文/李爽，李學斌，周維·一汽豐田生產(chǎn)制造技術部

整車廠投入一條自動化沖壓生產(chǎn)線的成本基本上都超過了1 億元人民幣，加上廠房建設、工位器具設置以及生產(chǎn)運營等方面的投入，使其成為整車制造環(huán)節(jié)重要的成本構(gòu)成部分。怎樣提升生產(chǎn)線可動率和生產(chǎn)速度、提高沖壓產(chǎn)品質(zhì)量，進而充分發(fā)揮自動生產(chǎn)線的制造能力，是沖壓車間管理人員須要面對的課題。

本文從介紹大型生產(chǎn)線綜合效率的評價指標著手，討論影響自動沖壓生產(chǎn)線生產(chǎn)能力的因素以及解決辦法，進一步探討如何將自動化沖壓生產(chǎn)線的產(chǎn)能發(fā)揮到極致，并能夠穩(wěn)定維持在較高水平的措施和工作方法。

批量制造單位的生產(chǎn)組織

最具代表性的生產(chǎn)指示系統(tǒng)是豐田公司的“看板”(圖1)，它強調(diào)了整車生產(chǎn)線的要求，供應商須按時按量供給總裝配線需要的零部件，降低了裝配線側(cè)的庫存量，進而縮小廠房面積、降低資金占用以及避免產(chǎn)生大批量不良品。沖壓工程有時也會被認為是整車裝配線的供應商，它需要根據(jù)整車線下達的要貨看板，組織適宜的精益生產(chǎn)以期達到人財物效用的最大發(fā)揮這個目標。

根據(jù)后工程下達的要貨看板，綜合考慮板料在庫狀態(tài)、產(chǎn)品庫以及后工程線側(cè)在庫狀態(tài)和存儲面積、工位器具數(shù)量、沖壓機和模具近期維護保養(yǎng)狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量波動情況等因素，制定合理的成階梯狀分布的排產(chǎn)計劃是沖壓工程實現(xiàn)“精益生產(chǎn)”的前提。這就要求排產(chǎn)計劃制定人員對生產(chǎn)情況十分熟悉，對現(xiàn)場的設備模具狀態(tài)、物流運轉(zhuǎn)、質(zhì)量控制情況，甚至操作人員技能狀態(tài)都有較深入的理解。生產(chǎn)一線人員也要及時統(tǒng)計生產(chǎn)數(shù)據(jù)，尤其對有停機的時間段要分類統(tǒng)計并進行分析，將有參考意義的分析結(jié)果向設備/模具維護、物流和排產(chǎn)人員及時橫向展開。

更換模具造成的生產(chǎn)停機是避免不了的，不過是時間長短的問題。隨著壓力機自動化功能的增加、模具制造精度的提高以及操作工人技能的提升，目前換模的平均停機時間最短可以做到3 至5 分鐘，算上出合格品的時間可以控制在10 分鐘以內(nèi)。下面介紹一些縮短換模停機時間的技術和方法。

⑴根據(jù)生產(chǎn)線自動化程度的不同，換模時需要的人工數(shù)也不盡相同，一般一個工作日更換模具的次數(shù)由幾次到十幾次，且時間也不能完全固定。所以要做到生產(chǎn)進度的可視化，讓相關人員提前知道換模時間。

⑵有條件的公司將模具的尺寸做到統(tǒng)一的高度，在模具高度不一致的情況下，銜接兩次生產(chǎn)的模具高度差要盡量小，否則會造成滑塊調(diào)整的時間過久，勢必造成停機時間的增長。

⑶兩次銜接生產(chǎn)沖壓件的板料尺寸要盡量相近。這樣，無論送料系統(tǒng)使用的是1 套全自動化的通用板料端拾器，還是幾套需要自動/人工轉(zhuǎn)換的半自動或部分通用的板料端拾器，調(diào)整量相對較小進而可以縮短調(diào)整時間。

⑷一般沖壓生產(chǎn)線的壓力機臺數(shù)以滿足所生產(chǎn)產(chǎn)品的最大工序數(shù)設置，生產(chǎn)少工序產(chǎn)品時使用空工位器具作為自動化搬運系統(tǒng)的臨時托盤。在對這些需要使用空工位器具的產(chǎn)品進行工序排布時，要統(tǒng)籌規(guī)劃空工位器具具體設置的工序，盡量排到同一工序，并做到盡可能的通用。自動化沖壓線工作臺如圖2 所示。

⑸雙工作臺已經(jīng)成為自動化沖壓生產(chǎn)線的標配，合理的模具存放布局、吊運路線以及轉(zhuǎn)換順序的設計，對提高作業(yè)安全性和效率有很大裨益。生產(chǎn)計劃的制定要考慮線外模具吊運轉(zhuǎn)換的時間，避免造成因生產(chǎn)批量過小導致上一批次生產(chǎn)結(jié)束，而下一批次的模具還沒準備好造成的生產(chǎn)等待停機。

⑹首個合格件的判定也需要時間，產(chǎn)品不同需要的時間或長或短。諸如側(cè)圍、車門等沖壓件，進行面品質(zhì)檢和開裂檢查等項目一般會占用10 分鐘以上的時間。在平時的生產(chǎn)中，將發(fā)生過品質(zhì)問題的部位和工藝上需要重點檢查的部位在現(xiàn)場的《作業(yè)指導書》上標明，首件出來后由專檢人員根據(jù)產(chǎn)品品質(zhì)履歷及《作業(yè)指導書》，快速判斷能否開始此批次產(chǎn)品的生產(chǎn)，也將縮短換模工作造成的停機時間。這里需要強調(diào)的是，在應該做的工作不漏項的前提下，合理安排工作順序和銜接流程，可以提高工作效率。

生產(chǎn)計劃的制定還需考慮設備和模具的檢修周期，設備的維護保養(yǎng)和一般檢修會安排在停產(chǎn)時間段。自動化沖壓生產(chǎn)線的構(gòu)成復雜，需要保全人員嚴格按照《維護保養(yǎng)手冊》進行點檢和養(yǎng)護。尤其需要注意的是，不能因生產(chǎn)任務繁重或設備運行時“看起來沒有異?！钡仍蚓头艞夵c檢維護，這樣將造成極大的故障隱患。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)的記錄和統(tǒng)計是一項繁瑣的工作，一般需要整月甚至整年的數(shù)據(jù)積累和分析才能呈現(xiàn)出自動沖壓生產(chǎn)線在某一方面的表現(xiàn)規(guī)律。生產(chǎn)看板的下達、設備模具的維護保養(yǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量的提升等工作都要從以上數(shù)據(jù)中找到能夠反映設備模具工作狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量波動等方面的規(guī)律有重點的開展工作，這樣也許可以實現(xiàn)事半功倍的效果。

設備工裝性能的充分發(fā)揮

沖壓生產(chǎn)是生產(chǎn)線和模具相互配合完成的一系列復雜而連貫的制造過程，單獨討論生產(chǎn)線或模具的SPM 都不能全面有效的描述制造某個沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)速度。生產(chǎn)線的SPM 根據(jù)客戶的要求和行業(yè)水平，基本上在其制造安裝后就固定了。而模具卻受到更多因素的影響，如產(chǎn)品形狀復雜程度、自動化搬運曲線幅度、車型迭代周期等等。在此著重介紹如何提高自動化沖壓生產(chǎn)線整體SPM 水平的運作方法。

假設自動化沖壓生產(chǎn)線Ω 的SPM 為4 ～12，負責A、B、C 三種(一般1 條沖壓生產(chǎn)線負責10 ～20種甚至更多沖壓件的生產(chǎn)，這里為了便于描述暫且舉例三種)沖壓件的生產(chǎn)，其設計SPM 分別為8、10 和12。那么，根據(jù)生產(chǎn)計劃的不同Ω 的SPM 應為8 ～12 間的某個值，假設為10。但在實際生產(chǎn)中往往以低于設計SPM 值運行，這里假定A、B、C 的實際SPM 分別為6、8 和10。此時Ω 的表現(xiàn)指數(shù)為80%，低于我們的預期目標。

這種現(xiàn)象在沖壓車間很常見，很多生產(chǎn)停滯的原因都和生產(chǎn)速度有著直接或者間接的關聯(lián)，如抓取投放工程品的穩(wěn)定性、廢料排放的順暢程度、各種傳感器信號的連續(xù)性等等，降低生產(chǎn)速度后即能夠應付生產(chǎn)。因此，組建一個包括多專業(yè)人員的問題解決小組（包含工藝、機械和電氣保全、模具保全、物流、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)線操作及品質(zhì)檢查等專業(yè)的人員），針對停機或者產(chǎn)品生產(chǎn)速度下降等問題，定期組織集體討論，分析停機現(xiàn)象、檢討各方面誘發(fā)因素、判斷隱患傾向程度、制定解決措施、協(xié)調(diào)在線調(diào)試時間等。

通過討論，針對A、B、C 產(chǎn)品分別制定了方案α、β 和γ，線下的整改工作和準備工作也都得到了較好的實施，在近一輪的生產(chǎn)周期內(nèi)進行調(diào)試，調(diào)試過程主要分三步。⑴在線調(diào)試中，α 實施得較順利，生產(chǎn)A 產(chǎn)品的速度成功由6 恢復至8；⑵在實施β時發(fā)現(xiàn)之前的調(diào)查不夠全面，發(fā)現(xiàn)了新情況需要考慮，當生產(chǎn)速度提至10 時還是停機不斷，調(diào)試人員詳細記錄好發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象后果斷停止調(diào)試，將生產(chǎn)速度降至8 以維持生產(chǎn)；⑶γ 實施后取得了一定的效果，將生產(chǎn)速度提升至11 時能夠維持穩(wěn)定生產(chǎn)，但是當速度提至12 時還是出現(xiàn)停機，調(diào)試人員將C 產(chǎn)品生產(chǎn)速度設置為11，做好調(diào)試記錄并結(jié)束了調(diào)試。

此時A、B、C 產(chǎn)品的生產(chǎn)速度分別為8、8、11，假設綜合SPM 為9，通過此輪調(diào)試Ω 表現(xiàn)指數(shù)提升了10%。此時小組有以下4 個工作需要做：⑴將新的產(chǎn)品生產(chǎn)速率更新到生產(chǎn)作業(yè)文件中去；⑵跟蹤A 產(chǎn)品和C 產(chǎn)品是否因速度變化導致生產(chǎn)中產(chǎn)生新的問題；⑶總結(jié)α 方案，制作總結(jié)報告等資料便于經(jīng)驗傳承，同時檢討α 方案中好的經(jīng)驗是否可以橫展到β 和γ 方案中；⑷根據(jù)新掌握的信息繼續(xù)檢討完善β 和γ 方案，為新一輪的調(diào)試做好準備。

經(jīng)過幾個周期的調(diào)試，將各個產(chǎn)品的生產(chǎn)速率穩(wěn)定在較高的水平上，目前部分設備的表現(xiàn)指數(shù)可以達到95%。以上是開展SPM 提升工作的一般流程，有5 點需要強調(diào)：⑴工作小組包含的專業(yè)要全，涉及到生產(chǎn)線運營的各個方面。⑵物流人員必須要參與。當自動化沖壓生產(chǎn)線設備運行狀態(tài)較穩(wěn)定時，我們只需考慮如何及時將板料送上去并將成品運下來。⑶不要希冀一次就能將所有產(chǎn)品的生產(chǎn)速度提到最高，這是一個漫長而反復的過程。每一輪調(diào)試都要經(jīng)過充分的方案論證和大量的線下工作，需要時時度量生產(chǎn)和調(diào)試的平衡，不斷地搜集線索為下一次調(diào)試制定更加完美的方案。⑷成功案例的經(jīng)驗要及時總結(jié)并進行橫展。⑸從其他單位對標來的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)在本單位實施效果有限，畢竟存在產(chǎn)品外形的差異、生產(chǎn)線規(guī)格的差異和模具制造風格的差異等因素，需要工作小組自主開展工作積累經(jīng)驗。

質(zhì)量是開展工作的工具

上文介紹的提高生產(chǎn)線可用率和生產(chǎn)速度的一些方法和措施，是在生產(chǎn)線的統(tǒng)計數(shù)據(jù)已經(jīng)顯現(xiàn)出問題或者生產(chǎn)已經(jīng)停滯無法繼續(xù)的情況下開展的，那么怎樣保持生產(chǎn)線的效率維持在一定的水平、又怎樣將生產(chǎn)線的效率在一個較高的水平上再次提高呢？產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量波動（圖3）是我們開展工作的有效工具。下面將舉例介紹如何以質(zhì)量為工具開展生產(chǎn)效率提升工作的方法。

通過幾輪努力，制件A、B、C 的綜合SPM 達到了9.6，生產(chǎn)線Ω 的GSPH 也維持在518 左右，即表現(xiàn)指數(shù)和可用率分別為96%和90%。但是，在生產(chǎn)中或多或少都會出現(xiàn)一些制件質(zhì)量方面的波動，如修邊毛刺增長、翻邊不足、硌痕、拉痕等，有些可以通過手修工位修復，有些造成產(chǎn)品報廢。產(chǎn)品質(zhì)量的波動往往是整線OEE 的風向標，如果對這種變化放任不管極可能造成更大的隱患。

假設產(chǎn)品A 在生產(chǎn)中手修率增加了0.1%，小組人員通過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)產(chǎn)品A 時鐵屑增多落到模具及產(chǎn)品表面，造成了硌痕缺陷。通過在線觀察及調(diào)試，發(fā)現(xiàn)修邊模個別鑲塊刃口有崩口現(xiàn)象，在生產(chǎn)時產(chǎn)生了過多的鐵屑。將模具鑲塊刃口進行修復后的生產(chǎn)中鐵屑明顯減少，產(chǎn)品A 硌痕基本消除，避免了模具狀態(tài)繼續(xù)惡化造成長時間停機的隱患。

同樣，制件B 因硌痕手修率也出現(xiàn)上升。調(diào)查未發(fā)現(xiàn)模具鑲塊刃口損壞痕跡，通過對生產(chǎn)過程進行更加細致的觀察，發(fā)現(xiàn)工件被送入修邊工序時不能完全落到底，修邊時鑲塊刃口與板材形成一定的角度產(chǎn)生過多的鐵屑；發(fā)現(xiàn)拉延工序件在修邊處附近的成形情況較樣件有較小的減輕，但是在后續(xù)折彎整形工序得以改善，所以在成品上沒有被發(fā)現(xiàn)。再調(diào)查分析拉延工序成形不充分的原因，排除了模具拉延筋磨損、板料尺寸超差、上料位置偏等因素后，最終發(fā)現(xiàn)壓力機液壓墊的下料右側(cè)，在成形過程中提供的作用力較設定值小，設備保全人員發(fā)現(xiàn)是液壓泵單向控制閥存在滲漏問題，更換后恢復正常。此次整改工作雖然是因某個產(chǎn)品質(zhì)量波動引起，最后卻發(fā)現(xiàn)是由生產(chǎn)線設備存在隱患造成的。

假設產(chǎn)品C 也出現(xiàn)了因硌痕導致手修率上升的問題，根據(jù)經(jīng)驗我們檢查了修邊模鑲塊刃口的狀態(tài)、設備工作參數(shù)和設定值是否存在差異等，均沒有異常現(xiàn)象。通過顯微鏡分析發(fā)現(xiàn)導致產(chǎn)品產(chǎn)生硌痕的異物不是修邊時產(chǎn)生的毛刺狀鐵屑，而是在拉延或成形時產(chǎn)生的片狀的板料表面脫落物，拉延模具本體或鑲塊上也出現(xiàn)了積聚瘤。模具保全人員檢修時發(fā)現(xiàn)積聚瘤也及時進行了打磨作業(yè)，但是生產(chǎn)幾個批次下來就又會反復產(chǎn)生。結(jié)合以上調(diào)查，小組人員分析問題點可能出現(xiàn)在材料上。對板料的規(guī)格尺寸和表面質(zhì)量調(diào)查發(fā)現(xiàn)，來料尺寸符合技術要求，板料表面也未見灰塵等異物。接下來，小組內(nèi)物流人員分析了近期C 產(chǎn)品的要料計劃和材料收入記錄，也沒有發(fā)現(xiàn)異常點。通過聯(lián)絡調(diào)查板料供應單位，發(fā)現(xiàn)本應在庫計劃1～3天的板料在庫量卻達到了1 個月，導致供給沖壓車間的板料經(jīng)長期存放表面油膜揮發(fā)，在產(chǎn)品成形過程中增加了板料和模具間的摩擦力，進而導致局部表面鍍鋅層脫落。通過和板料供應單位協(xié)商，降低了產(chǎn)品C等產(chǎn)品板料的在庫時間，同時建立了異常信息聯(lián)絡渠道，最終基本消除了C 產(chǎn)品表面硌痕的質(zhì)量缺陷。

A、B、C 三個產(chǎn)品的改進過程，說明了如何通過解決質(zhì)量問題進而提升整線可動性，同樣是制件表面硌痕導致手修率上升，最后卻從三個不同的角度解決了問題，從中我們可以總結(jié)以下3 點：⑴要重視沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量波動，這往往是整線運行出現(xiàn)隱患和問題的表現(xiàn)；⑵在解決問題時要全面考慮模具、設備、材料、物流及操作等多方面因素；⑶查找真因時要追究得深入一些，要多問幾個為什么。產(chǎn)品A 模具鑲塊刃口損壞是否是個案？鑲塊損壞的原因是什么？如果壓力機液壓墊故障也是導致產(chǎn)品A 產(chǎn)生質(zhì)量問題的根源，通過小組工作就有可能避免產(chǎn)品B 質(zhì)量問題的發(fā)生。

結(jié)束語

自動化沖壓生產(chǎn)線綜合效率的提升工作涉及到產(chǎn)品管理、設備工裝管理、原材料管理、物流管理以及安全環(huán)境管理等多方面業(yè)務，從單一維度開展工作可能收效甚微，取得的效果維持性也較差。成立工作小組的根本目的是通過一段時間的共同工作，能夠使全部成員互相學習和熟悉沖壓生產(chǎn)要素，最終培養(yǎng)出一批掌握全面技能的沖壓人才。