淺談數(shù)據(jù)分析在薄板自動沖壓線產(chǎn)能提升中的應用
《淺談數(shù)據(jù)分析在薄板自動沖壓線產(chǎn)能提升中的應用》為李明昕，呂良等原創(chuàng)發(fā)布在《鍛造與沖壓》
目前，各整車廠基本都建有自己的全自動化沖壓生產(chǎn)線，并且進一步實現(xiàn)生產(chǎn)的信息化、數(shù)字化管理，掌控設(shè)備、模具實時動態(tài)，確保自動沖壓生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍發(fā)揮產(chǎn)能優(yōu)勢，同時提高沖壓件質(zhì)量。我廠沖壓自動線建成投產(chǎn)后，產(chǎn)能優(yōu)勢一直未發(fā)揮出來，隨著近兩年整車銷量的上升，造成了自動線生產(chǎn)負荷大的局面。為提升自動沖壓線的產(chǎn)能，本文結(jié)合我廠自動化沖壓生產(chǎn)線，闡述了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析對于產(chǎn)能提升的幫助。
自動沖壓生產(chǎn)線構(gòu)成
我廠規(guī)劃建成5600 噸的全自動沖壓生產(chǎn)線，主要由拆垛系統(tǒng)、清洗機、涂油機、對中裝置、機械壓力機以及單臂機械手輸送系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1 所示。主要負責平臺車型的大型駕駛室覆蓋件的生產(chǎn)任務，規(guī)劃產(chǎn)能為10 萬輛，規(guī)劃生產(chǎn)節(jié)拍為8 ～ 12spm。
圖1 自動化沖壓生產(chǎn)線組成示意圖
自動化沖壓生產(chǎn)線剛建成投產(chǎn)，初始生產(chǎn)任務少，GSPH 值只有180 左右。隨著整車銷量的提升，自動線的生產(chǎn)負荷達到140% 之多。為保證生產(chǎn)，生產(chǎn)線只能通過工作日拖點和休息日加班補足產(chǎn)能短板，因此提升自動化沖壓生產(chǎn)線的產(chǎn)能迫在眉睫。
生產(chǎn)信息的統(tǒng)計和分析
生產(chǎn)信息統(tǒng)計表設(shè)計
為分析影響產(chǎn)能的主要因素，需要對自動化沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況進行全面的掌握。同時，為了盡快應用，我們根據(jù)需要編制了生產(chǎn)信息統(tǒng)計表，如圖2所示。
圖2 生產(chǎn)信息統(tǒng)計表示意圖
生產(chǎn)線工人需要在生產(chǎn)信息統(tǒng)計表中錄入生產(chǎn)時間、班組、生產(chǎn)制件種類、數(shù)量、停臺問題以及停臺時間等項目。通過生產(chǎn)信息統(tǒng)計表就可以觀察每班生產(chǎn)可動率、生產(chǎn)效率(GSPH 值)等數(shù)據(jù)。另外，通過在Excel 表中使用一些函數(shù)和VB 程序?qū)φ麄€月的統(tǒng)計信息實現(xiàn)匯總，從而可以分析影響生產(chǎn)效率的因素。
生產(chǎn)信息統(tǒng)計分析
通過每天生產(chǎn)班次填寫生產(chǎn)信息統(tǒng)計表，最終將需要關(guān)注的信息進行匯總。匯總主要分為兩部分，一是各統(tǒng)計項的匯總，如模具、設(shè)備停臺、GSPH 值等;二是每套模具的停臺問題匯總，如表1、表2 所列出匯總表的部分內(nèi)容。
表1 生產(chǎn)信息統(tǒng)計項匯總表（部分）
表2 模具停臺問題匯總表（部分）
通過數(shù)據(jù)匯總之后就可以分析影響停臺的主要因素，以及分析各項數(shù)據(jù)的波動規(guī)律和趨勢，如圖3 列出部分數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。
圖3 生產(chǎn)統(tǒng)計信息匯總分析圖
通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，可以明顯的看出影響生產(chǎn)效率的因素主要有模具、設(shè)備和技術(shù)換模，如圖4 所示，這三項的停臺時間已經(jīng)占據(jù)總停臺時間的82.6%。因此，要提高自動化沖壓生產(chǎn)線的產(chǎn)能，首先就需要減少模具、換模和設(shè)備的停臺時間。后面我們主要圍繞這三個方面研究解決措施，以提高自動化沖壓生產(chǎn)線的產(chǎn)能。
圖4 沖壓自動線停臺時間帕雷多圖
產(chǎn)能提升措施
圍繞產(chǎn)能提升，我們采取了多項措施，并取得了明顯的效果，生產(chǎn)線效率得到了較大的提升。
減少模具停臺
影響模具停臺時間的主要是因制件墊傷和拉毛而導致生產(chǎn)線停線，如圖5 所示。為解決拉毛和墊傷問題，我們通過前面的模具停臺問題匯總表確定了拉毛和墊傷停臺時間較長的模具和制件。
圖5 沖壓自動線模具停臺時間帕雷多圖
針對表3 所示10 套拉毛停臺時間比較長的模具，我們通過采用模具型腔表面電鍍鉻(在型腔表面增加一層TiN，提高模具表面硬度)，減少制件的拉毛。通過對模具實施電鍍，上述10 套模具的拉毛停臺時間逐漸降低，在12 月份已經(jīng)降為0，效果非常理想，所有模具的拉毛停臺時間也降至132 分鐘，有效地解決了模具拉毛停臺。
針對墊傷停臺時間比較長的制件，我們主要通過對模具加強維護保養(yǎng)、清除廢料屑等措施來改善。雖然后期墊傷停臺時間有所降低，但是效果并不理想，后面將進一步研究解決措施。
縮短換模時間
由于我廠的自動化沖壓生產(chǎn)線制件品種多達52種，模具190 套，后期隨著新車型的導入，制件品種將達到59 種，模具221 套。為滿足生產(chǎn)，每班次需要生產(chǎn)4 ～ 5 種制件，因此換模時間的長短對生產(chǎn)時間的影響不斷增加，通過圖4 可以看出已經(jīng)成為影響生產(chǎn)效率的第二大因素。
為了減少換模時間，我們采取了以下措施：
⑴對托桿非免換模具進行改造，改造完成后對仍然存在干涉的托桿，在托桿上加工數(shù)字標識，如圖6所示，更換模具之前將相應托桿拔除，從而在一定意義上實現(xiàn)兩側(cè)工作臺托桿完全免換。
圖6 干涉托桿布置示意圖
⑵理順換模流程，對每個環(huán)節(jié)進行分析，研究縮短換模時間的可能性。通過建立換模時序圖，發(fā)現(xiàn)在壓力機滑塊從裝模高度調(diào)整到閉合高度這部分時間導致?lián)Q模時間較長，如圖7 所示。我們還建立了每串模具相互之間進行換模的時間梯圖，如圖8 所示。
圖7 自動換模時序圖
圖8 滑塊調(diào)整時間階梯示意圖
為了降低滑塊調(diào)整時間，由于模具采用柔性存放，我們將裝模高度調(diào)整至閉合高度加20mm 的大小，從而降低滑塊調(diào)整時間，通過階梯圖計算滑塊平均調(diào)整時間可以由325 秒降至135 秒，節(jié)省換模時間3 分鐘，最大調(diào)整時間降至8 分鐘。目前，此項工作正在對每串模具進行驗證實施。
通過上述已經(jīng)采取的措施，換模時間已經(jīng)由平均24 分鐘降至平均19 分鐘，取得了一定的效果。
提高單件生產(chǎn)節(jié)拍
設(shè)備停臺問題具有隨機性，不可控制性，為了彌補設(shè)備停臺帶來的產(chǎn)能損失，我們對每種制件的整線生產(chǎn)節(jié)拍進行了提升。首先，確定了可以提升生產(chǎn)節(jié)拍的31 種制件明細，如圖9 所示。通過分步實施和解決提升過程中出現(xiàn)的問題，31 種制件的平均生產(chǎn)節(jié)拍由6.3spm 提升至7.4spm。
圖9 制件生產(chǎn)節(jié)拍提升對比圖
產(chǎn)能提升效果
通過自動化沖壓生產(chǎn)線數(shù)據(jù)的收集和分析，我們找到了主要問題點，制定相應的措施，一些措施取得了很好的效果，一些措施還需進一步細化實施，一些問題仍需研究解決方法。通過前面幾項主要措施以及其他措施的實施，最終自動化沖壓生產(chǎn)線的GSPH 值由180 上升至240，如圖10 所示。后期，我們將繼續(xù)圍繞自動化沖壓生產(chǎn)線的產(chǎn)能提升開展工作，進一步提高自動沖壓線的生產(chǎn)效率，滿足產(chǎn)能需求。
圖10 自動化沖壓線GSPH 值統(tǒng)計圖
結(jié)束語
目前，整車制造生產(chǎn)由自動化向智能化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，整車工廠也由制造向智造發(fā)展，整車的生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、分析也將變得越來越重要。前面，通過使用Excel 表格實現(xiàn)了自動沖壓生產(chǎn)線生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，為我們提高生產(chǎn)線的產(chǎn)能提供了幫助，同時為我們后期實現(xiàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計和自動分析奠定了一定的基礎(chǔ)。在智能制造上，我們還有很長的路要走，未來智能制造技術(shù)一定能為產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量提供強有利的支撐。
——本文節(jié)選自《鍛造與沖壓》2019年第6期
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