（杭州恒信電氣有限公司，杭州 臨安 311300）

淺談電氣企業(yè)精益生產(chǎn)方式下的標(biāo)準(zhǔn)化管理

曹存余，陳琛，潘偉，王萬亭

（杭州恒信電氣有限公司，杭州 臨安 311300）

現(xiàn)階段，電氣制造企業(yè)普遍存在非標(biāo)設(shè)計(jì)和非標(biāo)生產(chǎn)較多的現(xiàn)象，給企業(yè)按時(shí)保質(zhì)完成生產(chǎn)任務(wù)帶來很大的挑戰(zhàn)。因此導(dǎo)入精益生產(chǎn)方式，對整個(gè)生產(chǎn)過程、產(chǎn)品工藝及資源進(jìn)行分析，建立客觀而實(shí)用的作業(yè)過程標(biāo)準(zhǔn)模塊，以此確定標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理。

精益生產(chǎn)；SuperHarness；標(biāo)準(zhǔn)化管理

國內(nèi)電氣制造企業(yè)尤其是成套電氣設(shè)備制造企業(yè)均采用以訂單定生產(chǎn)的模式，由于客戶群的離散性和多樣性，訂單很不均衡，一個(gè)訂單少的只有2～3臺開關(guān)柜，多的則達(dá)幾百臺開關(guān)柜，各用戶對開關(guān)柜的型號規(guī)格包括內(nèi)部配置、保護(hù)要求各不相同，無法實(shí)現(xiàn)預(yù)制式生產(chǎn)。而且非標(biāo)設(shè)計(jì)繁多，交貨期緊迫或重疊，都給生產(chǎn)企業(yè)造成很大壓力，往往不能保證按期保質(zhì)完成生產(chǎn)任務(wù)。眾多企業(yè)考慮導(dǎo)入精益生產(chǎn)方式，意圖通過布局設(shè)計(jì)、硬件優(yōu)化、管理導(dǎo)入三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)改善，本文提出了如何將非標(biāo)設(shè)計(jì)非標(biāo)生產(chǎn)進(jìn)行動作分解，轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)模式，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理。

1 電氣企業(yè)的生產(chǎn)過程

電氣企業(yè)實(shí)行的是訂單式生產(chǎn)模式，在接到客戶的訂單后，由營銷部下營銷計(jì)劃單給生產(chǎn)部門，生產(chǎn)部根據(jù)客戶的要求排生產(chǎn)計(jì)劃，技術(shù)部開展設(shè)計(jì)工作，采購部門按需進(jìn)行采購，制造部門編制相應(yīng)的作業(yè)計(jì)劃，在具備生產(chǎn)條件時(shí)開始組織生產(chǎn)，生產(chǎn)完工時(shí)送品質(zhì)部檢驗(yàn)，合格后進(jìn)行包裝貯存或發(fā)貨。

在此模式下，產(chǎn)品的生產(chǎn)是等收到客戶的訂單后才開始的；原材料的采購占總交期時(shí)間相當(dāng)大的比例；非加工所占的時(shí)間較多，所需的交期較長；客戶訂單規(guī)格特殊幾乎沒有重復(fù)性，不能事先預(yù)制也不能簡單地復(fù)制拷貝。每接一個(gè)訂單，都需將以上生產(chǎn)過程走一遍，期間客戶還有可能對方案進(jìn)行變更或修改，對交貨期要求加急?；蛟谝寻才藕玫纳a(chǎn)計(jì)劃中穿插其他更加緊急的訂單。因此，整個(gè)生產(chǎn)過程充滿著不確定因素，比如：技術(shù)方案的差錯(cuò)或變更、原材料延期、元器件質(zhì)量缺陷、員工技能水平的參差不齊等等，這此因素都影響著產(chǎn)品生產(chǎn)的周期和質(zhì)量工藝，包括對成本的影響。

2 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的制約要素

電氣企業(yè)中的高低壓成套設(shè)備制造公司，技術(shù)部門需要針對客戶訂單的技術(shù)協(xié)議進(jìn)行理解消化，然后開展工廠化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)輸出的技術(shù)文件包括：一次系統(tǒng)方案圖、平面布置圖、每種方案的開關(guān)柜結(jié)構(gòu)圖、裝配圖、二次原理圖、接線圖、面板開孔圖、包裝要求、采購規(guī)范書、作業(yè)指導(dǎo)書（或作業(yè)規(guī)范）等等。一般客戶僅提供一次系統(tǒng)方案圖、平面布置圖、二次原理圖和/或接線圖，有時(shí)所提供的這些文件是有差錯(cuò)的或者圖紙與技術(shù)協(xié)議自相矛盾，這時(shí)需要工程技術(shù)人員認(rèn)真校核并轉(zhuǎn)化為本公司工廠化的格式，有疑問則與客戶方進(jìn)行溝通交流然后確認(rèn)。這個(gè)過程是必需的，但結(jié)果的好壞取決于技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和水平，以及客戶的配合程度。

技術(shù)人員在設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖和總裝圖時(shí)，最常使用的是Auto CAD軟件，輸出的是平面圖形，無法模擬實(shí)際的裝配，往往造成某一個(gè)尺寸干涉而影響到裝配。而如果使用Solid Works或Solid Edge等三維軟件，由于柜內(nèi)所配置的元器件五花八門，缺乏大量的元器件庫，也無法快速地建立三維模擬圖。現(xiàn)有的設(shè)計(jì)軟件要么影響設(shè)計(jì)的正確性，要么影響設(shè)計(jì)進(jìn)度。

技術(shù)人員在設(shè)計(jì)二次原理圖或接線圖時(shí)，有時(shí)會使用專門的軟件，這些專門的軟件可將原理圖自動地生成接線圖，省去技術(shù)人員很大的工作量，受到許多技術(shù)人員的歡迎。

3 制造環(huán)節(jié)的制約要素

成套電氣設(shè)備的制造環(huán)節(jié)主要分一次裝配和二次接線，實(shí)行三按生產(chǎn)即按圖紙、按工藝、按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。

一次裝配人員負(fù)責(zé)將主回路中的各個(gè)電氣元器件安裝到開關(guān)柜內(nèi)合適的位置上，并用母線將主回路連通，經(jīng)過調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜安全輸送電能的功能，既要滿足開關(guān)柜的五防聯(lián)鎖功能，也要滿足電氣絕緣距離的要求；既要滿足安全送電的要求，也要滿足停電檢修時(shí)人員和設(shè)備的安全要求。裝配過程中各安裝檔的相對位置、開孔尺寸是否正確，對裝配質(zhì)量和進(jìn)度影響很大。主元件安裝完畢后開始制作母線，大多數(shù)公司會要求熟練技工來實(shí)測母線的走向、規(guī)格、尺寸，這是需要豐富空間想像力的，沒有相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)無法勝任該工作，一旦測量失誤將造成極大的浪費(fèi)或造成安全隱患。

二次接線人員負(fù)責(zé)連通二次回路中的各個(gè)元件，在二次元件安裝后，通過實(shí)際測量每條線路的路徑、彎度等，再進(jìn)行裁線、剝線頭、套號碼管、壓接銅接頭、接通線路這么幾個(gè)步驟。二次回路主要是實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜的控制、保護(hù)功能，首先要確保接線的正確性，其次是保持工藝上的一致性和美觀度。二次接線目前均是通過手工制作，工作量相當(dāng)大，如果接線不正確將直接影響試驗(yàn)進(jìn)度，對工期的影響相當(dāng)大。

傳統(tǒng)二次導(dǎo)線制作工藝的缺陷：

（1）串行模式，上下工序間相互制約嚴(yán)重，二次線生產(chǎn)周期較長。

（2）手工測量線長及下線精度不準(zhǔn)確，下線長度憑經(jīng)驗(yàn)確定，每根導(dǎo)線長度均需增加安全余量，導(dǎo)線浪費(fèi)嚴(yán)重。

（3）導(dǎo)線人工手動剝皮操作不當(dāng)非常容易傷及線芯，導(dǎo)致電線質(zhì)量下降。

（4）打印線號管，手工套線號管工作繁瑣，效率低下。

（5）手工壓接接線頭效率低下，非常容易出現(xiàn)壓接不良，常常會帶來質(zhì)量隱患。

4 改進(jìn)的方法

圖1 CAD→CAM→CAPP框圖

電氣設(shè)備制造行業(yè)對人工的依賴性很大，手工制作的工作量大，員工的技能水平、認(rèn)真與否對產(chǎn)品質(zhì)量工藝和生產(chǎn)進(jìn)度產(chǎn)生直接的影響，需要一種方法能減少對人工的依賴，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的制作模式。

隨著行業(yè)格局的細(xì)分，產(chǎn)生了專業(yè)的柜體制造廠、專業(yè)的軟件開發(fā)商、專業(yè)的加工設(shè)備制造商，使成套設(shè)備制造企業(yè)逐步擺脫當(dāng)前困境進(jìn)而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)成為可能。

在設(shè)計(jì)方面，使用一款Superworks軟件，這是一款用于電氣制造行業(yè)的CAD軟件，其主要功能為電氣原理圖的繪制以及電氣施工接線圖的智能生成。

在工藝方面，使用一款SuperHarness軟件，這是一款用于電氣制造行業(yè)的三維布線軟件，它以Superworks生成接線文件為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，用于完成電氣產(chǎn)品內(nèi)部導(dǎo)線的三維布線模擬，布線路徑設(shè)計(jì)，導(dǎo)線長度計(jì)算等功能，可以生成加工導(dǎo)線用機(jī)床代碼，以完成導(dǎo)線的CAM制造,并具備一定的CAPP功能（圖1）。

4.1 SuperHarness可通過下列方法對成套電氣產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)建立模型

2D建模方法：建模者不必知道產(chǎn)品結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，只需要輸入器件安裝或?qū)Ь€行走所在平面大小及其空間相對位置坐標(biāo)，即可用一系列空間平面完成產(chǎn)品建模。

3D抽取法：從流行的三維軟件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中直接抽取建模?？焖贉?zhǔn)確（圖2）。

圖2 3D抽取法建模

然后將Superworks中的器件與接線信息一鍵導(dǎo)入三維布線空間 在上一步已建立好的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)三維空間里，將原來在二次原理圖設(shè)計(jì)過程中Superworks接線圖中已包含的器件與接線信息一鍵導(dǎo)入，為SuperHarness三維布線做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

4.2 線束路徑的規(guī)劃

2D線槽法：SuperHarness提供的規(guī)劃工具有線槽（虛擬，實(shí)體），集線器，過門線夾等，可以快速完成產(chǎn)品中的線束路徑規(guī)劃。

3D繪制法：用Auto CAD三維繪圖命令直接繪制。準(zhǔn)確性高。

4.3 生成產(chǎn)品三維布線

2D自動布線：按線槽路徑法自動布線。3D查找布線：按3D繪制路徑法自動布線。如圖3所示。

圖3

SuperHarness還可輸出導(dǎo)線信息一覽表：包括產(chǎn)品中每根導(dǎo)線的長度，兩端的剝皮長度，配用接線頭，導(dǎo)線兩端標(biāo)識，導(dǎo)線截面及顏色等?？晒┯糜谑止は戮€時(shí)參考。采用EXCEL格式。

SuperHarness的CAM部分利用導(dǎo)線自動加工設(shè)備來加工導(dǎo)線，可實(shí)現(xiàn)自動裁線、剝線、套號碼管、壓接銅接頭。

SuperHarness的CAPP部分顯示式釘板車(配合動態(tài)釘板圖），如圖4所示。

（1）配合動態(tài)釘板圖完成離線線束制造。

（2）比例1:1圖形顯示技術(shù)。

（3）投影式顯示效果好，成本低，不受線束尺寸限制。

（4）吸盤式線束夾具，位置任意，固定方便。

通過以上步驟，二次接線工只需將機(jī)器自動完成的線束直接拿到開關(guān)柜上接線，方便快捷，準(zhǔn)確性高。

以上介紹了二次線自動布線和機(jī)器自動加工的標(biāo)準(zhǔn)化管理方法，一次母線的三維建模和數(shù)控母線加工機(jī)的利用即可實(shí)現(xiàn)母線的標(biāo)準(zhǔn)化管理方法。

圖4

改進(jìn)的效果：

（1）利用離線線束工藝，在設(shè)計(jì)工作完成后就開始線束制造。

（2）將SuperHarness布線結(jié)果導(dǎo)入自動下線設(shè)備，按計(jì)算長度加工導(dǎo)線。

（3）全面采用自動設(shè)備加工導(dǎo)線剝皮，杜絕手工操作造成的質(zhì)量下降。

（4）采用線號自動打印設(shè)備，以及自動穿線號管工藝設(shè)備。

（5）采用自動導(dǎo)線設(shè)備自動壓接導(dǎo)線端頭，杜絕手工操作造成的質(zhì)量下降。

SuperHarness給用戶帶來諸多好處：第一，減少導(dǎo)線浪費(fèi)，大大地節(jié)約了生產(chǎn)成本；第二，并行加工工藝（二次線束加工和柜體裝配同時(shí)進(jìn)行），縮短制造周期；第三，標(biāo)準(zhǔn)化接線工藝（數(shù)字化設(shè)計(jì)階段確定）和自動化加工設(shè)備融合，使得二次接線質(zhì)量切實(shí)可控；第四，有利于成套產(chǎn)品生產(chǎn)過程的專業(yè)化，建立專業(yè)化工廠，組織大批量大規(guī)模生產(chǎn)；第五，將電氣數(shù)字化設(shè)計(jì)和導(dǎo)線加工自動化設(shè)備融為一體，迅速提高企業(yè)的競爭力。

5 結(jié)語

有人說產(chǎn)品質(zhì)量是檢驗(yàn)出來的，也有人說產(chǎn)品質(zhì)量是制造出來的，但筆者認(rèn)為，產(chǎn)品質(zhì)量是設(shè)計(jì)出來的，只要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)充分利用現(xiàn)代專用軟件，將單一的CAD設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成CAD→CAM→CAPP標(biāo)準(zhǔn)化工作模式，從源頭上保證設(shè)計(jì)的正確性，從一開始就考慮到制造環(huán)節(jié)中的標(biāo)準(zhǔn)化制作方式，將整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，出差錯(cuò)的可能性就非常小，在原材料不能及時(shí)到達(dá)的情況下，將母線預(yù)先制作、將二次線預(yù)先制作，可極大地提高工作質(zhì)量和工作效率。任何非標(biāo)設(shè)計(jì)或非標(biāo)生產(chǎn)都可納入標(biāo)準(zhǔn)化的管理。

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