焊装生产线的节拍分析及优化

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进而得出日产量:200 000÷12÷21=794台/天 生产节拍:801÷794=1.008 min/台=61 s/台 生产纲领对应节拍的查询图例见图1。实际中门 盖类生产线还要考虑备件的生产,其生产节拍更快 一些。
3 生产线节拍分析的方法、手段
在现代化的汽车工业生产中,自动化焊装生产线 的应用非常普遍,随着生产纲领的不断增加,生产操 作人员的工作趋于单一化,但生产操作、工位之间及 生产线之间的协同配合却越来越密切,整个焊装生产 过程的各个环节都要满足特定的生产节拍。要实现有 序地进行焊装自动化生产,作业人员与生产线之间、 焊装线前后工序之间、生产线之间等各个生产环节需
MTM-UAS的核心就是将生产作业的动作进行 分类,确定动作单元和动作时间。
MTM-UAS的8个基本工序如下。 a.拿取和放置(A) b.放置(P) c.使用辅助工具(H) d.启动操作(B) e.动作周期(Z) f.身体控制(K) g.视力控制(VA)
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h.操作时间(PT) MTM-UAS的基本工序图例见图2。 结合焊装生产实际将以上8个基本工序分别Biblioteka Baidu行 说明如下。 a.拿取和放置 原始定义是用手指或手移向1个或几个物体,拿 住它们,并把它们送到带有一定精度的地点。 在焊装生产中以下几种常见操作适用于该工序类 型:操作者向工位上装载零件、操作者拿取焊钳放置 到焊点处、操作者拿起螺钉并放置在螺纹孔处、操作 者拿取零件放置到工位器具中等。 影响因素:零部件的质量、难以搬动的程度、拿 取的状况、放置的状况、距离范围。 b.放置 原始定义是指在规定的精度内把1个或几个已被 手或手指控制的物体,放置到下一个确定的地点,或 者是把已被手或手指控制住的辅助工具放到确定的使 用位置。 在焊装生产中以下几种常见操作适用于该工序类 型:在夹具中对制件进行定位操作、操作者将手中的 机械手等工具移回原位挂起、操作者操纵焊钳进入产 品内部、操作者焊接完成后操纵焊钳离开制件并移回 原位挂起、焊钳姿态转换、操作者操作螺柱焊枪移位 到下个螺柱、操作者移动螺柱焊枪到螺柱样板、操作
者操纵螺柱焊枪从制件中出来、MAG焊枪更换焊接 位置、操作者操纵涂胶枪更换涂胶位置、操作者操纵 铆枪更换铆接位置、操作者操纵螺丝刀换位到下个螺 钉等。
c.使用辅助工具 原始定义是指用手或手指拿起1个或几个辅助 工具,把它(它们)放到使用的位置上,用完之后 放下。 在焊装生产中以下几种常见操作适用于该工序类 型:操作者拿起/放下螺柱焊枪用后松开、操作者拿 起/放下MIG/MAG焊枪在1个焊缝上、操作者拿起/放 下涂胶枪在1个涂胶缝上、操作者拿起/放下铆枪并放 置到铆接位置、操作者拿起/放下螺丝刀放置在1个螺 钉位置、操作者检测时拿起/放下锤子并放置到使用 位置等。 d.启动操作 原始定义是指用手或脚达到对调节部件的控制, 并完成单一的或复合的调节过程。 在焊装生产中以下几种常见操作适用于该工序类 型:手动闭合夹紧器、手动打开夹紧器、操作者按下 夹具或焊钳操作按钮(双手启动按钮)、激活/点燃
4 工艺节拍优化方法
在焊装线规划和实际调试过程中,可通过以下方 法进行节拍优化。
a.将小的零件用料盒存放在夹具最近处,以减少 工人走动取件时间。
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图3 手工工位上件焊接时序分析
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图4 手工工位MTM代码分析
6 结束语
节拍分析除了要有完善的技术标准作为依据,同
时具有焊装规划员的规划经验和多领域实际工作经验
进行了归纳。
关键词:焊装 生产线 节拍分析 优化
中图分类号:U463.06
文献标识码:B
一汽模具制造有限公司 尚 校 杜 海 杨 磊 孟德峰 宋洋洲 姜善娟 毛柏明
1 生产线节拍分析的意义
焊装线在进行工艺规划阶段需要根据年生产纲 领推算出其生产节拍,再根据生产线的节拍来分解平 衡各个工位的工艺内容。因此,节拍分析对优化焊装 线工艺内容及布局、确定焊装线的设备选型、工位数 量、生产线传输形式、生产线自动化水平、平衡成本 预算等具有重要作用。科学、详实、贴近实际的节拍 分析是焊装工艺规划成功的重要保障。
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图1 生产纲领对应节拍的查询图例
保持高度的协同性,进而使生产线按照统一的节拍连 续运行。
要实现上述目的,在焊装前期进行工艺规划时就 要以科学的手段和方法进行详实的工艺节拍分析,通 过分析发现生产瓶颈问题,优化工艺布局,进而实现 均衡生产。
目前,国际先进汽车生产企业都在研究和使用适 合本企业集团的预定时间标准系统,用来使企业的各 个生产操作环节实现作业标准化、规范化,以提高劳 动生产率和经济效益。
本文就其中较为典型的工时测量方法-通用分析 系统 (MTM-UAS)的分析方法,结合焊装实际进行深 入解析,以期帮助更多的焊装工艺规划人员做好工艺 节拍分析,提高工艺规划能力。
j.机器人在安全位置发出工位完成信号,以节约 节拍时间。
k.机器人除焊点附近的其余移动过程均采用关节
运动,并全速运行。 l.通过优化使机器人的利用率保持在75% 80%
为宜。
5 重要的焊装工艺节拍时间
以下是在进行焊装线规划时经常会涉及到的焊 装工艺节拍时间,熟悉和掌握这些工艺节拍时间,对 进行工艺方案的优化分析有重要的指导意义。
具中取出放置到工位器具中。手工工位上件焊接时序 分析见图3。手工工位MTM代码分析见图4。 b.机器人焊接工艺节拍分析
常见的机器人焊接工艺过程:通常机器人工位 上大件和小件的机器人分开上件,机器人带抓具从上 件工位或零件输送装置上抓取零件,上件完成后夹具 自动夹紧,焊接机器人进行焊接,焊接完成后夹具自 动打开,下件机器人带抓具将焊接合件抓取离开本工 位。机器人工位时序分析见图5。机器人工位MTM代 码分析见图6。
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注:TMU为工时测量单位;容易表示取单独的1个零件,如1个螺栓;困难表示在混放和并排放的零件中取1个零件; 满手表示抓1把且零件数目>1;大约、松弛、紧密表示误差大小,如放置垫片取松弛,放置螺钉取紧密。 图2 MTM-UAS的基本工序图例
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图5 机器人工位时序分析
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图6 机器人工位MTM代码分析
b.合理分配零件上件顺序、优化夹具结构,以减 少上件后辅助夹紧时间。
c.尽可能减少夹具多余动作,以减少定位夹紧 时间。
d.高节拍、多零件焊接时可考虑将上件工位和焊 接工位分开,通过转台加双夹具实现上件节拍和焊接 节拍独立,互不影响。
e.小件抓具可考虑与焊钳集成在一起,可有效减 少抓具焊钳切换时间。
f.通过优化机器人焊接顺序、焊接路径可减少焊 接时间
g.通过合理分配焊点可减少机器人之间干涉及等 待时间。
h.卸件机器人抓取零件后到固定焊钳上进行补 焊,以提高机器人的利用率。
i.在工位传输过程中,机器人在非原点的安全位 置预先等待,以节约焊接时间。
根据以上MTM-UAS的工序分解原则,焊装工 艺规划人员可对实际工位操作工艺进行详细的节拍分 析,优化工艺内容、确定工位实际节拍。下面用实例 具体说明焊装工艺节拍分析的过程。
a.手工操作的节拍分析 常见的人工夹具焊接工艺过程:操作者从工位器 具取本工位焊接的零件放到夹具上、零件在夹具上定 位、操作者按双手启动按钮夹紧零件、操作者去焊钳 存放处拿取焊钳到夹具位置、操作者操纵焊钳进行焊 接、焊接完成后操作者将焊钳放回存放处、操作者按 双手启动按钮打开夹具夹头、操作者将焊接合件从夹
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(10)人工点焊1个焊点节拍时间4 s。 (11)人工补焊1个焊点节拍时间3 s。 (12)工人拿起放下MIG/MAG焊枪到第1个焊 缝节拍时间6 s。 (13)在简单处进行MIG/MAG弧焊10 mm节拍 时间1.5 s。 (14)在复杂处进行MIG/MAG弧焊10 mm 节 拍时间2 s。 (15)MIG/MAG枪换位节拍时间1.5 s。 (16)人工拿起/放下涂胶枪移动到第1个涂胶处 节拍时间6 s。 (17)人工在简单处涂胶100 mm 节拍时间1 s。 (18)人工在困难处(如精准的轮廓)涂胶100 mm 节拍时间2 s。 (19)人工涂胶枪换位节拍时间1.5 s。 (20)人工到支架处拿取螺柱焊枪,放置到制 件样板处节拍时间7 s。 (21)人工移位螺柱焊枪到下个螺柱节拍时间3 s。 (22)机器人装/卸载小、中型零件节拍时间4 s。 (23)机器人装/卸载大型零件节拍时间7 s。
2 生产线节拍的计算方法
一般先确定年产量,之后根据实际生产要发生的 辅助时间推算出生产线的节拍。
假定某车型的年产量预定为20万辆,一般主机 厂每天2班生产,每班工作时间为8×60 min,休息时 间20 min,电极修磨时间15 min,设备使用率90%。
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这样每天有效生产时间:[ 8×60-(20+15 )] ×90%×2=801 min/天
MIG/MAG焊枪、操作者松开涂胶枪按钮、确认手动 回转夹具的锁紧和解锁等。
e.动作周期 原始定义是指用手、手指或脚进行周期性重复的 动作流程。该动作流程是否用工具进行无关紧要。 在焊装生产中主要体现在拧紧螺母、使用锤子等 工具进行检查、检查记录等动作。 f.身体控制 原始定义是当身体转动、移动或倾斜对确定时间 有影响时,就应该考虑身体动作。 在焊装生产中以下几种常见操作适用于该工序类 型:操作者装卸零件时的行走移动,大于90°的转身 动作,操作者弯腰、蹲下、跪下的所有动作。 g.视力控制 原始定义是指用眼睛进行的检查过程,以便做出 某一判断。 在焊装生产中目视检查操作适用于该工序类型。 h.操作时间 操作时间指操作者进行某项特定的工艺操作所用 的时间。 在焊装生产中以下几种焊装工艺可根据实际操作
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焊装生产线的节拍分析及优化
摘要:本文论述了焊装生产线的节拍优化分析对焊装工艺规划的重要意义,根据生产实际对焊
装线前期工艺规划中节拍分析的手段和方法进行了细致分析,对工时测量方法(MTM)在焊装线
上的应用进行了解析,总结了焊装线节拍优化的具体方法,对焊装线应用最为广泛的动作节拍时间
(24)机器人进行工具交换(从原点去抓取工 具回原点)节拍时间12 s。
(25)机器人点焊1个焊点节拍时间4 s。 (26)机器人补焊1个焊点节拍时间3 s。 (27)机器人涂胶300 mm/s (28)机器人螺柱焊工艺时间3 s。 (29)机器人滚边工艺平均速度200 mm/s 以上工艺操作的节拍时间均为通常的时间,具体 应用过程中还要根据实际情况进行详细的MTM动作 分解,以确定具体时间,有条件的可进行机器人模拟 仿真以确定实际节拍。
(1)人工-手工装载小型零件节拍时间4 s。 (2)人工-手工装/卸载中型零件节拍时间6 s。 (3)人工-手工装/卸载大型零件节拍时间12 s。 (4)人工-手工卸载小型零件节拍时间3 s。 (5)人工手动操作吊具装/卸载大型零件节拍时 间23 s (6)人工用辅助器/机械手装/卸载大型零件节 拍时间28 s。 (7)人工打开或闭合1个夹紧器节拍时间2 s。 (8)人工操作按钮实现机械式夹紧节拍时间3 s。 (9)人工拿取焊钳并放置到1个焊点上节拍时 间8 s。
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过程确定工艺时间:夹具夹头自动闭合的打开时间、 点焊1个焊点的工艺时间、补焊1个焊点的工艺时间、 自动螺柱的供给时间、人工MIG/MAG焊接10 mm的 工艺时间、人工涂胶100 mm的工艺时间、人工铆接 1点的工艺时间等。
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