摘要：夾具作為產品的加工載體，肩負著輔助實現產品加工工藝的重任。流動夾具借助“夾具流”在車間各環節中參與了資源的協調。因此。夾具流作為價值流 的一種形式，具有精益生產管理研究價值。夾具投入比。及循環次數反映了當前車間的生產管理水平。降低流動夾具的生產投入量，提高其周轉循環次數，不僅能降 低生產投入成本，還可以提高車間的精益生產管理水平。因此，“夾具流”的精益生產研究，既是車間生產管理研究的一項重要內容。也是提升企業的產品競爭力。 提高企業經濟效益的有效途徑。
1夾具的生產應用
工裝夾具在產品的加工過程中發揮著重要的作用，是產品加工過程不可缺少的物質保證，它對產品的加工質量、加工成本及生產效率有著直接的影響。嚴格控制 工裝夾具的生產管理、物流及時性等要求，不僅能通過夾具的生產流通過程協調資源，很好地創造夾具的“流動價值”，更使車間管理得以提升。夾具的結構及其裝 拆方式，應滿足快速和自動夾緊，以減少輔助作業時間，提高設備的加工利用率，降低人工勞動強度，實現可靠裝夾，快速及時定位的批量化生產協作方式。夾具的 生產應用，不僅使通用加工設備（如CNC）更具有柔性，而且還有利于推動制造系統的柔性化、自動化的實現。比如，“一拖八”柔性加工系統中機器人的“手爪 夾具”，鍛壓自動取放料系統中的氣動夾具等，都是通過氣、電控的夾具實現自動夾取的過程。
2夾具在CNC生產加工過程的應用狀況
目前車間的生產管理工作存在分工不明確、不合理、人員JIT意識不足、全局觀念不強、維護和管理水平落后以及工序間的協調性較差等問題。這些問題是導 致車間管理水平落后的重要因素。產品的加工質量、成本、交貨期是市場競爭的關鍵，它們是眾多影響因素的綜合體現。因此，提升企業的產品競爭力，首先應提升 車間的生產管理水平，而夾具的應用狀況，好比是反映車間管理水平的“晴雨表”。通過對夾具在車間生產流程中的調研和分析，有助于了解車間的管理狀況。
某產品在車間CNC加工過程中，通過夾具一次裝夾到位后，經過了物流、加工、檢驗、打標、清洗等加工過程，完成了從毛坯到成品的全過程所需要的加工、 裝配手段。在此過程中，夾具帶著產品在不同工序間進行傳遞式流動加工，所形成的工藝循環流動，稱為“夾具流”，該夾具稱為流動夾具（隨動夾具）。通過“夾 具流”，產品完成了在機加段不同工序間的遞進加工。“夾具流”實際上是一種價值流，通過分析，使產品在車間的整個生產流動過程呈現出來，從而更好地理解夾 具的價值流動情況，發現“夾具流”中的浪費環節，提出技術管理改善方案。
產品的CNC加工過程，具有切削量較大、加工部位多、刀具種類及數量較多、產品尺寸及外觀精度要求高、生產批量大等生產加工特點。因此，產品在CNC機加過程分解成若干道工序，在不同工序中制定合理的CNC負荷分配計劃，以滿足產品的加工質量及產能要求。
流動夾具作為產品在各工序的加工載體，在生產中進行了周而復始的裝拆加工過程，有效保證產品在各工序間的加工基準一致性，滿足了產品的加工精度等質量要求，實現了機內的快速裝夾，減少加工輔助時間，提高加工效率。
3影響流動夾具生產投入比例的因素
流動夾具的生產投入資金，通過“夾具流”可以全部納入到產品的加工成本中，但流動夾具的生產投入量，及其循環次數卻是影響產品加工成本的關鍵因素。
由于機加CNC的數控加工過程有效保證了產品加工CT時間的準確性、一致性。因此，在一定的車間生產環境（布局、物流方式、工藝流程）下，精益的生產 過程中，流動夾具與加工設備的投入比例（配比）是一定的，流動循環頻次也是基本確定的。流動夾具與加工設備的投入數量比，簡稱為夾具投入比，以及流動夾具 的循環次數，不僅可以衡量夾具投入量，而且反映了加工工藝狀況及當前車間生產管理水平。
流動夾具在車間的生產投入量受很多因素影響，比如車間布局、工藝流程、工序數量、設備數量、物流人數、物流量、產能平衡狀況、生產異常、自動化應用程 度、生產管理方式等等。其中，車間生產管理方式的不規范性、無序性、盲目性會給夾具的投入量、生產管理、產品加工質量帶來較大的影響，使得夾具的實際投入 量波動較大。流動夾具的投入比超出額定（精益）投入配比后，比值越大，其生產循環周轉次數越少。“夾具流”流通得越慢，夾具的有效利用率越低，投入成本越 高，而且對生產作業人員的惰性影響越強烈。
夾具投入比具體的影響因素及分析過程如下：
?。?span lang="EN-US">1）生產過程中，參與流動夾具的物流員數量、作業積極性、物流及時性不僅對產能產生較大的影響，而且對夾具的投入量也產生較大的影響。由于物流作業 不及時，導致某些加工環節中容易出現“堆料”現象，從而不得不增加夾具的投入量。因此，有效控制生產循環過程中的夾具投入量，不僅能夠較好地控制生產成本 投入，而且有利于提高作業人員的工作積極性，還可以提高車間的精益生產管理水平。
?。?span lang="EN-US">2）不同的生產方式下，夾具的投入量也會有所不同，比如“一拖八”機器人柔性加工、雙工位成組加工方式與人工作業、單工位加工所需要的夾具量是不同的。
?。?span lang="EN-US">3）加工工藝流程的中間環節越多，所需投入的夾具數量也越大。
?。?span lang="EN-US">4）車間布局，以及組織管理方式會影響到物流的及時性，同時還會影響到夾具的生產投入量。
?。?span lang="EN-US">5）流動夾具的投人數量影響到“夾具流”的流暢性，而且直接影響到生產系統的運行連續性、穩定性，一旦生產發生中斷（停產、休息），夾具的流動就必然要經過一段時間才能恢復正常。產品工藝流程越復雜，生產管理系統恢復得就越慢。
?。?span lang="EN-US">6）生產異常的出現導致加工設備不得不停歇，整體產能會受到影響，“夾具流”的連續性也會受到影響，對夾具的需求量會增加。
因此，夾具的生產投入量，應結合車間實際生產工藝、組織管理狀況，在滿足“夾具流”最小需求量的條件下，盡量降低“夾具流”中斷的發生，并根據異常出現的頻次、時間消耗的多少來決定夾具的實際投入數量。
4“夾具流"精益生產過程分析
精益的夾具投入比，及周轉次數，不僅能有效保證設備的加工利用率，確保產能，降低生產投入成本，同時可以提高車間的精益生產管理水平。“夾具流”的流動速度越快，夾具的使用頻率越高，產出的經濟效益越顯著。
通過對車問某產品CNC加工過程的“夾具流”進行全過程的跟蹤調研，對工藝流程中裝夾、加工、檢驗等各個環節中，流動夾具因加工、等待、異常等停滯的時間進行測量分析，以了解流動夾具在實際生產過程中的有效利用情況。
某車間CNC數量為240臺，流動夾具投入量為2400套，夾具投入比為10:l，產能每班約6130套產品。流動夾具單班理論平均循環頻次 為，6130/2400=2.6次／班，這說明夾具的生產利用率較低，“夾具流”的流動及時性較差。流動夾具平均循環時間為8300s（2.3h），其中 CNC標準純加工時間為1200s，其他工位（檢驗、打標等）所占時間為900s，物流時間為l000s。因此，實際生產中，必要的加工全過程（包括物 流）總共需要3100s，停滯時間（異常、等待）約占5200s，占“夾具流”總時間的63％，而純加工時間（CNC+輔助工序）為2100s，占“夾具 流”總時間約25％，物流時間占“夾具流”總時間約12％。因此，“夾具流”在產品加工全制程中75％所消耗的時間是無效作業時間（物流+等待）。
流動夾具在實際生產過程中的分析表明，待加工產品真正處于加工及檢驗等環節的時間僅占生產周期的20％～25％，而75％～80％的時間都處于物流搬運，或因各種因素導致“夾具流”停滯的狀態。通過“夾具流”，了解到車間生產管理存在較大的改善空間。
優化“夾具流”，以減少夾具生產投入量，并提高其利用率。具體措施如下：
?。?span lang="EN-US">1）降低CNC等加工設備異常率，以減少“夾具流”的停滯、斷流的情形發生。
?。?span lang="EN-US">2）減少各環節中夾具的在制量，尤其是減少CNC旁的待加工夾具的在制數量，以減少流動夾具排隊等待加工的浪費現象。
?。?span lang="EN-US">3）減少單次物流量，增加物流人員的物流循環次數，降低物流人員的等待，增強物流人員的物流JIT（及時性）意識。
經過優化改善后，實際滿足“夾具流”順暢流動所需的夾具數量僅為l500套，只占原有夾具投入量的63％，節省了900套的夾具。夾具投入比由原來的 10:l，縮小為約6:l，同時，提高了流動夾具的周轉循環次數，達到了每班循環4.2次，大大改善了車間資源的合理利用。
夾具與設備的投入比例關系的研究表明，“夾具流”是車間精益生產管理研究的重點。以較小的、合理的夾具投入量，來提升加工設備的利用率，提升車間整體 的運行效率，從而實現精益生產管理。因此，合理配置車間資源，讓資源利用率最大化、最合理化，追求最小夾具投入比，及最高的夾具流動循環次數是精益生產管 理中的關鍵。確保流動夾具在各加工工序生產循環過程中的及時有效性，既是車間生產管理的一項重要內容，也是提高生產企業經濟效益的有效途徑。
5夾具的車間精益生產管理
在激烈的市場競爭中，企業必須在技術開發、交貨周期和成本控制等方面確立優勢，而工裝夾具等資源在車間生產過程中能否得到合理的利用，直接決定了企業 整個生產系統能否正常的運行。提高工裝夾具利用率，提高機床負荷率，降低夾具投入比，從而降低生產成本，提高企業的核心競爭力。
夾具在車間的生產管理中，既要做到供應充足，周轉快速，保證工裝夾具供應的及時性和高效性，以避免工裝夾具投放數量不足，而使整個生產線停產，又要盡可能減少夾具的生產周轉數量。夾具的車間精益生產管理要求體現在以下方面：
?。?span lang="EN-US">1）降低工裝夾具的生產投入量和消耗量，提高其循環周轉次數，以較少的工裝投入，取得較大的生產經濟效益。
?。?span lang="EN-US">2）夾具投入量應滿足工藝流程各環節的實際生產的最低需求量，確保“夾具流”的流動順暢。
?。?span lang="EN-US">3）降低生產異常停滯的頻繁發生，確保生產系統的連續、穩定運行。
?。?span lang="EN-US">4）通過“夾具流”中的過程檢驗，了解夾具對產品加工異常的影響，及時處理不良之流動夾具，并提出對夾具結構及功能的改進要求。
?。?span lang="EN-US">5）柔性制造系統（如“一拖八”機器人柔性加工系統）對工裝夾具的數量、分配及物流等過程的及時性提出了更高的要求。
?。?span lang="EN-US">6）均勻分配“夾具流”各工位的負荷狀況，以提高生產率。
?。?span lang="EN-US">7）工裝夾具確保了產品設計意圖的工藝可執行性。而產品信息的準確性，車間生產管理的規范性，是工裝夾具確保產品加工質量，保證生產正常運行，以及車間精益生產管理的前提。
?。?span lang="EN-US">8）夾具投入比，是企業計劃管理、設計開發、生產調度、制造與采購、成本核算的重要依據。因此，慎重確定夾具投入比，并不斷提出精益的目標。
?。?span lang="EN-US">9）各相關單位（產品開發、工裝設計、生產管理等）應保持密切溝通、協作、相互學習是車間要實現精益生產管理的重要保證。
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