降低单件成本
阅读3138次
您的位置:切削技术首页>技术专题>理论分析与管理>降低单件成本
点击此处:以获得带文本搜索器的该文页面
断降低单件成本,已成为加工制造业中的一种趋势,它加快了工业自动化程度的提高,这一点已成为机床制造企业的共识,并在原则上为各种具有不同需求的市场所接受。
不断降低单件成本,已成为加工制造业中的一种趋势,它加快了工业自动化程度的提高,这一点已成为机床制造企业的共识,并在原则上为各种具有不同需求的市场所接受。然而,不同的领域对自动化有不同的需求,所面临的问题也不尽相同。但是,专业素质与能力低下是大家共同面临的一个主要制约因素。从一次专业问卷调查中可以看到有关这方面的现状。

图1 具有不同自动化程度的制造系统对比(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

图2 德国自动化技术销售额逐年增长

图3 德国大众公司轿车、皮卡的生产布局(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

图4 塔塔公司总裁Ratan Tata奉献的礼物——仅售1700欧元的Tata Nano汽车(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)
在上个世纪初期,亨利·福特首次用T模式(Time-准时、Target-目标、Today-日清、Team-团队)彻底取代了泰勒原则,并由此证明,通过合理有序的劳动分工,可以显著降低单件成本。亨利·福特还说,每个顾客都可以得到一辆自己选择颜色的汽车,只要这种颜色是黑色的。这就是说,只要对各种繁杂的问题进行分类,予以简化,达到分解的效果,就可以有效降低单件成本。目前,在像德国这样一些高工资国家中,只有实现了高度的工业自动化,才能进一步降低单件成本,提高产能,才能在单件成本上保持相对于低工资国家的竞争优势,而低工资国家一般是通过成倍增加制造设备来提高产能(见图1)。

德国工业自动化程度不断提高

在德国,工业自动化程度不断提高的趋势已不可动摇。关于这一点,从近年来德国自动化技术交易额的增长就可以看出来。根据德国机器制造业协会(VDMA)机器与自动化专业分会的统计,自1995年以来,该专业领域的销售额已从26亿欧元增加到现在的82亿欧元,尤其是2007年销售额增长迅猛,当年就提高了13%(见图2)。在2008年的慕尼黑展览会上,仍保持着强劲增长的势头。
目前,生产的全球化、异地化日益盛行。对于生产者而言,选择适当的自动化程度十分重要。在德国大众公司生产的轿车和皮卡中,就有30%是在传统市场以外的地方制造的(见图3)。
除了成本因素以外,属地化服务也是德国大型跨国企业价值创造链全球布局的重要考虑因素。沿着价值创造链全球布局的方向,产品及部件制造商(OEM)不断向外转移扩张,紧随其后的将是产品供应商。汽车制造业就是一个典型例子,不仅整车装配线,就连零部件制造也在向外转移,这种大规模向外转移的趋势也影响到这些企业所使用的制造设备,以及生产这些设备的企业。印度日益扩大的新兴市场,对于德国众多急于转移产品的企业极具吸引力,当地快速增长的经济、潜力巨大的市场、传统的机床制造基础等综合因素,也是德国机床制造企业十分看重的。目前,在像印度这样的低工资国家中,也存在两种类型的企业,一种是全球化大型跨国企业,另一种是所在国的本土企业。

超低成本对制造技术的巨大影响

印度汽车制造商Bajaj公司不久前证实,当地市场面临着巨大的价格压力。日产(Nissan)汽车公司将在当地装配超低价格的雷诺(Renault)汽车,到2011年,在浦那(Punl)附近的一个新厂区将达到40万台总成部件的生产能力以供备用,这些新车将与在2008年底面世的Tata Nano汽车一起,共同开拓一个全新的市场(见图4)。
在生产这种世界上最便宜汽车的过程中,作为高技术企业的Robert Bosch公司为印度提供了发动机控制技术和喷油嘴系统,与日产生产的雷诺汽车相比,Tata Nano的销售价格为1700欧元,仅为前者的四分之一。为了满足这一低价要求,该车的制造成本以及为此进行的生产性投资都要与之相适应。根据Bosch公司的预测,这种超低价汽车的销售额还将翻番,像其他类型汽车的市场容量一样,呈现强劲上升的势头,其市场的一大部分将集中在印度和中国。为了降低汽车价格,最关键的重要任务是对各种制造成本进行优化,在这方面所取得的知识和经验同样可用于其他级别汽车的制造与发展。若想跻身这一快速增长的市场,作为供货商,必须面对来自价格和技术的双重挑战。Bosch公司既是产品和技术的供应商,又是Tata Nano公司的重要合作伙伴,由于产品快速发展、质量不断提高以及与市场需求相适应的价格,使公司自身在当地得到了很大发展。另外,为了满足低价汽车的成本要求,必须对制造系统进行调整。首先要理顺分散于各地的加工制造企业,这对于产品设计、生产组织的协调性也是一个挑战。在汽车制造业,自动化只是一个原则目标,其程度很难用一个标准来衡量,各制造企业加工、装配的整体布局设计最终还要因各国不同的条件进行变革和调整。为了尽可能发挥成本优势,Bosch公司在印度的产品不仅在制造上实现了属地化,而且采用了现代化的流程和技术,使用了本土的原材料和加工机床,并在当地拥有一批固定的长期合作企业。
波士顿一家咨询机构2007年对印度和中国这两个汽车及汽车零部件制造业快速成长的国家进行的研究表明,在实现较低单件成本方面,两国都具备三个关键因素:具有适合本国实际的质量管理体系、理想的配套和布局,以及适宜的环境条件。只有在这样的国家,才有能力为汽车制造业提供与本国自动化程度相适应的、由本土机床制造企业生产的各类加工设备,从而最大限度地发挥成本优势,降低单件成本。

印度机床制造和用户企业的潜力

如同低价汽车的发展过程一样,这些国家的机床工具制造企业为了能在该市场领域中立足,也逐步产生和形成了很多有益的、全新的思维和计划。目前,印度汽车制造企业Mahindra & Mahindra所使用的加工设备绝大多数产自亚洲,典型的代表企业有日本的Makino、印度的LMW和BFW。德国机床虽然口碑很好,但其设备也主要集中在滚齿加工、滚轧处理等特殊加工领域。为了继续提高劳动生产率,降低单件成本,在不断提高加工设备自动化程度的同时,如何解决降低设备本身成本的问题,在这方面还有很大潜力,这一趋势也被生产管理、工艺和机床研究所(PTW)的研究所证实。
在位于印度大城市班加罗尔附近的丰田Kirloskar汽车厂所在地,同样可以看到加工制造设备在不断降低单件成本方面具备的巨大潜能。按照丰田汽车的生产制造系统,所考虑的不只是缩短生产和辅助时间,而是提高全部设备的效率,减少浪费,确保生产流水线设备的维护和保养,甚至包括切屑的妥善管理、杜绝设备漏损等各个方面,这样才能更有效地不断提高生产自动化程度。当然,也有人对提高加工效率可能产生的一些负面作用,以及在生产线上减少使用柔性系统持有不同意见甚至提出批评。此外,在印度,缺乏大批拥有熟练技能的设备操作和维护人员也影响了自动化程度的继续提高。
印度机床制造业也持有相同看法。在未采用按日本生产工序布局的生产线之前,当地用户企业仅仅将加工设备进行简单的组合。当然,日常的简单维护保养,对这些未组成生产线的机床也十分必要。目前,能效意识和对能源短缺的危机意识,在印度机床制造和用户企业的日常管理中同样已深入人心,人们都意识到,在缩短加工辅助时间、提高生产效率方面还存在很大潜力。

德国人眼中的低工资国家市场

德国机床制造企业面临低工资国家市场和需求日益扩大的有利机会,在被问及什么是适当的市场份额和正确的发展战略时,首先需要回答以下两个问题:如何看待客户特殊的成套设备订货?以及通用型标准机床的潜力如何?位于Mindelheim的Grob公司事业发展部负责人Werner Bürgel首先看到的是,拥有完整的成套设备制造能力的企业面临一个日益扩大的市场,其客户大多为产品及部件制造商(OEM),以及轿车、载重卡车制造企业的一级供应商。2008年初以来,韩国现代汽车(Hyundai)在印度的发动机制造企业已开始大规模使用全自动初级加工设备。印度当地现代化的OEM制造商已在执行与欧洲完全相同的安全和环境保护标准。而通用型标准机床则主要销售到自动化程度较低、从事单一品种批量生产的企业。尽管如此,这些机床所执行的标准与新近开发的由G模型结构单元组成的五轴加工中心G350相同。
Markns Stanik博士是位于Böhningen的MAG公司专用机床设计部负责人,他认为,像冷轧机这样一些高技术专用设备的市场潜力也十分巨大,这种具有高效生产能力的高技术产品,其市场将随着OEM制造商生产基地的建立或搬迁而进一步扩大。争夺这种市场份额不能简单地靠销售,而是要看谁能为这些低工资国家提供合适的加工设备。
位于Salach的车床制造企业Emag公司专门生产用于加工曲轴、凸轮轴等高技术产品的机床,目前也正在计划积极涉足终端产品市场。按照该公司机械设计部负责人Jürgen Möbus的说法,在这些市场中,德国机床因其高柔性、高效率而具有一定优势。尽管德国机床精度高、使用寿命长,但仅凭产品和企业的良好声誉,还不足以成为低工资国家追捧其产品的理由。
尽管低工资国家主要是利用人力成本优势,但专门生产高端系统积分仪和自动机的Reis公司同样对这些市场感兴趣。据Reis公司应用系统销售部负责人Volker Wünsch博士介绍,在像印度和中国这样的低工资国家中,高端自动化技术大多只被用于如激光焊接等与高技术工艺相关的地方。准确地说,这些国家目前还只应用了一些低成本的简易自动化技术,并未完全采用一流的自动化技术,因此,目前Reis公司的市场销售额相对还较低。然而,在这些亚洲国家中,近15年来,像东欧国家一样,其工资性成本也在逐年增加,对自动化技术的要求也在不断提高。

适合国情的成套加工设备

在低工资国家的发展中,很重要的一点就是选用适合自己实际情况的加工设备。将已在别国成功应用、但未经调整和修改的设计方案和加工设备照搬过来,未必适合本国国情,因此需要适当进行重新布局和设计,例如,对于箱体部件加工工艺,既可以在专用组合机床上完成全部加工,也可以选择用多台简易机床进行分序加工。
MAG公司已为印度市场提供了用于加工汽车方向联轴节及其它轴类零件的设备。Stanik博士认为,不同的国家对此类产品及加工设备的需求都基本相同,其自动化程度与欧洲标准相符,必要时,连制造工艺都应该完全一致。对这些零件淬硬表面的加工是技术要求很高的关键工序,通常是采用CBN砂轮进行强力磨削加工。
针对用户的不同需求,Grob公司的Werner Bürgel还提出了进一步降低单件成本的思路:可以选择采用全自动加工设备和自动化程度较低的加工设备两种加工方案,其中,价格和自动化程度较低的机床用于精度要求较低的粗加工工序,高品质的全自动机床则用于精加工工序。
特殊制造的专用机床一般用于关键工序,这些设备投资较大,生产效率高,在生产中发挥着难以替代的作用。在特殊情况下,一旦设备发生故障,如不能及时为用户提供备件和维修服务,就可能出现生产能力下降甚至停产的情况。
除了效率和精度以外,德国机床最大的优势是技术含量高且适用性强。德国机床制造企业长期对生产过程实行全面而严格的控制,在这方面有着丰富的经验。此外,德国机床都预留了足够的功率储备,机床在极限负荷下运行是绝对不允许的。
成套加工设备发生事故的机率也因不同国家而异。在低工资国家的制造企业中,最大的问题往往是经常出现误操作,其原因是操作工人流动频繁。因此,最重要的是要保证能正确、熟练、完整地操作加工机床和设备。Stanik博士认为,对于这些国家而言,最理想的就是能够杜绝误操作。
为了保证德国机床能成功应用于低工资国家的制造企业,有必要采取一些附加措施。除了操作工人是一个大问题外,气候环境及安全也是重要的考虑因素。电压波动和突然断电是机床控制技术面临的棘手问题。另外,如果环境温度过高,就必须安装大功率的冷却机组。机床还会因为空气湿度太大以及缺乏维护而被锈蚀,空气湿度也会对玻璃刻度尺和光栅传感器产生影响,主轴也常因阻隔空气太潮湿而转动不灵。

降低单件成本的潜力

在对设备制造企业进行调查时,得到了比较一致的答案:为了进一步降低单件成本,必须坚持不断提高机床自动化程度这一发展方向。这一答案原则上适用于各个国家的不同市场,只是自动化程度代表的含义和指标有所不同。Jürgen Möbus将自动化理解为两种趋势:一是加工机床本身自动化程度的进一步提高;二是在提高自动化程度的过程中更需要人与人之间密切合作。Stanik博士以一个德国汽车制造企业为例,即使在这样一个现代化企业中,也并不需要一味提高自动化程度,某些工作(如设备维修),少量具有熟练技能的工人比自动化方案更适用。
在德国,专业技术人才匮乏可能成为进一步提高自动化程度的制约因素。自动加工设备不仅需要精准的构思和设计,而且在制造和以后的运行阶段也始终离不开具有熟练技能的员工,而这些正是当前所缺乏的。
谈到未来自动化技术的发展趋势和潜力,Reis公司认为,在工业机器人的驱动和控制方面,以及用工业机器人从事如去毛刺这一类工作等,都还有很大发展空间。
在德国,能否继续降低单件成本取决于保持较高水平的区域效率、能源效率以及加工设备的使用寿命。从目前情况来看,辅助时间仍有较大压缩空间,如果将被加工工件排列在流水线上,这样每件加工时间就很短,在自动化程度较高的机床上,可能只有预先设定时间的一半,如果再配备有用于加工钢或铸铁的高速切削刀具,加工机床也还有进一步缩短工艺时间的潜力。

图5 亚洲和世界机床市场对各类机床需求的发展与变化

机床“简约化方案”的研究

长期以来,德国机床制造业将注意力集中在为高工资国家设计制造一流的高效加工设备上,至今未能完全成功地设计出适合低工资国家市场需求的机床和加工制造系统(见图5)。
为了更好地应对新的设计要求,一个由德国和印度两国机床制造和使用企业组成的项目小组共同参与了此项研究,该项目得到德国联邦政府文化教育部(BMBF)的支持和赞助,同时,在位于Delhi的印度工艺技术学院(IIT)和位于Coimbatore的PSG技术学院也正在开展这方面的研究工作。
为了尽可能减少各种形式的浪费,有必要将丰田汽车公司精益生产方式(TPS)的原理和方法移植到机床制造业中来。TPS的主要内容为一个基础(低成本)和两大支柱(即时生产和自动化),最终目标是消除浪费、降低成本、大幅度提高生产效率。这种新的理念可以帮助我们为适应不断提高生产率的需求而开发一种称为“简约化方案”机床,它的焦点和核心是将机床设计成具有最基本本质的加工设备,但又能最大程度地满足用户在功能和人性化方面的需求。Stanik博士认为,这种思路还将继续延伸,“简约化方案”对于机床制造者可能并不是无条件的,但对于机床使用者却是必须实现的。机床设计人员心目中的简约化机床应该是由最少的部件和尽可能简单的方法组合而成。
本文作者:晁刚(译)
原载:《工具展望》2009年第2期
上载于:2010-12-20 10:21:25

声明: 切削技术网站刊载此文不代表同意其说法或描述,仅为提供更多信息。

发给好友 收藏 投稿给我们 打印本页

切削技术微信



本文微信分享码

沪ICP备05002856号 不良信息举报
谷歌搜索
本站:
全网:

本页链接

第八届高速加工国际会议等在广…
中国刀协第五届第四次理事扩大…
《硬质合金生产过程中若干问题…
上海金切协会:关于筹备第十一…
上海金切协会:关于筹备换届选…
CCMT2018刀具展品综述
在汽轮机行业金切网2018北…
2018财年肯纳金属全球增长…
山特维克机械2018年上半年…