刘晓晖
东莞中睿智能设备有限公司
摘要：在我国快速发展的过程中，由于我国经济的不断发展，从而促进了工业化的程度，让我国的工业体系正在得到完善。但是，在工业发展的过程之中，也面临着一定的阻碍因素。机械制造企业在其生产的过程之中存在机制的缺陷，从而导致企业的竞争力出现下降的情况，因此机械制造企业应当采取精益化的生产管理模式，从而促进企业的长远发展。
关键词：精益制造；产线；设计
引言
无论我们讨论何种的生产，精益思想对于工厂而言是基线。精益就关乎"质量""成本""交付"3个核心话题，一切都围绕这3个生产的核心话题而展开，经过数十年的发展，精益制造已经成为全球优秀的制造商所共同执行的运行管理体系，因为必须确保稳定可靠的生产，然后才能谈到数字化转型、智能化升级，因此，我们必须让技术回归制造的本质，在这个基础上探讨产线设计。
1"质量"、"成本"、"交付"
无论我们讨论何种的生产，精益思想对于工厂而言是基线，精益就关乎"质量"、"成本"、"交付"三个核心话题，一切都围绕这三个生产的核心话题而展开，经过数十年的发展，精益制造已经成为全球优秀的制造商所共同执行的运行管理体系，因为必须确保稳定可靠的生产，然后才能谈到数字化转型、智能化升级，因此，我们必须让技术回归制造的本质，在这个基础上探讨产线设计。
2传统的产线设计存在哪些问题？
在柔性制造的产线设计中，输送系统是其中非常关键的一环，因为"协同"必须通过物理的产线连接来实现，不仅是物理的机械连接，也包括数据的通信连接，而传统的生产输送则存在以下一些问题：（1）机械磨损：采用机械链条、磨损会造成需要经常性的维护，并且会影响传动精度；而且，这也会带来较大额度噪音，由于机械的复杂，会让维修也变得复杂，耗费较多的维修等待时间，产线OEE下降。（2）工作站间位置不能灵活变动：重新的机械调整需要花费较多的时间调校。（3）缺乏数据沟通&设备协调难度高：无法与控制系统、生产系统进行数据交互。（4）产品换型周期长：每次调整产线需要进行拆装，重组，花费较多的时间。（5）生产流程复杂：输送、上料、加工、下料过程复杂，尤其对于加工工序较多的生产而言，非有效加工时间占比较大，这会造成生产节拍较长。
3传统机械产线带来的柔性瓶颈
除了换型带来的品质和可用性损失，传统的机械产线还存在以下问题：机械磨损。由于传统采用机械链条或皮带传送，往往由于齿轮等的磨损会导致精度不足，并使得机器无法高性能运转，带来了减速与维修保养暂停的损失。不能灵活调整。包括传统传送采用了具有低速特性不足的感应电机，或者采用分度盘等方式的组装加工过程，这带来不能高速平稳来实现调整，尤其是分度盘由于机械惯量较大，也不易于高速的生产。不能实现个性化调整。机械分度盘因为往往为批量加工而设计，其工位的间距、移动的速度都不能轻易更具变化而调整，这就是使得对于新的生产往往要重新设计系统，测试验证，这些都会使得整体产线的可用性不能保障。大量的缓冲区设置：由于机械输送往往不能在产线间最佳的匹配，导致高速部分和后道需要建立缓冲区，这些缓冲区往往占用较大的工厂面积。复杂的维护。由于机械系统结构复杂，因此，往往需要大量经验丰富的维护人员，以确保产线稳定可靠的运行。综上一些原因，机械输送系统的制造产线无法实现灵活的调整，使得整个OEE水平较低，而在个性化生产的需求下，这些问题更为突出。
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4柔性电驱技术的应运而生
为了应对更为个性化的生产需求，新一代的产线设计技术，柔性电驱输送系统应运而生，如图3是ACOPOStrak的产线规划图，ACOPOStrak采用了长定子直线电机技术，滑块装载被加工对象运行于轨道之上，这些与轨道采用"非接触"的，可以理解为"磁悬浮"列车，其上的滑块采用电磁方式，这使得动子的间距、运行速度、加速度可以根据软件定义而调整，解决了柔性制造中传统机械的"刚性"，使得整个产线变得柔性。另外，在ACOPOStrak中的轨道设计形式多样，可以是多种角度的，它可以构成非常灵活的产线，基于高精度的轨道机械耦合设计，可以实现"汇流"和"分流"，这往往对于下面一些场景特别合适：（1）多个产线的产品混合到一个主线来组合装配，如电子制造业，或者混合包装如食品饮料工业。（2）一个高速产线分给多个后道单元进行分流加工，或者分道到不同的区域进行不同的产品组装或包装。（3）专用的维修站/更换夹具站：通过视觉或其它检测方式的不良品可以被送到一个专用的通道进行处理，或者，这个通道也可以作为工装夹具更换时的工作站。
5自由的产线组合
SuperTrak和ACOPOStrak可以实现产线的任意组合，达到最大的产线灵活性，一方面是产线本身规划的灵活性，当然，最重要的是第二个灵活性：产品的个性化定制方面的灵活性。哪些场景需要汇流分流？举两个简单例子：（1）食品饮料包装线如果你有6个不同颜色的饮料，来自不同的产线，可以汇流至一个产线包装，成为个性化定制的一箱饮料。如果你有1个产线速度非常高的灌装机，但后道二次包装是瓶颈，那么可以设计为一个灌装线的产品分流到6个不同的二次包装线。（2）电子产品组装来自不同的产线的零配件汇流到一个产线，并在主轨道上按照次序进行生产，那么就可以由非常多的轨道分别进行汇流生产。贝加莱的SuperTrak/ACOPOStrak代表着新一代的智能产线设计迈向全数字化、真正的柔性协同，机械、电气、软件、工艺被紧密的集成，以达到最大的生产柔性。
6个性化并非易事
了解了OEE这个关键指标，我们就会发现"个性化"实际上对于生产而言，会带来很多挑战：开机损失。如果频繁地换型，那么，开机浪费就无法解决，由于订单变小，而开机浪费是固定值，那么，这个就会带来不良品率的提升，因为分母变小了。设置与调校。因为频繁地换型，所需的调校时间使得设备的可用性大幅下降，原来每周更换一次模具、调校机械，对于个性化可能每天都需要数个小时，那么设备的"增值"加工时间就会变校
7缩短TimetoMarket和ROI
除此之外，在缩短面市时间方面，柔性产线也有大幅提升空间：（1）在产线投入前的验证，如前所述，数字孪生技术可以在产线投入前进行仿真验证，并且对运行的产线也可以进行新的换型后的生产验证，这确保了投资安全，也对于传统产线在大幅产品更换时的重组，带来了投资安全。（2）高OEE即会获得高ROI，这就是精益的思想，一个高性能的产线，能够长期稳定地帮您的工厂高品质的生产产品，这就是高投资回报的产线。柔性电驱系统是为应对"个性化"生产时代的产线高投资回报而设计，在2019年3月28日的深圳机械展上，贝加莱的ACOPOStrak隆重出展，这是该产线第一次对外公开亮相。
结语
机械制造行业在发展的过程之中，出现的诸多问题，而对于生产方面的问题，则可以考虑采用精益生产的管理模式，从而促进企业的长远发展。在将此种模式进行运用之时，也应当考虑自身企业的实际情况，从而将精益化生产管理的作用进行充分利用。
参考文献
[1]梁永强.工程机械行业生产管理措施分析与探讨[J].经济师，2014(9):156-157.
[2]武振业,周国华.现代企业管理理论与方法[M].成都:西南交通大学出版社,1998:155-184.
论文作者:刘晓晖
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/27
标签：机械论文; 柔性论文; 精益论文; 传统论文; 加工论文; 轨道论文; 调校论文; 《中国西部科技》2019年第23期论文;