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        劃線機(jī)生產(chǎn)效率提升方案研究

        2021-11-06 05:30:30白艷梅
        船舶與海洋工程 2021年4期
        關(guān)鍵詞:效率優(yōu)化生產(chǎn)

        白艷梅

        (江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司, 上海 201913)

        0 引 言

        近年來(lái),隨著造船技術(shù)的快速發(fā)展,尤其是智能化、自動(dòng)化設(shè)備的推廣應(yīng)用,造船行業(yè)的生產(chǎn)效率得到了大幅提升。劃線機(jī)結(jié)合控制系統(tǒng)的組成、硬件電路的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的應(yīng)用,能大大提高生產(chǎn)效率。為此,江南造船(集團(tuán))有限公司根據(jù)現(xiàn)有需求,從小池酸素公司引進(jìn)了型號(hào)為KAMS-6000的高精度數(shù)控劃線機(jī),該劃線機(jī)兼具劃線和印字功能,能降低人工書寫文字的錯(cuò)誤率,提高文字的清晰度,提升切割機(jī)的生產(chǎn)能力。圖1為劃線機(jī)工作平臺(tái)。

        圖1 劃線機(jī)工作平臺(tái)

        當(dāng)前劃線機(jī)的應(yīng)用技術(shù)相對(duì)固化和成熟。在實(shí)施劃線機(jī)擴(kuò)大應(yīng)用時(shí),經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)論證,2臺(tái)劃線機(jī)基本上能匹配7臺(tái)切割機(jī)的作業(yè)量。根據(jù)實(shí)際的擴(kuò)大應(yīng)用情況,劃線機(jī)實(shí)際的效率低下,會(huì)直接導(dǎo)致劃線機(jī)不能匹配切割機(jī)的生產(chǎn)效率。切割機(jī)與劃線機(jī)的實(shí)際匹配關(guān)系約為1∶2。為提升劃線機(jī)的生產(chǎn)效率,從劃線方案的影響因素著手,對(duì)劃線方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),達(dá)到提升劃線機(jī)的生產(chǎn)效率的目的。

        1 影響劃線機(jī)生產(chǎn)效率的因素分析

        影響劃線機(jī)生產(chǎn)效率的因素較多,主要集中在技術(shù)、管理、設(shè)備和人員等方面。劃線機(jī)用于確定實(shí)際加工生產(chǎn)中的基準(zhǔn)線或加工基準(zhǔn),但實(shí)際生產(chǎn)中采用的劃線機(jī)并不準(zhǔn)確,存在很多誤差??紤]到新設(shè)備、新場(chǎng)地和新人員等情況,暫不評(píng)價(jià)管理、設(shè)備和人員方面因素對(duì)劃線機(jī)生產(chǎn)效率的影響,主要從技術(shù)方面對(duì)影響劃線機(jī)生產(chǎn)效率的因素進(jìn)行分析,明確劃線機(jī)優(yōu)化改進(jìn)的方向和思路。

        1.1 二維碼噴碼的實(shí)際有效性分析

        鑒于鋼板平面的漆膜平整度較差,在進(jìn)行二維碼噴碼工作時(shí),噴碼識(shí)別效率較低,且現(xiàn)場(chǎng)配備的相關(guān)識(shí)別設(shè)備較少,識(shí)別率不理想。同時(shí),后續(xù)配套的物流管控系統(tǒng)未配齊,導(dǎo)致僅有二維碼噴碼,后續(xù)流程無(wú)法開(kāi)展。出于以上原因,現(xiàn)階段二維碼噴碼工作暫停實(shí)施,待后續(xù)條件成熟之后再實(shí)施。

        1.2 精度端頭定位線的實(shí)際有效性分析

        型材端頭精度定位線適于在輔助型材進(jìn)行精度定位時(shí)使用,鑒于端頭精度定位線在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)用性較差,且對(duì)于劃線機(jī)來(lái)說(shuō),劃線的空程長(zhǎng)度約為劃線有效長(zhǎng)度的5倍(即箭頭的長(zhǎng)度約為圈內(nèi)長(zhǎng)度的5倍),直接影響了劃線機(jī)的生產(chǎn)效率,制約了劃線機(jī)生產(chǎn)效率的提升。因此,建議取消切割版圖中的端頭精度定位線劃線工作。圖2為模擬精度端頭定位線的劃線路徑。

        圖2 模擬精度端頭定位線的劃線路徑

        1.3 劃線機(jī)空程長(zhǎng)度的影響分析

        對(duì)H2654船(30個(gè)分段)和H2674船(18個(gè)分段)的空程長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果見(jiàn)表1。

        表1 劃線機(jī)空程運(yùn)行長(zhǎng)度占比統(tǒng)計(jì)

        由表1可知,劃線機(jī)的空程運(yùn)行長(zhǎng)度占劃線機(jī)運(yùn)行總長(zhǎng)度的比例較大,針對(duì)劃線機(jī)空程運(yùn)行長(zhǎng)度占比較高的問(wèn)題,經(jīng)分析,原因是劃線和印字路徑均為無(wú)序運(yùn)行,導(dǎo)致劃線機(jī)空程運(yùn)行總長(zhǎng)度占比較高。

        2 劃線機(jī)生產(chǎn)效率提升優(yōu)化方案

        根據(jù)以上分析,針對(duì)各影響因素提出以下優(yōu)化方案。

        2.1 取消端頭精度定位線優(yōu)化

        鑒于端頭精度定位線對(duì)劃線機(jī)工作效率的制約作用,江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司下轄的江南研究院和制造二部密切配合,在劃線程序中優(yōu)化端頭精度定位線的相關(guān)運(yùn)行程序,提高劃線機(jī)工作的有效性。圖3為取消端頭精度定位線優(yōu)化示意,改進(jìn)前黑色加粗線圈出的劃線是端頭精度定位線,劃線使用時(shí)間為500 s,改進(jìn)后端頭精度定位線刪除后劃線使用時(shí)間為390 s。

        圖3 取消端頭精度定位線優(yōu)化示意

        取消端頭精度定位線優(yōu)化之后,經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證,效率提升較為明顯。通過(guò)對(duì)當(dāng)年所有分段改進(jìn)前后的劃線時(shí)間進(jìn)行模擬統(tǒng)計(jì),預(yù)估整體效率提升約12%。

        2.2 劃線機(jī)一次性打印兩行零件編碼優(yōu)化

        據(jù)統(tǒng)計(jì),肘板和補(bǔ)板等小零件數(shù)量占全船零件數(shù)量的15%,字體高度約為5 mm,考慮到劃線機(jī)的最大印字高度為20 mm,可考慮將小零件的2行零件編碼一起打印(總高度小于20 mm),提升劃線機(jī)的工作效率。

        經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn),試驗(yàn)板效率提升量約為40%,預(yù)估整體效率提升量約為6%。

        2.3 劃線機(jī)印字行走路徑優(yōu)化

        據(jù)統(tǒng)計(jì),劃線機(jī)空程運(yùn)行長(zhǎng)度約占劃線機(jī)總運(yùn)行長(zhǎng)度的40%,此次優(yōu)化的主要思路是將切割程度中印字的行走路徑由無(wú)序運(yùn)行(見(jiàn)圖4)優(yōu)化為有序運(yùn)行(見(jiàn)圖5),從而縮短劃線機(jī)空程運(yùn)行長(zhǎng)度,達(dá)到提升生產(chǎn)效率的目的。

        圖4 優(yōu)化前行走路徑(模擬圖)

        圖5 優(yōu)化后行走路徑(模擬圖)

        經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)劃線機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證,預(yù)估劃線機(jī)印字行走路徑優(yōu)化整體效率提升約12%,取得了較為理想的改進(jìn)效果。

        經(jīng)過(guò)第一階段的劃線方案優(yōu)化之后,劃線機(jī)整體生產(chǎn)效率提升25%~30%,初步達(dá)到了預(yù)期的優(yōu)化效果,提升了劃線機(jī)的生產(chǎn)效率,為切割作業(yè)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)創(chuàng)造了條件。

        3 劃線機(jī)生產(chǎn)效率繼續(xù)優(yōu)化內(nèi)容設(shè)想

        根據(jù)第一階段的優(yōu)化經(jīng)驗(yàn),對(duì)后續(xù)的劃線機(jī)優(yōu)化內(nèi)容進(jìn)行策劃,使劃線機(jī)達(dá)與切割機(jī)具有更好的匹配關(guān)系。具體設(shè)想如下。

        3.1 零件編碼排列形式優(yōu)化設(shè)想

        針對(duì)普通板架和大零件(滿足零件編碼能在零件上一行打印的要求),調(diào)整劃線程序零件編碼的排列形式,使劃線機(jī)能將零件編碼一次性打印出來(lái),減少2行文字噴印時(shí)的空程行走路徑,達(dá)到提升劃線效率的目的。圖6為零件編碼排列形式優(yōu)化示意。

        圖6 零件編碼排列形式優(yōu)化示意

        根據(jù)優(yōu)化設(shè)想和效率分析,初步預(yù)估效率提升量約為5%,待通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行確認(rèn)。

        3.2 劃線程序劃線行走路徑優(yōu)化設(shè)想

        根據(jù)劃線程序印字行走路徑的優(yōu)化思路和方法,對(duì)劃線機(jī)的劃線行走路徑進(jìn)行優(yōu)化,達(dá)到提升劃線機(jī)生產(chǎn)效率的目的,初步預(yù)估效率提升量約為10%,待通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證。圖7為劃線行走路徑設(shè)想模擬圖。

        圖7 劃線行走路徑設(shè)想模擬圖

        根據(jù)繼續(xù)優(yōu)化方案的設(shè)想,預(yù)計(jì)劃線機(jī)生產(chǎn)效率提升比率為10%~15%,最終的劃線機(jī)生產(chǎn)效率提升比率為35%~40%,能較好地滿足劃線機(jī)與切割機(jī)的匹配性要求。

        4 劃線機(jī)與切割機(jī)新的匹配關(guān)系分析

        表2為劃線機(jī)生產(chǎn)效率統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。表3為切割機(jī)生產(chǎn)效率統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果,每臺(tái)切割機(jī)平均切割長(zhǎng)度為640 m。

        表2 劃線機(jī)生產(chǎn)效率統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

        表3 切割機(jī)生產(chǎn)效率統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

        由表2和表3可知,同一型船劃線總長(zhǎng)度與切割長(zhǎng)度之比約為1.5∶1。結(jié)合單臺(tái)劃線機(jī)和切割機(jī)的生產(chǎn)能力可知:優(yōu)化改進(jìn)之后,1臺(tái)劃線機(jī)原則上可匹配2.5臺(tái)切割機(jī)。在應(yīng)對(duì)生產(chǎn)高峰期時(shí),劃線機(jī)需適時(shí)加班作業(yè),確保劃線機(jī)與切割機(jī)的匹配性。

        5 結(jié) 語(yǔ)

        經(jīng)過(guò)對(duì)劃線機(jī)劃線程序中的端頭精度定位線、一次性打印2行零件編碼和劃線機(jī)印字行走路徑等劃線方案進(jìn)行優(yōu)化之后,劃線機(jī)的生產(chǎn)效率提高了25%~30%,劃線機(jī)與切割機(jī)的匹配關(guān)系得到了很大程度的改善。根據(jù)優(yōu)化設(shè)想,劃線機(jī)還有一定的優(yōu)化和提升空間,可滿足切割機(jī)更高的匹配性要求,創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

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