王學(xué)禮 陸志剛

近年來，伴隨著國際貿(mào)易形勢變化與疫情影響，以外銷為主的企業(yè)面臨較大的競爭壓力。Z公司作為一家生產(chǎn)核心減速器傳動(dòng)設(shè)備的傳統(tǒng)制造型國有企業(yè)，原有小型減速器的制造模式按照原有工序進(jìn)行矩陣式集群生產(chǎn)，存在整體制造周期長、生產(chǎn)效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定的情況，導(dǎo)致公司產(chǎn)品面臨著競爭力和利潤率下降等風(fēng)險(xiǎn)，迫切需要通過優(yōu)化管理、改變生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)降本增效，提升企業(yè)的核心競爭力。

Z公司綜合分析了企業(yè)內(nèi)外部資源，梳理了主要產(chǎn)品制造模式的優(yōu)勢與不足，一方面通過工藝技術(shù)的集成創(chuàng)新，形成了港口機(jī)械小型減速器“流水化+智能制造”的并行生產(chǎn)總體變革思路，另一方面著眼于長遠(yuǎn)發(fā)展，將精益管理和智能制造有效結(jié)合，提升企業(yè)內(nèi)在發(fā)展動(dòng)力，為公司帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。

1 當(dāng)前生產(chǎn)模式存在的問題

作為傳統(tǒng)減速器制造企業(yè)，Z公司的主要產(chǎn)品零件品類多、數(shù)量大，齒軸類零件加工工序多達(dá)10道以上，每道工序檢驗(yàn)工作量大。若采用抽檢的方式，存在漏檢風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量難以把控；若對(duì)每道工序進(jìn)行檢驗(yàn)，又導(dǎo)致生產(chǎn)過程中等待時(shí)間較長，生產(chǎn)周期被拉長。此外，由于生產(chǎn)車間設(shè)備布局不合理，導(dǎo)致產(chǎn)品無效轉(zhuǎn)運(yùn)較多，轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)品保護(hù)不當(dāng)就會(huì)出現(xiàn)碰傷。傳統(tǒng)的基于工序的串行生產(chǎn)方式，成為制約產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)周期的瓶頸，生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變和管理質(zhì)量的提升迫在眉睫。

2 先進(jìn)管理模式的思考

2.1 管理模式框架設(shè)計(jì)

2.1.1 策劃分析

圍繞生產(chǎn)過程中遇到的瓶頸問題，Z公司進(jìn)行系統(tǒng)策劃分析，通過主要產(chǎn)品價(jià)值流分析，發(fā)現(xiàn)在零部件成組分析的基礎(chǔ)上，采用并行依靠設(shè)備的生產(chǎn)方式代替原先傳統(tǒng)依靠手工的串行生產(chǎn)方式，能夠充分保證產(chǎn)品質(zhì)量，且大幅縮短生產(chǎn)周期。同時(shí)，采用基于節(jié)拍的“流水化+智能制造”少人化并行生產(chǎn)線，輔以管理提升，能有效解決關(guān)鍵瓶頸問題。

2.1.2 “流水化+智能制造”總體思路

在系統(tǒng)策劃基礎(chǔ)上，Z公司形成“流水化+智能制造”生產(chǎn)模式的總體思路（圖1），即在產(chǎn)品制造過程中，縱向圍繞生產(chǎn)瓶頸工序，全力打造以并行、少人化生產(chǎn)為主要特點(diǎn)的“流水化+智能制造”生產(chǎn)線；橫向通過生產(chǎn)、質(zhì)量控制等管理模式變革，著力解決原先困擾公司的產(chǎn)品質(zhì)量與周期問題。

圖1 “流水化+智能制造”生產(chǎn)模式的總體思路

2.1.3 “流水化+智能制造”生產(chǎn)線框架規(guī)劃

經(jīng)過整合分析，Z公司發(fā)現(xiàn)造成產(chǎn)品制造周期長、制造成本高、產(chǎn)品質(zhì)量控制難的主要原因在于產(chǎn)品流轉(zhuǎn)速度慢、流轉(zhuǎn)狀態(tài)不可控，而通過基于“快速流動(dòng)”的可控生產(chǎn)，可有效解決當(dāng)前問題。同時(shí)結(jié)合國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，Z公司著手打造“流水線+智能制造”的特色生產(chǎn)模式，通過價(jià)值流分析，針對(duì)主型產(chǎn)品的特點(diǎn)及工藝路線，進(jìn)行了整個(gè)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的規(guī)劃和布局，形成了基于“流水化+智能制造”生產(chǎn)線的總體框架規(guī)劃，打通整個(gè)制造環(huán)節(jié)的生產(chǎn)單元，圍繞生產(chǎn)單元進(jìn)行相關(guān)智能化技術(shù)的應(yīng)用。

2.2 管理模式的邏輯思路

在生產(chǎn)模式整體變革以及子生產(chǎn)單元打造的過程中，Z公司均采用PDCA循環(huán)著手進(jìn)行管理模式變革（圖2）。在推進(jìn)整體生產(chǎn)模式變革的過程中，首先分析企業(yè)發(fā)展優(yōu)勢與挑戰(zhàn)，找出制約發(fā)展的主要瓶頸與問題的主要方面，確定“流水化+智能制造”生產(chǎn)模式的整體戰(zhàn)略與明確的階段目標(biāo)，制定詳細(xì)的推進(jìn)實(shí)施方案，并在推進(jìn)過程中持續(xù)進(jìn)行檢查溝通、監(jiān)控改進(jìn)，確定可行的制定相關(guān)規(guī)范，持續(xù)循環(huán)推進(jìn)。在各生產(chǎn)單元建設(shè)中，根據(jù)各生產(chǎn)階段產(chǎn)品特點(diǎn)與工藝特性，結(jié)合車間現(xiàn)場實(shí)際情況，也采用PDCA循環(huán)持續(xù)優(yōu)化推進(jìn)，保證“流水化+智能制造”生產(chǎn)線高效、穩(wěn)定、可持續(xù)地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，切實(shí)提升企業(yè)競爭力。

圖2 新PDCA循環(huán)

3 管理模式的具體實(shí)施過程

3.1 確定機(jī)構(gòu)，設(shè)定目標(biāo)

3.1.1 組織機(jī)構(gòu)

為加快生產(chǎn)模式的“流水化+智能化”改革，Z公司成立了專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組，由公司各層級(jí)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行角色分工，并外聘顧問形成攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。此外，Z公司明確目標(biāo)責(zé)任，分步驟進(jìn)行落實(shí)改進(jìn)；通過將精益改善納入生產(chǎn)過程，提升產(chǎn)品質(zhì)量控制。

3.1.2 工作目標(biāo)

根據(jù)價(jià)值流分析制定目標(biāo)，Z公司在明確采用“流水化+智能制造”生產(chǎn)方式、推動(dòng)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型升級(jí)與產(chǎn)品質(zhì)量提升后，制定短期和長期推進(jìn)計(jì)劃，并根據(jù)每個(gè)小組的特點(diǎn)分別制定推進(jìn)方案；根據(jù)實(shí)施效果，在其他車間復(fù)制推廣，將持續(xù)改善覆蓋至所有車間現(xiàn)場，并通過對(duì)員工進(jìn)行“三不”理念的培訓(xùn)，最終實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、效益共同提升。

3.2 “流水化+智能制造”生產(chǎn)線的實(shí)施

3.2.1 基于產(chǎn)品簇的模塊化成組分析

Z公司常規(guī)的減速器種類和尺寸較多，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)和形式，對(duì)歷年產(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總后，進(jìn)行產(chǎn)品簇分類（圖3）。產(chǎn)品被分為四大類，按照產(chǎn)品數(shù)量的占比，大車減速器箱被確定為“流水化+智能制造”主型產(chǎn)品。

圖3 產(chǎn)品簇分析

3.2.2 基于智能化+流水化的工廠設(shè)計(jì)

圍繞“流水化+智能化”布局規(guī)劃，選用Siemens的Tecnomatix軟件進(jìn)行智能化工廠的數(shù)字化設(shè)計(jì)，將工廠數(shù)字化設(shè)計(jì)與工藝布局設(shè)計(jì)（PD）、加工單元仿真驗(yàn)證（PS）以及制造執(zhí)行連接起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)產(chǎn)品、設(shè)備資源、操作工藝等制造資源以及對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品零件信息、工藝資源信息、工藝操作信息等制造信息的整合管理，構(gòu)建加工單元數(shù)字化模型，模擬智能化加工過程，進(jìn)行相關(guān)干涉與可靠性檢查。通過該智能化的設(shè)計(jì)過程，保證了各智能化生產(chǎn)線的高可靠落地。

3.2.3 小型箱體焊接流水線

著眼于少人化生產(chǎn)思路，根據(jù)小型減速箱殼體的特點(diǎn)，引入自動(dòng)化焊接機(jī)器人，保證了連續(xù)生產(chǎn)。優(yōu)化焊接工裝夾具，提升焊達(dá)率至95%以上，對(duì)影響焊接質(zhì)量的焊接電流電壓等過程參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤并記錄，保證了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，焊接合格率達(dá)到99.69%。

3.2.4 小型粗加工流水線

通過對(duì)小型齒輪（軸）粗加工的生產(chǎn)現(xiàn)狀分析，進(jìn)行了流程梳理和工序平衡，優(yōu)化了產(chǎn)品流轉(zhuǎn)路徑，搬遷調(diào)整了部分設(shè)備，升級(jí)了轉(zhuǎn)運(yùn)工裝。最終，實(shí)現(xiàn)了粗加工的流水化生產(chǎn)模式，單批次轉(zhuǎn)運(yùn)路徑縮短750米，減少了工件因轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生的磕碰風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.5 小型零件精加工流水線

聚焦產(chǎn)品精加工流程，通過設(shè)備布局優(yōu)化、首檢和終檢的有效配合、AGV運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)用、小齒軸流動(dòng)生產(chǎn)線，促進(jìn)工段內(nèi)的產(chǎn)品快速流動(dòng)，有效減少中間停止點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)零件小于3天產(chǎn)出，在制品大幅減少。精加工合格率達(dá)到99.77%，外磨加工質(zhì)量合格率達(dá)到99.8%。

3.2.6 箱式智能熱處理生產(chǎn)線

箱式智能熱處理生產(chǎn)線為集成式全自動(dòng)氣氛爐生產(chǎn)線，可在保護(hù)氣氛下自動(dòng)實(shí)現(xiàn)工件的滲碳及淬火過程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全自動(dòng)化，整個(gè)過程無須人工干預(yù)。在滲碳工藝參數(shù)控制方面，采用計(jì)算機(jī)碳輪廓曲線動(dòng)態(tài)模擬控制系統(tǒng)，爐氣碳勢控制和工件表面碳含量、碳輪廓控制準(zhǔn)確，工藝過程流暢。該系統(tǒng)不僅能自動(dòng)調(diào)節(jié)出現(xiàn)偏差的各種參數(shù)，還能根據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)偏差的情況進(jìn)行后續(xù)自動(dòng)補(bǔ)償和修正，保證了熱處理結(jié)果的準(zhǔn)確無誤。工件表面質(zhì)量穩(wěn)定，無氧化、脫碳現(xiàn)象，熱處理理化檢測合格率高達(dá)99.52%，確保齒輪符合AGMA標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.7 齒軸智能化加工生產(chǎn)線

該生產(chǎn)線通過生產(chǎn)工藝的突破創(chuàng)新，集成加工中心、磨齒機(jī)、智能機(jī)器人、自動(dòng)物流，采用以車代磨、車銑合并、并行制造等國際先進(jìn)技術(shù)，整合現(xiàn)有齒軸熱后加工工藝，壓縮原有生產(chǎn)工序，形成了高效柔性的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。利用設(shè)備夾具在線監(jiān)測，零件二維碼管理、在線檢驗(yàn)，一個(gè)批次制造周期由2周短至16.5小時(shí)，可連續(xù)4小時(shí)進(jìn)行無人化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量得到根本保證。

3.2.8 齒輪智能化加工生產(chǎn)線

齒輪智能化加工生產(chǎn)線融入了國際先進(jìn)的齒輪蝸桿磨削技術(shù)，顛覆了傳統(tǒng)磨齒加工理念，磨齒生產(chǎn)每件僅需15分種左右，磨削效率提升10倍以上，生產(chǎn)周期大幅縮短。通過自動(dòng)化轉(zhuǎn)運(yùn)加工，可有效保證零件防護(hù)。采用在線檢測，可對(duì)齒輪內(nèi)孔與齒輪精度進(jìn)行自動(dòng)檢測記錄，有效保證產(chǎn)品質(zhì)量可靠。

3.2.9 小型減速器裝配流水線

將傳統(tǒng)離散式裝配方式改為“人定物流”的流動(dòng)生產(chǎn)模式，線體采用感應(yīng)加熱、快速風(fēng)冷、液壓調(diào)整、平衡吊等關(guān)鍵手段。通過工裝升級(jí)、實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)等方法，可加強(qiáng)目視化和過程可控。采用力矩、位移傳感器進(jìn)行現(xiàn)場關(guān)鍵質(zhì)量點(diǎn)監(jiān)控，配備專用軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，可確保檢測數(shù)據(jù)真實(shí)，質(zhì)量得以保證。

3.2.10 小型減速箱涂裝流水線

針對(duì)小型減速箱的涂裝作業(yè)，建立了一套集沖砂、清理、噴涂、流平、烘干功能等為一體的快速流水化作業(yè)方式。配備烘干功能，確保漆膜干透、配備涂層厚度檢測功能，嚴(yán)格控制漆膜厚度，涂裝合格率提升至99.75%。同時(shí)，流水線能對(duì)漆霧進(jìn)行環(huán)保處理，對(duì)涂裝環(huán)境進(jìn)行改善，每個(gè)工位能獨(dú)立控制停放，使設(shè)備能充分適應(yīng)生產(chǎn)工件和作業(yè)種類的變化。

3.3 管理模式變革

3.3.1 工段制管理變革

根據(jù)“流水化+智能制造”模式的分布以及產(chǎn)品分類，Z公司也進(jìn)行了組織機(jī)構(gòu)變革，打破了原有的車間壁壘，重新整合了原有的車間?，F(xiàn)場辦公、現(xiàn)場檢驗(yàn)、工段全員圍繞目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行及時(shí)有效的質(zhì)量提升，工段內(nèi)按工位制定了標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)規(guī)程，一線員工嚴(yán)格按照要求進(jìn)行生產(chǎn)制造，定期進(jìn)行評(píng)優(yōu)獎(jiǎng)勵(lì)，打造工段的質(zhì)量文化。通過以上管理提升舉措，確保各流水化生產(chǎn)單元處于整體受控狀態(tài)。

3.3.2 質(zhì)量誠信檔案建設(shè)

結(jié)合工段制檢驗(yàn)?zāi)Ｊ降母母?，借鑒芝麻信用積分與駕照節(jié)分管理方法，Z公司推出了質(zhì)量誠信檔案建設(shè)，以季度為單位，逐季度進(jìn)行積分統(tǒng)計(jì)。每季度積分總分為10分，全年總分為40分。員工未發(fā)生違反誠信行為時(shí)，按滿分積分；一旦出現(xiàn)扣分現(xiàn)象，員工將被取消當(dāng)年評(píng)優(yōu)與晉升機(jī)會(huì)等。通過采取以上具體措施，員工質(zhì)量意識(shí)得到明顯提升，從“向要我質(zhì)量”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙|(zhì)量”。

3.3.3 質(zhì)量管理模式提升

3.3.3.1 工段制檢驗(yàn)

在工段制管理基礎(chǔ)上，從原先的逐工序檢驗(yàn)方式，向按工段進(jìn)行工序整合的整合檢驗(yàn)方式轉(zhuǎn)變。采用“首件+過程巡檢+工段輸出端終檢”的組合檢驗(yàn)方式，在質(zhì)量控制方式上將質(zhì)量檢驗(yàn)工作做細(xì)做實(shí)，并由事后質(zhì)量控制向事前質(zhì)量控制轉(zhuǎn)變。

3.3.3.2 過程在線監(jiān)控應(yīng)用

針對(duì)裝配環(huán)節(jié)人機(jī)組合的流水線生產(chǎn)特點(diǎn)，Z公司建立了在線監(jiān)控模式，通過過程實(shí)時(shí)監(jiān)控，管控員工是否按照規(guī)程規(guī)范作業(yè)，強(qiáng)化質(zhì)量控制。通過工段制檢驗(yàn)和在線監(jiān)控的組合，整體一次合格率達(dá)到99.84%。

3.3.3.3 智能在線檢測技術(shù)應(yīng)用

為切實(shí)保證產(chǎn)品質(zhì)量的高可靠性，提高用戶滿意度，Z公司針對(duì)關(guān)鍵零件尺寸進(jìn)行逐件在線檢測，運(yùn)用數(shù)字檢測技術(shù)、紅寶石接觸式在線測量的技術(shù)方式，保證每件產(chǎn)品的高可靠穩(wěn)定產(chǎn)出。同時(shí)通過二維碼管理，對(duì)零件進(jìn)行激光打碼，將二維碼管理與零件在線檢測數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)所有零件的質(zhì)量信息可追溯。

3.3.3.4智能刀具及設(shè)備監(jiān)控應(yīng)用

運(yùn)用刀具設(shè)備的故障智能監(jiān)測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)刀具與設(shè)備的可控運(yùn)行。針對(duì)刀具的磨損程度與異常碰撞設(shè)置了對(duì)應(yīng)的智能檢測；通過機(jī)床扭矩檢測，實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具異常的監(jiān)控；通過紅寶石測量裝置，保證設(shè)備對(duì)工件的夾緊程度；通過刀具、設(shè)備以及設(shè)備工藝參數(shù)的集中監(jiān)控，保證運(yùn)行可靠。

4 結(jié)束語

目前，Z公司首套齒軸熱后精加工智能生產(chǎn)線順利投入生產(chǎn)應(yīng)用，進(jìn)行了多個(gè)項(xiàng)目的齒軸生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、效率提升明顯，得到了國內(nèi)外用戶監(jiān)理的一致好評(píng)，為Z公司創(chuàng)新生產(chǎn)模式進(jìn)行了有益探索。通過該智能生產(chǎn)線的項(xiàng)目實(shí)施，齒軸生產(chǎn)周期大幅縮短，生產(chǎn)能力大幅提高，產(chǎn)品質(zhì)量也得到保證?；诔醪匠尚偷摹傲魉?智能制造”生產(chǎn)模式，Z公司已實(shí)現(xiàn)齒輪和齒軸智能化生產(chǎn)、熱處理智能制造、裝配流水線、涂裝流水線等。通過對(duì)車間布局進(jìn)行的系統(tǒng)梳理與重新調(diào)整，工件移動(dòng)距離減少40%，停止點(diǎn)下降33%，產(chǎn)品制造實(shí)現(xiàn)了快速流轉(zhuǎn)。同時(shí)，Z公司實(shí)現(xiàn)了車間關(guān)鍵位置自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)布局與產(chǎn)品在線檢測等智能化結(jié)合，為后續(xù)全面推進(jìn)自動(dòng)化工廠奠定了基礎(chǔ)。

結(jié)合工段制管理模式進(jìn)行的相關(guān)改革，現(xiàn)場管理效率得以有效提升，產(chǎn)品生產(chǎn)周期不斷壓縮，由原先的100天壓縮至目前的45天，產(chǎn)品的對(duì)外一次報(bào)驗(yàn)合格率穩(wěn)步提升到99.8%，零件制造周期大幅縮短，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可控。

“流水線+智能制造”生產(chǎn)模式變革，已經(jīng)成為小型減速器生產(chǎn)制造的主打生產(chǎn)方式，員工積極支持并主動(dòng)參與生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型創(chuàng)新。近年來，其已在國內(nèi)外多個(gè)項(xiàng)目上得到廣泛應(yīng)用，尤其是在自動(dòng)化碼頭項(xiàng)目中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，助推了Z公司產(chǎn)品的制造技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展。

［作者單位：上海振華重工集團(tuán)（南通）傳動(dòng)機(jī)械有限公司］