王昀睿

(西安科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，西安 710054)

0 引言

寶馬BMW—I01 天窗導(dǎo)軌主要裝配車(chē)型為BMW New 3 Series coupe 汽車(chē)，天窗導(dǎo)軌屬鋁件，機(jī)加工環(huán)節(jié)需要依次進(jìn)行整體沖切、三切口沖切、擴(kuò)孔、去毛刺和滾彎，最后檢驗(yàn)裝箱入庫(kù)。整體沖切是用80t 沖床對(duì)鋁板材經(jīng)刀模沖壓后得到工件，三切口沖切需對(duì)整體沖切后工件沖切端口凹槽和導(dǎo)軌接槽，擴(kuò)孔是對(duì)工件進(jìn)行定位孔的鉆擴(kuò)，去毛刺時(shí)使用打磨機(jī)對(duì)工件加工斷面進(jìn)行打磨，滾彎要使用自行研發(fā)的滾彎設(shè)備完成工件的二維彎曲加工，配合曲面車(chē)頂裝配，最后將制成工件固定在相應(yīng)檢具上，應(yīng)用止通規(guī)、百分表等對(duì)工件的面、線弧度、定位孔等指標(biāo)對(duì)照檢驗(yàn)基準(zhǔn)書(shū)進(jìn)行檢驗(yàn)。該產(chǎn)品的生產(chǎn)線目前存在一定問(wèn)題，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)狀況，對(duì)該生產(chǎn)線的現(xiàn)場(chǎng)布局、輔助設(shè)施及生產(chǎn)流程進(jìn)行改善研究，提高生產(chǎn)線各工序工作人員的飽和度，從而達(dá)到提高生產(chǎn)率，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

1 換模裝置的改善

產(chǎn)品型號(hào)不同需要使用不同模具，大型沖床加工使用的模具體積和質(zhì)量都很龐大，表面遍布鋒利的棱角和切口，這些直接造成搬運(yùn)困難、更換復(fù)雜，在模具更換轉(zhuǎn)移時(shí)也容易造成工人的跌砸傷害。目前生產(chǎn)線和模具放置區(qū)單次行程超過(guò)30m，工人每次換模用時(shí)超過(guò)20min，包括將原模具從設(shè)備上拆卸轉(zhuǎn)移至換模拖車(chē)上，再拖拽拖車(chē)至模具放置區(qū)，接著操作拖車(chē)配合人力將原模具放置在模具架上鎖緊，隨后將要使用的模具從模具架上拖拽到換模拖車(chē)上，再拉著拖車(chē)回到生產(chǎn)線，操作拖車(chē)將模具安裝在生產(chǎn)設(shè)備上并調(diào)試。整個(gè)換模過(guò)程中生產(chǎn)線處于停滯狀態(tài)，每變更一次生產(chǎn)任務(wù)，為配合天窗導(dǎo)軌左、右件的兩臺(tái)80t 沖床，換模時(shí)間合計(jì)超過(guò)45min，如此長(zhǎng)的停滯時(shí)間使生產(chǎn)線造成嚴(yán)重的損失。再者，過(guò)長(zhǎng)的搬運(yùn)距離也會(huì)產(chǎn)生額外的安全風(fēng)險(xiǎn)，一次換模工作至少需要兩個(gè)工人完成，在拖拽換模拖車(chē)行進(jìn)過(guò)程中，兩人操作的不一致極易造成拖車(chē)傾倒，模具跌落等嚴(yán)重后果。針對(duì)換模環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題，對(duì)該生產(chǎn)線進(jìn)行基于快速換模的改善。

首先將模具放置區(qū)轉(zhuǎn)移到毗鄰80t 沖床的位置，減少了換模過(guò)程中的搬運(yùn)距離，另外在換模操作中，采用快速換模裝置實(shí)現(xiàn)換模過(guò)程?？焖贀Q模裝置如圖1所示，其模具架使用60 ×60 ×4mm 方管制作，安裝有無(wú)動(dòng)力滾筒，共三層。使用中，升降臺(tái)車(chē)在固定軌道上橫向移動(dòng)，臺(tái)車(chē)載重為1t，表面兩側(cè)設(shè)置擋墻，防止模具跌落，液壓系統(tǒng)為臺(tái)車(chē)升降提供動(dòng)力，確保臺(tái)車(chē)升降平穩(wěn)，臺(tái)車(chē)和模具架均裝配有無(wú)動(dòng)力滾輪，人力推拉即可實(shí)現(xiàn)模具的取用和上架，快速完成對(duì)沖床模具的更換［1-2］。

圖1 快速換模裝置

天窗類(lèi)產(chǎn)品分左右件，左右件加工流程大致相同，出于對(duì)成本的控制，在該天窗生產(chǎn)線實(shí)際應(yīng)用中，只需配備一輛升降臺(tái)車(chē)即可。為實(shí)現(xiàn)分別更換左右件加工用沖床模具，升降臺(tái)車(chē)可由過(guò)度平移小車(chē)實(shí)現(xiàn)在左右件沖床配套導(dǎo)軌上的移動(dòng)。

經(jīng)測(cè)算，每次換模時(shí)模具流轉(zhuǎn)位移縮減到4.5m，較之前物流距離縮短85%;升降臺(tái)車(chē)液壓系統(tǒng)的引入改善了原先換模拖車(chē)手動(dòng)升降，使改善后的換模平均耗時(shí)約為4min，較未改善時(shí)節(jié)約80%，同時(shí)由于實(shí)現(xiàn)了模具放置區(qū)和機(jī)器設(shè)備的緊鄰布置，不再依靠工人長(zhǎng)距離拖拽換模臺(tái)車(chē)轉(zhuǎn)移模具，可以消除在換模過(guò)程中的安全隱患。

2 生產(chǎn)線人員飽和度現(xiàn)狀分析

人員飽和度是指作業(yè)人員在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中作業(yè)時(shí)間所占的比例，根據(jù)產(chǎn)品加工的流程，統(tǒng)計(jì)各工序操作人員的單位產(chǎn)品加工時(shí)間，結(jié)合生產(chǎn)節(jié)拍計(jì)算出每一道工序的人員飽和度［3］。

2.1 初步確定生產(chǎn)節(jié)拍

生產(chǎn)節(jié)拍又稱(chēng)客戶需求周期、產(chǎn)距時(shí)間，是指在一定的時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)，總有效生產(chǎn)時(shí)間，即可用時(shí)間與客戶需求數(shù)量的比值，是客戶需求一件產(chǎn)品的市場(chǎng)必要時(shí)間。

其中，T—生產(chǎn)節(jié)拍;

Ta—可用工作時(shí)間;

Td—客戶需求產(chǎn)品量

在天窗生產(chǎn)線的試生產(chǎn)中，客戶產(chǎn)品需求為1200pcs/天，生產(chǎn)線排班8h/班，可知單小時(shí)需要的產(chǎn)量為:1200/8 =150pcs，由公式(1)確定生產(chǎn)節(jié)拍為:

2.2 改善前生產(chǎn)線人員飽和度分析

要分析生產(chǎn)線人員的飽和度，就需要統(tǒng)計(jì)出各工序操作人員實(shí)際作業(yè)時(shí)間。目前該生產(chǎn)線共有6 個(gè)工位7 名操作人員，檢驗(yàn)工序的人員在完成檢驗(yàn)工作后需再完成搬運(yùn)任務(wù)，所以在作業(yè)測(cè)定中該工位人員的作業(yè)時(shí)間取兩項(xiàng)作業(yè)時(shí)間之和，應(yīng)用作業(yè)測(cè)定方法［4］，確定出合理的觀測(cè)點(diǎn)，借助視頻對(duì)各工序的熟練操作人員分別測(cè)時(shí)10 次，求出平均值為作業(yè)時(shí)間，寬放率取10%［5］，計(jì)算改善前各工序人員飽和度如表1所示。

表1 改善前生產(chǎn)線人員飽和度

由表1 可知，在節(jié)拍為24s 的情況下，各工序人員的平均飽和度只有55%，尤其是去毛刺工序人員飽和度最低，只有31.1%，造成的直接后果便是生產(chǎn)人員閑置時(shí)間過(guò)多，從而增加了人員的非必要走動(dòng)，影響車(chē)間其他人員工作及生產(chǎn)線的5S;其次，各工序間人員飽和度差異較大，造成在制品流轉(zhuǎn)不暢，嚴(yán)重破壞整條生產(chǎn)線的均衡。

3 生產(chǎn)線人員飽和度的優(yōu)化

3.1 應(yīng)用在線打磨實(shí)現(xiàn)工序的合并

在影響整條生產(chǎn)線均衡性的因素中，去毛刺工序影響最大，采用在線打磨將該工序合并到其他工序中［6-7］，即將去毛刺打磨工序合并到?jīng)_切和鉆擴(kuò)孔工序中，使用在線打磨周轉(zhuǎn)架完成在制品的打磨和周轉(zhuǎn)。該在線打磨周轉(zhuǎn)架右側(cè)的砂帶由內(nèi)置電機(jī)驅(qū)動(dòng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)沖切操作員完成整體沖切作業(yè)后，將工件輕觸砂帶進(jìn)行打磨，經(jīng)目視檢驗(yàn)后放置在臺(tái)架上部;下道工序操作人員從臺(tái)架上部拿取工件進(jìn)行三端口沖切，完成后將工件輕觸砂帶進(jìn)行打磨，目視檢驗(yàn)后放置在臺(tái)架上部;擴(kuò)孔工序的操作也類(lèi)似，每條生產(chǎn)線配置3 個(gè)在線打磨周轉(zhuǎn)架。

3.2 生產(chǎn)線設(shè)施規(guī)劃與改善

該生產(chǎn)線的機(jī)器設(shè)備U 型布置過(guò)于緊湊，加之改善前作業(yè)人員多，設(shè)置在擴(kuò)孔和滾彎操作中的打磨操作會(huì)集中造成在制品流轉(zhuǎn)不暢;同時(shí)生產(chǎn)進(jìn)行時(shí)進(jìn)料方向背向主物流通道，造成不必要的物流轉(zhuǎn)移。針對(duì)以上問(wèn)題，在削減人員和工序合并后，將生產(chǎn)設(shè)備的U型布置進(jìn)料口面向主物流通道，去除多余的周轉(zhuǎn)架和打磨架，配置在線打磨架實(shí)現(xiàn)打磨和在制品周轉(zhuǎn)［8］，改善后布置如圖2。

圖2 改善后布置圖

改善后，快速換模裝置設(shè)置在80t 沖床鄰位，同時(shí)去除打磨架和周轉(zhuǎn)臺(tái)架，削減相應(yīng)操作人員，設(shè)置在線打磨架在整體沖切、三切口沖切以及鉆擴(kuò)孔工序，以便在沖切、鉆擴(kuò)孔后進(jìn)行打磨去毛刺。最后調(diào)整機(jī)器設(shè)備布置，將在制品物流方向面向主物流通道，在進(jìn)料區(qū)域設(shè)置放料區(qū)，保證原材料安全庫(kù)存，降低生產(chǎn)前置時(shí)間。

3.3 改善后生產(chǎn)線人員飽和度分析

如圖2 所示，改善后生產(chǎn)線削減了去毛刺打磨工序的兩個(gè)操作人員，使去毛刺打磨在沖切、擴(kuò)孔工序應(yīng)用在線打磨架同步進(jìn)行，在線打磨的應(yīng)用也明顯降低了各工序用于檢驗(yàn)的時(shí)間，但由于整體生產(chǎn)線人員的削減，使三切口沖切工序人員在作業(yè)過(guò)程中的移動(dòng)距離增大，相應(yīng)增加了備料定位的時(shí)間［9-10］，由3. 1s/pcs 增加至4. 6s/pcs，改善后的生產(chǎn)線可滿足客戶需求產(chǎn)量1440pcs/天，按每天8h生產(chǎn)，得出每班產(chǎn)量為1440/8 =180/h，這時(shí)的生產(chǎn)節(jié)拍為:

表2 為改善后各工序的作業(yè)時(shí)間及生產(chǎn)線人員飽和度分析。

由表2 可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)改善，該生產(chǎn)線人員從7 人一班縮減為5 人一班，各工序人員平均飽和度達(dá)到80.9%，生產(chǎn)節(jié)拍從24s 提高至20s。

表2 改善后生產(chǎn)線人員飽和度

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)汽車(chē)天窗導(dǎo)軌生產(chǎn)過(guò)程的詳細(xì)分析，基于設(shè)施布置理論對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了重新布置，將快速換模裝置設(shè)置在80T 沖床鄰位，根據(jù)加工需要對(duì)其它的加工設(shè)備和人員位置也進(jìn)行了重新排列，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)添加快速換模裝置、在線打磨架等，使換模時(shí)間和勞動(dòng)量明顯減小，整個(gè)生產(chǎn)線的工作人員減少2 人，節(jié)拍提高了17%，人員飽和度提高了26%，生產(chǎn)線的均衡性和生產(chǎn)率都得到提高，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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