(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。
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。
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。
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。
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。
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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