǎn)能。

經(jīng)過現(xiàn)場查看落實(shí)，室內(nèi)照明燈部分位置會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(fèi)情況。

對室體所有照明燈設(shè)置編號，將不需開啟的照明燈編制進(jìn)入現(xiàn)場精益生產(chǎn)管理規(guī)定，將白夜班均不需要開啟的照明燈在驗(yàn)證工藝條件后進(jìn)行拆除或斷電，并對員工進(jìn)行培訓(xùn)，由設(shè)備管理員每周巡檢進(jìn)行監(jiān)督。

經(jīng)統(tǒng)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(jié)約能源費(fèi)用為17909元。

前處理預(yù)脫脂、脫脂、磷化槽需要熱水升溫到工藝要求，但生產(chǎn)結(jié)束時發(fā)現(xiàn)槽液溫度長時間在工藝溫度以上，存在能源浪費(fèi)。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溫度在工藝范圍之內(nèi)即可。

摸索前處理槽液的升溫時間與降溫速度，縮短鍋爐開機(jī)運(yùn)行時間，提前關(guān)閉鍋爐時間。驗(yàn)證完畢后，修改鍋爐啟停方式管理規(guī)定，同時在前處理PLC程序中限定保護(hù)，當(dāng)鍋爐房循環(huán)水溫度降到槽液溫度以下時，關(guān)閉板式換熱器的進(jìn)水閥門。

經(jīng)過驗(yàn)證，鍋爐可延后開啟20min（2臺鍋爐），提前關(guān)閉30min（1臺鍋爐），每天可減少鍋爐開啟時間為70min，鍋爐每小時消耗天然氣量為100m3/h左右，按年產(chǎn)250d計算，天然氣費(fèi)用按3.153元/m3計算，每年可節(jié)約能耗費(fèi)用為91962.5元。

冬季長時間不生產(chǎn)時，需要開啟鍋爐為四號空調(diào)（輸調(diào)漆間）和溫控間保溫，目前設(shè)定為85℃，而四號空調(diào)設(shè)置溫度為22~30℃，不需要高溫的熱水保溫。

研究循環(huán)水相應(yīng)適宜調(diào)控輸調(diào)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(guī)定，設(shè)定開啟模式，在該狀態(tài)下水溫設(shè)置為30℃。在保證設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上降低了熱水溫度，減少了能源消耗。

本文通過技改將生產(chǎn)設(shè)備改為自動控制啟停、消除生產(chǎn)節(jié)拍瓶頸、減少升溫設(shè)備等改進(jìn)措施為企業(yè)每年在能耗上減少約200萬元。綜上所述車身涂裝生產(chǎn)線節(jié)能優(yōu)化工作需持續(xù)、有效、重點(diǎn)地進(jìn)行，不斷為企業(yè)在行業(yè)內(nèi)站穩(wěn)腳跟奠定基礎(chǔ)。