精益生产中的快速换模技术研究_路士利

[制造・维修]收稿日期:2005211221作者简介:路士利(1981-),男,河北南宫人,浙江工业大学工业工程研究所研究生,主要研究方向为工业工程、资产管理。

精益生产中的快速换模技术研究路士利1,鲁建厦1,江敏芳2 (1.浙江工业大学工业工程研究所,浙江杭州310014; 2.浙江方圆检测集团股份有限公司,浙江杭州310013) 摘　要:阐述了快速换模在精益生产中的重要地位,讨论了换模时间和产品库存之间的关系,简要列举了快速换模技术涉及到的相关术语,最后详细讨论了快速换模实施的步骤,并对每步实施中可能达到的效果和碰到的问题都进行了说明。

关　键　词:精益生产;快速换模;库存;内部和外部中图分类号:T G 76 文献标志码:A 文章编号:100522895(2006)04200912030　前　言在制造企业中无论是锻造机械还是冲压机械,在一台压力机上工作的模具往往有许多套,在其正常生产中都免不了要频繁更换模具,早期模具的更换,大多数情况都是在一个零件加工完成之后,利用人工及一般起重工具将模具从压力机的工作区拖出,然后将下一工件的模具拖入,由于模具自身重量、高度、生产工艺要求等的不同,往往需要不同的模具参数。

这些模具参数的调整,都必须根据实际操作经验来进行手动调整,一般要半小时左右才能完成。

因此很多制造企业都面临着生产能力和库存量之间的矛盾。

如果降低库存量则生产能力就会下降,如果要保持较高的生产能力,则要求高的库存量与之对应,这使企业陷入了两难的境地,而解决这个问题的关键就是采用快速换模技术以降低换模时间。

快速换模由丰田汽车的工业工程师Sh igeoSh ingo 博士于1969年提出。

因为采用这种方法可以把换模时间降低到10m in 以下,所以Sh ingo 博士将其称为单个分钟换模即:Single M inu te Exchange of D ie (S M ED )又称为快速换模。

快速换模是目前能够显著降低换模时间的最好方法,同时它很容易掌握,经过一段时间的学习后,机械安装人员和操作人员就能掌握这种方法并成功的应用。

尽管Sh igeo Sh ingo 从1950年以来就一直采用快速换模技术,但直到20世纪80年代快速换模在西方世界得到推广后,人们才对此有了一个清晰的认识。

实施快速换模进而降低换模时间是多品种中小批量生产企业实行精益生产的关键点。

1　换模操作的时间特性换模工作主要有4部分作业组成:换模准备,换模,放置调整,再调整。

换模作业有其时间特性,因为一些作业只有在机器或者工艺过程停止时才能操作,而另外一些作业则可以在机器或者工艺过程运行时进行操作。

Sh ingo 把这些作业分别称为“内部”(in ternal )和“外部”(ex ternal )。

下面把换模过程中的操作按内部和外部进行区分:属于内部(in ternal )操作的有:从机器中移除工件,移除使用的模具,清洁工件表面,安装新的模具,放置新的工件,试模和调整机器。

属于外部(ex ternal )操作的有:得到下一工作的指令,从材料仓库中提取下一工作所需原材料,从模具仓库中取出所需模具,把上一工作中的模具归还到模具仓库,安排所需起重设备到合适的位置,安排所需人员到合适的位置。

在区分了内部操作和外部操作后,就可以分别针对内部和外部操作采取不同的措施降低换模时间,实施快速换模。

2　快速换模与在制品的关系衡量换模的主要标准就是换模时间,快速换模实施的目的就是降低换模时间,进而降低在制品的库存。

下面讨论快速换模与在制品的关系。

换模时间是指从前一模具的最后一个工件完成到接下来的另一模具生产出第一个合格工件之间的一系列的设备转换时间,显然这包括模具试运行和样件生产的时间。

第24卷第4期2006年12月轻工机械L ight I ndustry M achi neryV o l .24,N o.4.D ec .,2006设在冲压车间有1冲压件,只在1台冲压机上进行冲压,且该冲压机只冲压这1种冲压件。

该压机上需要X 套设备冲压,所有模具的换模时间总和为T C ,在所有模具上加工1次的加工总时间为T W ,每天工人工作时间为T J ,每天的市场需求量为Y ,设每件产品需要该冲压件Z 个。

则可得到换模周期进而得到该冲压件的平均库存量。

设换模周期为A 天,则需要的冲压件数目为Y ZA则在此周期中加工的冲压件数目为A T J -ACT w若要满足市场需求则Y ZA =A T J -T CT w解得A =T CT J -Y Z T w假设每天的销售量是均匀的,则平均库存量为12A Y Z =12T Y Z T J -Y Z T w可以得出A 与T C 成正比,12A Y Z 也就是在制品平均库存量也和换模时间成正比。

可见如果要降低在制品的库存量就必须降低换模周期,而要降低换模周期就要降低换模时间,即采用快速换模技术。

另外可以看出,如果保持平均的库存量不变,当换模时间降低时则可以满足更大的市场需求,即提高了企业的生产能力。

3　快速换模方法降低换模时间的主要目的是降低换模过程中的停机时间,这就意味着降低换模过程中的内部操作时间,同时也应降低外部操作的时间,使其不会占用过多的工时。

实施快速换模技术分为3个步骤:(1)区分内部和外部操作,在机器运行其他批的工件时而不是在停机准备时间完成外部操作。

图1为区分内部外部作业图。

只要详细观察换模的操作过程并实行快速换模的第一步,就会在降低换模时间上取得惊人的成果。

通常,经过几周的运作和很少的花费就可以降低换模时间的30%～50%。

虽然在机器运行其他批的工件时完成外部操作,但操作方法都还是延续旧的方法,通过分析会发现许多明显的多余动作,若消除动作的浪费就可以降低总的准备时间。

图1　区分内部外部操作图(2)尽量将内部操作转换为外部操作,以使内部操作也能在机器运行其他批的工件时完成。

图2为内部操作转换为外部操作图。

图2　内部操作转换为外部操作图 第二步可能需要花费很长的时间才能完成,还需要一定费用用于购置新的工具和设备,典型的可以将内部转换为外部的工作包括:安装模具的预热设备或者购买能够降低准备时间的快速换模工具。

通过第二步可以降低换模时间的75%。

(3)不断改善或减少组成内部和外部操作的作业。

如图3所示。

图3　减少内部外部操作图 第三步可以通过非常复杂的设备将换模时间减少到几分钟,以至达到最终的目标一触更换模具(O ne Touch Exchange of D ies ),但是这通常需要2～3年或者更长时间和相当大的费用。

因此只有在因降低准备时间进而缩短提前期能够给企业带来巨大效益时才值得实行。

这并不意味着可以放弃快速换模的第三步,可以采取折中的办法,也可能达到Sh ingo 方法中第三步的全部效果。

例如:在布置新的压机或者设计者设计新・29・ 轻工机械　L igh t Industry M ach inery 2006年第4期　内部作业。

并且分析一下采用新设备或新设计时的费用,如果费用过多则放弃,这样也不会造成过多的额外费用。

通过第三步可以降低换模时间的90%左右。

4　结　论快速换模这一在精益生产的重要组成部分经常在实际生产中被忽略,通过公式推理证明了换模时间和在制品库存之间的对应关系,说明了采用快速换模技术,降低换模时间会降低库存提高企业生产能力。

提出了实施快速换模的三个步骤,这对于大型的制造企业特别是汽车工业有着重要的理论指导和现实意义。

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白酒包装箱由于体积较大,在昂贵防伪材料的使用上显然处于弱势,它们可以使用小面积的激光全息电化铝烫印箔。

虽然目前还没有产品使用激光全息纸,但随着名酒品牌战略的发展,将来可能会有一定改变。

酒标签作为商标,其特点是由它的功能和形式决定的,蕴含的丰富信息,必须在相对较小的空间里以简洁形式表现出来。

因此,商标设计对激光全息材料的选用范围相对较宽,可以采用激光全息电化铝不干胶标签、激光全息电化铝烫印箔、激光全息纸或其他方式制成激光全息文字、图案,通过材料展现产品的个性特征,使消费者一目了然商品最根本的内涵。