發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)加產(chǎn)能提升淺談

徐曄

摘要：以發(fā)動(dòng)機(jī)廠機(jī)加生產(chǎn)線節(jié)拍優(yōu)化和產(chǎn)能提升經(jīng)驗(yàn)為例，從影響生產(chǎn)線產(chǎn)能的因素出發(fā)，對(duì)加工節(jié)拍的降低、機(jī)床OEE提高等方面進(jìn)行了全面的分析，并給出了相應(yīng)的措施。為降低成本，提高生產(chǎn)率提供了解決思路和方法。為同類工廠的機(jī)加產(chǎn)能優(yōu)化提供了有效的參考。

Abstract： Taking the experience of optimization cycle time and capacity? improvement of the mechanical process production line at the engine plant as an example， from the factors affecting the production line capacity， a comprehensive analysis of the reduction of machine cycle time and the improvement of machine OEE， and the corresponding measures are given. Solutions and methods are provided for cost reduction and productivity improvement.This provides an effective reference for the optimization of capacity mechanical process production line in similar factories.

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī);生產(chǎn)節(jié)拍;產(chǎn)能提升;OEE;生產(chǎn)效率

Key words： engine;cycle time;capacity improvement;OEE;productivity

中圖分類號(hào)：S219.031? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）23-0175-03

1? 產(chǎn)能提升背景

制造成本要降低，投資成本也要降低，充分利用或再利用現(xiàn)有的設(shè)備，提升生產(chǎn)效率是企業(yè)追求的目標(biāo)。如何在不購(gòu)買新設(shè)備或只增加小投入的情況下，來(lái)提高現(xiàn)有設(shè)備的生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)而提升各機(jī)加線整體產(chǎn)能是至關(guān)重要的。以發(fā)動(dòng)機(jī)廠機(jī)加生產(chǎn)線節(jié)拍優(yōu)化和產(chǎn)能提升經(jīng)驗(yàn)為例，對(duì)產(chǎn)能提升思路和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析和總結(jié)。

2? 生產(chǎn)節(jié)拍和產(chǎn)能提升思路

對(duì)于生產(chǎn)節(jié)拍和產(chǎn)能提升，通常采用以下幾種分析方法：

2.1 魚骨圖分析方法

將人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)量等所有影響產(chǎn)能和節(jié)拍的因素逐一列出來(lái)，通過(guò)參與人員的頭腦風(fēng)暴逐一將這些影響因素層層展開(kāi)，最后選取其中重要因素進(jìn)一步分析。

2.2 ECRS 分析法

ECRS是指取消、合并、重排、簡(jiǎn)化四種方法。通過(guò)此分析方法對(duì)每一道工序進(jìn)行分析，取消不合理和多余的工作環(huán)節(jié)和工作內(nèi)容，合并相同和重復(fù)的工作內(nèi)容，對(duì)于負(fù)荷不均衡的工序進(jìn)行重組，簡(jiǎn)化工序，從而找到更高效的操作方法和工作流程。

2.3 行業(yè)對(duì)標(biāo)

定期同兄弟工廠對(duì)于加工工藝、設(shè)備狀態(tài)、管理流程等進(jìn)行積極對(duì)標(biāo)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，特別是對(duì)瓶頸工序的對(duì)標(biāo)尤為重要。

2.4 數(shù)據(jù)分析法

廠內(nèi)KVP（過(guò)程持續(xù)優(yōu)化）專業(yè)團(tuán)隊(duì)通過(guò)生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）對(duì)OEE（設(shè)備綜合效率）數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找到影響生產(chǎn)效率的瓶頸，并進(jìn)行改進(jìn)和跟蹤，以提高生產(chǎn)效率。

3? 產(chǎn)能影響因素

瓶頸工序決定最大產(chǎn)能。生產(chǎn)線產(chǎn)能提升的主要方法有：增加瓶頸工序的生產(chǎn)時(shí)間;加工節(jié)拍的降低;OEE的提高。

3.1 增加生產(chǎn)時(shí)間

機(jī)加生產(chǎn)線的產(chǎn)能規(guī)劃前提為每天三個(gè)班次共22.5小時(shí)的工作時(shí)間，每個(gè)班次預(yù)留了機(jī)床操作者30分鐘的吃飯時(shí)間。對(duì)于瓶頸工序，操作者可進(jìn)行倒班交替吃飯，這樣可將每天的設(shè)備運(yùn)行時(shí)間直接提高到24小時(shí)，最大程度地提高了生產(chǎn)線產(chǎn)能。

3.2 降低加工節(jié)拍

加工節(jié)拍是由工藝節(jié)拍（機(jī)床純加工時(shí)間）和輔助節(jié)拍（機(jī)械手上、下料，天窗門打開(kāi)等附屬時(shí)間）組成。以磨床加工為例，其加工循環(huán)全過(guò)程為：機(jī)械手上、下料->天窗門關(guān)閉->夾具夾緊->徑向定位->軸向定位->磨削過(guò)程->夾具松開(kāi)->天窗門打開(kāi)。其中磨削過(guò)程為工藝節(jié)拍，其他過(guò)程為輔助節(jié)拍。

3.2.1 工藝節(jié)拍優(yōu)化

對(duì)于工藝節(jié)拍的優(yōu)化通常有下面幾種方法：

①將瓶頸工序的加工內(nèi)容分解到節(jié)拍充裕的工序來(lái)加快節(jié)拍。

②減少瓶頸工序的加工余量。比如磨床是瓶頸工序，那么在車削粗加工時(shí)加大進(jìn)給量，將預(yù)留給磨床的加工余量減小，從而減少磨床的磨削量和磨削圈數(shù)，加快節(jié)拍。

③刀具的優(yōu)化。

1）刀具參數(shù)和加工路徑的優(yōu)化。提高刀具的進(jìn)給和退刀速度及優(yōu)化刀具路徑。比如縮短刀具加工的安全距離，取消重復(fù)加工路徑，多刀變一刀等。在缸體線采用了高速銑刀后將原來(lái)的兩次加工優(yōu)化到了一次加工，單機(jī)節(jié)省了數(shù)十秒加工時(shí)間。

2）提高刀具壽命，減少換刀頻次。刀具涂層的優(yōu)化可以增加刀具的磨損性能大幅改善刀具壽命;適當(dāng)提高砂輪修整工件的頻次可以提高磨床的利用率;對(duì)工況較差的刀具增加防護(hù)裝置，比如在平衡軸的淬火機(jī)床中為淬火感應(yīng)器添加了防淬火液噴濺防護(hù)罩后，感應(yīng)器提高了數(shù)萬(wàn)件的使用壽命。

3）刀具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。多刃刀片和復(fù)合刀具的應(yīng)用能夠有效地降低加工節(jié)拍。比如將鉆孔和攻絲集成一起的攻鉆一體技術(shù)應(yīng)用到鋁制的缸蓋生產(chǎn)線當(dāng)中可大大提高加工的生產(chǎn)效率。

4）減少刀具數(shù)量。階梯鉆的應(yīng)用可以鉆不同孔徑的孔，相當(dāng)于集成了幾支不同直徑的鉆頭，節(jié)省了換刀時(shí)間。螺旋銑孔的應(yīng)用可以用一把刀代替多把刀，其原理為鉆孔擴(kuò)孔螺旋下刀圓弧輸出，只需一把刀具就可以加工出不同直徑的孔，不僅節(jié)省了刀具使用數(shù)量，也節(jié)省了換刀時(shí)間，還有利于斷屑，提高了工作效率。

5）換刀流程優(yōu)化。在曲軸的生產(chǎn)線中利用機(jī)床停臺(tái)時(shí)間對(duì)新刀進(jìn)行提前試切并對(duì)試切首件進(jìn)行測(cè)量，待測(cè)量報(bào)告合格后將新刀放到現(xiàn)場(chǎng)刀具柜備用。這樣可有效節(jié)約新舊刀具的更換等待時(shí)間，優(yōu)化了換刀流程。

3.2.2 輔助節(jié)拍優(yōu)化

對(duì)于輔助節(jié)拍的優(yōu)化有下面幾種方法：

①速度的優(yōu)化。在保證工件加工質(zhì)量的前提下，對(duì)輔助節(jié)拍的優(yōu)化成為了節(jié)拍提升的首選。提高機(jī)械手的上、下料運(yùn)行速度;提高機(jī)床天窗門開(kāi)和關(guān)的速度;提高頂尖或夾具夾緊和松開(kāi)的速度，測(cè)頭測(cè)量的速度提升等，都能夠降低工序的整體加工節(jié)拍。

②邏輯順序的優(yōu)化。

1）設(shè)備運(yùn)行的先后邏輯順序變?yōu)椴⑿羞壿嬳樞颉１热鐧C(jī)床的天窗門在完全關(guān)閉后才能進(jìn)行工件的夾具夾緊動(dòng)作，優(yōu)化為機(jī)床的天窗門在開(kāi)始進(jìn)行關(guān)閉過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行工件的夾具夾緊，這樣能夠節(jié)省工件加工的整體節(jié)拍。

2）對(duì)于多臺(tái)機(jī)床共用同一機(jī)械手抓取工件的情況，可根據(jù)機(jī)械手的行走路徑來(lái)設(shè)定它的最優(yōu)原點(diǎn)?？课恢煤驼{(diào)整機(jī)床抓取的優(yōu)先順序來(lái)提高機(jī)械手的利用率。

③NC 程序中的優(yōu)化。注意NC程序中的指令G4 Ft。t為在加工過(guò)程中的暫停時(shí)間，在保障機(jī)床安全運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，可將t減少到最小。比如在平衡軸生產(chǎn)線機(jī)械手在抓緊工件后有個(gè)1秒短暫停留，可以將停留時(shí)間設(shè)置成0.5秒，這樣能夠節(jié)省0.5秒加工節(jié)拍。

3.3 OEE的提高

由于機(jī)床停臺(tái)造成的OEE損失是不可避免的，如何減少瓶頸工序的停臺(tái)時(shí)間是提高機(jī)床OEE的關(guān)鍵。OEE損失通常可分為下面幾大類：

3.3.1 技術(shù)損失

由于換刀、抽檢、修砂輪等不可避免的技術(shù)停臺(tái)時(shí)間可參照3.2.1章節(jié)中的刀具優(yōu)化措施進(jìn)行改進(jìn);如果工件的測(cè)量參數(shù)在長(zhǎng)期的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)中合格并足夠穩(wěn)定，可以考慮降低抽檢頻次，提高機(jī)床利用率。

3.3.2 組織損失

①人員。將瓶頸工序操作人員的工作負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)拆解，對(duì)每日例行的如組會(huì)、點(diǎn)檢、換刀、抽檢等工作進(jìn)行優(yōu)化。比如通過(guò)取消或減少不必要的組會(huì)，點(diǎn)檢路徑最優(yōu)原則，換刀柜位置距離機(jī)床的最優(yōu)步數(shù)等措施間接提高機(jī)床利用率。如果經(jīng)濟(jì)性很好，也可以考慮對(duì)瓶頸工位是手動(dòng)崗位的用機(jī)器人來(lái)替代。如殼體生產(chǎn)線的螺栓擰緊這樣的工位可采用自動(dòng)化，增加自動(dòng)化監(jiān)控等。

②待料。瓶頸工序前、后兩道工序的停臺(tái)也會(huì)直接影響到瓶頸工序的利用率，增加在線存儲(chǔ)器具的數(shù)量和工件在制品的緩存能保證停臺(tái)期間瓶頸工序的正常生產(chǎn)。

3.3.3 故障損失

通過(guò)對(duì)瓶頸工序及其前、后兩道工序的帕累托分析（柏拉圖統(tǒng)計(jì)），按照停機(jī)時(shí)長(zhǎng)和頻率找出這些工序的TOP 5問(wèn)題，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分類、評(píng)價(jià)、分析，并定義具體責(zé)任人和時(shí)間節(jié)點(diǎn)。對(duì)于解決措施要有長(zhǎng)期跟蹤及目視化。對(duì)于長(zhǎng)期不能解決的問(wèn)題要及時(shí)啟動(dòng)匯報(bào)升級(jí)機(jī)制，并與各部門形成專家團(tuán)隊(duì)一起探討解決辦法。為了縮短設(shè)備故障停臺(tái)時(shí)間，要確保維修人員在設(shè)備故障的第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，另外對(duì)于瓶頸工序的常用備件要有充足的庫(kù)存。

3.3.4 保養(yǎng)損失

合理定義TPM（全員生產(chǎn)維護(hù)）保養(yǎng)的周期和頻次，以及每次的詳細(xì)保養(yǎng)計(jì)劃。利用好每次TPM保養(yǎng)的機(jī)床停臺(tái)時(shí)間，可將更換易損件、試刀、優(yōu)化等工作放到保養(yǎng)期間進(jìn)行。減少批量生產(chǎn)時(shí)的不必要停臺(tái)。

3.3.5 換型損失

對(duì)于產(chǎn)品換型造成的產(chǎn)能損失可以通過(guò)以下幾個(gè)方法減小損失：

①合理安排生產(chǎn)計(jì)劃避免頻繁換型。建立中長(zhǎng)遠(yuǎn)期規(guī)劃，提前兩周鎖定生產(chǎn)計(jì)劃，設(shè)定合理庫(kù)存，對(duì)于小排量產(chǎn)品，盡可能用小線進(jìn)行生產(chǎn)，避免資源浪費(fèi)。

②優(yōu)化換型流程，將換型時(shí)間不斷縮短。建立工件在制品換型緩存，確保各工序能夠同時(shí)進(jìn)行換型。對(duì)于換型瓶頸工序是由多臺(tái)復(fù)制機(jī)床組成時(shí)，要增加操作者來(lái)同時(shí)分擔(dān)換型工作。換型后機(jī)床首件測(cè)量報(bào)告合格即可安排單機(jī)生產(chǎn)，盡快完成通線。

③將每次的換型放到TPM保養(yǎng)期間進(jìn)行，這樣能夠有效地節(jié)省換型損失。

3.3.6 質(zhì)量損失

將不合格件按照原因進(jìn)行分類，如毛坯缺陷、打刀、尺寸超差等，并對(duì)其形成相關(guān)工序和頻次的統(tǒng)計(jì)及相關(guān)措施的定義。為了減少?gòu)U品率，將不合格件進(jìn)行用途分類，比如哪類件可進(jìn)行返修，哪類件可進(jìn)行試刀實(shí)驗(yàn)，哪類件可用于常規(guī)切檢檢測(cè)，哪類件必須報(bào)廢等。

4? 措施評(píng)估原則和持續(xù)優(yōu)化

將產(chǎn)能優(yōu)化所定義的所有措施按照風(fēng)險(xiǎn)/成本的高低和節(jié)拍/產(chǎn)能提升的程度分類整理到圖1風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估象限中進(jìn)行評(píng)估。

對(duì)于II象限中的措施，低風(fēng)險(xiǎn)/成本帶來(lái)很高的節(jié)拍/產(chǎn)能提升，可列為第一優(yōu)先級(jí)執(zhí)行。

對(duì)于III象限中的措施雖然沒(méi)有帶來(lái)很高的節(jié)拍/產(chǎn)能提升，但考慮其低風(fēng)險(xiǎn)/成本，可列為第二優(yōu)先級(jí)執(zhí)行。

對(duì)于I象限中的措施盡管能帶來(lái)很高的節(jié)拍/產(chǎn)能提升，但要承擔(dān)高風(fēng)險(xiǎn)和高成本，需要謹(jǐn)慎評(píng)估后再考慮是否執(zhí)行。

對(duì)于IV象限中的措施，高風(fēng)險(xiǎn)或高成本帶來(lái)的低回報(bào)，將不被采用。

產(chǎn)能優(yōu)化是一個(gè)不斷持續(xù)的發(fā)展過(guò)程。新的優(yōu)化還將會(huì)產(chǎn)生新的瓶頸工序。每一次優(yōu)化都是一個(gè)PDCA（計(jì)劃、執(zhí)行、檢查、改進(jìn)）循環(huán)過(guò)程，都是生產(chǎn)線綜合能力不斷提升的過(guò)程。根據(jù)每一次優(yōu)化的方法和經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行分析和總結(jié)，消除生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的不平衡，來(lái)確保生產(chǎn)線持續(xù)高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。

5? 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)廠機(jī)加生產(chǎn)線節(jié)拍優(yōu)化和產(chǎn)能提升經(jīng)驗(yàn)的詳細(xì)解析，提出了生產(chǎn)節(jié)拍和OEE提升的具體改進(jìn)措施，并對(duì)措施的評(píng)估方法做了具體介紹，對(duì)其他廠家生產(chǎn)線優(yōu)化有一定的借鑒意義。

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