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客车板管材加工设备性能指标探究

摘要:根据国家标准对客车板管材加工设备关键性能指标进行计算,为企业提升生产效率提供定量化数据,为客车板管材加工设备智能化提升打基础。

关键词:客车;关键性能指标;板管材加工;智能制造

1研究背景

为响应国家“智能制造2025”,紧跟“两化融合”工作的开展,深入学习实践“智能工厂、数字化车间”的相关标准。根据国家标准《自动化系统与集成制造运行管理的关键性能指标第2部分:定义和描述》对客车板管材加工设备的关键性能指标进行研究。客车板管材加工设备的水平是影响整车质量的关键因素之一[1]。由于我国客车行业发展较晚,在客车制造装备的发展、创新和研究上与国外相比还存在明显的差距。但在国家“智能制造2025”政策的鼓励与推动下,这些参数、关键性能指标是工业大数据的核心和灵魂,可以直观地体现设备性能。通过对关键性能指标,如设备综合效率等评价指标的研究,可以提升生产设备效率管理水平和缩小整个行业的差距,从而采取相应措施来促进制造生产过程的优化和改善,提高制造企业的经济效益。本次研究提供定量化数据作为指导依据,为企业智能化提升打好基础。

2场景模型(激光板材+激光管材)

在《智能制造系统架构》范围内,建立设备工作场景模型,即激光板材切割机和激光切管机,结合国家标准《自动化系统与集成制造运行管理的关键性能指标第2部分:定义和描述》,进行实际测量及计算,形成量化指标。[2]场景分为板材加工类激光板材切割机以及管材加工类激光切管机。板材加工类激光板材切割机主要由床身、激光发生器与外光路系统、控制系统、配气系统、除尘系统、自动润滑系统、防护系统及相关软件系统等组成。[3]主要用于碳素钢(冷轧板、热轧板、镀锌板)0.8~20m、铝板1~4mm切断加工。工艺流程如下:(1)使用可视排版软件对需要加工零件进行排版或通过远程离线编程及UBS接口输入数据。(2)上料台车从外侧人工上料位运送需要切割材料至自动上料位,自动上料系统的吸盘吸取单片的板料,将板料送至激光切割机的交换工作台上,由激光交换工作台自行送入激光切割位。19(3)激光切割机根据板厚自动调节切割参数,激光切割头自动开始切割,直至切割完成。(4)激光交换工作台把已经切割完成的板材自动送回到非切割区;自动下料系统把完成切割的板材运送到下料台车上,当完成设置的数量之后,下料台车自动移动到人工下料位,通过叉车运至分拣位置。(5)进行人工分拣成品、下脚料、废料。管材加工类激光切管机主要由上料系统、激光切割机床身、激光发生器与切割头、控制系统、配气系统、除尘系统、自动润滑系统、防护系统及相关软件系统等组成。[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;长度为6米,电泳孔直径8、12mm,位置不定。型材材质:20#、Q345、Q700、12Cr17Ni7、06Cr19Ni10。小规格材料(例如20*30*1.5方管)弹性变形较大,部分型材端头有毛刺,毛刺余高<2mm。型材经过酸洗磷化处理,且表面带有少量防锈油,可能有Ф10或Ф12不确定位置的电泳孔。管材为焊管(中间有焊线),内腔焊缝有余高1~2mm。切断件长度范围:10~2500mm。工艺流程:(1)调出离线编程数据或进行现场编程。(2)根据屏幕显示的数量及规格,通过行车起吊将管材放在自动上料架上,然后自动输送到主机的送料装置,通过后部定位推动,管材进入加工位置,主夹头将管材自动夹紧。(3)激光切割头进行切断割孔等作业。(4)成品自动落至料架上,料渣和废料通过翻转门落到废料箱。

3数据定义

根据《自动化系统与集成制造运行管理的关键性能指标第2部分:定义和描述》,设备综合效率指标是对制造业中加工设备有效性效率的评价指标,如表1所示。[4]设备综合效率指标的定义和计算与设备生产时间密切相关,分析设备综合效率指标首先要明确影响该指标的时间因素。影响时间因素有设备损坏停工时间、设备速度损失时间和设备返工浪费时间。可用率是实际生产时间与计划生产时间的百分比,反映了设备的启动时间。设备性能效率是设备的净生产时间与实际生产时间的比值,反映了设备运行情况。质量指数为产品的合格品率,即设备实际生产的合格品数量与产品总数量的比值。除此之外还需对KPI时间元素进行定义,如图3所示:例如,实际人员工作时间(APWT)是一个员工执行生产订单所需的时间。其他时间元素如实际单元处理时间(AUPT)、实际单元占用时间(AUBT)、实际人员出勤时间(APAT)等等。

4实验数据及结论

根据数据定义,对原材料、成品信息等进行记录,分别得到激光板材切割机及激光切管机的下料记录,表2分别用3次加工的数据为例。

5结语

通过对加工设备的时间利用情况、性能工作状况以及产品的质量情况进行分析和计算,全面量化表现出设备时间利用、产品质量等生产情况,找出工序中的瓶颈,设备生产效率的损失,从而改善和优化设备生产情况以及企业的生产制造过程,提高有效产能,进而提高生产力、效益和竞争力。关键性能指标是评价设备生产效率的有效分析方法,从数据要素、时间要素和数量要素出发,给出量化数据,规范了企业生产流程和过程评价。对设备综合效率指标进行深入分析计算,也同时验证了关键性能指标的分析方法的有效性和实用性。在今后智能制造领域,在国家标准与设备运行理论指导下可以将信息化与设备情况结合,以数据指标形式展现出来,从而给企业直观的问题解答方案。

作者:张喆 勾立国 单位:中汽研汽车工业工程(天津)有限公司

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