客車板管材加工設(shè)備性能指標探究
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摘要:根據(jù)國家標準對客車板管材加工設(shè)備關(guān)鍵性能指標進行計算，為企業(yè)提升生產(chǎn)效率提供定量化數(shù)據(jù)，為客車板管材加工設(shè)備智能化提升打基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:客車;關(guān)鍵性能指標;板管材加工;智能制造
1研究背景
為響應(yīng)國家“智能制造2025”，緊跟“兩化融合”工作的開展，深入學習實踐“智能工廠、數(shù)字化車間”的相關(guān)標準。根據(jù)國家標準《自動化系統(tǒng)與集成制造運行管理的關(guān)鍵性能指標第2部分:定義和描述》對客車板管材加工設(shè)備的關(guān)鍵性能指標進行研究?？蛙嚢骞懿募庸ぴO(shè)備的水平是影響整車質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一［1］。由于我國客車行業(yè)發(fā)展較晚，在客車制造裝備的發(fā)展、創(chuàng)新和研究上與國外相比還存在明顯的差距。但在國家“智能制造2025”政策的鼓勵與推動下，這些參數(shù)、關(guān)鍵性能指標是工業(yè)大數(shù)據(jù)的核心和靈魂，可以直觀地體現(xiàn)設(shè)備性能。通過對關(guān)鍵性能指標，如設(shè)備綜合效率等評價指標的研究，可以提升生產(chǎn)設(shè)備效率管理水平和縮小整個行業(yè)的差距，從而采取相應(yīng)措施來促進制造生產(chǎn)過程的優(yōu)化和改善，提高制造企業(yè)的經(jīng)濟效益。本次研究提供定量化數(shù)據(jù)作為指導依據(jù)，為企業(yè)智能化提升打好基礎(chǔ)。
2場景模型(激光板材+激光管材)
在《智能制造系統(tǒng)架構(gòu)》范圍內(nèi)，建立設(shè)備工作場景模型，即激光板材切割機和激光切管機，結(jié)合國家標準《自動化系統(tǒng)與集成制造運行管理的關(guān)鍵性能指標第2部分:定義和描述》，進行實際測量及計算，形成量化指標。［2］場景分為板材加工類激光板材切割機以及管材加工類激光切管機。板材加工類激光板材切割機主要由床身、激光發(fā)生器與外光路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、自動潤滑系統(tǒng)、防護系統(tǒng)及相關(guān)軟件系統(tǒng)等組成。［3］主要用于碳素鋼(冷軋板、熱軋板、鍍鋅板)0．8～20m、鋁板1～4mm切斷加工。工藝流程如下:(1)使用可視排版軟件對需要加工零件進行排版或通過遠程離線編程及UBS接口輸入數(shù)據(jù)。(2)上料臺車從外側(cè)人工上料位運送需要切割材料至自動上料位，自動上料系統(tǒng)的吸盤吸取單片的板料，將板料送至激光切割機的交換工作臺上，由激光交換工作臺自行送入激光切割位。19(3)激光切割機根據(jù)板厚自動調(diào)節(jié)切割參數(shù)，激光切割頭自動開始切割，直至切割完成。(4)激光交換工作臺把已經(jīng)切割完成的板材自動送回到非切割區(qū);自動下料系統(tǒng)把完成切割的板材運送到下料臺車上，當完成設(shè)置的數(shù)量之后，下料臺車自動移動到人工下料位，通過叉車運至分揀位置。(5)進行人工分揀成品、下腳料、廢料。管材加工類激光切管機主要由上料系統(tǒng)、激光切割機床身、激光發(fā)生器與切割頭、控制系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、自動潤滑系統(tǒng)、防護系統(tǒng)及相關(guān)軟件系統(tǒng)等組成。［5］主要用于矩形管的下料切割及打孔。矩形管20*20～100*100mm，壁厚1．0～5．0mm;長度為6米，電泳孔直徑8、12mm，位置不定。型材材質(zhì):20#、Q345、Q700、12Cr17Ni7、06Cr19Ni10。小規(guī)格材料(例如20*30*1．5方管)彈性變形較大，部分型材端頭有毛刺，毛刺余高＜2mm。型材經(jīng)過酸洗磷化處理，且表面帶有少量防銹油，可能有Ф10或Ф12不確定位置的電泳孔。管材為焊管(中間有焊線)，內(nèi)腔焊縫有余高1～2mm。切斷件長度范圍:10～2500mm。工藝流程:(1)調(diào)出離線編程數(shù)據(jù)或進行現(xiàn)場編程。(2)根據(jù)屏幕顯示的數(shù)量及規(guī)格，通過行車起吊將管材放在自動上料架上，然后自動輸送到主機的送料裝置，通過后部定位推動，管材進入加工位置，主夾頭將管材自動夾緊。(3)激光切割頭進行切斷割孔等作業(yè)。(4)成品自動落至料架上，料渣和廢料通過翻轉(zhuǎn)門落到廢料箱。
3數(shù)據(jù)定義
根據(jù)《自動化系統(tǒng)與集成制造運行管理的關(guān)鍵性能指標第2部分:定義和描述》，設(shè)備綜合效率指標是對制造業(yè)中加工設(shè)備有效性效率的評價指標，如表1所示。［4］設(shè)備綜合效率指標的定義和計算與設(shè)備生產(chǎn)時間密切相關(guān)，分析設(shè)備綜合效率指標首先要明確影響該指標的時間因素。影響時間因素有設(shè)備損壞停工時間、設(shè)備速度損失時間和設(shè)備返工浪費時間?？捎寐适菍嶋H生產(chǎn)時間與計劃生產(chǎn)時間的百分比，反映了設(shè)備的啟動時間。設(shè)備性能效率是設(shè)備的凈生產(chǎn)時間與實際生產(chǎn)時間的比值，反映了設(shè)備運行情況。質(zhì)量指數(shù)為產(chǎn)品的合格品率，即設(shè)備實際生產(chǎn)的合格品數(shù)量與產(chǎn)品總數(shù)量的比值。除此之外還需對KPI時間元素進行定義，如圖3所示:例如，實際人員工作時間(APWT)是一個員工執(zhí)行生產(chǎn)訂單所需的時間。其他時間元素如實際單元處理時間(AUPT)、實際單元占用時間(AUBT)、實際人員出勤時間(APAT)等等。
4實驗數(shù)據(jù)及結(jié)論
根據(jù)數(shù)據(jù)定義，對原材料、成品信息等進行記錄，分別得到激光板材切割機及激光切管機的下料記錄，表2分別用3次加工的數(shù)據(jù)為例。
5結(jié)語
通過對加工設(shè)備的時間利用情況、性能工作狀況以及產(chǎn)品的質(zhì)量情況進行分析和計算，全面量化表現(xiàn)出設(shè)備時間利用、產(chǎn)品質(zhì)量等生產(chǎn)情況，找出工序中的瓶頸，設(shè)備生產(chǎn)效率的損失，從而改善和優(yōu)化設(shè)備生產(chǎn)情況以及企業(yè)的生產(chǎn)制造過程，提高有效產(chǎn)能，進而提高生產(chǎn)力、效益和競爭力。關(guān)鍵性能指標是評價設(shè)備生產(chǎn)效率的有效分析方法，從數(shù)據(jù)要素、時間要素和數(shù)量要素出發(fā)，給出量化數(shù)據(jù)，規(guī)范了企業(yè)生產(chǎn)流程和過程評價。對設(shè)備綜合效率指標進行深入分析計算，也同時驗證了關(guān)鍵性能指標的分析方法的有效性和實用性。在今后智能制造領(lǐng)域，在國家標準與設(shè)備運行理論指導下可以將信息化與設(shè)備情況結(jié)合，以數(shù)據(jù)指標形式展現(xiàn)出來，從而給企業(yè)直觀的問題解答方案。
作者:張喆 勾立國 單位:中汽研汽車工業(yè)工程(天津)有限公司
