焊接机器人在车身生产线中的规划设计
焊接白车身门生产线布局设计

转台式焊装线 类似回转木马结构,驱动机构比较简单,占地面积较大,而且电、气、水的交点要由回转中心的可回转接头接出。这种焊装线以生产分总成较合适
汽车白车身车门分总成生产线布局方案
投资回收期≤4~6年
本设计由计算假定和资料查询得
机床平均负荷率 1.0 >0.8
、所需工作人员总数,约等于工位数=3 人
投资回收期(年) T= 5 年
制造车门零件的生产成本 S = 3200 元
投资车门费用 S投 = 2000000 元
激光焊接机器人
投资回收期(年)
N→生产线的计算生产纲领(包括备品率和废品率)(件/年); I→生产线建线投资总额(元); C→零件的制造成本(元/件); S→零件的销售价格(元/件)。
投资回收期限T↓,经济效益↑。
01
02
投资回收期应小于生产线制造装备的使用 年限;
投资回收期应小于该产品(零件)的预定 生产年限;
白车身焊接技术
电阻焊技术 (接触焊)
单面焊接:只对一面进行焊接,可以减少材料,使车 身重量减轻,并使车身的设计更具弹性
扭曲变形:于电阻焊相比,焊接的热变形区域很窄
焊接速度和焊接强度:焊接速度可达5m/min,焊接强度高,提高车身的强度和刚度
具有较高的柔性:可在计算机控制下焊接任意轨迹
04
一种是框架式:车门边框,内外加强板部分和连接件焊好,再进行内外板包边点焊
03
工艺路的分析
车门分总成工艺路线的拟定
工序时间的制定
生产节拍的计算:
N→生产线的计算生产纲领(包括备品率和废品率); T→生产线年有效工作时间 m→生产线每天工作班次 k——生产线停修系数
车身焊装工艺规划方法及分析

摘要:焊装工艺规划是焊接同步工程的一项主要工作内容,是焊装生产线设计的基础规划文件。
焊装工艺规划是指在产品设计阶段结合车型的生产纲领、自动化率及投资规模等对车身的上件流程、焊点分配、节拍计算等方面进行分析和验证,以达到在保证产品工艺可行性的同时确定出最优化的生产线结构的目的。
焊装工艺规划的结果将直接影响到生产线的技术可行性和投资成本。
本文主要介绍了焊装工艺规划的意义、流程、方法及主要工作内容。
关键词:车身焊装 工艺规划 方法 分析中图分类号:U463.82+1.06 文献标识码:B车身焊装工艺规划方法及分析安徽江淮汽车股份有限公司 杜 坤 魏庆丰 赵 涛 姜海涛1 焊装工艺规划的重要性及目的1.1 焊装工艺规划焊装工艺规划又称焊装工艺设计,是新车型车身开发焊装同步工程工作最重要的一环,是焊装生产线的核心技术。
其概念是指结合产品的生产纲领、自动化率、生产方式及投资规模等总体规划要求,结合车身数模对产品的工艺性如上件流程、焊点分配、节拍计算、物流、设备等方面进行分析和验证,在保证产品工艺可行性的同时确定最优化的生产线结构。
焊装工艺规划要求具有明确的输入条件:工艺设计输入如生产纲领及自动化程度等;产品设计输入如零件三维数模、BOM清单、产品结构树等。
任何一项输入数据的准确性都会影响到焊装工艺规划的结果。
1.2 焊装工艺规划的作用与意义焊装工艺规划的作用就是为了使设计具有生产可行性,优化生产线结构,减少投资成本。
a.优化产品设计,提升车身整体质量。
b.优化生产线布局,降低开发成本。
c.规范上件流程,平衡节拍,提高生产线效率。
d.三维仿真验证,缩短开发周期。
所以,焊接工艺规划对于生产线的设计有着很重要的意义。
工艺规划的准确与否将关系到产品的可实现性,以及后期的品质培育工作的难易程度,直接影响车型开发的周期和投资成本。
1.3 进行焊装工艺规划应具备的基本素质开展焊装工艺规划的工作人员应具备以下专业知识[1]。
自动化焊接培训中焊接机器人的路径规划与优化

自动化焊接培训中焊接机器人的路径规划与优化自动化焊接已经成为现代工业生产中普遍采用的焊接方法之一。
焊接机器人在自动化焊接过程中发挥着重要的作用。
为了提高焊接效率和质量,焊接机器人的路径规划和优化变得至关重要。
本文将讨论自动化焊接培训中焊接机器人的路径规划与优化的相关问题。
一、路径规划技术在焊接机器人中的应用路径规划是指在给定的工作空间中,通过选择合适的运动路径,使焊接机器人能够按照要求完成焊接任务。
路径规划技术可以分为离线规划和在线规划两种。
1. 离线规划离线规划是在计算机上预先计算机器人的工作路径,并将计算结果保存在机器人的控制系统中。
离线规划可以基于各种优化算法,如遗传算法、模拟退火算法等,寻找最优的路径。
离线规划的优点是计算效率高,可以在没有机器人实际操作时进行路径计算。
然而,由于离线规划无法考虑到实际工作环境中的障碍物和干扰,因此路径规划结果可能不够准确。
2. 在线规划在线规划是在机器人进行实际焊接任务时,实时计算机器人的工作路径。
在线规划可以根据实际的工作环境,动态调整机器人的路径。
在线规划的优点是可以根据实际情况进行实时调整,路径更加准确。
然而,由于在线计算需要占用机器人的计算资源,因此计算效率相对较低。
二、焊接机器人路径规划的优化方法为了提高焊接机器人路径规划的效果,可以采用以下优化方法:1. 最短路径算法在路径规划中,最短路径算法是常用的优化方法之一。
最短路径算法可以根据不同的约束条件,如路径长度、运动时间等,计算机器人的最短路径。
常用的最短路径算法包括Dijkstra算法、A*算法等。
2. 避障算法避障算法可以帮助机器人在焊接过程中避免碰撞障碍物。
常用的避障算法包括障碍物检测和避障路径规划。
障碍物检测可以通过传感器等设备实现,避障路径规划则需要计算机算法来确定避障路径。
3. 运动平滑算法运动平滑算法可以使机器人的运动更加平滑和连续。
运动平滑算法可以通过对机器人的加速度和速度进行限制来实现。
焊接自动化生产线设计

选用合适的装配和夹具设备, 确保工件在焊接过程中的准确
定位和固定。
辅助设备配置
烟尘净化设备
配置高效的烟尘净化设备,减少焊接 过程中产生的烟尘和有害气体对环境 和操作人员的危害。
物料搬运设备
选用合适的物料搬运设备,实现原材 料、半成品和成品的快速、准确搬运 。
生产线自动化控制系统
配置生产线自动化控制系统,实现生 产过程的自动化管理和监控。
分散式控制系统
将控制功能分散到各个智能设备中, 通过通信网络实现信息交互和协同控 制,适用于大型、复杂的焊接生产线 。
传感器与执行器配置
传感器
配置位移、速度、加速度、温度 、压力等传感器,实时监测焊接 过程中的各种参数,为控制系统
提供准确的数据输入。
执行器
包括电机、气缸、电磁阀等,根据 控制系统的指令,精确控制焊接设 备的运动和动作,实现自动化焊接 。
焊接后处理
包括焊缝打磨、质量检测、防 锈处理等后续工序,提高产品 整体质量和美观度。
关键设备功能与选型
焊接机器人
选用高精度、高稳定性的焊接 机器人,实现自动化焊接操作 ,提高生产效率和焊接质量。
焊接电源及控制系统
选用性能稳定的焊接电源和控 制系统,确保焊接过程的稳定 性和可靠性。
传感与检测设备
配置高精度的传感器和检测设 备,实时监测焊接过程中的各 项参数,保障产品质量。
仓储管理策略及实施
仓储管理策略
制定科学的仓储管理策略,包括库存 控制、货架管理、先进先出等原则, 确保物料存储有序、高效。
仓储管理实施
采用信息化手段,实现仓储管理的自 动化、智能化,提高仓储管理效率、 降低管理成本。同时,加强仓储安全 管理,确保物料存储安全、防火防盗 。
双焊接机器人避障路径规划

双焊接机器人避障路径规划汤彬;王学武;薛立卡;顾幸生【摘要】针对白车身双机器人同步焊接路径规划问题,采用栅格法建立双机器人同步焊接模型.首先通过改进蚁群算法和粒子群算法实现焊接机器人与工件之间的避障;其次通过C空间法实现两个焊接机器人无碰撞,求解出局部和全局最优焊接路径较好的近似解,并与标准蚁群和粒子群算法进行仿真对比实验.仿真结果表明,采用改进蚁群算法和带有交叉因子的粒子群算法,收敛速度较快,较其他算法更能缩短焊接工时.仿真结果验证了笛卡尔空间和C空间结合路径规划方法的可行性,对于双焊接机器人的路径规划具有指导意义.%Aiming at the robot path planning problem in the synchronous welding of white car body,this paper proposes a grid method to establish the mathematical model of double synchronous welding robot.Firstly,an improved ant colony algorithm and a modified particle swarm optimization algorithm with crossover operator (MPSO) are made to realize the collision-free between welding robots.And then,the C space method is used to attain the collision-free betweenrobots.Moreover,the better local and global paths are obtained and the comparing experiment is also made with standard ant colony algorithm and PSO algorithm.The result shows that the proposed MPSO has quicker convergence and shorter welding time.Finally,the simulations verify the feasibility of the proposed scheme for the dual-welding robots path plan.【期刊名称】《华东理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(043)003【总页数】8页(P417-424)【关键词】双焊接机器人;避障;路径规划;C空间【作者】汤彬;王学武;薛立卡;顾幸生【作者单位】华东理工大学化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室,上海200237;华东理工大学化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室,上海200237【正文语种】中文【中图分类】TP241.2;TP273近年来,机器人广泛应用于工业生产、军事活动、空间探索等过程中。
机器人焊接路径规划

(3) 设焊接过程中机器人在空载路径的移动速度为v1,机器人焊接焊缝的 速度为v2,定义整体焊接过程中的时间代价为t,则有以下函数:
机器人末端在每一次焊缝路径转移中的相对角度变化,可以根据已
经获得的焊缝的三维坐标实现。设路径中相邻的三个焊点
,
,
。在机器人末端从焊缝i的起点转移到焊缝i
的终点时,机器人末端的角度设为θi,定义为 的从焊缝i的终点到焊缝j的起点的角度
件,并尽可能在焊接效率、空载路径最短、末端相对转角代价间取得最
优均衡的焊接路径,是本文重点研究问题。
设机器人的焊接路径优化顺序为:
其中
(1) 。m表示焊缝的条数。i, j表示焊缝的焊接顺
序,第一个等式为焊接顺序的焊缝表示形式,第二个等式为焊接顺序的
焊缝端点表示形式。
由(1)式可以定义焊缝过程中的空载路径长度dij和焊缝长度li。 (2)
4 仿真与实验分析 用MATLAB对机器人路径规划进行仿真,在三维环境下 对蚁群算法进行了改进,设置模拟环境包括起始焊缝和终止 焊缝,每条焊缝的起点和终点。
ELECTRONICS WORLD・技术交流
以图2所示工件为例,以焊接工件所在空间建立坐标系, 四条立焊缝的起点终点坐标。
图2 原始算法路径图
(1)
(2)
(3)
其中, 表示蚂蚁k从i点选择下一个点 j的概率,τij (t) 表示所选择的(ij)两条焊缝上的信息素的浓度,α,β表示τij (t), ηij的权重参数,ηij =1/ f,其中ηij表示与焊缝(i,j)相关联的启发 式信息,f 中包含表示各条焊缝之间的空载路径信息的dij。参数 初始化,对焊缝进行编码,以染色体的形式把每条焊缝标记, 用于生成路径信息,用目标函数对每一代个体进行优化。
焊接机器人在汽车零部件生产中的应用分析

焊接机器人在汽车零部件生产中的应用分析摘要:我国科技水平和我国各行业的快速发展,汽车是我国占比较多的交通工具。
自动化焊接的应用逐步成熟,与发达国家之间的差距逐渐缩小,我国汽车焊接自动化逐步向智能化、集成化、柔性化和环保化发展,积极响应了我国节能减排战略目标。
汽车制造企业要积极研发焊接自动化机器人/工作站,实现标准化、流水线操作,在保证焊接精度和美观度基础上,提升焊接环节工作效率;积极更新自动化控制技术,运用PLC系统和虚拟仿真系统开展操作,满足不同标准焊接要求;促进人工智能技术和焊机自动化技术融合,运用传感、AI监测等对焊机过程进行监督,保证焊机自动化加工质量,全面提升汽车焊接自动化技术质量和安全性。
关键词:机器人;汽车车身;焊接技术引言随着当前汽车车型更新换代的加速、整车研发周期的缩短以及汽车轻量化、安全环保化要求的不断提高,车身零部件的柔性自动化焊接生产工艺技术也取得了长足的进步。
因其展现出良好的成本、效率、质量等综合优势,在汽车行业的白车身焊接制造中将会得到更广泛的发展应用。
1汽车车身焊接机器人机构部件焊接机器人控制设备系统是一种功能独立、动作空间大、机动性强、自动控制水平高的焊接操作机构。
在实际的发展过程中具有加工效率高、重复操作精度强、对接质量好的比较重要的工艺特点。
焊接机器人设备对焊接技术的提升起到一定的基础作用。
选用智能焊接机器人,在实际的发展应用过程中,能够使车身焊接线适应柔性水平的基本特征。
一般来说,焊接智能机器人操作机构的组成相对比较简单,然而在实际的应用过程中,需要根据相应的装配要求,进行适应性调整,才能满足功能需求。
针对某型智能机器人,确定了其重量、重复精度、操作台空间等主要的操作指标,其加工产品的尺寸方面,在实际的应用过程中,可选择不同规格的机座或选择特殊夹具进行调整来实现自动化焊接。
智能机器人的控制机构由控制器承担,通过手动操作键盘实现编程。
一般来说,焊接智能机器人有很多功能:比如同步装配焊接,同步镜像焊接,自动轨迹追踪等等。
汽车自动化焊装车间规划

汽车自动化焊装车间规划摘要:汽车焊接车间规划,首先是由生产纲领、生产体制、工艺流程和装配工时,确定车间工艺布局及走向。
在车间规划时使用的工艺流程,是标准工艺流程,该流程是与生产的具体汽车品种不直接相关的,是具有指导性质的流程,其可以指导某一大类汽车的生产,如承载式车身汽车或非承载式车身汽车。
承载式车身汽车底盘装配标准工艺流程,可描述如下。
其规定了一定的流程,制动管燃油管需最先装配,前、后保险杆总成和车轮需最后装配。
装配工艺流程的建立,是基于经验的长期积累,同时考虑了未来的发展形成的。
标准工艺流程并不是一成不变的,而是随着新技术、新工艺的应用而不断更新的。
关键词:汽车自动化;焊装车间;规划设计1 焊装线技术必要性和优势目前,汽车厂生产现状大趋势:多品种车型并行、小批量生产增多、产品生命周期缩短、生产线建设周期缩短、机器人逐渐替代人工、智能化信息化订单式生产增多等。
亟待解决的需求与矛盾:工业用地资源紧张,用于焊装生产的厂房已建设并固化,现有厂房无法满足不断新增的车型。
如某热销车型焊装线产能满足不了订单需求,人工焊接工位过多,同时又存在其它订单少的单一自动线大量机器人、焊接设备等资源闲置浪费;后续又会继续增加车型投入生产,对应工装和焊接设备在不断的投入,单一车型产量小,设备及产线利用率极低。
故需分期建设能多车型混线生产的高自动化、高柔性、高产能的车身焊装生产线,以满足当前及后续多车型生产需求。
其优势如下:1.1 设备及产线利用率高降低后续重复性投入汽车行业竞争的加剧与客户需求的提升,车型需不断的推陈出新和更新换代,焊装线已由单一品种大量生产方式向多品种批量柔性生产方式转变。
产线占地面积集中,空间利用率提高。
利用自动化柔性线,通过实现通用设备的共用而实现一次投入。
可以有效的避免多次设备重复投入造成的资源浪费,设备重复利用率提高。
唯一的缺点是首次投入中耗资较大。
1.2 焊接质量及焊接精准度提高焊接工程规模以及工程的复杂性在不断发展,进而对焊接质量提出了较为严格的要求。
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焊接机器人在车身生产线中的规划设计
黄水儿
(东南(福建)汽车工业有限公司 福州 350119)
摘 要:焊接机器人是实现汽车生产批量化、自动化及车体品质稳定的重要工具,已被当今的汽车制造业越来越大量采用。
本文重点介绍如何合理规划焊接机器人系统之方法,以在达成目的的同时投资尽可能减少。
关键词:点焊机器人 规划 生产节拍(周期)
中图分类号:TP243.3 U468.2+2 文献标识码:A 文章编号:1672-4801(2004)01-0068-05
1前言
随着我国加入WTO保护具有高新技术特点的新兴产业日程的临近,各行业竟相将先进科技成果导入应用,以提高自身的竟争优势。
在当今的汽车市场中,汽车除了应具备它的一般属性——实用性外,还应具备有更高的安全性、品质性、更应富有自身产品的个性,要实现这些特点科技成果的应用是非常必要的,焊接机器人作为先进制造工艺技术正被越来越广泛地应用于汽车车身的焊接中。
2汽车车身的焊装工艺及焊接机器人的导入
一台白车身一般由近千件大小不同的钣金件经过各道工序焊装而成,现今汽车工业中车身的焊装工艺主要是电阻焊和电弧焊。
据相关统计,在每辆约4000个焊点的焊接中电阻焊占了95%,电阻焊工艺在汽车工业中的广泛应用,使得车身制造的自动化成为可能。
尽管电阻焊工艺在汽车车身制造中得到了大量使用,但因人工作业存在着作业人员的疲劳及安全因素,使得车身焊点的焊接质量无法始终如一,为确保车体质量的稳定性以及降低作业员的劳动强度,在焊装生产线上导入焊接机器人势在必行。
2.1焊接机器人的基本概念
纵观国内外众多汽车制造厂应用焊接机器人的实绩,点焊机器人常用的型式为落地式和天井式,常用的承载有:120KG、150KG、200KG三种。
图1是机器人本体基本构成,图2是焊接机器人系统构成。
图1 机器人本体基本构成
表1 机器人本体部件
序号 部品名称 序号 部品名称
1 回转基座 9 V轴马达
2 本体骨架 10 R2轴马达
3 平衡块 11 B轴马达
4 第二轴臂 12 R1轴马达
5 第一轴臂 13 S轴过位保护开关
6 手首轴 14 H轴过位保护开关
7 S轴马达 15 轴臂干涉极限开关
8 H轴马达
图2 焊接机器人系统基本构成
表2 组成焊接机器人各系统
序号 设备名称 序号 设备名称 序号 设备名称
1 机器人系统 2.3 异常指示盒 5 机器人水气系统
1.1 机器人本体 2.4 焊机控制器 5.1 机器人水气控制盘
1.2 机器人控制器 3 电极研磨系统 5.2 机器人气压阀(含电控比例阀) 1.3 机器人操作盒 3.1 研磨机 6 电控系统
1.4 机器人示教盒(T/P) 3.2 吹屑器 6.1 系统控制盘
2 焊接设备 4 焊枪交换系统 6.2 系统操作盘
2.1 焊枪 4.1 机器人侧
2.2 中继盒 4.2 焊枪侧
3焊接机器人在车身生产线中的合理规划
3.1前提及原则
要合理的规划一条生产线各作业站所使用的机器人(含焊枪),必须要知道:①该生产线的设备最大产能,②该生产线的生产节拍,③生产线各作业站的生产工艺,④车型所有焊点的分布图档等前提条件。
规划全车哪些焊点要用机器人进行作业应依: ①人工作业困难的焊点,②人工作业存在安全隐患的焊点,③车体设计时品质面要求高的焊点,④能够提高工效的焊点等先后次序进行考虑。
3.2机器人焊枪的选取方法
如何选取焊枪是规划的重点,以下为选枪的一般方法:①依工程站的打点位置进行分类,②依各类 焊点位置的钣金段面及外形设定焊枪的初步形式,③将相近的焊枪统一整合以尽可能减少焊枪的种类, ④制作模型枪进行模拟,⑤初步设计并进行三维动态模拟,⑥若生产线上已有悬挂点焊枪机器人焊枪可依此进行参考设计。
4规划实例
东南汽车轿车过度生产线因品质提升需求,要在原生产线上改造规划导入点焊机器人,产量为:30000台/年.双班,因该线是过度生产,故要求投资成本尽量省,即在能完成指定焊点数目的同时,机器人的站数,数量及焊枪的数量要尽量少。
4.1该生产线生产节拍计算
有效生产时间: [ 8×60-(20+15)] ×90%×2 =800(分钟)
日产量: 30000台/年.双班÷12月÷21天=120(台/天.双班)
生产节拍(C/T): 800分钟÷120=6.67(分钟/台) =400(秒) 4.2焊点区分
依据机器人规划原则将人工困难作业,不安全,品质要求高等焊点筛选出来如表3:
表3 车体焊点区分
由表34.3机器人焊枪种类设定
按照选枪方法对焊点进行机器人焊枪的种类设定如表4:、
表4 机器人焊枪种类
枪形 G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 可焊点数
116
115(8)
78
5(16)
10(58)
44(56)
14
24(67)
由表4可看出要完成这些焊点的作业要有8种不同形式的焊枪,括号内焊点数为G2,G4,G5,G6,G8五种焊枪均可作业。
4.4机器人台数规划
尽管同一把焊枪可焊的焊点数相当的多,这些焊点可能从车头分布到车尾,由于一台机器人活动的范围有限,故同一形式的焊枪就不止一把。
另在同一机器人活动范围内可能多种类别的焊点,为提高单台机器人的使用率,该机器人就应采"枪交换"机构。
单台机器人打点数量应以其作业总时间不超过该生产线的生产节拍为极限。
4.4.1机器人台数的初步设定
表5 机器人各主要动作时间经验值
序号 动 作 类 别
平 均 时 间(秒) 1 预焊 3~4秒/点 2 连续作业焊点 2~3秒/点 3 特殊位置焊点
5~6秒/点 4
换枪
20
秒
规划机器人点焊的总时间(每个焊点平均依3.5秒估算) (150点+131点+330点)×3.5秒=2139(秒) 机器人台数的概算:
2139秒÷400
6台
故机器人的规划依6台初步设定
4.4.2工作站设定 每个工作站正常状况下仅能布置下4台机器人, 6台机器人必须分2站分布。
因车体焊点一般情况下为左右对称分布,因此每站中的机器人也应左右对称分布为原则。
如图4所示。
4.5机器人作业周期确认及焊枪数量设定
将车体各作业站焊接工艺卡中所有要用机器人进行焊点的焊点按各种部位进行分类标注,如图3所示。
图3 车体打点分配示意图
在各台机器可活动范围内将同一种焊枪能焊到的焊点合理分配给相应的机器人,并对各台机器人所负责的焊点及动作进行时间分析,依单台机器人作业总时间在符合生产节拍内为原则,对焊点进行调整,最终结论如图4所示。
图中分析仅为生产线左侧、右侧与左侧对称相关分析结论与左侧相同。
5
3
8
13
14
16
18 19 21
22 23
24
图4 机器人点焊周期分析
依图4可以得出结论:为满足30000台/年.双班(生产节拍400秒)并将品质要求高,人工作业困难
等焊点规划为机器人点焊,该生产线应购入6台200KG级的点焊机器人;6台点焊机器人分2个工作站左
右对称布置,其中一站4台,另一站2台;点焊机器人焊枪共有8种18把,其中一种为4把,其余7种均为2把;6台点焊机器人均为可换枪形式。
4.6电脑三维模拟
将经规划得出的结论置入电脑中进行三维模拟,进一步校对各台点焊机器人动作的合理性,与周边
设备的干涉性,动作周期的准确性。
经电脑三维模拟确认修正后,即完成了整个的规划工作,进入下阶
段的细部设计、制造工作。
5结束语
焊接机器人导入到车体制造中前期的规划工作是极为关键的,规划的好坏直接影响到最终导入的成败,本文因篇幅有限中间过程无法详细说明,仅对规划方法结合作者的经验进行描述,供相关人员参考。
作者介绍:黄水儿(1964~ ),男,东南(福建)汽车工业有限公司生技部副主任、工程师,主要从事焊装车间生产线及
设备规划工作。
。