徐曄

摘要：以發(fā)動機廠機加生產(chǎn)線節(jié)拍優(yōu)化和產(chǎn)能提升經(jīng)驗為例，從影響生產(chǎn)線產(chǎn)能的因素出發(fā)，對加工節(jié)拍的降低、機床OEE提高等方面進行了全面的分析，并給出了相應的措施。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)動機;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：S219.031? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：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。如何在不購買新設(shè)備或只增加小投入的情況下，來提高現(xiàn)有設(shè)備的生產(chǎn)節(jié)拍進而提升各機加線整體產(chǎn)能是至關(guān)重要的。以發(fā)動機廠機加生產(chǎn)線節(jié)拍優(yōu)化和產(chǎn)能提升經(jīng)驗為例，對產(chǎn)能提升思路和經(jīng)驗進行分析和總結(jié)。

2? 生產(chǎn)節(jié)拍和產(chǎn)能提升思路

對于生產(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、料、法、環(huán)、測量等所有影響產(chǎn)能和節(jié)拍的因素逐一列出來，通過參與人員的頭腦風暴逐一將這些影響因素層層展開，最后選取其中重要因素進一步分析。

2.2 ECRS 分析法

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

2.3 行業(yè)對標

定期同兄弟工廠對于加工工藝、設(shè)備狀態(tài)、管理流程等進行積極對標，取長補短，特別是對瓶頸工序的對標尤為重要。

2.4 數(shù)據(jù)分析法

廠內(nèi)KVP（過程持續(xù)優(yōu)化）專業(yè)團隊通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）對OEE（設(shè)備綜合效率）數(shù)據(jù)進行分析，找到影響生產(chǎn)效率的瓶頸，并進行改進和跟蹤，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)時間;加工節(jié)拍的降低;OEE的提高。

3.1 增加生產(chǎn)時間

機加生產(chǎn)線的產(chǎn)能規(guī)劃前提為每天三個班次共22.5小時的工作時間，每個班次預留了機床操作者30分鐘的吃飯時間。對于瓶頸工序，操作者可進行倒班交替吃飯，這樣可將每天的設(shè)備運行時間直接提高到24小時，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（機床純加工時間）和輔助節(jié)拍（機械手上、下料，天窗門打開等附屬時間）組成。以磨床加工為例，其加工循環(huán)全過程為：機械手上、下料->天窗門關(guān)閉->夾具夾緊->徑向定位->軸向定位->磨削過程->夾具松開->天窗門打開。其中磨削過程為工藝節(jié)拍，其他過程為輔助節(jié)拍。

3.2.1 工藝節(jié)拍優(yōu)化

對于工藝節(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加大進給量，將預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的兩次加工優(yōu)化到了一次加工，單機節(jié)省了數(shù)十秒加工時間。

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;適當提高砂輪修整工件的頻次可以提高磨床的利用率;對工況較差的刀具增加防護裝置，比如在平衡軸的淬火機床中為淬火感應器添加了防淬火液噴濺防護罩后，感應器提高了數(shù)萬件的使用壽命。

3）刀具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。多刃刀片和復合刀具的應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)應用到鋁制的缸蓋生產(chǎn)線當中可大大提高加工的生產(chǎn)效率。

4）減少刀具數(shù)量。階梯鉆的應用可以鉆不同孔徑的孔，相當于集成了幾支不同直徑的鉆頭，節(jié)省了換刀時間。螺旋銑孔的應用可以用一把刀代替多把刀，其原理為鉆孔擴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)線中利用機床停臺時間對新刀進行提前試切并對試切首件進行測量，待測量報告合格后將新刀放到現(xiàn)場刀具柜備用。這樣可有效節(jié)約新舊刀具的更換等待時間，優(yōu)化了換刀流程。

3.2.2 輔助節(jié)拍優(yōu)化

對于輔助節(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，對輔助節(jié)拍的優(yōu)化成為了節(jié)拍提升的首選。提高機械手的上、下料運行速度;提高機床天窗門開和關(guān)的速度;提高頂尖或夾具夾緊和松開的速度，測頭測量的速度提升等，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)備運行的先后邏輯順序變?yōu)椴⑿羞壿嬳樞?。比如機床的天窗門在完全關(guān)閉后才能進行工件的夾具夾緊動作，優(yōu)化為機床的天窗門在開始進行關(guān)閉過程中同時進行工件的夾具夾緊，這樣能夠節(jié)省工件加工的整體節(jié)拍。

2）對于多臺機床共用同一機械手抓取工件的情況，可根據(jù)機械手的行走路徑來設(shè)定它的最優(yōu)原點?？课恢煤驼{(diào)整機床抓取的優(yōu)先順序來提高機械手的利用率。

③NC 程序中的優(yōu)化。注意NC程序中的指令G4 Ft。t為在加工過程中的暫停時間，在保障機床安全運轉(zhuǎn)的前提下，可將t減少到最小。比如在平衡軸生產(chǎn)線機械手在抓緊工件后有個1秒短暫停留，可以將停留時間設(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

由于機床停臺造成的OEE損失是不可避免的，如何減少瓶頸工序的停臺時間是提高機床OEE的關(guān)鍵。OEE損失通?？煞譃橄旅鎺状箢悾?/p>

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)停臺時間可參照3.2.1章節(jié)中的刀具優(yōu)化措施進行改進;如果工件的測量參數(shù)在長期的質(zhì)量統(tǒng)計中合格并足夠穩(wěn)定，可以考慮降低抽檢頻次，提高機床利用率。

3.3.2 組織損失

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

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

3.3.3 故障損失

通過對瓶頸工序及其前、后兩道工序的帕累托分析（柏拉圖統(tǒng)計），按照停機時長和頻率找出這些工序的TOP 5問題，對問題進行分類、評價、分析，并定義具體責任人和時間節(jié)點。對于解決措施要有長期跟蹤及目視化。對于長期不能解決的問題要及時啟動匯報升級機制，并與各部門形成專家團隊一起探討解決辦法。為了縮短設(shè)備故障停臺時間，要確保維修人員在設(shè)備故障的第一時間到達現(xiàn)場，另外對于瓶頸工序的常用備件要有充足的庫存。

3.3.4 保養(yǎng)損失

合理定義TPM（全員生產(chǎn)維護）保養(yǎng)的周期和頻次，以及每次的詳細保養(yǎng)計劃。利用好每次TPM保養(yǎng)的機床停臺時間，可將更換易損件、試刀、優(yōu)化等工作放到保養(yǎng)期間進行。減少批量生產(chǎn)時的不必要停臺。

3.3.5 換型損失

對于產(chǎn)品換型造成的產(chǎn)能損失可以通過以下幾個方法減小損失：

①合理安排生產(chǎn)計劃避免頻繁換型。建立中長遠期規(guī)劃，提前兩周鎖定生產(chǎn)計劃，設(shè)定合理庫存，對于小排量產(chǎn)品，盡可能用小線進行生產(chǎn)，避免資源浪費。

②優(yōu)化換型流程，將換型時間不斷縮短。建立工件在制品換型緩存，確保各工序能夠同時進行換型。對于換型瓶頸工序是由多臺復制機床組成時，要增加操作者來同時分擔換型工作。換型后機床首件測量報告合格即可安排單機生產(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行分類，如毛坯缺陷、打刀、尺寸超差等，并對其形成相關(guān)工序和頻次的統(tǒng)計及相關(guān)措施的定義。為了減少廢品率，將不合格件進行用途分類，比如哪類件可進行返修，哪類件可進行試刀實驗，哪類件可用于常規(guī)切檢檢測，哪類件必須報廢等。

4? 措施評估原則和持續(xù)優(yōu)化

將產(chǎn)能優(yōu)化所定義的所有措施按照風險/成本的高低和節(jié)拍/產(chǎn)能提升的程度分類整理到圖1風險評估象限中進行評估。

對于II象限中的措施，低風險/成本帶來很高的節(jié)拍/產(chǎn)能提升，可列為第一優(yōu)先級執(zhí)行。

對于III象限中的措施雖然沒有帶來很高的節(jié)拍/產(chǎn)能提升，但考慮其低風險/成本，可列為第二優(yōu)先級執(zhí)行。

對于I象限中的措施盡管能帶來很高的節(jié)拍/產(chǎn)能提升，但要承擔高風險和高成本，需要謹慎評估后再考慮是否執(zhí)行。

對于IV象限中的措施，高風險或高成本帶來的低回報，將不被采用。

產(chǎn)能優(yōu)化是一個不斷持續(xù)的發(fā)展過程。新的優(yōu)化還將會產(chǎn)生新的瓶頸工序。每一次優(yōu)化都是一個PDCA（計劃、執(zhí)行、檢查、改進）循環(huán)過程，都是生產(chǎn)線綜合能力不斷提升的過程。根據(jù)每一次優(yōu)化的方法和經(jīng)驗來進行分析和總結(jié)，消除生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的不平衡，來確保生產(chǎn)線持續(xù)高效地運轉(zhuǎn)。

5? 結(jié)語

通過對發(fā)動機廠機加生產(chǎn)線節(jié)拍優(yōu)化和產(chǎn)能提升經(jīng)驗的詳細解析，提出了生產(chǎn)節(jié)拍和OEE提升的具體改進措施，并對措施的評估方法做了具體介紹，對其他廠家生產(chǎn)線優(yōu)化有一定的借鑒意義。

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