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提升缸体生产线效率的有效措施

来源:荣格 发布时间:2017-08-15 986
工业金属加工汽车制造整车及零部件金属成型机床机加工总装与装配工程塑料加工设备橡胶加工设备及零件其他 技术前沿
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随着近几年国内乘用车市场的井喷,高品质、高性能的发动机的需求在不断提高,如何提高发动机主机厂的生产效率是一个具有现实意义的话题。本文旨在通过一个“提升缸体生产线生产效率的有效措施”的典型案例,希望与大家共享生产现场的改善成果。

随着近几年国内乘用车市场的井喷,高品质、高性能的发动机的需求在不断提高,如何提高发动机主机厂的生产效率是一个具有现实意义的话题。本文旨在通过一个“提升缸体生产线生产效率的有效措施”的典型案例,希望与大家共享生产现场的改善成果。

一、课题背景

◆ 缸体产品介绍:

缸体是发动机的主体(见图1),它将各个气缸和曲轴箱连成一体,是安装活塞、曲轴以及其他零件和附件的支承骨架,缸体的工作条件十分恶劣,它要承受燃烧过程中压力和温度的急剧变化以及活塞运动的强烈摩擦,因此缸体必须具有耐高温性、耐腐蚀性和耐磨损性。

图1 缸体

图1 缸体

◆ 缸体生产线介绍:                                                    

NSE缸体生产线共有17道加工工序(见图2),该条生产线采用了3个加工中心组和2条自动线的组合。3个加工中心组共采用了17台德国GROB公司的G520双主轴加工中心。多台加工中心组成的平行工序,通过龙门式机械手和上下料机动滚道(带机械手自动输送装置)组成了一个高度自动化的加工单元,以满足生产节拍的要求。加工中心组之间加工任务的分配,由主控柜和每台加工中心的SIMENS 840D系统通过Profibus总线连接,实现各加工中心之间的自动化控制。该条生产线的工艺规划的产能为25万台/年。

图2 缸体加工工艺流程

图2 缸体加工工艺流程

◆ OP80工序介绍:

OP80是一条由德国GROB公司设计和制造的专业化自动线(见图3),共有18个工位,各工位之间依靠步进式输送装置完成工件的周转。主要的加工工位有:半精镗曲轴孔(3L工位)、刷主油道孔毛刺(3R工位)、精镗曲轴孔(5L工位)、铰后端销孔(5L工位)、铰前端销孔(5R工位)、精铣上平面(8R工位)、去上平面毛刺(8R工位)、半精镗缸孔(10L工位)、精镗缸1和缸孔3(12L工位)、精镗缸孔2和缸孔4(14L工位)和测量缸孔(16L工位)。

图3 OP80 设备布局图

图3 OP80 设备布局图

二、现状调查

◆ OEE(Overall Equipment Effectiveness即设备综合效率)统计:

对2016年1-3月缸体生产线各工序的OEE进行统计发现:OP80的OEE最低,达到79%,它的停机率最高,为21%。影响OP80停机率的主要因素是换刀耗时和故障耗时比较长,分别占比为73%和22%。

◆ JPH(Jobs Per Hour即小时工作量)计算:

OP80是缸体生产线的效率瓶颈工序,该工序的理论JPH为75(工艺规划),由计算得知:

缸体生产线综合JPH=59(75×79%=59);缸体生产线实际生产节拍=61秒(3600÷59=61)

◆ OP80单台换刀耗时统计:

对2016年1-3月的OP80单台换刀耗时进行统计:影响OP80设备开动率的刀具主要是T08003(曲轴孔精镗刀)、T08004(前端销孔铰刀)、T08005(后端销孔铰刀)和T08009(缸孔精镗刀),它们的单台换刀耗时分别是2.4秒、1.8秒、1.8秒和1.5秒(见表1)。这里有两点需要说明:

表1 OP80 单台换刀耗时统计(2016 年1-3 月)

表1 OP80 单台换刀耗时统计(2016 年1-3 月)

①12工位用于精镗缸孔1和缸孔3;14工位用于精镗缸孔2和缸孔4。这两个工位的镗头呈双轴立式布置,刀片装夹在镗刀杆上,该刀杆带有能够驱动刀片进行径向微量移动(俗称“涨刀”)的偏转器。16工位为测量工位,通过自动测量可把半径误差反馈给12工位和13工位,用于缸孔精镗尺寸的自动补偿。换刀(T08009)前需要排空后续6个工位,耗时约25分钟。

②铰前后端销孔和精镗曲轴孔在5工位进行,加工后的工件必须经过吊运和吹屑后才能在线下的检具进行测量,操作工只能手动补偿尺寸,换刀(T08003~T08005)前需要排空后续13个工位,耗时约30分钟。

◆ OP80单台故障耗时统计:

对2016年1-3月的OP80单台故障耗时进行统计:影响设备开动率最大的设备故障是回流泵故障(见表2),它的单台耗时是0.71秒。回流泵故障表现为设备报警,严重时会导致水箱溢液,造成该故障的主要原因有:回流管磨损和叶轮磨损。   

表2 OP80 单台故障耗时统计(2016 年1-3 月)

表2 OP80 单台故障耗时统计(2016 年1-3 月)

三、选定课题

部门大力推行“挖掘潜能,提升效率”,鉴于缸体生产线生产效率偏低,而OP80又是缸体生产线的效率瓶颈工序。俗话说,一只木桶盛水的多少并不是决于桶壁高的木板,而是取决于最短的那块。所以决定以OP80为突破口,选定“提高缸体生产线生产效率”作为攻关课题。

四、设定目标

将目标设定为:将缸体生产线的JPH由59提升至63。这样设定的理由是:

①因国内市场对发动机的旺盛需求,物流部门要求缸体生产线的综合JPH必须达到63。

②拥有经验丰富、技术精湛的组员,相信通过团队努力一定能够达到目标值。

五、提出方案

如何提升缸体生产线OP80的生产效率呢?我们发挥头脑风暴,通过研究共提出了3个解决方案:增加快速检测工具、增加主动测量装置、降低回流泵故障率。

六、方案选择

通对对方案一(增加快速检测工具)的特点进行了分析,具体意见归纳如下(见表3):

表3 方案一的特点分析表

表3 方案一的特点分析表

通对对方案二(增加主动测量装置)的特点进行了分析,具体意见归纳如下(见表4):

表4 方案二的特点分析表

表4 方案二的特点分析表

通对对方案三(降低回流泵故障率)的特点进行了分析,具体意见归纳如下(见表5):

表5 方案三的特点分析表

表5 方案三的特点分析表

针对性的个案分析后,再从可实施性、经济性、时间性、有效性等方面对上述三个方案进行了系统评估和全面比较,最终将方案一和方案三选定为最佳方案。

七、制定对策

根据上述选定的方案制定了对策表(见表6),并明确了具体的对策、目标、措施、责任人、实施地点和时间节点。

表6 对策表

表6 对策表

八、对策实施

◆ 对策实施一(缩短缸孔精镗刀换刀时间):

措施实施前,在12工位和14工位缸孔精镗刀,16工位自动测量缸孔直径,换刀流程是清线、换刀、检测、补偿和再加工,耗时约25分钟;

措施实施后,在工位内用内径千分表测量首件,可以根据测量结果直接调整镗孔尺寸。换刀流程是换刀、检测、补偿和再加工,省掉清线时间,耗时约5分钟。  
                               
◆ 对策实施二(缩短前后端销孔铰刀换刀时间):

措施实施前,在5工位更换铰刀,在线外检台上用电感量仪测量销孔直径,换刀流程是清线、换刀、吊运(工件)、吹屑和测量,耗时约30分钟;

措施实施后,在5工位用塞规进行换刀后的首件检查,可以根据测量结果直接调整铰孔尺寸。省掉了清线、吊运(工件)和吹屑的时间,耗时只有7分钟。

◆ 对策实施三(优化叶轮的结构和材质):

措施实施前,叶轮用铸铁制造,叶片比较薄,它的屈服强度和剪切强度比较低,长期使用易损坏;

措施实施后,改用钢件制造,叶片加厚0.7毫米,通过提高屈服强度和剪切强度来延长使用寿命。

◆ 对策实施四(优化回流管的结构和材质):

措施实施前,回流管用无缝钢管制造,抗腐蚀性和耐磨性比较差;壁厚比较薄,抗拉强度低;

措施实施后,改用不锈钢管制造,提高了抗腐蚀性和耐磨性,壁厚增加1毫米,提高了强度。

九、效果检查

◆ 单台换刀耗时对比:

对7月份OP80单台换刀耗时进行统计发现 :T08004(前端销孔铰刀)、T08005(后端销孔铰刀)、T08009(缸孔精镗刀)分别降低了1.38秒、1.38秒和1.20秒,累计降低了3.96秒。

◆ 单台故障耗时对比:

对7月份OP80单台故障耗时进行了统计:回流泵故障的单台耗时降低了0.39秒。

◆ 生产节拍对比:

由于换刀耗时和故障耗时的减少,由计算得知:2016年7月份OP80实际生产节拍由措施前的61秒减少到措施后的56.65秒(61-0.39-3.96=56.65),它的综合JPH则提升至63.5(60×60÷56.65=63.5)。

◆ JPH对比:

以三个月的平均值进行计算,计算结果是:OP80综合JPH由措施前(2016.1-3)的59提升到措施后(2016.7-9)的63.5,完成了小组活动目标,达到了改善目的。同时,各工序的生产节拍趋于一致,满足了精益生产的线平衡要求。

十、巩固措施

1、在OP80控制计划中增加了缸孔精镗刀、前后端销孔铰刀和后端销孔铰刀的换刀首检项目;

2、在OP80标准化作业指导书中明确了具体的内径千分表和内径塞规的使用方法和操作要点。

十一、结束语

通过对OP80的生产效率提升,达到了提升整条缸体生产线生产效率的目的,本次活动也鼓励和激发了大家在工作中的创新改善意识,营造了“人人都是管理者”的氛围受益匪浅。


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