容摘要：针对小批量装配生产线质量过程预防控制技术能力差、生产效率低、质量成本高的现状，提出制造和检测的半自动化模式，说明半自动化模式的主要意义和关键因素，并举例进行解析。
关键词：半自动化模式、半自动化小装置、数字检测、差错报警
生产线的制造和检测的自动化程度是企业的固定成本，决定于生产的规模和速率，劳动密集型模式适合于未上规模的生产，半自动化模式适合于小批量生产，自动化模式适合于大批量生产。当前，劳动密集型模式和自动化模式在我国具有一定的优势，但半自动化模式，特别对于装配过程，却存在很大的空间需要我们去提高。本文将对小批量装配生产线的制造和检测的半自动化模式进行浅析。
制造和检测的半自动化模式的主要意义为：（1）从技术上实现质量的过程预防控制，防止差错产生，达到零缺陷的理想质量目标；（2）提高生产速率，一次做好缺陷为零，减少了大量的返工；（3）降低质量成本：① 使用一些小装置（用于操作控制、检测和差错报警）替代大量而繁复的手工检查，即符合小批量生产的成本控制要求，又减少了大量的人工检验成本；② 减少了大量的返工和零件报废成本。
装配制造和检测的半自动化模式的关键要素是半自动化小装置、数字检测和差错报警，而三者的关系又是互相依存密不可分的。装配制造的半自动化是通过在工装或者工具上增加一些辅助操作的小装置进行控制来实现。而让小装置具有数字显示功能，实现了人工操作和检测过程的数字可视化。差错报警功能与数字检测密切联系，报警功能分为三个等级：绿灯——安全地带、数字检测值处于公差带的中间；黄灯——危险地带、数字检测值接近公差极限但未超差；红灯——差错地带、数字检测值已超差。当显示绿灯时可以安全操作；当显示黄灯时已进行的操作可以接受，但需查找原因进行调整，让后续操作重新恢复到绿灯状态；但显示红灯时必须立即停止操作，对出现的故障进行返工，同时查找故障的根本原因并予以纠正，让后续操作重新恢复到绿灯或黄灯状态。下面举一些例子，对半自动化模式的关键要素进行具体地解析。
零件在工装上定位时需保证零件端面与工装定位块之间的距离在合格范围之内（假设为5±0.5mm）。通常情况下，我们使用测量块或游标卡尺进行测量，这种测量方法总是要先定位再测量，影响生产效率，而且大量的人工测量也很难保证百分之百的测量正确性。
我们在工装定位块上增加一个激光探测的小装置，带有数字显示和差错报警功能。激光束垂直在零件端面，小装置的数显窗口显示出零件端面与工装定位块之间的距离检测值。
若检测值处于安全地带（假设为5±0.3mm）则报警灯为绿色，可以安全操作；若检测值处于危险地带（假设为4.5—4.6mm 和5.4—5.5mm）则报警灯为黄色，查看是否可调整，若不能调整，此次定位可接受，但需查找原因进行调整，让下一次的定位重新恢复到5±0.3mm；若检测值超差则报警灯为红色，必须重新定位，让检测值重新恢复到绿灯或黄灯状态。这样，定位完成的同时，零件端面与工装定位块之间的距离已直接保证在合格范围之内，且为后续的持续改进提供了依据。
同样，为了防止铆接应力对装配组件外形的影响，可在铆接型架上有规律地分布几个测量点安装激光探测的小装置，带有数字显示和差错报警功能，原理与上述工装定位小装置相同。这样，一边操作，就能一边自动检测，时时纠正，实现了过程预防控制，减少了大量的返工，提高了生产速率。
钻孔/锪窝和铆接是装配过程中最主要的操作，钻孔/锪窝的控制难点是孔的垂直度和锪窝的深度等，铆接的控制难点是镦头的高度和直径等。通常情况下，我们使用塞规、卡板量规等检验工具进行检查，但这些方法都属于事后检查，即不能防止故障产生，又投入了大量的检验人力资源，影响了生产效率。
钻孔时，我们在气钻枪端头增加一个激光探测的小装置，具有四个激光探测点，呈正方形分布，正方形面积要尽量地小，这样即使对于面积较小的弧面也可以近似地看作一个平面，同时，具有数字显示功能、差错报警功能，以及制动停止功能。操作时，四只激光束等距地垂直在零件表面。当钻头相对于零件的垂直度发生偏差时，四只激光束到零件表面的距离出现差异，这种差异会显示在小装置的数显窗口中，我们假设这种差异的允许公差范围为0—1mm，若差异值处于安全地带（假设为0—0.5mm）则报警灯为绿色，可以安全操作；若差异值处于危险地带（假设为0.6—0.9mm）则报警灯为黄色，操作者需注意调整自己的操作，尽量让差异值恢复到0—0.5mm；若差异值靠近公差极限1mm则报警灯为红色，信号传递到扳机下的制动器上，停止了钻头钻动，避免了差错发生。另外，在整个钻孔操作过程中，还应注意清除排出的铝屑对激光束探测的干扰和影响，这可以通过在气钻枪端头的四个激光探测点各增加一周气孔，利用产生的较强的气流来实现。
锪窝时，随着锪窝的深度逐渐加深，四只激光束到零件表面的距离也越来越短，我们假设锪窝的允许深度公差反映到激光束到零件表面的距离范围为5.1—5mm，当距离值大于5.1 时不受控；当距离值处于安全地带（假设为5.1—5.04mm）时，报警灯为绿色，可以安全操作；当距离值处于危险地带（假设为5.03—5.01mm）时，报警灯为黄色，操作需自己停止操作；当距离值靠近公差极限5mm时，报警灯为红色，信号传递到扳机下的制动器上，停止了钻头钻动，避免了差错发生。
铆接时，我们可以将铆接压力参数转换成气铆枪内的气压参数，通过控制气压来控制铆接压力，最终达到控制镦头成形高度和直径的目的。我们在气铆接枪内增加一个气压探测的小装置，具有数字显示功能、差错报警功能，同时在扳机下增加一个气压控制装置，并与气压探测装置相连接。操作时，操作者只需通过扣动扳机来控制气压。假设气压的允许范围为1200—1400 磅，当气压值小于1200 磅时不受控；当气压值处于安全地带（假设为1250—1350 磅）时，报警灯为绿色，可以安全操作；当气压值处于危险地带（假设为1200—1249磅和1351—1399 磅）时，报警灯为黄色，操作者需注意调整自己的操作，尽量让气压值稳定在1250—1350 磅；当气压值靠近公差上限1400 磅时，报警灯为红色，信号传递到扳机下的气压控制装置上，气压变为零，铆接停止，避免了差错发生。
这些用于钻孔/锪窝和铆接的半自动化装置，百分之百防止了故障的产生，又减少了大量的人工检查，大大提高了生产效率。
组件整体喷漆时或返工打磨后喷漆时，我们经常都会遇到保护非喷漆区域的问题，通常情况下，我们是使用遮蔽物（例如胶纸带）贴在非喷漆区域上防止喷漆进入，喷漆后再将遮蔽物除掉，但这种方法即不能对非喷漆区域完全做到保护，因为遮蔽物边缘与喷漆区域边界不能做到完全重合，又增加了大量的人力和时间，且大量遮蔽物的使用也大大增加了成本和浪费。
我们在喷枪上增加一个红外线感应小装置，与喷枪嘴增加的一个控制阀相连接，控制阀功能类似于从日偏食到日全食的过程，并带有差错报警和制动停止功能。喷漆前，在喷漆区域周围均匀地涂抹上一层红外线液体，涂抹宽度略大于喷漆所产生的漆柱直径，这种液体对零件表面无腐蚀。喷漆时，红外线感应装置感应到涂抹的红外线液体，将信号传递到控制阀上，控制阀迅速反应将喷枪嘴的面积部分遮蔽，阻止了漆喷在红外线液体上，也就是阻止了漆喷在非喷漆区域上。当控制阀遮蔽喷枪嘴的面积处于安全地带（假设为喷枪嘴面积的一半以内）时，报警灯为绿色，可以安全操作；当控制阀遮蔽喷面积处于危险地带（假设为喷枪嘴面积的一半以上）时，报警灯为黄色，操作者需调整或停止自己的操作；当控制阀将喷枪嘴完全遮蔽时，报警灯为红色，信号传递到扳机下的制动器上，停止了喷漆，避免了漆喷到红外线液体以外的非喷漆区域上。这样，即完全做到了对非喷漆区域的保护，又减少了大量用作遮蔽物的资源浪费，更节约了大量的人力和时间，提高了生产效率。
以上的几个半自动化例子，只是半自动化模式的冰山一角，且很多说明属本人个人设想。
更多半自动化小装置，来自于生产一线操作者、技术人员和检验人员根据实际操作要求和常年工作经验的不断创新。在全体员工集体智慧的创造下，随着小批量装配生产线的制造和检测的半自动化模式的开展和不断完善，一定能全面实现质量过程预防控制、提高生产速率、降低质量成本的目标。
【作者简介】作者杜源，2004 年毕业于四川理工学院，毕业后进入一航成飞民用飞机有限公司质量部工作，现担任民机欧洲项目的质量主管
8/9/2012
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