机加零件精益单元构建与应用_陈思涛

机加零件精益单元构建与应用
陈思涛 温 良 李国华
（ 中航工业成都飞机工业（ 集团） 有限责任公司专业厂 四川 成都 610092 ） 摘 要： 以专业厂目前的生产组织模式现状为切入点 ， 从精益加工单元构建流程的 6 个步骤详细论述了精 益加工单元在专业厂设计与构建 ， 并分别从减小工时消耗、 提高设备利用率、 增加产出量、 降低操作 者劳动强度、 提高工艺技术管理水平等 5 个方面进行了评价， 这对其它企业构建精益加工单元将有 现实的指导意义。 关键词： 精益生产； 加工单元； 成组技术； 工艺优化 中图分类号： TH165 文献标识码： B DOI： 10． 19287 / j． cnki． 1005 － 2402． 2017． 05． 030
确定精益单元有效作业时间 根据客户需求清单， （ 每班有效工作时间为计划工作时间 （ 每班 8 h ） 减去 班前会、 中间休息及 6S 等时间， 这里取 6． 5 h ） ， 这里 按每年有效工作天数为 240 天， 每天有效工作时间为 13 h（ 两班） ， 计算客户需求节拍时间： 节拍时间 = 每时间段总有效工作时间 每时间段客户需求数量 240 ˑ 13 ˑ 60 = 9 708 = 19 ． 28 min
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典型案例： 如图 3 所示， 类似法兰盘工件采用成组 工艺优化， 工序集中， 应用倒角铣刀去毛刺及倒角， 仅 需要 2 3 道机加工序便完成工件加工。 缩短工艺流 程 50% ， 大大减少工件搬运距离， 降低工件跨工段的 等待、 工作协调等管理成本。 （ 2 ） 优化编程工艺及切削参数 优化编程工艺及切削参数是提高加工效率的有效 手段之一。加工单元构建与试运行过程中， 需要进行 大量的切削参数优化工作。 根据机床加工特性， 现场 加工经验， 优化走刀轨迹、 进退刀方式， 粗加工提高加 工效率， 精加工保证产品表面质量为原则 ， 不停地调整 优化切削参数， 最终达到合理优化加工参数， 149 ·
表2
典型零件时间观察
根据精益加工单元规划， 按照选取零件族， 综合统 计客户订单需求， 明确各项零件需求数量与需求总件 数， 形成客户需求产量清单（ 表 3 ） 。
表3
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 产品图号 XX － YY － 200 － 00 XX － YY － 201 － 00 XX － YA － 200 － 00 XX － YB － 200 － 00 XX － YC － 200 － 00 XX － YD － 200 － 00 XX － YE － 200 － 00 XX － YF － 200 － 00 XX － YG － 200 － 00 XX － YH － 201 － 00 XX － YJ － 200 － 01 XX － YK － 201 － 01 XX － YL － 200 － 02 XX － YM － 200 － 02 XX － YN － 201 － 02 XX － YQ － 200 － 01 合计
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1． 1
精益加工单元的设计
选择产品族
选择产品型号主要是对零件进行分族 、 分类 、 分 单元 。 利用成组技术 ， 对零件进行相似性分族 ， 寻找 工艺相似高的零件系列 ； 依据产品的价值进行分类 ， 制定不同的生产管控和库存策略 ； 选定零件族或工艺 相似性高的若干族 ， 构建加工单元 ， 匹配规划工厂里 。 的整体资源 运用精益制造中集中产品系列对专业厂的零件进 “零件簇” 行 划分， 将多种产品， 按一定的相似性准则， 将看似孤立的零件按相似性原理划分为具有共性特征 的一组， 分类成组， 实现工艺流程标准化、 刀具使用系 列化、 工装设计通用化， 如图 1 所示。从而为精益生产 加工单元建立基础条件。
客户需求产量清单
年产架份 268 268 268 268 268 268 268 268 268 268 268 268 252 252 252 268 单机数量 2 2 1 1 2 4 2 2 2 1 1 2 5 4 4 2 年产件数 536 536 268 268 536 1072 536 536 536 268 268 536 1260 1008 1008 536 9708
1． 2
现状与需求分析 通过选取精益加工试点项目对象， 确定典型零件
通过 P － Q 分析（ 图 2） 来了解为生产某零件族筹建 的单元负荷是否充足， 最终确定加工单元加工的产品族。 运用产品工艺流程路径分析法按以下步骤编制
表1
后， 运用时间观测表对典型零件生产阶段工序作业时 、 间 换型时间、 等待时间等进行跟踪观测， 通过查询 FO 原始数据记录表、 现场模拟作业、 现场跟踪等手段进行 数据统计， 形成典型零件时间观察表（ 表 2 ） 。
有大量投资的情况下， 需要大幅度提升生产效率的有 效解决方案。
P． R 分析工作表 （ 表 1 ） ， 并结合专业厂精益单元构建 基础条件， 从 I 类零件中选取典型零件。 ①单机数量从大到小依次排列产品图号并按工艺 流程顺序填写工序号及设备名称缩写 。 ②组合使用相同类型设备的产品图号并分类 。 ③选取典型流程为“铣工 → 钳工 → 数控铣 → 钳工 的零件作为构建精益加工单元试点对象 。 →中检” ④从选取的试点对象中产量最大、 工序最长的产 品图号作为典型零件。
②高效工具应用 一般来说， 设备、 工装和工件毛坯是根据工厂现有 实际选择， 因而加工工艺、 金属去除率和刀具成为提高 效率的简便方法。因此， 选择合适的工具系统， 改变原 有的加工模式、 更新工艺流程， 成为提高效率的关键。 典型案例： 如图 7 所示， 通过 T 型铣刀及倒角铣刀 的应用， 实现工件工序集中， 缩短工艺流程 70% ， 提高工 件加工效率、 减少钳工手工作业量， 并大大减少工件搬 运距离， 降低工件跨工段的等待、 工作协调等管理成本。 1． 4 精益单元布局设计 根据现有条件， 专业厂通过统计 2014 年度所选零 件族零件的年产量及各工序的工时定额时间， 如表 4 所示，计算单元所需的设备型号和需要台数 。 （ 1 ） 生产线平衡率 ε 计算
即： 客户需求节拍时间为 19． 28 min。 1． 3 产品族工艺优化 以 为实现精益单元能按节拍连续生产 ， 调整工艺， 成组工艺设计为基础， 依据节拍时间调整各工序的作 业内容或工作量， 对工序进行合并、 拆分， 使得各工序 的循环时间尽可能相等； 改善循环时间超过节拍时间 的瓶颈工序， 消除作业过程浪费或通过作业自动化缩 短瓶颈工序的循环时间， 使循环时间短于节拍时间。 （ 1 ） 成组工艺设计 在零件分类分簇管理的基础上， 将成组技术与精 益制造有机结合， 对飞机系统零件进行成组加工、 套材 加工技术进行研究， 以实现飞机系统零件的高效数控 加工， 从而提高机床使用效率， 节约占机时间， 降低设 备使用零件材料成本。
典型案例： 如图 4 所示， 支座工件优化数控编程走刀 轨迹、 进退刀方式等， 在粗加工刀路中， 大量减少进退刀 及空中提刀等非切削路径， 提高工件加工效率约 20% 。
（ 3 ） 改进工艺装备 改进工艺装备也是提高加工效率的有效手段之一。 ①快速换模， 缩短生产准备时间 以成组技术为基础， 采用零点定位系统， 建立飞机
The construction and application of the lean unit of machining parts
CHEN Sitao，WEN Liang，LI Guohua （ System Parts Factory ，AVIC Chengdu Aircraft Industrial（ Group） Co． ，Ltd． ，Chengdu 610092 ， CHN） Abstract： In this paper，the production organization mode of the status quo of professional factory at present as the starting point，six steps to build process from the lean processing units are discussed in detail in the lean processing unit and the construction of professional factory design ，and evaluate respectively from five aspects including rdeucing working － hours consumption improving equipment utilization ， increasing production，reducing labor intensity，improving technology management level ，it will have practical guiding significance for other enterprises to build the lean processing unit． Keywords： lean production； processing unit； group technology ； process optimization 作为公司飞 机 机 加 零 件 制 造 的 专 业 厂 ， 经过近 几年来的技术 改 造 、 数控加工转化优化和生产组织 结构的不断调 整 完 善 ， 在一定程度上缓解了交付压 力， 但由于历史原因 ， 专业厂生产线的布局采取按机 床功能的机群 式 布 置 ， 一个工件加工往往需要通过 若干个机群式工段 ， 运行路线往返曲折 ， 工件在车间 内周转时间 和 距 离 长 ， 管 理 成 本 高。 随 着 公 司 科 研 项目的不断增 多 和 转 包 产 品 的 增 量 ， 要不断满足顾 客对产品研制 和 交 付 周 期 越 来 越 短 要 求 的 同 时 ， 另 外还要适应市场化环境下降低成本与增加效益的诉 求， 按照现有的 生 产 管 理 模 式 已 经 很 不 能 适 应 当 前 发展的需求 。 目前， 解决产品批量生产的手段依然是加班加点 、 。 这些解决 增加人员设备以及产品外协这“老三样 ” 方案只能应付临时任务而不能真正解决产品生产存在 的问题。如何更好地借鉴国内外先进的管理经验， 提 升专业厂管理水平， 提高效益是专业厂发展面临的重 大课题。 专业厂传统小批量生产模式主要存在以下问题 ：