效益是企業(yè)生存的價值與基礎，制造業(yè)節(jié)能降耗工作做到位，會取得顯著的實際成效。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注，為了使分部能耗更優(yōu)化，本文對各工序能耗情況進行系統(tǒng)分析，對目前存在的節(jié)拍浪費、員工操作設備不便，以及管理不細化造成的現(xiàn)場能源浪費情況，進行全面梳理、改進及固化管理，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)線各工序設備燃動力情況，逐工位進行研究，尋找節(jié)能機會，分析思路為:（1）設備是否存在空載運行情況；（2）設備是否存在運行較慢造成操作者等待，延長節(jié)拍情況；（3）設備是否存在操作按鈕距離操作者工作區(qū)域較遠，不利于及時關機情況；（4）設備能否在保證質(zhì)量的前提下對工藝參數(shù)進行合理調(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)能機會后，每一項成立研討小組進行改進，主要分為技改與管控兩方面，發(fā)現(xiàn)存在設備空載運行、設備運行較慢、操作按鈕距離較遠、工藝浪費等方面9個節(jié)能機會，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臺風機，脫脂送排風機與磷化送排風機（前處理加熱類啟動程序控制）、入口排風機（前處理噴淋類啟動程序控制），電泳排風機、水洗送風機（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，修改各風機的啟動條件，原啟動條件為按下按鈕后，每間隔10s啟動1臺風機?，F(xiàn)在由一鍵啟動改為各風機按照第1掛駕駛室位置以及槽液溫度進行啟動:①入口排風機在第1掛駕駛室到達小車上線時啟動前處理噴淋類設備時啟動，保持不變；②脫脂送風機、脫脂排風機在按下啟動按鈕后且當槽液溫度升為40℃時啟動；③磷化送風機、磷化排風機在按下啟動按鈕后且當槽液溫度升為35℃時啟動；④電泳排風機在第1掛駕駛室到達純水洗時啟動電泳設備時啟動，保持不變；⑤水洗送風機在第1掛駕駛室到達UF2（超濾2）時啟動。

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

2016年現(xiàn)場自行設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，當停線時則需要員工關閉開關，操作不便且造成大量能源浪費。

對該裝置進行改造，增加整流電源提供24V直流電，使用光電開關感應駕駛室位置使繼電器吸合控制電磁閥啟閉，從而實現(xiàn)駕駛室到達吹塵裝置底部時吹掃。同時將打磨線輸送帶運行反饋信號連入該系統(tǒng)，當停線時，即便駕駛室在吹塵裝置底部，也不進行吹掃。吹掃的2個必要條件是輸送帶運行，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)故障后補充庫存較慢，可能會影響總裝生產(chǎn)。

將上線積放鏈工位運行步驟拆分，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提高升降機高速頻率:將變頻器高速運行頻率由26Hz調(diào)整為40Hz，由于升降機下降減速開關與到位開關距離較近，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行時間:修改PLC（控制程序）中的滑橇進入條件。

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。

對整個面漆線設備進行拆分，尋找面漆線生產(chǎn)瓶頸。依據(jù)漆前處理線綜合節(jié)拍、金屬粉機器人節(jié)拍、清漆機器人節(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)與燃燒器點火PLC程序，將各區(qū)溫度由148~150℃調(diào)整到158~160℃；②調(diào)整機運節(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)構有關，需要通過爐溫測試儀實測，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到工藝要求，連續(xù)走正常駕駛室節(jié)拍實測由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:需要與輔料供應商商討確定每個雙槽的最小運行時間，實際測算目前的運行時間，做出調(diào)整計劃后，改造單臺小車的運行參數(shù)，實際驗證產(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用為64.6×1（/2.43+1）=18.83元左右（電泳線每分鐘消耗能源費用計算依據(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用比例

表2 項目實施前一年能源統(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)），改進前機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，需要單橇單車進行面漆噴涂，生產(chǎn)效率降低50%，嚴重影響生產(chǎn)節(jié)拍，需要進行改進。

表3 改進前機器人自動噴涂編碼規(guī)則

修改機器人自動噴涂PLC程序，通過增加一位編碼（option），在原有機器人編碼1~9的基礎上增加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），車身面漆時不需要噴涂金屬面罩，故需要增加機器人自動噴涂時無面罩噴涂程序編碼，改進后機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 改進后機器人自動噴涂編碼規(guī)則

針對上述機器人自動噴涂編碼規(guī)則，重新設計相應機器人軌跡程序與噴涂表4參數(shù)，使之實現(xiàn)自動切換噴涂，實現(xiàn)輸入編碼后機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。

增加機器人自動噴涂時無面罩噴涂程序減少了油漆浪費，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，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行檢查以及照度高于要求等，因此存在能源浪費情況。

對室體所有照明燈設置編號，將不需開啟的照明燈編制進入現(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證工藝條件后進行拆除或斷電，并對員工進行培訓，由設備管理員每周巡檢進行監(jiān)督。

經(jīng)統(tǒng)計共關閉102盞燈，58W一盞，按年產(chǎn)250d，每天生產(chǎn)16h計算，可節(jié)約能源費用為17909元。

前處理預脫脂、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。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，縮短鍋爐開機運行時間，提前關閉鍋爐時間。驗證完畢后，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，當鍋爐房循環(huán)水溫度降到槽液溫度以下時，關閉板式換熱器的進水閥門。

經(jīng)過驗證，鍋爐可延后開啟20min（2臺鍋爐），提前關閉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，天然氣費用按3.153元/m3計算，每年可節(jié)約能耗費用為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，目前設定為85℃，而四號空調(diào)設置溫度為22~30℃，不需要高溫的熱水保溫。

研究循環(huán)水相應適宜調(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，設定開啟模式，在該狀態(tài)下水溫設置為30℃。在保證設備正常運行的基礎上降低了熱水溫度，減少了能源消耗。

本文通過技改將生產(chǎn)設備改為自動控制啟停、消除生產(chǎn)節(jié)拍瓶頸、減少升溫設備等改進措施為企業(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、重點地進行，不斷為企業(yè)在行業(yè)內(nèi)站穩(wěn)腳跟奠定基礎。