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自动化生产让制造更轻松

2018-11-30那莹

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随着机械与信息技术的发展,工业工程与精益生产知识的普及,智能制造的提出,自动化生产方式开始逐步在制造业渗透,并对产品的生产制造起到了明显的推动作用。

    伴随社会的不断进步,市场需求不断转型,从原先具有大众性、单一性的市场转变为多元化的市场。且近年来劳动供给逐年下降,劳动成本不断上扬。这样的转变导致企业的市场竞争越来越激烈,企业的利润空间越来越小。因此,众多制造型企业选择以自动化生产代替人工生产的方法来提高产品品质以及生产效率,使自家的产品物美价廉,能在市场竞争中占据一席之地。

1.自动化的概念

    1.1 自动化在精益生产中的地位

    丰田式生产方式被称之为TPS,1985年麻省理工学院为TPS冠上了名号Lean Production,即“精益生产”。精益生产有两大支柱,一个是准时化生产(JIT),另一个就是自动化。精益生产的构成见图1。

精益生产的构成

图1 精益生产的构成

    1.2 自动化的意义

    自动化生产可以实现产品品质化,作业省人化。在自动化生产中以生产100%的合格品为大前提,在生产过程中设备能够自动检测出设备异常和产品质量异常等,并能够自动停止,坚决不把不良品流向下到工序。且又因设备能够自动停止,这样就不需要专人时刻注意设备运行,从而实现作业省人化。自动化的构成见图2。

自动化的构成

图2 自动化的构成

    1.3 自动化的前提

    1)一旦发生异常,生产线就必须马上停止生产,设备停止加工,作业员停止手头作业。

    2)作业标准化,人和机器的工作必须明确区分开来,要构建人可以离开机器的生产结构。

    3)目视化管理,通过目视化管理,判断管理对象是正常还是异常,设自动化异常报警装置,第一时间发现异常。

    4)确定生产节拍,进行标准化作业,让产品在必须完成的时间内恰好制成。

    5)单件流,只针对一项产品进行单台套配送。每次生产和转移一个或一个固定的小批量零件,而且零件尽可能的连续流动。在下工序需要的时候上工序刚好完成。

    6)U形生产线布局,将设备按工序布局,出入口在一处,并由一人负责。如此不但可以缩减人力成本,而且可使生产线更具弹性,可以应对突变性的变化。

2.自动化的实现方式

    2.1 人机分离

    在生产现场,经常可以看到机器在运作,操作人员处于监管状态。虽然是高度自动化机器,但为了排除小故障、补充材料和防止异常状况的发生,仍安排了人员看管。为了彻底消除这种看管的浪费,可采取自动化的方法。这样当设备在自动运行时,人就可以离开,去操作另一设备或进行其他工作,即所谓人机分离。人机分离构成见图3。

人机分离构成

图3 人机分离构成

    2.2 AB控制

    AB控制是指在后工序(B点)无产品而前工序(A点)有产品的情况下,启动生产线。一般来看产能高的设备和产能低的设备如果在一条生产线上作业的话,将会造成产能高的设备生产过剩和一系列的连锁浪费。为了减少高产能设备的损耗,就在两种设备之间设定了安全库存。例如,当安全库存达到6小时,高产能设备就停止作业,当安全库存只剩下2小时,高产能设备就重新开始作业。

    2.3 防呆防错

    防呆防错来自于日语里的“POKA-YOKE”指发生前防止,采用自动报警、标识、分类等手段使员工在作业中可以做到不需要注意力,不凭借经验与直觉,不需要专业知识和技能等来做事。虽然在作业中不可能完全消除差错,但是可以降低差错发生的概率或降低差错带来的影响。

    防呆防错在实际工作中,有很广泛的应用。可以有效的防止零部件安装错误、取出错误,防止固定偏差和漏加工、漏放等。在异常管理和工程改造中,我们制定对策或设计要以防呆防错为基本出发点,从而达到预防差错发生的目的。

    防呆防错技术主要包含两个方面:一为将要出现不良时的应对方法,成为“预知方式”;二为已经出现不良的处理方法,称为“检知方式”。在防呆防错对策中,有“停止”、“限制”和“警报”三种处理方法。

3.异常管理

    3.1 异常的定义

    所有与标准作业不相符的行为或者状态都可以称之为异常。包括企业生产过程中所有影响生产计划达成的及产品交付的过程事件和整个企业运营中所涵盖的影响产品交付、质量、成本和安全等全方位的因素。

    异常会对我们的生产和品质带来严重后果,所以要对异常进行分析和处理,唯有如此才能找到问题发生的根本原因。异常管理是进行改善的第一步。

    3.2 异常的分类

    企业里存在的异常通常可以分为交期异常、品质异常、成本异常、设备异常、材料异常和作业异常。交期异常是指不能在客户规定的时间内准时交货。品质异常是次品率超过品质管理标准。成本异常是指实际成本高于预算。设备异常是指机器因故障等停机。材料异常是指缺料和材料错误等。作业员异常是指作业员不按照作业标准进行作业。

    3.3 异常的发现与处理

    要进行改善首先得具备发现异常的能力。在企业里如果看什么都觉得正常的话,就会找不到改善的突破口。要发现异常首先要能明确区分设备异常和人作业的异常。

    发现异常后要着手进行处理,制定临时对策和防止再次发生的对策。处理异常的步骤如下。

    1)操作人员及时准确的判断异常;

    2)班组管理者快速有效的进行上报;

    3)车间管理人员立即采取行动予以解决;

    4)责任部门现场解决技术难题,制定永久对策,并将过程记录存档。

4.自动化应用案例

    4.1 自动化换样检测设备

    众所周知,核原料试验本身就具有危险性,放射性元素、复杂的空间环境、精密准确的操作等,对人员有极高的要求。为改变科学家在手套箱中操作的换样检测工艺,减少人工实验的危险性、低效性和不准确性,特针对人工检测工艺提出了自动化检测的解决方案。该套设备的交付,将原本5名负责实施、监督、统计的检验人员减少至2人监控,极大的节省了宝贵的人力资源,增强了检验结果的可靠性,为打造国际一流的先进实验室起到了典型示范作用。设备构成见图4。

设备构成

图4 设备构成

    使用机械臂把所需工件放置到工件框架放置板上,通过水平移动机构的左右运行和升级机构的上下运行实现对工件的自动检测(精度±0.05)和换件。工件检测完毕后,下料机械臂将工件取走,更换下一批待检测的工件。并且整套设备具有:工件到位检测、缺件少件报警及人员误闯测试区等各类应急处理系统。

    4.2 烟感传感器自动化装配生产线

    某公司的主营产品消防传感器是集探测烟、尘、光、电于一体的超新型传感器,具有精密、脆弱、造价昂贵等特性。受此影响,以往的生产中需要人工仔细的在小型线路板上按孔位准确插接、点焊、翻转、剪切等,效率低下,并且存在焊口不牢、装配错误的现象发生,对人体体能也是极大的考验,易引起视觉疲劳。通过引入自动化生产线,烟感自动化装配线的投产将节拍由115s/个提高至85s/个,并且省去了65%的人工,还能实现不同规格传感器装配的频繁切换。生产线构成见图5。

烟感自动化装配线构成

图5 烟感自动化装配线构成

    装配生产线的总体布置设计,充分考虑工艺流程系统的合理性,设备的先进性。焊接采用5轴焊接机器人;各电子元件、及配件均采用震动盘准确输出;由3轴抓取机器人进行抓取装配;整条生产线仅需1人监控即可。

    随着机械与信息技术的发展,工业工程与精益生产知识的普及,智能制造的提出,自动化生产方式开始逐步在制造业渗透,并对产品的生产制造起到了明显的推动作用。制造型企业正可借此“东风”逐步导入自动化生产方式,增强生产效率,提升产品质量,以应对复杂多变的市场,更可以此为阶梯借助大数据、物联网、云计算等新技术实现工厂的智能制造。使企业自身产品的知名度与企业形象得以提升,让企业在时代的洪流中屹立不倒。

责任编辑:程玥
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