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齿轮加工机床/刨床 |
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磨齿机在多品种混流生产条件下的生产组织管理 |
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作者：一汽-大众汽车有限公司 杨涛 来源：汽车制造业 |
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在轿车变速箱齿轮加工机床中，对于齿轮的成型加工，常采用插齿－剃齿、滚齿－剃齿或者滚齿－磨齿以及挤齿、精锻、珩齿等加工工艺。其中，滚齿－热后磨齿工艺可以纠正齿轮在预加工和热处理时产生的各种误差，降低齿面粗糙度，得到精度较高，齿面质量较好的齿轮。随着蜗杆砂轮磨齿机技术的不断完善，磨齿的效率也得以大幅度的提升，在大批量生产中，得到越来越广泛地应用。
一汽－大众汽车有限公司传动器车间，在新产品MQ250变速箱（该五档手动变速箱应用在速腾、迈腾手动箱车型上）的生产中，针对个别品种的齿轮，采用了热前滚齿－热后磨齿的加工工艺，购进的Gleason HURTH 245TWG磨齿机用于输入轴，齿圈，及二、三、五档齿轮的磨齿加工，以提升变速箱制造的品质。轿车变速箱采用的蜗杆砂轮磨齿工艺（见图1）在国内应用较少，对于传动器车间来说比较陌生，磨齿机的特性和使用也尚在摸索和学习阶段。在实际生产中，由于磨齿机的单台造价比较昂贵，刀具、维修和养护的成本较高，传动器车间又面临产能不足、多品种混流生产的矛盾，使得磨齿机使用初期就面临生产组织、维修维护、刀具损耗和频繁换线带来的诸多问题。如何系统、合理、快速地解决这些问题是车间面临的一大挑战，也是本文想要探讨的目的所在。
图1 Gleason HURTH 蜗杆砂轮和对应加工齿轮示例
技术上的改进和突破可以解决现实生产中遇到的问题，但如何利用有限的资源，完成产量任务，提高生产效率，降低生产成本，就不得不考虑磨齿机在多品种混流生产条件下的生产组织管理。
均衡化生产和面对的困难
齿轮工段的磨齿机要生产不同箱型的5种齿轮，必须频繁换线生产才能满足变速箱装配的需要。在原规划产能的条件下，工厂基本能满足生产要求，但是，随着MQ250市场需求的增加，原规划的产能已经不能满足目前的生产需求状况。多品种小批量的市场需要使得计划更新的频率增加，换线次数增加，加之每一个品种的转换都需要更换刀具、夹具、托盘及程序，并且要花费大量的时间用于换线而进行的机床调整和砂轮修正。因此，这使得生产周转减慢，极大地制约了市场的需求。此外，磨齿机是精度要求较高的设备，频繁地换线对机床的精度和使用寿命必然造成严重的影响。此时按照计划生产，使用JIT的生产管理方式将使生产面对极大的风险，无法完成任务。
为了减少换线频次，提高设备利用率，就要增大在制品的储备，但是，由于生产任务紧张，可以用于建储的大块时间很少，加之设备时有停台，靠压缩时间建的储备很快就消耗殆尽。简单的建储思路已经不能满足要求，因此需要考虑均衡化生产的问题。
1．关于合理的储备
合理的储备，类似于蓄水池的作用，既可以在计划变更频繁、产量要求突然增大的条件下释放产能，给磨齿以足够的缓冲时间，不因任务的改变突击换线，以至达到提高设备利用率的目的。
形象地说，水池的入口是设备的产能，水池依据每个品种分成了几个小水池，每个小水池都在不断地流水，不断流走的水就是每日的消耗产量。而控制入口水流分配的阀门就是换线，每个小水池出水的速度是不同的。如果某个水池的水流太快，低于警告水位线，那么，这个水池就应该加水，也就是说，应该换线生产了。
但是，达到多少储备才可以换线呢？确定合理的在制品储备并不如想象的容易，这需要改变磨齿机的加工方式。原来齿轮的加工是依据装配需要的计划组织生产，属于下游拉动上游，这种方式的好处是减少在制品，降低生产成本。但其缺点是受制于上游工序的生产，计划变更的弹性减少。为了加大这种抗变化的弹性，使得磨齿机能充分释放产能，因此要改变这种听计划工作的方式，把按照计划数量要求生产零件的方式变成按照时段自主生产零件的方式。磨齿机对于每种零件的加工时间不同，如果都按照总成计划生产，有些零件的加工就存在窝工，而有些又存在时间不足，需要额外加班的问题。如果按照时间计量加工，可有效地减少这种时间上的浪费和人工的分配问题。例如，五档齿轮的加工节拍比较短，二档的节拍比较长，初期的时候，将二档和五档分配大体一致的时间，那么五档加工的数量就可以多一些，流入储备池。通过不断地统计和比较时间长短，就能确定出合理的加工时段，最终确定不同零件的不同储备量。
2．有效执行，关于目视化管理
沟通的畅通可以提高效率，减少错误的发生。将生产换型的信息变成可以一目了然的目视信息，这也是一种十分重要的管理手段。
以蓄水池为例，在生产现场可以做成一块时刻反应变化的柱状图（见图2）。图表的横轴是各种零件，柱状图顶端是每种零件的在制品储备数量，下端是当日消耗的数量。针对每种零件，都有两条控制线，一条是最高储备，一条是最低储备。操作者要做的是将进入的品种、产量添在下面的表格中，滑动柱状图上的标签即可。而对于这两条控制线，要由生产计划的制定人员负责定期调整位置。
图2 生产中零件储备的目视板示例
其实，除了加工完成的在制品储备，还要协调入口的毛坯储备。对于磨齿机来说，它的毛坯来自于热处理和热前加工工序，相对来说不是瓶颈，面对的困难也比较少，在此不再赘述。
提高设备开动率
减少设备停台，可以最大程度地减少不定因素的干扰，降低因防止停台影响而调高的储备。
这里首先提倡预防性维修和维修过程中的迅速反应。预防性维修的开展可以有效减少设备停台机率，将隐患消除在萌芽中，对于提高设备开动率具有很好的作用。但是，一味地追求预防性维修也是不现实的，定期检查和保养、有计划地安排检修不能从根本上解决停台问题，换一个角度来说，停台是不可避免的。但是，如何在停台发生之时，迅速地修复故障，缩短停台时间，保证生产的运行，有一些思路可以参考。
针对磨齿机维修的策略和组织
对于磨齿机这类较新的设备，要迅速提高维修知识储备，只靠维修人员的经验和尝试已经不能满足生产的需要。在设备引入的初期，维修人员就应该介入设备的规划采购流程，从设备易用性、互换性和维修的角度，对设备厂家提出要求，并在项目运行开始就参与设备操作及维修培训。如果条件允许，最好到正在使用该设备的厂家进行学习，了解已有的经验和技巧。
在设备安装完毕，验收过程中，维修部门也要积极参与，对于设备容易发生问题的部位，要提前做好备件、培训、文件接收等方面的考虑，并且在设备使用阶段，利用预防性维修体系，及时地发现并反馈问题。对于如何具体而有针对性的操作，可以借助问题提问表的方式、头脑风暴方式以及问题小组等方式进行。
在故障发生之后，对于初期的问题判断，需要有一个群策群力的过程，因为往往对待一个新生问题，原有的个人经验已经不够用，从源头进行理论分析又没有足够的时间，因此最好发挥人多的优势，组成技术小组，对于问题群体研讨，提高问题解决的可能性。
在故障的维修中，要避免多人围在一起工作，因为人多手杂，维修人员的思路容易受到干扰，同时存在一定的安全隐患，不利于故障的解决。对于解决完毕的问题，也要进行事后原因分析，避免故障的再次发生。
小结
总之，从设备引入初期的先期参与，到正常生产过程中的预防性维修，再到故障发生时的迅速反应，最终到问题解决之后的分析总结，各种维修策略应该综合运用，合理统筹，减少停台损失。除了磨齿机以外，对于其他设备完善细致的维修策略都是生产顺利进行的有力保证。
在现代企业中，技术和管理相互融合的范围和深度越来越大，好的技术必须通过好的管理才能体现其价值，而好的管理也必须依托好的技术才能发挥效益，两者和谐发展才是制造企业稳步发展的基石。 (end)
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(7/7/2008) |
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