謝應(yīng)軍

（廣州市虎頭電池集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510285）

目前，R6、R03紙板鋅錳電池生產(chǎn)線(xiàn)裝備的生產(chǎn)速度一般為400～900只/min。生產(chǎn)速度越快，對(duì)電池原材料和零部件的精度要求就越高，造成生產(chǎn)裝備的調(diào)試周期較長(zhǎng)，裝備正常運(yùn)轉(zhuǎn)率不高。技術(shù)較成熟、運(yùn)行穩(wěn)定并在市場(chǎng)銷(xiāo)售的生產(chǎn)線(xiàn)裝備，速度一般為600只/min。與國(guó)內(nèi)相同生產(chǎn)速度的生產(chǎn)裝備相比，國(guó)外生產(chǎn)裝備的售價(jià)一般在兩倍以上，且生產(chǎn)裝備的調(diào)試和后期維護(hù)成本較高。因此，本公司選用性?xún)r(jià)比高、速度為600只/min的國(guó)產(chǎn)生產(chǎn)線(xiàn)裝備。

本公司先后引入R03、R6紙板鋅錳干電池半成品生產(chǎn)線(xiàn)裝備各一條（R03生產(chǎn)線(xiàn)稱(chēng)為生產(chǎn)線(xiàn)1，R6生產(chǎn)線(xiàn)稱(chēng)為生產(chǎn)線(xiàn)2）。本文作者對(duì)兩條生產(chǎn)線(xiàn)裝備調(diào)試情況進(jìn)行對(duì)比、分析，探討影響生產(chǎn)裝備快速應(yīng)用的幾個(gè)因素。

1 生產(chǎn)裝備因素

1.1 生產(chǎn)裝備的選擇

產(chǎn)品的加工制造，離不開(kāi)生產(chǎn)裝備。先進(jìn)適用的生產(chǎn)裝備，不僅可以保證產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性[1]，還能減少在調(diào)試階段因裝備原因影響進(jìn)度，保證調(diào)試的順利進(jìn)行。

同一類(lèi)型的生產(chǎn)裝備，不同的制造商會(huì)根據(jù)自身的技術(shù)水平和制造經(jīng)驗(yàn)，采用不同的結(jié)構(gòu)形式。適合本公司產(chǎn)品需求的生產(chǎn)裝備，是由多臺(tái)滿(mǎn)足不同工序要求的設(shè)備串聯(lián)而成的連續(xù)式流水生產(chǎn)線(xiàn)。按輸出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征，可分為兩種形式[2]:周期性間歇運(yùn)動(dòng)式和多工位連續(xù)回轉(zhuǎn)式。周期性間歇運(yùn)動(dòng)式，即輸出機(jī)構(gòu)間歇性地動(dòng)作，電池產(chǎn)品間歇式產(chǎn)出，其機(jī)械結(jié)構(gòu)定位精度低，周期性的起動(dòng)和停歇瞬間，因運(yùn)行速度變化使機(jī)構(gòu)存在瞬間沖擊性，會(huì)降低裝備的運(yùn)行穩(wěn)定性;多工位連續(xù)回轉(zhuǎn)式，即多工位輸出機(jī)構(gòu)連續(xù)、勻速回轉(zhuǎn)運(yùn)行，電池產(chǎn)品連續(xù)、勻速產(chǎn)出，是目前快速生產(chǎn)裝備普遍采用的運(yùn)行方式，具有結(jié)構(gòu)合理、動(dòng)作平穩(wěn)、制造精度高、故障率低及制造的電池產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)。從裝備結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性、合理性和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性等方面考慮，可選用多工位連續(xù)回轉(zhuǎn)式運(yùn)行的連續(xù)式生產(chǎn)裝備。

1.2 制造商的選擇

本公司選擇具有成熟技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn)的廣東某設(shè)備制造商。該公司生產(chǎn)的此類(lèi)生產(chǎn)裝備在國(guó)內(nèi)外已銷(xiāo)售近百條，在行業(yè)內(nèi)有較好的聲譽(yù)。

2 工藝因素

2.1 工藝流程及工藝技術(shù)參數(shù)[3]

電池的工藝流程即電池的生產(chǎn)過(guò)程，是指電池原材料包括正極粉料和零配件等，通過(guò)各種生產(chǎn)裝備，依照一定順序連續(xù)進(jìn)行加工，直至電池成品產(chǎn)出，包含若干工序的過(guò)程。工藝技術(shù)參數(shù)是指每道工序完成后，產(chǎn)品需要達(dá)到可用數(shù)值量化的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和文字表述的工藝要求。

兩條生產(chǎn)線(xiàn)的工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow chart

生產(chǎn)線(xiàn)1采用的部分工藝流程和工藝技術(shù)參數(shù)，與舊工藝有所不同，因此在生產(chǎn)裝備進(jìn)行投料調(diào)試時(shí)，出現(xiàn)了一些問(wèn)題。例如，插炭棒復(fù)壓工序完成后，面碗表面有明顯的水分?jǐn)D出，而且有浮粉存在，極易造成正極污染，導(dǎo)致電池短路。若要解決這些問(wèn)題，需對(duì)工藝配方、流程順序及機(jī)械結(jié)構(gòu)等進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行多方面與多次的改進(jìn)及相互驗(yàn)證，才能確定最終的工藝與裝備調(diào)整方案，調(diào)試周期將延長(zhǎng)。

生產(chǎn)線(xiàn)2基本沿用原有的生產(chǎn)工藝流程和工藝技術(shù)參數(shù)。由于經(jīng)歷了長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐的驗(yàn)證，已成為一種成熟的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在生產(chǎn)裝備進(jìn)行投料調(diào)試的過(guò)程中，工藝技術(shù)與生產(chǎn)裝備的配合順暢，基本無(wú)需進(jìn)行調(diào)整。

除根據(jù)制圖表達(dá)規(guī)則自動(dòng)配置的地圖符號(hào)和定制的地圖模板外，還要根據(jù)制圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)要求，進(jìn)行地形要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的一體化制圖編輯，解決相鄰地物符號(hào)之間重疊壓蓋的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)要素符號(hào)化編輯、圖廓外整飾編輯。

2.2 電池零配件

電池零配件是電池的基本組成部分[4]，主要包括:鋅筒、紙底碗、面碗、炭棒、組合帽和鐵底碗等。零配件的外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及相互配合尺寸，直接影響著電池的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，如電性能、密封性以及外觀品質(zhì)等。以紙底碗、組合帽和鐵底碗等3種零配件為例，討論零配件對(duì)調(diào)試進(jìn)程的影響。

在生產(chǎn)裝備中，沖棒將圓形紙片壓入成型過(guò)渡模內(nèi)，制成下小上大的圓碗狀外形，送入鋅筒底部，要求成型后的紙底碗完整、無(wú)破損。生產(chǎn)線(xiàn)1采用白板紙材質(zhì)，與裝備制造時(shí)提供的材料不同。在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn):該材質(zhì)在紙底碗成型時(shí)，底平面與碗身之間的轉(zhuǎn)折位置會(huì)出現(xiàn)裂紋，雖然對(duì)相關(guān)零件進(jìn)行針對(duì)性處理，但因運(yùn)行速度快，成型的時(shí)間不足0.2 s，無(wú)法承受快速的瞬間變形，仍有約4%的紙底碗出現(xiàn)微小裂紋。工藝技術(shù)部門(mén)認(rèn)為，這會(huì)存在電池內(nèi)部短路的隱患，不予接受，需要更換紙底碗的材質(zhì)，重新測(cè)試。

組合帽由鐵帽與膠塞組合而成，安裝在鋅筒口部，內(nèi)孔套入炭棒，外緣與鋅筒相接。組合帽內(nèi)孔不僅能定位炭棒中心，與炭棒的配合還起著密封作用，因此，要求炭棒插入后，組合帽內(nèi)孔保持結(jié)構(gòu)完整、不能開(kāi)裂;否則，會(huì)影響密封效果。生產(chǎn)線(xiàn)1采用的組合帽，未曾正式投入批量生產(chǎn)，在對(duì)試產(chǎn)電池樣品進(jìn)行質(zhì)量跟蹤時(shí)，發(fā)現(xiàn)約有5%的產(chǎn)品出現(xiàn)膠塞內(nèi)孔破裂現(xiàn)象，數(shù)量超出允許范圍，因此，需要重新試制組合帽樣品。

鐵底碗是套在鋅筒底部，由鍍鎳鐵片制成的碗狀零配件，對(duì)產(chǎn)品的外觀質(zhì)量有直接影響。生產(chǎn)線(xiàn)1的鐵底碗與電池鋅筒之間采用間隙配合，二者之間可自由移動(dòng)。鐵底碗套入鋅筒底部后，由機(jī)械動(dòng)作對(duì)鐵底碗的外直徑進(jìn)行收縮，使鐵底碗與鋅筒緊密相連，并保證套鐵底碗部分與整個(gè)電池筒身保持同一直徑。在此過(guò)程中，鐵底碗的直徑尺寸變形量較大，成型后的電池會(huì)出現(xiàn)鐵底碗中部弧形外凸或內(nèi)凹的現(xiàn)象。對(duì)相關(guān)機(jī)械零件結(jié)構(gòu)多次改進(jìn)和試驗(yàn)，仍與目前在售產(chǎn)品的外觀有明顯差異，質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)判定不予通過(guò)，需要重新設(shè)計(jì)。此種套鐵底碗工序的成型方式，在制定工藝技術(shù)時(shí)，忽略了與在售產(chǎn)品的差異，未在本公司生產(chǎn)線(xiàn)應(yīng)用過(guò)。

經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試、試驗(yàn)和論證后，找到以上3種零配件出現(xiàn)問(wèn)題的解決方案，分別是:①紙底碗改用韌性好、表面與內(nèi)部密度均勻的黃板紙，解決出現(xiàn)裂紋的問(wèn)題;②經(jīng)過(guò)與供應(yīng)商的溝通，調(diào)整組合帽相關(guān)參數(shù)，試制新的樣品，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)經(jīng)檢測(cè)，達(dá)到要求;③改變套鐵底碗的成型方式，解決了變形現(xiàn)象，避免因尺寸變化過(guò)大出現(xiàn)外觀不合格品的現(xiàn)象。

生產(chǎn)線(xiàn)1調(diào)試完成前后，有關(guān)工序及整線(xiàn)產(chǎn)品的合格率情況見(jiàn)表1。

表1 生產(chǎn)線(xiàn)1調(diào)試前后產(chǎn)品合格率 /%Table 1 Product qualification rate of production line 1 before and after debugging

在生產(chǎn)線(xiàn)2制定相關(guān)工藝時(shí)，紙底碗、組合帽和鐵底碗等3種零配件，均選用長(zhǎng)期用于生產(chǎn)的成熟產(chǎn)品，因此，在調(diào)試和試產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)展順利，相關(guān)產(chǎn)品合格率均達(dá)到工藝技術(shù)要求。

2.3 對(duì)比分析

生產(chǎn)線(xiàn)1、2在調(diào)試及試產(chǎn)過(guò)程中，相關(guān)工藝和裝備調(diào)整情況見(jiàn)表2。

表2 工藝和裝備調(diào)整情況對(duì)比Table 2 Comparison of process and equipment adjustment

3 管理模式因素[5]

生產(chǎn)裝備由進(jìn)場(chǎng)調(diào)試到驗(yàn)收投產(chǎn)，是多部門(mén)協(xié)同合作的過(guò)程，各職能部門(mén)之間的協(xié)作模式對(duì)此進(jìn)程有重要的影響。

3.1 管理模式1

在此過(guò)程中，生產(chǎn)線(xiàn)1各部門(mén)的合作模式是:工程部門(mén)依照工藝技術(shù)文件，組織生產(chǎn)裝備的空載調(diào)試和投料調(diào)試;技術(shù)部門(mén)對(duì)初步調(diào)試的結(jié)果進(jìn)行鑒定，進(jìn)一步細(xì)化工藝要求，并對(duì)細(xì)化后的調(diào)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)判;生產(chǎn)部門(mén)根據(jù)調(diào)試情況，適時(shí)安排小批量連續(xù)投料試產(chǎn);技術(shù)部門(mén)對(duì)試產(chǎn)成品進(jìn)行工藝性能跟蹤，根據(jù)跟蹤結(jié)果，由工程與技術(shù)部門(mén)配合，解決試產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題;質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)對(duì)產(chǎn)品的綜合性能進(jìn)行檢測(cè)，判斷是否符合產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);生產(chǎn)車(chē)間安排人員熟悉生產(chǎn)裝備的操作并開(kāi)展中批量試產(chǎn);項(xiàng)目驗(yàn)收投產(chǎn)。

3.2 管理模式2

在此過(guò)程中，生產(chǎn)線(xiàn)2各部門(mén)的合作模式是:工程部門(mén)按照工藝技術(shù)文件，組織生產(chǎn)裝備的空載和投料調(diào)試，技術(shù)與質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)同時(shí)參與其中的投料調(diào)試，并對(duì)調(diào)試結(jié)果及時(shí)跟進(jìn)，提出相關(guān)意見(jiàn);生產(chǎn)部門(mén)根據(jù)調(diào)試情況，適時(shí)安排生產(chǎn)車(chē)間參與小批量連續(xù)試產(chǎn);技術(shù)和質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)對(duì)試產(chǎn)產(chǎn)品整體性能進(jìn)行檢測(cè)，并與工程部門(mén)配合，解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題;組織開(kāi)展中批量試產(chǎn);項(xiàng)目驗(yàn)收投產(chǎn)。在此過(guò)程中，由分管領(lǐng)導(dǎo)出任項(xiàng)目組長(zhǎng)，隨時(shí)協(xié)調(diào)解決各部門(mén)之間的跨職能問(wèn)題。

3.3 對(duì)比分析

兩條生產(chǎn)線(xiàn)調(diào)試期間，各職能部門(mén)參與項(xiàng)目的順序如圖2所示。

圖2 職能部門(mén)參與項(xiàng)目情況Fig.2 Project participation of functional departments

從圖2可知，生產(chǎn)線(xiàn)1在調(diào)試過(guò)程中，各部門(mén)依次參與項(xiàng)目且各司其職，在任何相關(guān)環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，都需要回溯前端情況，查找原因再解決問(wèn)題。

生產(chǎn)線(xiàn)2的模式總結(jié)生產(chǎn)線(xiàn)1的經(jīng)驗(yàn)并進(jìn)行優(yōu)化，將質(zhì)量監(jiān)督職能提前，與工藝技術(shù)職能并行，在投料調(diào)試期間即介入項(xiàng)目，可在初期及時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)試中的問(wèn)題與隱患，予以調(diào)整和糾正，尤其是一些無(wú)法量化且無(wú)具體數(shù)值，只能用文字表達(dá)、需要主觀判斷的工藝要求等，通過(guò)相互配合和協(xié)調(diào)，盡早發(fā)現(xiàn)和處理，避免重復(fù)工作和人力、物力及時(shí)間的浪費(fèi)。

生產(chǎn)車(chē)間提前參與連續(xù)投料試產(chǎn)，操作者可盡早熟悉生產(chǎn)裝備及操作流程和要點(diǎn)，培養(yǎng)對(duì)生產(chǎn)裝備運(yùn)行中各種情況的預(yù)判能力，有利于裝備運(yùn)轉(zhuǎn)率的快速提升。

領(lǐng)導(dǎo)層的介入，可協(xié)調(diào)各平行部門(mén)之間的職能關(guān)系，并處理好未直接參與調(diào)試但與項(xiàng)目有關(guān)的部門(mén)之間的問(wèn)題。領(lǐng)導(dǎo)層參與組織和決策，使生產(chǎn)線(xiàn)2的調(diào)試有別于生產(chǎn)線(xiàn)1的單線(xiàn)模式，形成一個(gè)從上到下、緊密相連、橫向到邊、縱向到底的立體模式。與生產(chǎn)線(xiàn)1相比，生產(chǎn)線(xiàn)2從調(diào)試到驗(yàn)收投產(chǎn)的時(shí)間縮短一半以上。

4 應(yīng)用效果

本公司引入的生產(chǎn)線(xiàn)，速度為600只/min，是原生產(chǎn)裝備速度（200只/min）的3倍，電池年產(chǎn)量達(dá)27萬(wàn)只，生產(chǎn)效率提高200%，在同等產(chǎn)量的前提下，減少操作人員2/3;自動(dòng)化水平的提高，還可減輕員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。引入的生產(chǎn)線(xiàn)可提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)成本和減員增效的目標(biāo)，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，具有較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

綜上所述，先進(jìn)的生產(chǎn)裝備、成熟的工藝技術(shù)和立體的管理模式，是影響生產(chǎn)裝備快速應(yīng)用的重要因素。

先進(jìn)的生產(chǎn)裝備，具有優(yōu)越的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力，可保證工藝技術(shù)要求執(zhí)行到位，穩(wěn)定和提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。成熟的工藝技術(shù)，經(jīng)過(guò)了實(shí)踐的檢驗(yàn)，不需進(jìn)行過(guò)多的驗(yàn)證和調(diào)整，即可應(yīng)用到生產(chǎn)調(diào)試中。創(chuàng)新且適用的執(zhí)行管理模式，為生產(chǎn)裝備調(diào)試至投產(chǎn)的過(guò)程，創(chuàng)造高效合理的運(yùn)作空間。3個(gè)因素既獨(dú)立又相互影響，處理好三者的關(guān)系，既可助推生產(chǎn)裝備從調(diào)試至驗(yàn)收優(yōu)質(zhì)高效地完成，同時(shí)可使先進(jìn)生產(chǎn)裝備得以快速投入批量化生產(chǎn)和應(yīng)用。