國內(nèi)某汽車企業(yè)的缸體生產(chǎn)線優(yōu)化中，技術(shù)人員采用了節(jié)拍優(yōu)化的方法，并利用OEE管理手段，提高了產(chǎn)能，降低了生產(chǎn)成本。

優(yōu)化缸體加工節(jié)拍

以 L4汽油機缸體生產(chǎn)線為例，生產(chǎn)線由國產(chǎn)的4臺臥式加工中心和4臺立式加工中心組成，工件采用手工裝夾，傳送采用無動力輥道；輔機（清洗、試漏、壓裝）采用專機；位置尺寸采用三坐標(biāo)測量機檢測，孔徑、孔深、螺紋孔等采用專用量具；刀具以國產(chǎn)硬質(zhì)合金刀具為主，關(guān)鍵刀具采用國外知名品牌；設(shè)計產(chǎn)能80臺／日。

首先分析一下該生產(chǎn)線的線體平衡率，即構(gòu)成生產(chǎn)線體的作業(yè)者在作業(yè)要素中時間上的平衡狀態(tài)。

線體平衡率=（所有工序節(jié)拍之和×100%）/（瓶頸工序節(jié)拍×人員）

假設(shè)每臺加工中心配置1名操作者，可以計算出該線線體平衡率為43.4%，損失56.6％。

通常生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍是由整線中生產(chǎn)時間最長的設(shè)備決定。通過對缸體的工藝流程和節(jié)拍進(jìn)行分析（表1），可以看出OP60的加工節(jié)拍最長，其次是OP30、OP100。

優(yōu)化過程可以分為單工序優(yōu)化和整線節(jié)拍平衡。

1、單工序優(yōu)化

（1）優(yōu)化工件夾具

該生產(chǎn)線是加工中心組成的柔性加工線，因此選擇合適的設(shè)備參數(shù)是非常重要的。目前，高速加工中心的快速移動速度可達(dá)80m/min，各移動軸加速度保持10m/s2，換刀時間（刀-刀）3s，主軸轉(zhuǎn)速16000r/min。

對于加工中心，節(jié)約輔助加工時間的常用方法是采用雙工作臺和雙工位進(jìn)行加工。圖1所示為加工某缸蓋進(jìn)氣面的雙工位夾具，采用雙交換工作臺立式結(jié)構(gòu)的加工中心，加工內(nèi)容為粗、精銑進(jìn)氣面以及進(jìn)氣面螺栓安裝孔，該工序共有5種刀具，每只刀具的換刀時間為9s，交換工作臺時間為8s。當(dāng)采用常規(guī)的單夾具加工時，整個加工節(jié)拍為161s；當(dāng)采用雙工位夾具加工時，加工節(jié)拍為135s。該方法受設(shè)備的加工范圍、刀具長度，特別是工作臺的最大承重的約束，在設(shè)計時需要進(jìn)行認(rèn)真的校核，另外，當(dāng)采用手工裝夾時必須考慮裝夾時間，使用雙交換工作臺加工中心時必須保證加工時間大于人工裝夾工件的時間。

圖1  雙夾具示意圖

（2）刀具使用的優(yōu)化

□ 優(yōu)化加工路徑

采用優(yōu)化設(shè)計為面加工刀具選擇合理的刀具運動軌跡；對于孔加工刀具，應(yīng)減小刀具逼近距離。

□ 優(yōu)化工藝方法

在銑削加工中，將多刀加工改為一刀加工，多使用復(fù)合刀具，如復(fù)合鉆、臺階鉆等；鏜孔和銑削平面時多采用多刃加工。

□ 采用高速加工刀具

采用高速加工刀具，可有效地減少純加工時間。

例如，在CICINNATI四軸立式加工中心上粗鏜某發(fā)動機缸孔，采用的硬質(zhì)合金鏜刀片，切深為1.5mm，v=180 m/min，fz=0.17mm/r時，分別采用單刃鏜削和4刃鏜削，加工節(jié)拍相差169s（表2）。

2、整線節(jié)拍平衡

整線節(jié)拍平衡是提高缸體柔性加工生產(chǎn)線效率的一個必要措施。在具體的工藝編制過程中，由于采用了工藝集中的原則，因此工藝設(shè)計人員可以將每個工序加工的內(nèi)容分為兩類：一類是依據(jù)產(chǎn)品精度要求和工藝次序，必須在同一道工序中完成的內(nèi)容，例如，精鏜缸體曲軸孔和精加工前后端面，因為需要保證前后端面和曲軸孔的垂直度，所以該內(nèi)容在同一道工序中完成是合理的。除此之外的其他加工內(nèi)容屬第2類，例如，前后端面的水泵螺栓孔、油泵螺栓孔的鉆孔和攻絲，并沒有固定在某道工序中一定要完成，而是具有一定的可調(diào)整性。因此，在第2類加工內(nèi)容中適合節(jié)拍平衡。

金屬加工的成本分為刀具成本、原材料成本、人員成本、設(shè)備成本以及其他成本，它們在總成本中分別占有的比例大約為刀具占3%，原材料占22%，人員成本、設(shè)備成本以及其他成本總共占75%。#p#分頁標(biāo)題#e#

（1）刀具成本下降20%，總成本只能下降0.6%。

總成本＝3%×（1-20%）＋22%＋75%＝99.4%

（2）刀具壽命增加2倍，總成本只能下降1.5%。

總成本＝3%/2＝22%＋75%＝98.5%

（3）生產(chǎn)效率提高20%，總成本下降15%。

總成本＝3%＋22%＋75%×（1－20%）＝85%

從以上3種降低生產(chǎn)成本的方案中可以清楚地看到，提高生產(chǎn)效率對降低加工成本是非常有效的。

因此，以表1所示OP10工序優(yōu)化為例，當(dāng)改變加工刀具參數(shù)后，加工節(jié)拍時間從1446s（24.1min）變?yōu)?50s，如表3所示。

本道工序優(yōu)化的整體思路有2點，第一是將粗銑底面分解到毛坯供應(yīng)商處粗加工，第二是合理地提高刀具參數(shù)和優(yōu)化刀具逼近距離。在本道工序使用的鉆頭采用的是國產(chǎn)硬質(zhì)合金（v=60～90m/min，fz=0.18～0.22mm/r），銑刀采用的是涂層硬質(zhì)合金（v=150～220m /min，fz=0.10～0.22mm/r），鉸刀（v=40m/min，f=0.10mm/r），絲錐（v=6～12m/min）。

通過對其他各工序的優(yōu)化和節(jié)拍平衡后，該生產(chǎn)線不僅加工節(jié)拍縮短，同時減少了2名操作人員，線體平衡率達(dá)到82.6%，產(chǎn)能也達(dá)到日產(chǎn)80臺缸體。

利用OEE管理工具提高產(chǎn)能

由于各種各樣的原因，整線生產(chǎn)節(jié)拍經(jīng)優(yōu)化后，產(chǎn)能通常不能立即達(dá)到理論值。OEE是一個獨立的測量工具，用來測量實際產(chǎn)能和理論產(chǎn)能的比率、可用率、表現(xiàn)指數(shù)以及質(zhì)量指數(shù)是OEE的3個關(guān)鍵要素。

 OEE=可用率×表現(xiàn)指數(shù)×質(zhì)量指數(shù)

例如：OP100設(shè)備工作時間為24h，班前計劃停機20min，實際故障停臺180min，生產(chǎn)節(jié)拍為14.1min，當(dāng)班生產(chǎn)了83件，無廢品，其OEE為82％。

可用率=操作時間/計劃工作時間，用于評價停工所帶來的損失。

可用率=（24×60－180）÷（24×60－20）= 89%

表現(xiàn)指數(shù)=生產(chǎn)節(jié)拍/（總操作時間/總產(chǎn)量），用于評價生產(chǎn)速度上的損失。

表現(xiàn)指數(shù)=14.1×83÷（24×60－180）= 93%

質(zhì)量指數(shù)=合格產(chǎn)品/總產(chǎn)量，用于評價質(zhì)量的損失。

質(zhì)量指數(shù)=100%

通過對該生產(chǎn)線進(jìn)行分析，從生產(chǎn)組織、物流配送、質(zhì)量保證、設(shè)備維修、刀具管理多方面進(jìn)行分析和制定了整改和預(yù)防措施，經(jīng)過一個月的提升，該生產(chǎn)線的產(chǎn)能順利實現(xiàn)80臺／日以上，設(shè)備OEE值也穩(wěn)定達(dá)到80％以上。

結(jié)束語

降本增效是企業(yè)努力追求的目標(biāo)，提高生產(chǎn)效率不僅僅是提高刀具參數(shù)，應(yīng)根據(jù)加工條件的變化及時調(diào)整工藝參數(shù)和工藝方案，使工藝方案更加合理。

在實際生產(chǎn)中長期使用OEE工具，企業(yè)可以輕松地找到影響生產(chǎn)效率的瓶頸，并進(jìn)行改進(jìn)和跟蹤，以提高生產(chǎn)效率。