淺談數(shù)據(jù)分析在薄板自動(dòng)沖壓線(xiàn)產(chǎn)能提升中的應(yīng)用

目前，各整車(chē)廠(chǎng)基本都建有自己的全自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線(xiàn)，并且進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的信息化、數(shù)字化管理，掌控設(shè)備、模具實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，確保自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)節(jié)拍發(fā)揮產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)提高沖壓件質(zhì)量。我廠(chǎng)沖壓自動(dòng)線(xiàn)建成投產(chǎn)后，產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)一直未發(fā)揮出來(lái)，隨著近兩年整車(chē)銷(xiāo)量的上升，造成了自動(dòng)線(xiàn)生產(chǎn)負(fù)荷大的局面。為提升自動(dòng)沖壓線(xiàn)的產(chǎn)能，本文結(jié)合我廠(chǎng)自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線(xiàn)，闡述了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析對(duì)于產(chǎn)能提升的幫助。
 

自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)構(gòu)成
 

我廠(chǎng)規(guī)劃建成5600 噸的全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)，主要由拆垛系統(tǒng)、清洗機(jī)、涂油機(jī)、對(duì)中裝置、機(jī)械壓力機(jī)以及單臂機(jī)械手輸送系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1 所示。主要負(fù)責(zé)平臺(tái)車(chē)型的大型駕駛室覆蓋件的生產(chǎn)任務(wù)，規(guī)劃產(chǎn)能為10 萬(wàn)輛，規(guī)劃生產(chǎn)節(jié)拍為8 ～ 12spm。

圖1 自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線(xiàn)組成示意圖

自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線(xiàn)剛建成投產(chǎn)，初始生產(chǎn)任務(wù)少，GSPH 值只有180 左右。隨著整車(chē)銷(xiāo)量的提升，自動(dòng)線(xiàn)的生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)到140% 之多。為保證生產(chǎn)，生產(chǎn)線(xiàn)只能通過(guò)工作日拖點(diǎn)和休息日加班補(bǔ)足產(chǎn)能短板，因此提升自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)能迫在眉睫。
 

生產(chǎn)信息的統(tǒng)計(jì)和分析
 

生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)表設(shè)計(jì)
 

為分析影響產(chǎn)能的主要因素，需要對(duì)自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)情況進(jìn)行全面的掌握。同時(shí)，為了盡快應(yīng)用，我們根據(jù)需要編制了生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)表，如圖2所示。

圖2 生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)表示意圖

生產(chǎn)線(xiàn)工人需要在生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)表中錄入生產(chǎn)時(shí)間、班組、生產(chǎn)制件種類(lèi)、數(shù)量、停臺(tái)問(wèn)題以及停臺(tái)時(shí)間等項(xiàng)目。通過(guò)生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)表就可以觀(guān)察每班生產(chǎn)可動(dòng)率、生產(chǎn)效率（GSPH 值）等數(shù)據(jù)。另外，通過(guò)在Excel 表中使用一些函數(shù)和VB 程序?qū)φ麄€(gè)月的統(tǒng)計(jì)信息實(shí)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(jì)分析
 

通過(guò)每天生產(chǎn)班次填寫(xiě)生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)表，最終將需要關(guān)注的信息進(jìn)行匯總。匯總主要分為兩部分，一是各統(tǒng)計(jì)項(xiàng)的匯總，如模具、設(shè)備停臺(tái)、GSPH 值等；二是每套模具的停臺(tái)問(wèn)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(jì)項(xiàng)匯總表（部分）

表2 模具停臺(tái)問(wèn)題匯總表（部分）

通過(guò)數(shù)據(jù)匯總之后就可以分析影響停臺(tái)的主要因素，以及分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)的波動(dòng)規(guī)律和趨勢(shì)，如圖3 列出部分?jǐn)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

圖3 生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)信息匯總分析圖

通過(guò)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)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(xiàng)的停臺(tái)時(shí)間已經(jīng)占據(jù)總停臺(tái)時(shí)間的82.6%。因此，要提高自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)能，首先就需要減少模具、換模和設(shè)備的停臺(tái)時(shí)間。后面我們主要圍繞這三個(gè)方面研究解決措施，以提高自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)能。

圖4 沖壓自動(dòng)線(xiàn)停臺(tái)時(shí)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(xiàng)措施，并取得了明顯的效果，生產(chǎn)線(xiàn)效率得到了較大的提升。

減少模具停臺(tái)

影響模具停臺(tái)時(shí)間的主要是因制件墊傷和拉毛而導(dǎo)致生產(chǎn)線(xiàn)停線(xiàn)，如圖5 所示。為解決拉毛和墊傷問(wèn)題，我們通過(guò)前面的模具停臺(tái)問(wèn)題匯總表確定了拉毛和墊傷停臺(tái)時(shí)間較長(zhǎng)的模具和制件。

圖5 沖壓自動(dòng)線(xiàn)模具停臺(tái)時(shí)間帕雷多圖

針對(duì)表3 所示10 套拉毛停臺(tái)時(shí)間比較長(zhǎng)的模具，我們通過(guò)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(guò)對(duì)模具實(shí)施電鍍，上述10 套模具的拉毛停臺(tái)時(shí)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(tái)時(shí)間也降至132 分鐘，有效地解決了模具拉毛停臺(tái)。

針對(duì)墊傷停臺(tái)時(shí)間比較長(zhǎng)的制件，我們主要通過(guò)對(duì)模具加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)、清除廢料屑等措施來(lái)改善。雖然后期墊傷停臺(tái)時(shí)間有所降低，但是效果并不理想，后面將進(jìn)一步研究解決措施。

縮短換模時(shí)間

由于我廠(chǎng)的自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線(xiàn)制件品種多達(dá)52種，模具190 套，后期隨著新車(chē)型的導(dǎo)入，制件品種將達(dá)到59 種，模具221 套。為滿(mǎn)足生產(chǎn)，每班次需要生產(chǎn)4 ～ 5 種制件，因此換模時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)生產(chǎn)時(shí)間的影響不斷增加，通過(guò)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(shí)間，我們采取了以下措施：

⑴對(duì)托桿非免換模具進(jìn)行改造，改造完成后對(duì)仍然存在干涉的托桿，在托桿上加工數(shù)字標(biāo)識(shí)，如圖6所示，更換模具之前將相應(yīng)托桿拔除，從而在一定意義上實(shí)現(xiàn)兩側(cè)工作臺(tái)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(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，研究縮短換模時(shí)間的可能性。通過(guò)建立換模時(shí)序圖，發(fā)現(xiàn)在壓力機(jī)滑塊從裝模高度調(diào)整到閉合高度這部分時(shí)間導(dǎo)致?lián)Q模時(shí)間較長(zhǎng)，如圖7 所示。我們還建立了每串模具相互之間進(jìn)行換模的時(shí)間梯圖，如圖8 所示。

圖7 自動(dòng)換模時(shí)序圖

圖8 滑塊調(diào)整時(shí)間階梯示意圖

為了降低滑塊調(diào)整時(shí)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(shí)間，通過(guò)階梯圖計(jì)算滑塊平均調(diào)整時(shí)間可以由325 秒降至135 秒，節(jié)省換模時(shí)間3 分鐘，最大調(diào)整時(shí)間降至8 分鐘。目前，此項(xiàng)工作正在對(duì)每串模具進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)施。

通過(guò)上述已經(jīng)采取的措施，換模時(shí)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(tái)問(wèn)題具有隨機(jī)性，不可控制性，為了彌補(bǔ)設(shè)備停臺(tái)帶來(lái)的產(chǎn)能損失，我們對(duì)每種制件的整線(xiàn)生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)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(xì)，如圖9 所示。通過(guò)分步實(shí)施和解決提升過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)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(duì)比圖

產(chǎn)能提升效果

通過(guò)自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)據(jù)的收集和分析，我們找到了主要問(wèn)題點(diǎn)，制定相應(yīng)的措施，一些措施取得了很好的效果，一些措施還需進(jìn)一步細(xì)化實(shí)施，一些問(wèn)題仍需研究解決方法。通過(guò)前面幾項(xiàng)主要措施以及其他措施的實(shí)施，最終自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線(xiàn)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(dòng)化沖壓生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)能提升開(kāi)展工作，進(jìn)一步提高自動(dòng)沖壓線(xiàn)的生產(chǎn)效率，滿(mǎn)足產(chǎn)能需求。

圖10 自動(dòng)化沖壓線(xiàn)GSPH 值統(tǒng)計(jì)圖
 

結(jié)束語(yǔ)
 

目前，整車(chē)制造生產(chǎn)由自動(dòng)化向智能化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，整車(chē)工廠(chǎng)也由制造向智造發(fā)展，整車(chē)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(lái)越重要。前面，通過(guò)使用Excel 表格實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，為我們提高生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)能提供了幫助，同時(shí)為我們后期實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)和自動(dòng)分析奠定了一定的基礎(chǔ)。在智能制造上，我們還有很長(zhǎng)的路要走，未來(lái)智能制造技術(shù)一定能為產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量提供強(qiáng)有利的支撐。
 

——本文節(jié)選自《鍛造與沖壓》2019年第6期