加工车间的精益生产
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图1 操作员Gary Barnes先生正在操作车间内的Mazak Integrex机床,作为车-铣复合机床的替代方法,该车间开始更多地使用多功能车-铣复合机床,以提高小批量零件的生产加工效率

图2 Gerak夫妇身后的机床是该公司最新购置的Integrex机床,能够加工回转直径760mm,长度2.5m的工件

图3 现在的机床可以在操作人员安装另一个工件的同时进行生产,避免了停工,采取简单的措施,多购置几条图中所示的吊绳,就可以根据需要更容易、快速地准备工件的安装

图4 Gerak先生正在与操作员Dave Brozovic先生谈话。另一种精益生产理念是单元式生产,加工车间只在一种情况下应用这种生产实践,客户通常采用车间的机床轮毂作为轮胎测试机械

图5 对于车间在Kanban基础上加工的很少一些工件,其所用刀具都储存在刀具箱的一个独立的位置上
“精益生产”只适合于预测性的生产,Precision Component Industries公司加工车间将这一理念公之于众。这种小批量生产的加工车间从精益生产的实践中获得了很多利益。
Ohio州的Precision Component Industries公司CEO Tricia Gerak女士说:“对我们而言,‘精益生产概念’的90%是没有效果的。”
Precision Component Industries公司是专门从事高端、小批量、复杂零件生产的公司,这些零件都是由特殊材料制成的,其大部分工作与精密军事系统的硬件有关。精益加工的目的是为了在特定的周期内完成零件的加工任务,并优化加工工艺,尽可能降低库存和零件的报废率。减少零件的装卡调试时间是一个非常重要的因素。然而,对于Precision Component公司而言,零件的装卡调试时间也是事先给定的,该车间加工的大部分零件都属于短期加工工件。因此,需要发明快速的零件调试方法。由于这些原因,Gerak女士认为精益生产的理念不能为该加工车间提供任何东西。
作为供货商,她参加了一个有关精益生产加工的研讨会,该研讨会由一家国防承包商主办。她向会议的演讲人提出了一些问题。演讲人发现她的车间有一些与众不同的特点,演讲人向她解释了精益生产的理念,并根据其具体情况,介绍了小批量生产的加工车间应该如何应用这些理念。这次对话改变了她的一些想法。她说:“我开始认识到,我必须放弃认为精益生产对加工车间没有任何意义的这种保守思想。”
事实上,有一部分的精益生产理念是具有实际意义的,至少其中的10%能够起到一定的作用。

订购原材料

Anthony Gerak先生是Precision Component公司的总裁。他和Gerak女士根据他们对精益生产的最新理解,开始梳理他们的业务和加工车间的工作,他们向公司的职工们解释了这些变化。在开始的时候,他们列举了许多众所周知的精益生产实例。他们说:“我们的车间里没有做过任何改善、没有采用5S技术,车间里甚至没有安装记事板。这是因为我们潜在的工作范围很广,以至于所需要的刀具无法预测。
然而,车间仍然发生了质的变化。其中,有一个惊人的实例可以说明问题:这就是他们现在采用了一个更加精益的方法来订购原材料。过去,只有当客户的生产订货落实以后,采购经理才开始订购备料。而现在这种做法的优点是,车间可以事先拥有其加工这种工件所需要的“最合适”的备料。因此,在开始生产前,已经有很多原材料堆放在车间的过道上等待加工了。
今天,车间的过道内干干净净,这是否意味着他们的车间已经完成了客户的全部订货任务。有些雇员怀疑:车间是否有很多的工作可做呢?
Gerak夫妇解释说:“答案绝对是肯定的。”同时他们继续解释了发生变化的原因,从他们现在的观点来看,原因中所包含的意义是非常普通的。过去,车间没有停下来考虑一下问题,究竟需要花费多少资金来购置和储存那些材料。今天,工厂经理和采购经理在采取行动前首先会互相协调。材料的订购时间不会早于使用前的两天。因此,使与原材料有关的全部资本可以解放出来,自由地应用于提高生产率的用途上,如投资添置刀具和设备。

“我需要去寻找未知答案”

下一步,需要解决的问题是加工车间的流水工艺。为了达到这一目的,车间开始着眼于一项需要重复加工的工件,它的加工时间是可变的,因此需要找出起变化的原因。我们了解到很多关于工件加工时间浪费的原因。
在对车间工作人员支配工作时间的情况进行分析时,出现了一个共同存在的问题。例如,在一个工件的长时间运行加工中,操作人员说:“我需要寻找一种正确的计量工具。”在另一种情况下,“我需要找到一种刀具夹座。操作人员在加工车间内到处跑动,寻找他们所需要的刀具、硬件和附件。”解决这种问题的方法是购置更多他们所需要的东西,这样不管操作人员需要什么,他们都可以“唾手可得”。
现在,Gerak夫妇向雇员们着重强调了这样一个观点:不管你寻找什么东西,只要不像时间那么珍贵,那么你都可以尽量去寻找你所需的东西。
他们说:“从表面上来看,所谓的节俭可能带有一定的欺骗性。”当时,车间购置的最新机床是一台二手Mazak Integrex 50型多功能机床,可加工长达2.5m(100in)的工件,公司的管理层决定购置适合于这台机床使用的新型专用刀具夹座。有些雇员质疑是否有这种需要,因为车间内似乎已经有足够的刀具夹座。然而,Gerak女士说:“从长远的角度考虑,准备很多的刀具夹座并不是浪费。如果我能够花费1000美元购置刀具,而每天可以节约30min到处寻找刀具所需要的时间,那么这种花费也是非常值得的。”
事实上,由于他们不需要花时间去寻找刀具,因此现在雇员们拥有了更多的时间。在机床运行的同时,他们可以安装下一个工件,以及此后的工件。采用这种方式安装工件,最终暴露了导致时间浪费的另一个原因。操作人员还需要在车间内到处寻找吊运工件用的吊绳,以便于起重机的吊装。车间内十分缺少这种吊绳,这是一种简单而便宜的生产工具。为寻找吊绳,雇员们会付出一定的劳务成本,因为寻找吊绳也是车间中一项普通的工作。现在车间已购置了许多的吊绳,从而弥补了工作中的不足,并且简单容易地解决了这个问题。

采用多功能机床

2004年,当该车间购置了一台较小的Integrex机床时,他们就开始采用最新的Integrex系列多功能机床进行加工。此外,尽管这类机床比较复杂,但采用多功能机床能够获得更多的利益。因为他们发现,其CAM系统和GibbsCAM系统可以使编程更为容易。
在许多生产厂中,看不到这种类似于与精益生产应用领域相一致的多功能机床。凡是进行多种加工的工位都是可以看得见的,需要加工的零件在这里排列,为了降低工件的单位加工成本,采用批量处理是非常必要的。对于可预测的生产零件,采用一系列简单的工位往往可以避免加工中的库存状况。
然而,这还不能说明Precision Component公司的全部情况。前一段时间,车间中的许多工作涉及到了未知复杂零件的短期加工。对这些工件进行批量处理是没有任何风险的,因为其数量很少。事实证明,采用多功能机床一次装卡调试零件的方法来运行加工这类零件,要比在车床上,然后在加工中心上加工具有更高的效率。由于车间的发展依赖于多功能机床,因此现在的加工中心只采用一班制工作,而不是三班制工作。

更多的多功能机床

事实上,大批量订货的多功能加工机床代表了一个方向,现在的加工车间本身就是按照这个方向发展的。一家主要的客户不只是将元件停留在加工上,他们要求车间也参加成品的组装。现在,车间按照客户的规格要求生产,然后将成套产品发送给客户。
从客户的观点来看,其结果可以考虑作为精益生产来看待,因为客户的订货过程具有更多流水作业的特点。对于独立的生产步骤,代之以付出独立的费用。Gerak先生说:“这类客户现在可以在只有一种货品项目的采购订货单上获得全面制造的产品。”
本文作者:Peter Zelinski
原载:《MM金属加工》
上载于:2008-11-19 8:11:42

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