汽車軸承生產(chǎn)線分析概述在汽車的生產(chǎn)制造過程中，輪轂軸承作為其中必不可少的重要零部件，與普通軸承之間存在著比較大的差異。汽車輪轂軸承屬于雙列角接觸球軸承，通常采用雙半內(nèi)圈的結(jié)構(gòu)型式，基數(shù)較大、方便裝配并能夠保證軸向的游隙。汽車軸承是軸承在經(jīng)過用途分類后得到的派別，是軸承產(chǎn)業(yè)的一個大的類別，有保持車輛轉(zhuǎn)向時減振器能隨車輪一起轉(zhuǎn)動、防止汽車行駛時因路面不平而將振動通過減振器傳到車身等作用。汽車軸承制造廠中的生產(chǎn)布局主要由旋削、研磨、組立三大區(qū)域組成。本次研究對象——汽車軸承生產(chǎn)線的組立區(qū)域中總共約有25道工序，機(jī)床約有20多臺，又被稱為組裝生產(chǎn)線。圖2-1原組裝生產(chǎn)線對應(yīng)工位1.1組裝生產(chǎn)線的現(xiàn)場情況組裝生產(chǎn)線上有三個工位，如圖2-1中所示，工位一為內(nèi)輪預(yù)壓入和間隙測定機(jī)出口傳送帶的末端，工位二為軸端翻邊機(jī)的加工位置，工位三為軸端清洗機(jī)的工作位置。相鄰工位間的距離為0.5米，每個工人搬運(yùn)軸承的時長為10s。這三個工位對應(yīng)的人工作業(yè)搬運(yùn)流程包括如下三個步驟：步驟一：等待內(nèi)輪預(yù)壓入和間隙測定機(jī)將加工完成的工件傳送到出口傳送帶后，傳送帶將工件送至工位一，工人將工件從工位一搬運(yùn)到工位二，放料完成后啟動軸端翻邊機(jī)開始加工；步驟二：等待翻邊加工完成后，工人將工件從工位二搬運(yùn)至工位三，放料完成后啟動軸端清洗機(jī)，此時可以重復(fù)步驟一；步驟三：等到清洗完畢后，工人將工件移走，此時可以重復(fù)步驟二，如此循環(huán)往復(fù)，直至換班或休息。在該生產(chǎn)線中，對應(yīng)生產(chǎn)的汽車輪轂軸承的重量達(dá)到每個3000g以上。如果每天分為白班和夜班兩班工人進(jìn)行生產(chǎn)的話，正常日產(chǎn)可達(dá)2000個以上，生產(chǎn)節(jié)拍為960/2000=0.48分鐘。在未優(yōu)化前的生產(chǎn)過程中，這三個工位對應(yīng)的工作最少也得需要一個工人配合三臺機(jī)床才能完成，三個工位間就需要兩次搬運(yùn)。再加上工作強(qiáng)度太大，所以采用輪班排班制，每天由兩個工人來完成生產(chǎn)。表2-1未優(yōu)化前組裝生產(chǎn)線情況統(tǒng)計軸承重量/g日生產(chǎn)數(shù)/個工人數(shù)/人機(jī)床數(shù)量/臺搬運(yùn)次數(shù)/次/人搬運(yùn)時間30002000720221s按照這樣的安排，單單這一項工作的工作量就是每個工人至少每天搬運(yùn)6噸軸承（3000*(2000/2)*2=600000g）,這樣的工作量不僅對普通工人來說有些吃不消，而且從安全性角度考慮的話安全系數(shù)也不高。因此想要在同樣的時間內(nèi)達(dá)到高效率的生產(chǎn)，我們就不得不從優(yōu)化汽車軸承生產(chǎn)系統(tǒng)以及布局這一角度切入實施了。1.2組裝生產(chǎn)線的布局優(yōu)化如果將自動搬運(yùn)機(jī)械手應(yīng)用到上述組裝生產(chǎn)線的三個工位中，將可以達(dá)到替代掉14名工人的效果（（20/3）*2=14人），通過機(jī)械手進(jìn)行聯(lián)動，實現(xiàn)局部的全自動生產(chǎn)。機(jī)器替代人工后，安全性、產(chǎn)能、經(jīng)濟(jì)效益等方面都得到了相應(yīng)的提升。圖2-2是根據(jù)人工作業(yè)搬運(yùn)流程設(shè)計出的機(jī)械手自動搬運(yùn)循環(huán)流程。機(jī)械手在接收到三個工位的加工完成信號后從原點開始動作，首先是在前工位上進(jìn)行取料動作，然后再上升到安全高度后進(jìn)行橫向搬運(yùn)動作，到達(dá)下一工位上方后下降，當(dāng)工件接觸到機(jī)床時，夾取機(jī)構(gòu)復(fù)位完成放料動作，此時發(fā)出信號啟動各工位的機(jī)床，機(jī)械手再次回到原點，按照此閉環(huán)流程循環(huán)工作。圖2-2自動搬運(yùn)循環(huán)流程用機(jī)械手代替人工后，日生產(chǎn)數(shù)量由原來的2000變?yōu)?000個，生產(chǎn)節(jié)拍也隨之發(fā)生了相應(yīng)的變化，即生產(chǎn)節(jié)拍為960/3000=0.32分鐘。在計算機(jī)械手實現(xiàn)搬運(yùn)功能所需的總體時間時，由于機(jī)械手回歸起始原點的過程對正在工位上加工的作業(yè)并不會造成影響，因此這部分時間不需要計算在內(nèi)。經(jīng)過對現(xiàn)場的觀察計算，得出機(jī)械手單次搬運(yùn)時間大約為10.3s，其中取料和放料動作分別各耗時3s，上升和下降動作分別耗時0.9s，橫向移動耗時1.7s。表2-2組裝生成線優(yōu)化前后對比分析搬運(yùn)設(shè)備搬運(yùn)時間生產(chǎn)節(jié)拍優(yōu)化前人21s0.48分鐘優(yōu)化后機(jī)械手10.3s0.32分鐘僅僅用自動搬運(yùn)機(jī)械手代替工人作業(yè)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要對自動搬運(yùn)機(jī)械手裝置與機(jī)床進(jìn)行合理的布局規(guī)劃，使組裝生產(chǎn)線更加符合生產(chǎn)現(xiàn)場原則才算是真正做到了優(yōu)化。布局優(yōu)化是指為提高設(shè)備、物料、人力等使用的效率，對工廠內(nèi)設(shè)施進(jìn)行布置的一系列的活動。布局優(yōu)化方案應(yīng)主要考慮這三個方面：物（包括原材料、零件、制品、模具等）的具體物流過程應(yīng)較為單純；人（包括作業(yè)者、搬運(yùn)者）的具體動作/作業(yè)過程應(yīng)較為順暢；物品的具體放置方法/置放方式等應(yīng)容易被人了解[10]。如果能做到布局優(yōu)化，可以得到以下收益：1、縮短制造周期2、物料搬運(yùn)最小化3、對空間進(jìn)行有效利用4、量控制最優(yōu)化5、生產(chǎn)彈性化6、員工操作安全舒適7、生產(chǎn)現(xiàn)場簡潔、美觀。布局優(yōu)化的理想狀態(tài)為：1、能連接的流程：建立單件流生產(chǎn)線2、縮短物流動線，使流程順利進(jìn)行3、縮小通道和生產(chǎn)線間間隔，擴(kuò)大有效面積4、為今后擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模做準(zhǔn)備，使設(shè)計和布置易于移設(shè)、增設(shè)[11]。原先的組裝生產(chǎn)線現(xiàn)場布局存在以下一些問題：三臺機(jī)床緊湊排布，間隔相距0.5米，在加工、搬運(yùn)方面表現(xiàn)為不同程度的浪費(fèi)，個別工人的操作動作不合理，不能及時搬運(yùn)加工件，導(dǎo)致生產(chǎn)節(jié)拍與搬運(yùn)節(jié)拍不匹配，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率；生產(chǎn)現(xiàn)場較為雜亂，機(jī)床前方的工人通道狹窄，通道上方懸掛有大量標(biāo)識牌等物品。圖2-3添加機(jī)械手后的布局優(yōu)化示意圖根據(jù)原來生產(chǎn)現(xiàn)場布局所存在的不足，重新規(guī)劃設(shè)計了如上圖2-3所示的添加機(jī)械手后的布局優(yōu)化示意圖。以工位二處的機(jī)床為布局中心，工位一、三以及