数据收集系统将焊接单元生产效率大大提高

作者：Metalforming Xtra

欢迎访问e展厅 展厅 9 焊接设备/切割机展厅 交流电焊机, 直流电焊机, 气体保护焊机, 埋弧焊机, 高频焊接机, ... 汽车零部件供应商Northern Stamping公司，坐落在俄亥俄州东北部，以冲压和焊接机器人进行生产。该公司与工会协商，制定了一条就业标准：工厂里的操作工必须亲自为其生产的产量和质量负责。当然，公司的管理层也会相应地给予回报，承诺全力维护生产设备的正常运行，使之保持在最佳的性能水平。 本文作者参观了该公司位于俄亥俄州Valley View区的机器人焊接厂房，占地面积共约141000平方英尺。在那里，技术员们正在认真地监控所有的焊接和自动化设备、夹具等，以确保实现其最佳性能。管理层还制定了针对个人的生产激励机制，鼓励员工实现超出官方标准的生产效率。 在生产激励机制中，每一级问责制极具特色。它使这家工厂（通用汽车的主要供应商之一）免除了三分之二的间接质量监控。 “我们从我们的机器人焊接单元PLC里直接收集生产数据，”运营副总裁Scott Sheffield说 ：“我们在2003年推出了跟踪系统以解决停机问题，又在2007年开始全面集成这种系统。在此之前，我们实在没什么好办法来全面地控制每个班次上每个员工的工作效率。” 核心竞争力：机器人焊接 总裁 Matthew Friedman回忆说：在上世纪90年代中期，Northern Stamping公司首次涉足机器人焊接，那时他们刚接到通用汽车公司交付的GMT800皮卡车的生产项目。公司主要负责该项目中的横梁和扭杆的冲压焊接，为此公司甚至在1997年新设了Valley View 焊接工厂。对焊接组件进行冲压的工序，是在公司原有的位于Cuyahoga Heights的厂房中进行的（占地1161000平方英尺）。该冲压工厂在当地冲压行业中一直小有盛名。Friedman的父亲和他的合伙人在1989年收购了它。 GMT800皮卡的业务不断增加，越来越火，推动Northern Stamping公司在1998年扩大了其新建焊接厂房。公司迅速增加了10个机器人焊接单元，用来组装发动机支架和横梁扭杆，还在2001年又增设了一对机器人焊接单元。 “我们增长地非常迅速显著，”Friedman说 ：“但在2004年，随着GMT900卡车平台的推出，我们受到了不小的冲击。 GMT800皮卡项目（内有一款新型悬挂系统），使我们在GMT900卡车平台上的业务减少了65％，因为我们当时生产的绝大多数零部件，都是专为这款皮卡车而设计的。” 他说：“但因为我们填补了这一空白，2004年通用汽车公司在拖车挂钩业务上奖励了我们约1200万美元。到2005年5月，我们已成为通用汽车公司皮卡和SUV车的拖车挂钩的主要供应商。” 通用汽车公司的拖车挂钩业务以及从其他挂钩制造商那里接手的业务，使公司又新增了另五个机器人焊接单元，还在2009年增加了一个四台一体的机器人单元（MOTOMAN公司出品）。这个四台一体的机器人单元，原本用于焊接悍马车的桥横梁，现已被改用于焊接通用汽车公司的新一代重型挂钩。 还是在2009年，公司还新增了其第一个机器人电阻焊接单元。总的算起来，现在这个焊接工厂里，共有70个机器人、60个小时工，包括三个焊接工程师、三个焊接技工两班倒。 拼命提高生产力和质量 慢慢稳扎稳打、始终保持一致、年复一年地工作风格，使公司大大减少了焊接周期，提高了质量，优化了焊接单元的正常运行时间。在这期间，公司还把为生产质量负责的任务转到了操作员的身上。当然，期间公司也提供了必要的培训，以促使这个责任转变的顺利进行。Sheffield说：现在，公司可以通过每个单元的人机界面（HMI），跟踪每一个焊接单元的每一个操作细节，包括生产和停机时间，弄清楚所有短暂故障的产生原因。 “操作员的工作就是保持机器人的正常运动以及焊接单元的正常生产，”Sheffield说：“遍及整个公司网络的数据收集，是和所有一切绑在一起的。管理人员可以实时看到生产现状直播，看到工厂里每个单元究竟发生了什么，以及在特定时间内究竟是谁负责实现该焊接单元的生产目标的。此外，我们所进行的每一次装配上，都有一个特定的可追溯性冲压印记，其作用与签名一样。” 车间里的每个员工需要担负的责任，是由公司制定的几个衡量标准细分制定的。采用这种制度后，整个工厂的焊接单元停机时间占总体停机时间的比例从2004年的28.6％下降到了2011年的16.2％。 根据对收集到数据的细分、跟踪和记录调查，公司发现停机主要有以下几个原因导致： ◆超出公差允许范围的零件回到焊接单元; ◆根据工会劳动合同规定，因个人原因导致的合同双方均同意的停机 ； ◆与操作员有关的; ◆与维护有关的; ◆与管理有关的培训、例会等; ◆等待零部件到达此工位。 对于某些大批量生产的零件来说，生产率是非常重要的，是以周期时间的减少来衡量的。“我们的数据收集工作，还有操作员个人问责制，对这些零部件的生产可谓意义重大，”Sheffield说：“我们也利用这些数据来激发生产流程的改进。” 开始计时 开始在每个焊接单元上采集数据时，需要每个操作员每天早晨在其焊接单元的HMI上登录。那时，他们会看到一个欢迎屏幕，要求他们同意以下陈述 ：我同意，我已接受了培训，已阅读并将遵守与此工作单元有关的所有标准作业程序、操作检查指令和工作安全要求。 一旦他点击了“Yes”按钮，就开始计时了。 “在生产线开始运行第一次焊接组装压力检查时，他们有至少40分钟的时间，”工厂经理Jessie Meet说 ：“每个检查点（可能多达14个）都会自动将操作视为不符合规范的，直到该操作员检查完毕将其调成“绿色”信号。然后，也只有在此之后，操作员才可以把那个焊接单元链入整个生产流程中。” 随着焊接单元的运行，管理人员可以任意访问从车间收集到的数据，并密切监察这些数据。“这些快速收集到的数据，包括焊接号、操作员、正在加工的零部件数量、批量大小、有多少零部件已被加工了、还有多少正在等待被加工。”Meet说：“我们可以看到有多少装配件已经被操作员打上标识钢印了，有多少装配件被其拒绝了，原因何在。我们可以看到操作员的登录和登出时间，及其在系统内的总时间，与其同意遵守的标准相比，这位操作员每小时的实际生产率究竟是多少。” “关键是还能追踪生产线的空转时间，”Meet说 ：“这可以帮助我们及早发间是否受到了任何伤害？一旦出现‘yes’的回答，就将立即反馈到管理层那里进行详细调查。” 减少内部废品和返工率 操作员的责任制和可追溯性，还能减少内部废品率和返工率。Meet强调：“每一个零部件上都有操作员的ID号，所以任何零部件和焊件都不会被随意地、无问责地报废掉。之前，将原料加工为成品的过程，很难（虽然不是不可能）被跟踪和控制，所以我们就很难确定材料究竟跑哪儿去了。” 采用数据收集系统后，在2006年到2011年期间，Northern Stamping工厂的废料率从1.2％下降至0.5％，返工率也从6％下降到2％。 跟踪废品和返工原因，使Sheffield及其团队知道了哪些零部件和焊接单元最容易产生废料，便于他们及时采取措施解决这个问题。系统还为公司的内部设计团队提供了数据，用于焊接夹具的设计和架构，在某些时候甚至还影响了冲压模具的设计和架构流程。2007年，Northern Stamping公司不再外包，开始自己进行焊接夹具的设计和架构。现在，在人员和设备进行的这笔投资已获得了巨额红利。 Meet举例说 ：“我们最近从一家焦头烂额的供应商处接手了一个挂链业务。当我们投入生产时，焊接夹具车间的传感器几乎两天一问题。但在数据收集系统的帮助下，我们的夹具部门总能迅速找出问题所在，重新设置传感器，对此焊接环境中如何更好地保护它们的性能进行调整。但如果这个夹具流程是外包出去的，很可能几天才能解决一个问题，影响我们的生产进度。” Matthew Friedman回忆说：在上世纪90年代中期，Northern Stamping公司首次涉足机器人焊接，那时他们刚接到通用汽车公司交付的GMT800皮卡车的生产项目。公司主要负责该项目中的横梁和扭杆的冲压焊接，为此公司甚至在1997年新设了Valley View 焊接工厂。 “还有另一个案例，”Meet继续说：“有一次在焊接车盖冲压件时，生产追踪和停机信号突然警告管理人员：焊接速度正在放缓，生产率比规定允许的最低值还低。这立即引发了管理层对生产过程的仔细检查。后来他们发现是因为冲压过程中的焊接间距太宽（这是由冲压模具磨损而导致的）。尽管这批零部件还在偏差允许范围内，冲压车间和工具车间还是解决了这批模具。最后我们提高了焊接速度，重新回到规定可接受的水平。” 以培训填补技能缺口 最后还需强调的是，Northern Stamping公司管理团队，从生产和停机时间追踪上获得的数据分析后发现：其操作员的技术水平和责任心之间，仍存在差距。要弥补这个差距，需要对他们进行培训。管理层可以用现有的硬数据，为他们度身打造个性化的培训，以解决每个人的具体问题。 “举个在更换焊枪喷嘴和焊枪头流程中出现的例子，”Sheffield说：“几年前，我们注意到更换低效的喷嘴和焊枪头会导致过多的停机时间，操作员经常是手持焊接吹管，将它们从自动机械臂末端的预定位置移走的。这时操作员需要调入有关重新调整焊接流程的技术，这常会导致停机。” “现在，我们为操作员提供了与更换喷嘴和焊枪头有关的程序和技术的定期培训，还教了他们如果喷嘴和焊枪头堵住了该怎么处理，”Sheffield继续解释： “操作员不再向我们报上与设备或维护有关的停机理由。相反地，现在的停机问题是不同的操作员水平不同导致的问题。” 个人问责制，在每一级生产流程中都将起到长远的积极影响。(end)

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