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“夾具流”的精益生產管理應用研究

來源:中國機床商務網 發布時間:2015-11-12 17:08:52


  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:
  
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)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8300s2.3h),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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