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组合加工中心流水线的开动率分析 |
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作者：上海通用汽车有限公司 李修文 |
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随着现代制造业的发展，越来越多的制造企业选用组合加工中心流水线来实现大批量、柔性化生产，但由于缺乏对影响开动率关键因素的有效的分析方法，相当多的制造企业设备应用水平不高，机床开动率和利用率低，直接影响了加工中心流水线用户经济效益的提高。
设备开动率
设备开动率反映的是设备利用效率的问题，开动率高即意味着产能高，相反，开动率低则产能低，通常用单位时间的理论产量和实际产量来衡量，计算公式为：
而单位时间的理论产量的计算公式为：
从上面的公式可以看出：一条流水线的开动率理论上是由它的瓶颈工位（节拍最慢的设备）的节拍决定的，但实际生产过程中真正的“瓶颈”有时并不在最慢的设备，比如：某设备虽不是瓶颈工位，但其故障率一直居高不下，做做停停，倒成了事实上真正的瓶颈；有些设备单个节拍虽比较快，但换刀频繁，而每次换刀的数量又多，因而换刀时间很长，每次换刀都要引起局部甚至整条生产线停线，经综合测算其平均节拍要慢于瓶颈工位；此外，生产过程当中产生的工废、料废等都将对开动率产生影响。因此，在分析产能或开动率时要综合考虑多方面因素，找到影响开动率的关键因素所在，并制定相应的措施来不断优化和改进，从而提高整条线的设备开动率，提高产能。
瓶颈工位
影响设备开动率的因素很多，如：设备故障停机、换刀停机和工料废折算的时间损失等等，但这些因素对开动率的影响是通过对理论上的瓶颈工位的影响体现出来的，所谓“理论上的瓶颈工位”即设备处于理想状态下运行时节拍最慢的工位。按照传统的做法，技术支持部门统计所有加工机床的加工节拍（一个加工循环的时间）并加上每台机床必要的上下料时间（各台机床上下料时间一般相同）作为各台设备的最终运行节拍，其中节拍最慢的设备就被作为瓶颈工位，以此工位的节拍来计算整条生产线单位时间的理论产量。
但是，传统的理论瓶颈工位的确定方法忽略了正常换刀的影响，而刀具在加工到设定寿命前是必须要更换的，这种正常的换刀时间损失是不可回避的，因此，在考核设备节拍时应当计入正常换刀对节拍的影响，从而重新评估生产线的理论瓶颈工位。
那么，如何来计算各台设备换刀对自身节拍的影响呢？我们知道每台设备都配备不同数量的刀具，各把刀具的寿命又是不尽相同的，但是，我们可以给每把刀具设定换刀停机时间（如5min/把/次），计算较长生产周期（如两个月）的累计换刀时间损失，比如：某把刀具的寿命为500件，每次换刀损失5min，正常设备运行节拍t0=300s，统计周期为生产10 000件，则总的有效生产时间T0＝10 000×300＝3 000 000（s），期间理论换刀次数＝10 000/500=20（次），推出总换刀时间损失T1＝5×20×60＝6 000（s）。
单件单把刀具的节拍换刀损失t1计算公式如下：
同样的方法，我们可以计算出其他刀具对节拍的影响，进而统计出整台设备换刀对自身节拍的影响。如果此设备节拍总换刀时间损失为5s，那么，事实上此工位的真正理论节拍为305s。
按照这种方法重新统计整条生产线各台设备节拍，我们很可能会发现：理论瓶颈工位“转移”了，如果是这样，我们对开动率的研究就要重新锁定在新的目标上进行了。
找出理论瓶颈工位以后，下一步就要统计分析各开动率影响因素对于瓶颈工位的实际影响，找到生产线真正的瓶颈工位，找出影响开动率的关键问题并加以解决。
按照上面的分析方法，我们对上海通用汽车有限公司动力总成厂FAMM II缸体线连续3个月的生产节拍进行了分析，结果见表1。表1 理论瓶颈工位与实际瓶颈工位节拍对照（单位：s）
 由表1可以看出，设备原瓶颈工位是OP10，节拍为282s，统计理论换刀损失后，原来的非瓶颈工位OP40（节拍278s）却变成了真正的瓶颈，实际节拍289s；而原来的瓶颈工位OP10只有284s。
影响开动率的关键因素
在找出了真正的瓶颈工位后，下一步工作是研究影响瓶颈工位开动率的关键因素。在设备故障、物料短缺、非正常换刀以及工料废等影响设备开动率的众多因素中，各影响因素对生产线开动率的影响到底有多大呢？我们该从何处着手改进来提高开动率呢？这是我们下一步工作的重点，也是我们研究设备开动率的最终目的。
仍然以FAMII缸体线进行分析，统计连续3个月各开动率影响因素对生产的影响，结果见表2。表2中，各项影响因素的允许指标由相关部门共同制定，通常由较长时间（如1个月）维持正常生产各开动率影响因素表现的平均值决定。经相关部门讨论确定的该线各开动率影响因素正常运行指标见表3。
通过表2我们很容易找到影响设备开动率的关键因素，但有时关键因素可能不只一个，如8月份由于产量拉升，设备故障明显增加，对开动率的影响也最大；其次，非正常换刀现象明显，需要刀具管理部门认真分析原因；还有一个非常突出的问题是料废比例明显增加，需要我们的采购部门及时与供应商沟通，尽快将料废率降下来。
表2 FAMII缸体第三季度开动率损失因素分析
 通过有目的的改进，9月份的情况明显有所好转，尤其是料废率，通过供应商及时改进，一下子将缸体线开动率提高了近6个百分点，但设备故障仍然较多，非正常换刀比例也很高，这就说明我们的设备是不稳定的，要求我们认真作好设备的维护和保养工作，同时，作好备件准备工作；另外，刀具管理部门需对达不到设定寿命的刀具进行统计分析，找出有代表性的刀具进行优化或寻找新的刀具供应商解决。表3 FAMII缸体线开动率各相关项目监测指标
 结论
如何提升生产线的设备开动率一直是现代制造企业提高生产能力和生产效率所必须要思考和解决的问题，传统的通过平衡节拍来提高开动率的做法存在弊端，不一定能够找到影响生产线开动率的真正瓶颈，而且缺少系统分析影响生产线开动率关键因素的分析方法。鉴于此，本文提供了查找组合加工流水线瓶颈工位的更加科学、合理的方法，同时，对于生产线分析影响设备开动率的关键因素提供了方法指导。(end)
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(7/10/2009) |
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