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[发动机] 发动机装配线生产效率提升要点研究及实践

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发表于 2015-7-28 08:41:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
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发动机装配线相对机加工线存在较大的拓展空间,但需同步提升各种关键要素才能从根本上提升生产效率。本文列举了在效率提升过程中的具体实例,以效率提升为核心进行了论证。
        2012年我国汽车工业产销突破1?900万辆创历史新高,同比分别增长4.6%和4.3%,再次刷新全球记录,连续四年蝉联世界第一,我国汽车工业已进入总量较高的平稳发展阶段。
        发动机的产能不足成为各大车企的一大瓶颈,随着生产运行成本的不断增加,人员成本的不断攀升,生产效率的提升成为一个新课题。对于发动机的装配线而言,生产效率提升至关重要,因为,装配线的设备、人员及工艺相对加工线有着较大的拓展空间。
        背景介绍
        某公司的发动机制造产能自2007年以来,都呈现逐渐增长的趋势(见图1),但相对于整车的匹配量来讲,还需要再一大扩大产能才能满足装配需求。
       

发动机装配线生产效率提升要点研究及实践

发动机装配线生产效率提升要点研究及实践

        该公司发动机的装配线主要是以装配操作工为主的流水生产线,关键的拧紧、测试工位采用自动化设备进行装配或测试,如连杆螺栓拧紧、缸盖拧紧、长缸体泄漏测试及发动机冷试等。流水线的生产效率主要取决于整线的生产节拍,生产线的节拍一般在42s左右,但自动工位的节拍一般控制在40s左右。人员的工作效率也是效率提升的一个难点,人性化的管理及生产环境的改善是提升员工生产效率的关键。
        设备的开动率关系到产能的输出,随着生产设备的日益老化,驱动装置、传感器和测量系统等都会出现故障,严重的甚至导致设备停机等,需要定期对设备的易损件进行更换,对系统进行升级换代,做好PM、润滑及保养等工作,开展有效的预防性维修。现有装配线影响整线运行的主要设备有冷试、长缸体泄漏测试设备以及多轴拧紧机等,须对现有设备采取结构改进、程序优化和定期保养等措施才能确保开动率保持在95%以上。
        生产过程的FTQ也影响着发动机的产出。如果生产线上发动机的FTQ低,则返修及重新测试的数量过多会导致生产堵线或产量减少。目前,FTQ低主要体现在设备的误判及发动机的装配质量缺陷、零部件质量缺陷等问题上,组织团队攻关FTQ提升也是至关重要的。为此,该工厂组建了FTQ攻关小组,全面主导生产过程中各类FTQ低的问题解决,一年来解决了3大设备的FTQ提升问题,由之前的平均90%提升至98%,并将产品的FTQ由之前的97%提升至99%。
        工艺优化是生产效率提升的基础,工艺的制定基于原有产能及节拍需求的前提,如提升现有生产线的节拍,则需要优化平衡工艺和设备动作等来满足工艺节拍要求。目前该工厂已将现有的装配一线的产能由72JPH提升至76JPH,装配二线的产能由67JPH提升至72JPH,两条装配线的年度产能提升了6万多台,如图2所示。
       

发动机装配线生产效率提升要点研究及实践

发动机装配线生产效率提升要点研究及实践

        提升举措
        1. 人性化管理
        发动机装配线上,操作工人的休息时间需合理安排,工作负荷如果过重会导致生产效率低下,在8h内很难保证都有良好的精神状态,特别是夜班的凌晨4~6点,白班中午的12~14点,都是人容易疲劳的阶段。
        针对生产效率提升,需要制定一系列激励制度或措施来提高团队士气,增强团队凝聚力,充分调动操作工人的工作积极性。如调整休息的时间段或周期;举办劳动竞赛,提升团队合作力;增加产量激励制度及适当奖励超产班次最多的班组等。
        2. 设备开动率及FTQ提升
        装配线开动率及FTQ低的主要设备有冷试、气门间隙测量及长缸体设备。目前,冷试设备主要是机械故障及测试程序设置不合理,现通过改进机械结构、调整测试程序已将开动率由85.9%提升至96%。气门间隙测量机的主要问题是测量程序补偿K值设置不合理以及零件尺寸超差等,通过调整K值,增加凸轮轴测台零件超差的上下限后,FTQ由92%提升至97%。长缸体设备主要是封堵机构密封不严,导致测试过程中FTQ低,通过重新设计封堵堵头的结构及改进材料后,FTQ由之前的96%提升至99%。
        下面以几个改进实例进行描述。
       

发动机装配线生产效率提升要点研究及实践

发动机装配线生产效率提升要点研究及实践

        实例一:飞轮螺栓拧紧工位不合格
        装配发动机时,飞轮螺栓拧紧工位出现拧紧不合格问题,平均FTQ约75%。其主要表现是:拧紧轴套筒与螺栓对位不准,无法实现拧紧;螺栓拧紧扭力偏低,终扭力小于标准。
        分析原因:托盘位置偏差影响导致套筒对位不准;拧紧轴位置偏差引起套筒对位不准;拧紧套筒过长导致对位时套筒摆动幅度太大;螺栓或螺栓垫片表面粗糙不平,拧紧过程中存在应力,最终导致扭力偏低;员工手动控制拧紧机移动距离及控制拧紧过程中拧紧机的位置,易出现拧紧过程中拧紧机晃动,最终造成扭力不稳。
        解决措施:
        (1)增加托盘顶升装置 通过增加托盘顶升装置来避免发动机到站位置偏移、受辊道影响导致套筒无法对准螺栓情况的发生。
        (2)优化拧紧程序 增加拧紧轴套筒对位程序,使套筒对位更加顺利;增加中间反松步骤,消除拧紧过程中零件表面颗粒或杂质引起的应力因素影响。
        (3)调整拧紧轴位置及中心距 调整3根拧紧轴的位置及中心距,消除拧紧轴本身位置不对导致套筒无法对准螺栓的情况。
        (4)更换短套筒 将原80mm的长套筒更换为38mm的短套筒,同时加大拧紧机移动距离,减少拧紧过程中套筒摆动引起的扭力不稳定。
        (5)增加拧紧机助力装置 增加汽缸装置,将由操作工手推拧紧机改造成设备推动,消除拧紧时拧紧机移动不到位或操作工手臂晃动导致的扭力不稳定。
        实施效果:通过实施以上措施,飞轮螺栓对位不准及拧紧扭力偏低的问题得到有效抑制,拧紧合格率得到较大提升,由平均75%提升至99%以上,如图3所示。
       

发动机装配线生产效率提升要点研究及实践

发动机装配线生产效率提升要点研究及实践

        实例二:预防性维修
        通过诊断监测技术实现对设备状态进行监控,对故障进行预测,减少非计划性停机;通过对设备的升级改造,提高员工维修技能,提升设备可靠性,使设备便于维护维修,减少设备停机次数和维修时间。
        该公司与某大学正在合作开发PDM预测性维修点检系统,具体内容包括:根据设备失效模式的故障树模型,制定、完善加工设备的点检标准,规范设备点检工作;开发点检信息管理系统,实现对点检标准库以及点检过程的标准管理;开发设备故障、异常和劣化的趋势分析、预测、诊断和评估模块,实现对设备健康状态实时监控,及时预测设备潜在故障,为预知性检修提供科学依据。
        3. 生产工艺及节拍优化
        装配线的生产工艺主要分为内装、外装工艺,生产效率的提升主要是平衡外装工艺,另外对现有的生产节拍进行优化调整,提升节拍。一般是通过优化步骤,减少等待与多余步骤来缩短节拍。表中所示为该公司在效率提升过程中采用的一些优化方案。
        4. 工作环境改善
        改善工厂作业环境,员工操作环境舒适化也是效率提升的一项关键工作。目前,该公司正在制定一些举措来提高车间的生产环境:优化厂房的送排风系统,季节性的人为调控厂房内的空气质量;设备保洁、地面保洁以及化学品管理采用服务外包的形式,即降低成本又提高了效率和服务积极性。
        5. 零件配送过程改善
        发动机零件的配送节拍及准确率关系着装配线的生产效率。该公司现有发动机机型共计约20种,在零件的防错上需要制定较多的控制手段,物料的配送需要建立线边零件库进行周转。零件的质量要严格按照“三不原则”,对物料的收、发和存等需进行系统化管理。
        (1)不接收有缺陷的物料 根据发动机物料精密性、外观、尺寸要求高、需防尘、防潮和防锈等特点,不断总结,从以下四个方面持续改进,做到“四位一体”,有效避免了缺陷物料流入发动机工厂,筑起了第一道坚固的防火墙。
        ①不断改进、优化物料的包装器具,将由包装器具引起的零件质量问题降至最低。
        ②每周对第三方物流的存储现场、转包装操作及运输车辆等进行审查,提高三方物流的管理及服务能力。2012年,三方物流5S及目视化覆盖率达到90%以上,短装、混装和供应商不安全行为等比2011年降低36.9%,防错体系建立覆盖率达到80%,零件预警次数下降70%。
        ③加强来料检查核对,按照零件类型进行30%、60%和100%的抽查并核对。
        ④通过培训及竞赛等方式提高员工质量意识及技能,平均每年进行1次防错竞赛、1次操作技能竞赛,每个月对员工进行重复培训。
        (2)不制造有缺陷的物料
        ①各种不同类型、功能及性质的物料分区域、依据先进先出存储,如大件区域、小件区域、除湿区域、非除湿区域、可疑物料区、项目零件区、PTR物料区和溢库区等。物料的分区域存储,有利于物料的接收入库、盘点、取料和防错,确保零件的存储质量。
        ②物料接收入库采用平板车推拉及叉车装卸,尽量避免二次搬运给零件带来的质量影响。
        ③严格按照先进先出进料、取料,对于物料存储时间超过一个月的,定期进行跟踪和处理。
        ④每班次下班前对库房物料进行盘点及核对。
        (3)不传递有缺陷的物料
        ①物料转运采用防尘、防雨的转运车进行短途驳运,确保物料在室外转运期间的质量安全。
        ②接收到物料备料信息,备料员进行按制定好的线路进行备料,备料过程中对每一箱物料检查、核对。
        ③转运司机对所转运物料再次进行检查核对。
        ④配送员对配送物料再一次进行检查、核对,确保零件数量、质量无误后方可配送上线。
        经过以上多重检查、防错,该公司发动机装配线现有的物料配送准确率达99%以上。
        结语
        发动机产能的拓展是各大车企目前正在研究的新课题,企业的各种要素均关联着生产效率,应综合提升各要素才能从根源上提升生产效率。发动机装配线是工厂的产品输出点,直接关系着生产任务的交付,随着我国汽车工业的腾飞,发动机的产能需求不断攀升,装配线的生产效率提升迫在眉睫。通过该公司各级团队的共同努力,在不增加设备、人员等的基础上,成功将现有的两条发动机装配线的年度产能提升了6万多台,效率提升效果显著。
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