精益生产中的工厂自动化(20060308)

精益生产中的工厂自动化(20060308)（精选2篇）

精益生产中的工厂自动化(20060308) 篇1

精益生产中的工厂自动化

近年来企业经营环境变化很大,面临生产成本增加,劳工缺乏,市场需求呈现小批量,多样化等种种问题.使得企业经营日益困难,获利下降,如果企业本身对生产 管理机制,生产方式不做相应的改变的话,迟早难逃被淘汰的诡运.市场需求的小批量,多样化,这点从成洁三厂的订单80%都在800个以下可以得到充分的印 证.而目前应对这种变革最行之有效的方法就是精益生产.精益生产是以自动化和准时生产为支柱的.这里所谓的自动化是智能型的自动化.何谓智能型的自动化了?智能型的自动化就是凡发生广义的经营异常,或是制造部 门的质量,数量,作业,设备,成本,物流,信息,时机等有异状时,人员,工具,设备,工程,生产线,工厂等装置,能自动检测,且自动停止,此即智能型自动 化系统..在工厂的生产过程中,我们通常以“安全第一,质量第二,效率第三”为原则,在工厂实现智能型自动化的过程中我们也应该以此为原则.所以实现智能型自动化以安全自动化为基础,以工具自动化,工程自动化,生产线自动化为手段,籍以最终实现工厂自动化的整合.要做好安全自动化可分以下6个步骤来实施.第一步:全员确立安全第一的理念,所有人必需明确安全生产是制造的基础,始终应将它摆在第一位.第二步:消除不合理,不均一,不必要的浪费.第三步:作业标准化,人的工作与机器的工作须确实区分,在设备的危险区域内不能有人.第四步:推行6S即整理,整顿,清扫,清洁,素养和教育.第五步:有异常自动停止.第六步:创建安全的工作环境

有了安全自动化为基础,接下来我们可以着手以装配工程为对象的工具自动化.装配工程包含7个动作:寻找,搬运,决定位置,取道具,锁紧,道具还原,检察等.若将每个动作一一赋与智能使其自动化,则有工具自动化的8项步骤如下: 1.工具道具化:将市面上所卖的工具加工为道具即专用化的工具,以方便使用.2.选择自动化:作业,道具,配件等,不必经过考良,寻找及选择,而能够规律进行的状况.3.道具自动化:由道具所进行的工作,转由电力或空压等小设备进行.4.决定位置:决定道具,小设备的使用位置.5.输送自动化:道具小设备的工作,与作业者的工作有所区分.6.位置复原:作业完成后道具及小设备回复原位置.7.成组化:于一定作业位置,将所须的道具及配件成组,准备齐全.8.定位置停止:当有异常情况发生时,黄色呼叫信号会显示并于预定位置停止.装配作业多半以手工作业为主,若按以上步骤,则可有效的实现自动化进阶.前文所提到的安全自动化基本项目,即在机械加工时,若发生任何异状时,能够自动加以阻止.有了这个安全保障的基础就可以依以下10个步骤逐步实现工程自动化.: 1.自动夹具:加工配件的固定,以机械,油压,气压等自动方式进行.2.自动加工:手动加工作业以机械,油压,气压等自动方式进行.3.自动输送:手动输送作业以机械,油压,气压等自动方式进行.4.自动停止:加工工具及主轴等在加工完成时自动停止.5.自动回复原位置:加工工具及主轴等在加工完成时自动停止后,返回启动点.6.自动弹出:加工完成后配件自动卸下.7.自动搬运:弹出的配件自动搬运至次工程位置.8.自动测定:配件全数自动测定.9.自动安装:自动安装配件.10.自动启动:配件安装后的自动启动.完成以上十步骤,就可以完成人与机器的作业分离,作业员只需做装夹,拿取工件的动作即可,从而为一人多机,少人化创造了条件,同时质量也会得到很大提升.因为机器出错的机率肯定比人员手工作业小得多.安全自动化是基础,工具自动化以装配作业为对象,工程自动化以机械加工工程为对象,综合以上三者,以降低制造成本为目标,从生产上的“点,线”普升至“面”改革水准.接下来所要做的就是生产线的自动化.生产线的自动化有以下步骤:

精益生产中的工厂自动化(20060308) 篇2

齿轮是工程机械传动系统的基础部件, 在其变速箱和车桥中大量使用。工程机械齿轮的种类、规格繁多, 生产企业需要应对多品种、小批量的市场需求。

为保证市场供应, 机械行业过去普遍采用“推动”式生产方式, 即制定物资需求计划 (MRP) 安排生产, 维持足够的库存以应对不断变化的需求。由于有库存作为缓冲, 车间可按经济生产批量轮番生产, 避免频繁切换产品降低生产效率。但大量的库存造成了企业资金“积压”, 掩盖了生产现场存在的问题。

针对”推动“式生产方式的弊端, 丰田汽车创造了“精益生产”, 采用“拉动”式生产方式, 快速切换产品, 紧跟市场节奏, 削减库存, 减少“浪费” (muda) 。“剥离”了库存缓冲后, 现场存在的问题也能迅速被发现, 及时解决[1]。

在工程机械齿轮工厂实施精益生产, 可较好地应对多品种、小批量的市场需求。因此, 新建工厂在设计阶段就应处处贯彻精益思想, 使工厂布局、生产方式和设备配置符合精益生产需要, 避免工厂建成后就面临“亡羊补牢”式的“改善” (Kaisan) 。

本文从生产组织、总体布局、设备和信息化4个方面提出了适用于工程机械齿轮工厂的精益设计方法, 并做了实例分析。

2 生产组织

生产组织涉及人员、设备和材料的配置方式, 是设计的前提条件。精益生产采用的是“拉动”式生产组织方式, 力求“销售一件、生产一件”, 即“单件流”。理想的“单件流”能以任意顺序生产产品, 严格满足这一要求的“万能生产线”价格昂贵, 不适用于齿轮工厂。

为降低“拉动”式生产的成本, 可采用成组技术, 即按材料、工艺等特征将零件划分成不同零件族, 根据零件族组织“成组生产线”。各个“成组生产线”只需要实现本族零件的“单件流”生产, 就能在全厂层面达到理想的“单件流”生产。“成组生产线”的柔性较低、效率较高, 适用于工程机械齿轮的批量生产。齿轮产品已经有成熟的标准成组编码系统[2], 企业可结合自身产品的特点加以应用, 组建符合“单件流”要求的“成组生产线”。

采用“拉动”式生产组织方式需要工厂销售、生产和采购部门相互配合。生产部门应根据销售计划制定生产计划, 采购部门根据生产计划制定采购、配送计划, 指导供应商进行JIT配送, 如图1所示。

由于采用的是JIT配送, 如果企业经常大幅度调整生产计划, 会迫使供应商囤积毛坯作为安全库存, 企业自身也要保留过剩的生产能力作为应急储备, 造成浪费。企业应以均衡生产为目标, 减少生产计划的波动, 并在这个前提下规划工厂的生产能力。

3 总体布局

总体布局涉及平面布置、物流组织和厂房样式, 对工厂的建设成本和运行成本有重要影响, 采用合理的总体布局能减少浪费。

企业一般根据5~8a的预测确定新建工厂的总体布局, 而工厂的寿命可达30~40a, 这个时间差距可能造成规划与实际脱节。因此, 总体布局既要反映企业近期需求, 又要适应企业远期需求。远期需求有不确定性大、概念性强的特点, 可采用专家调查和模糊评价的方式[3], 进行多方案优选, 使工厂更好地适应远期需求。

工程机械齿轮工厂的工艺流程如图2所示。粗加工包括齿坯的车、铣、钻, 齿形的滚、铣等工序, 精加工包括齿轮的剃、珩和磨等工序。热处理包括调质、渗碳、喷丸等工序。

精益生产要求工厂物流顺畅, 不出现阻滞、倒流情况, 图3所示的3种布局都能满足这个要求。布局1中热处理车间呈狭长状, 面积利用率较差;布局2不利于布置热处理辅助设施, 建筑通风性不好;布局3在上述方面优于前两种布局, 是较优布局。

4 设备和生产线

4.1 设备选择

精益生产强调“准时生产”和“自动化”概念, 对应于设备的柔性和智能化。

柔性即设备快速、低成本变换产品品种的能力。加工齿轮的柔性设备主要有加工中心和数控齿轮加工机床。加工中心的柔性极好, 但加工齿形的效率较低。数控齿轮加工机床采用零传动技术和电子齿轮箱取代机械传动, 生产效率高, 实现多轴联动后, 还可加工非圆齿轮、鼓形齿轮等特殊产品。采用数控齿轮加工机床时, 应配套快换夹具[4], 缩短切换产品的准备时间。

智能化即在被加工零件出现不良时, 设备能判断并自动停止。通过配备夹具夹紧力传感器和刀具监控仪, 齿轮加工设备可监控零件的夹持状态和刀具切削状态, 出现异常情况时自动停机, 避免不良品流入下工序。

4.2 生产线布置

精益生产强调生产线的“少人化”, 即根据产量灵活调整工人人数。生产线应以U型布置为主, 以便根据生产任务调整线内人员数量。

对于某些操作难度高, 目前仍需要专人专机的设备, 可集中布置。受技术水平限制, 齿轮热处理目前还是耗时 (调质3~5h、渗碳7~10h) 、耗能、污染较大、危险性较高的工序, 可将热处理设备集中布置。

5 信息化系统

精益生产涉及企业信息化系统的多个方面, 主要包括企业资源规划 (ERP) 系统的生产计划和作业排序, 生产管理系统 (MES) 的“电子看板”和产品质量分析, 现场自动化系统 (SFC) 的产品缺陷报警、设备故障报警等。

信息化系统采用通讯技术和自动化技术取代了传统管理手段, 缩短了精益生产系统的反应时间。工厂设计应为上述系统预留设备接口、管线通道和中心机房。

6 设计实例

某工程机械齿轮厂年生产各型齿轮90余种、10万多件, 采用成组技术将产品分为40余个零件族。由于部分零件族的产量较小, 不适合单独成线, 因此与其他零件族混线生产, 最终形成30条成组生产线。

工厂采用图1中的布局3。在企业实施“均衡生产”、供应商JIT供货的前提下, 全厂不设毛坯库, 仅在热处理车间设2处在制品缓冲, 每处的存储量为两个班的工件。

工厂采用钢结构, 为便于设备布置和调整, 选择跨度24m, 边柱柱距7.5m, 厂房内部柱距15m。热处理车间设双梁起重机, 轨顶高7.8m, 厂房屋架下弦高10m。

工厂齿坯加工设备采用普通数控车床、立式钻削中心、数控外圆磨床、数控平面磨床等;齿形加工设备采用数控高效滚齿机、数控插齿机、格里森铣齿机、格里森磨齿机和KAPP磨齿中心等。设备配快换夹具, 夹具上安装夹紧力传感器, 监控工件夹紧状态;机床变频器处安装监控仪, 监控异常切削状态。出现异常情况时, 设备自动停机并通过信号灯报警。

热处理采用5条连续渗碳压淬自动生产线和1条多用炉生产线, 分别用于成组生产和小批量试制。

工件的清洗采用小型往复式清洗机, 在线检测采用专用量具, 分散布置在各生产线上。

生产线主要采用U型和直线型布置, 设备按工序顺序排布。磨齿工序和精密测量由于要求空调环境, 将相关设备集中布置在磨齿间和精密测量间内。

工厂的整体布局如图4所示。

7 结语

基于精益生产的工厂设计涉及成组技术、设施规划、自动化技术和信息管理技术。现有研究多着眼于生产线布置或生产物流优化, 只能在生产线布置上指导工厂设计。本文从整体规划的角度, 较全面地论述了精益生产对工厂设计各个方面地要求, 建立了工厂“精益设计”的框架。

下一步还可在“精益设计”的框架基础上, 建立工厂精益性的评价体系, 从精益生产的角度对工厂开展综合优化设计。

摘要：分析了基于精益生产的工程机械齿轮工厂设计, 从生产组织、总体布局、设备和信息化4个方面提出了适用于工程机械齿轮工厂的精益设计方法, 并做了实例分析。

关键词：精益生产,工厂设计,工程机械齿轮

参考文献

[1] (日) 门田安宏著.新丰田生产方式[M].王瑞珠译.保定:河北大学出版社, 2001.

[2]陈兵奎, 谢发祥, 王振荣.面向产品标准化的齿轮分类编码系统[J].重庆大学学报, 2011, 34 (10) :32-38.