提高焊接产能.doc

从提高焊装产能到提高焊接效率

　在汽车焊装车间，在不进行大的改造或投资的前提下，消除焊装生产线的瓶颈、改进和缩短标准作业时间、减少焊接时间以及在一定条件下增加操作人员及工装设备的方法都是提高焊装产能的有效措施。这些方法不仅能提高产能，同时，也有利于促进生产效率和效益的提高。

问题的由来
　　像其他耐用消费品一样，汽车也有它的产品生命周期。在其整个生命周期当中，依据科学的预测和对市场反应的追踪，合理地确定和调整生产线产能是减少投资、提高效率、提高投资回报率的重要环节。通常，理想的产能应当与市场需求完全吻合。但实际上，实现产能的柔性化是难以做到的。为了最大限度地提高产能的利用率，降低投资风险，企业往往把一期投资所形成的产能做的比较保守一些。之后，根据市场反馈，再进行二期、甚至三期改造，以达到市场需求的产能产量。

　　一次投资达到市场需求产能的情况，这种投资对市场预测的准确度要求极高，极易产生产能过剩、投资利用率降低的风险。在产品生命周期的成长阶段，依据市场需求对产能进行二次改造从而满足市场需求的情况。一般说来，这种二次投资的方式所带来的产能过剩浪费比起一次投资要少，风险也小，只是二次产能改造应尽量避免停线或采取通过生产计划安排不影响向销售交车的短期停线。由于市场需求变化，造成在第二次产能改造之前，一期产能已不能满足市场需求的情况，这也是本文所关注解决的问题。通过本文所采取的方法，形成附加的产能（产能Ⅲ）。

　　提高产能带动效率和效益的提升

　　在汽车制造的四大工艺中，很难说哪项工艺注定是瓶颈。一般从减少投资的角度出发，由于焊装车间的投资相对高些，因此，焊装车间也经常会成为整车制造过程的瓶颈。对于焊装车间来讲，每一条生产线也会有其本身的瓶颈。消除这些瓶颈，可以提高生产速度，在一定范围内提高产能，从而带动整条生产线和整个生产过程的效率和效益的提升。

　　消除瓶颈的做法首先是对整个生产线进行逐工位的时间测量，按时间长短进行排序，将用时最长、又不能满足新节拍要求的工位定义为瓶颈工位。然后逐个对瓶颈工位进行时间分析，对瓶颈工位每一个加工人的每一个加工操作步骤进行分析。看是否存在相互配合问题，是否存在更多的等待时间，是否有操作可以被转移或分解到其他非瓶颈工位完成，对于那些关键路径尤其要给予特别的关注。

　　瓶颈工位的消除同样需要系统地进行，避免在现有瓶颈消除后，再产生新的瓶颈。通常，消除瓶颈工位时，往往对其前后的几个工位也要进行分析。随着产品投产阶段虚拟制造技术的应用，不增加工装、设备或人员，仅通过工序、工步间平衡提高生产节拍的可能性会变得越来越小。

　　当瓶颈消除后这里所说的瓶颈消除是指在整个生产线上没有明显的瓶颈，或者说瓶颈工位总数在整条生产线中所占的比例超过生产线的30%时，进一步消除瓶颈的努力将不会再有明显的效果。改进标准作业时间将成为进一步提高产能和效率的另一个途径，这里讲的标准作业时间是指对于特定人群在接受标准作业培训后，完成相关作业和动作所需的平均时间。标准作业时间是工程人员编制工艺文件的依据，在焊装车间它包括预检时间、涂胶时间、装配时间、定位及卡紧时间、焊接时间、检查时间、转运时间以及其他相关辅助时间。

　　当瓶颈消除后这里所说的瓶颈消除是指在整个生产线上没有明显的瓶颈，或者说瓶颈工位总数在整条生产线中所占的比例超过生产线的30%时，进一步消除瓶颈的努力将不会再有明显的效果。改进标准作业时间将成为进一步提高产能和效率的另一个途径，这里讲的标准作业时间是指对于特定人群在接受标准作业培训后，完成相关作业和动作所需的平均时间。标准作业时间是工程人员编制工艺文件的依据，在焊装车间它包括预检时间、涂胶时间、装配时间、定位及卡紧时间、焊接时间、检查时间、转运时间以及其他相关辅助时间。
通过对标准作业时间的改进和缩短，从而达到生产效率的提高。在所有标准作业时间里，焊接时间平均所占的比例相对较大，因此，也常常成为提高效率最受关注的地方，图2为用于进行时间分析的单个工位各操作者加工时序。对于电阻点焊来说，标准焊接时间包括：标准定位点焊时间和标准补点焊时间，依据焊钳进入的难易程度又进一步分为标准复杂焊点点焊时间与标准简单焊点点焊时间。标准点焊焊接时间包括焊钳进入时间、实施焊接时间和焊钳退出时间。改进和缩短机器人点焊的焊钳进入和退出时间主要是靠优化机器人运动轨迹和提高机器人运动速度。改进和缩短手工点焊的焊钳进入时间可以靠增加电极臂辅助限位或增加操作人员的方法。当然，改进焊钳的吊挂、改变焊接顺序也是经常用到的方法。对于纯焊接时间的改进和缩短应慎重进行，因为焊接规范通常是由具有一定经验的专业工程师设定的，也可能是由谙习设备性能的设备厂家服务人员设定的，一旦调好通常不再改变。但并不是说没有改进和缩短的余地，而是要依事而定。当所焊接的焊点并非重要焊点，也无特殊质量要求时，就可以通过将焊接规范由软规范调整为硬规范来实现缩短焊接时间的目的，这种时间缩短的效果有时可达100%。对于电阻点焊来说，硬规范比软规范的效率高，但飞溅倾向大、焊接接头抗疲劳性差、且相同条件下发生焊接质量缺陷的概率更高。因此，多数对质量要求较高的产品，如军品、航空、航天产品更多采用偏软的规范，而那些普通的民用产品，特别是大批量生产、对成本要求较为苛刻的则多采用硬规范。

　　在优化工艺、消除瓶颈和改进标准作业时间所带来的效率和产能的提高都不能满足市场需求时，增加少量人和设备的方法也会起到事半功倍的效果。一般来说，按照人们的理解，在生产线上增加工人都会降低效率，事实上不是绝对的。通常，加人是否合理取决于加人所产生的效益。在其他因素不变的情况下，可用以下公式简单计算：

　　式中：m为提产所增加的人员数量；M为提产前的人员数量；v为提产的数量；V为提产前的产能数量。

　　这个公式表示由提产所增加的人员比例小于提产的比例，就能保证人均劳动效率不降低。当然实际操作时，还要考虑人员的培训成本、管理成本。通常来讲，这种增加人员的办法更适用于同一企业内部或集团内部的人力资源共享，即当某种车型销售下滑，而其他车型市场需求超出当前产能的时候。显然，采用增加操作人员的办法用于手工生产线对提高产能更适用。

　　最后，当通过增加人员的办法依旧不能满足市场对产能的要求，并且二期改造又不能立刻实施时，通过添加少量必要的工装、设备来提高产能成为最后的选择。为保证该车型产品的投资回报率不受影响，生产线改造费用简单计算为：

　　式中：a为生产线改造费用；A为改造前生产线的投资；K为改造应用的产品数量占产品全生命周期效益的产品总量的比例；v为提产的数量；V为提产前的产能数量。

　　表明：为提高产能而进行的生产线改造的费用与生产线初期投资之比应小于产能增长量与初期产能之比，并应考虑改造应用的产量在生命周期总产量所占的比例。

　　前文所述的消除瓶颈、改进和缩短标准作业时间、减少焊接时间以及在一定条件下增加操作人员及工装设备的方法，都是在不进行大的改造或投资前提下提高焊装产能行之有效的方法。这些方法不仅提高了产能，在一定时间内解决了市场需求量增长过快与生产供给不足的矛盾。同时，也促进了生产效率和效益的提高。

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生产能力的计量单位确定以后，计算生产能力就不是一项复杂的工作。相比之下，机械制造企业的生产能力计算稍微复杂一些，主要原因是这类企业产品的加工环节多，参与加工的设备数量大，设备能力又不是连续变动的，而是呈阶梯式发展的，所以各环节的加工能力是不一致的。计算工作通常从底层开始，自下而上进行，先计算单台设备的能力，然后逐步计算班组（生产线）、车间、工厂的生产能力。

1.流水线生产类型企业的生产能力计算
在大量生产企业，总装与主要零件生产都采用流水线生产方式，因此，企业生产能力是按每条流水线核查的。先计算各条零件制造流水线的能力，再确定车间的生产能力，最后通过平衡，求出全厂的生产能力。 生管物控论坛

（1）流水线生产能力计算
流水线的生产能力取决于每道工序设备的生产能力，所以，计算工作从单台设备开始。计算公式如下：
Fe
M单=----
ti
式中M单——单台设备生产能力；
Fe ——单台设备计划期（年）有效工作时间（小时）；
ti ——单位产品在该设备上加工的时间定额（小时/件）。
工序由一台设备承担时，单台设备的生产能力即为该工序能力。当工序由S台设备承担时，工序生产能力为M单×S这种由设备组成的流水生产线，各工序能力不可能相等，生产线能力只能由最小工序能力确定。

（2）车间生产能力的确定
车间能力确定需要分几种情况讨论。如果仅仅是零件加工车间，每个零件有一条专用生产线，而所有零件又都是为本厂的产品配套，那么该车间的生产能力应该取决于生产能力最小的那条生产线的能力；如果是一个部件制造车间，它既有零件加工流水生产线，又有部件装配流水线，这时它的生产能力应该由装配流水线的能力决定。即使有个别的零件加工能力低于装配流水线能力，也应该按照这个原则确定，零件能力不足可以通过其它途径补充。

（3）工厂生产能力确定
在确定了车间生产能力的基础上，通过综合平衡的方法来确定工厂的生产能力。第一步对基本生产车间的能力作平衡。由于各车间之间加工对象和加工工艺差别较大，选用的设备是不一样的，性能差别很大，生产能力很难做到一致，因此，基本生产车间的生产能力通常按主导生产环节来确定。所谓主导生产环节是指产品加工的关键工艺或关键设备，这些生产环节的能力决定了某些基本生产车间的能力，同时也基本限定了工厂的生产能力。第二步对基本生产车间与辅助生产部门的能力作平衡。当两者的能力不一致时，一般说来，工厂的生产能力主要由基本生产车间的能力决定。如果辅助部门的能力不足，可以采取各种措施来提高它的能力，以保证基本生产车间的能力得到充分利用。 生管物控网（www.sgwk.info）

2.成批加工生产类型企业的生产能力计算
这种类型的企业，生产单位的组织采用工艺专业化原则。产品的投料与产出有较长的间隔期，有明显的周期性。它们的生产能力计算与工艺专业化原则划分车间和班组有密切关系，有自己的特点。

（1）单台设备及班组生产能力计算
在这类企业中，车间内班组是最小生产单位，每个班组配备一定数量的加工工艺相同的设备，但它们的性能与能力不一定相同。所以班组生产能力的计算也是从单台设备开始。
由于加工的零件不是单一品种，是多对象多品种，数量可达上百数千种。所有零件的形状大小不同，加工的工艺步骤不同，加工的时间长短不一，这时不能用产出量计算，而只能采用设备能提供的有效加工时间计算，称为机时。
计算公式如下：
F e = F o ×η= F o ×( 1－θ )= F o – d
其中：
Fo ——年制度工作时间；
η ——设备制度工作时间计划利用率；
θ ——设备计划修理停工率；
d ——设备计划修理停工时间。
如果班组内全部设备的加工技术参数差异不大，则全部设备的机时之和就是班组的生产能力。如果技术参数相差很大，以车床为例，床身长度和回转半径两个参数规定了设备可以加工的工件尺寸，这时有必要再分别统计不同参数设备的机时，着重查看某些大工件的设备加工能力是否满足。
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（2）车间生产能力的确定
由于班组的加工对象是零件，它们的能力以机时计量是合理的，而对于车间它的生产对象往往是产品或零部件配套数，所以它的生产能力应该以产量计算。工时与产量之间的换算是很容易的，换算后可能会发现，各设备组（班组）的生产能力是不平衡的，车间的生产能力可以按关键设备能力来确定。能力不足的设备组，可以通过能力调整措施来解决。

（3）工厂生产能力的确定
工厂生产能力可以参照主要生产车间的能力来确定，能力不足的车间，可以用调整措施解决。