自动化机械加工生产线节拍分析

自动化机械加工生产线节拍分析

为了使大家掌握最常用的自动化生产线节拍设计原理，在这里对普通的未设置内部零件存储缓冲区的自动化生产线节拍设计原理进行介绍。

(1)假设条件

在对这类自动化生产线的节拍原理进行分析之前，首先对它作以下假设：

①这类自动化生产线的工序内容仅限于各种机械加工工艺，不针对各种产品装配工艺；

②生产线上各台工作站的工序操作时间是固定的，尽管各工作站的工序操作时间不同；

③生产线上不采用内部零件存储缓冲区，一台工作站完成工序加工后的零件直接输送到下一台工作站。

(2)理论节拍时间及生产效率

通过对上述这类普通自动化生产线的工序特点进行分析，不难理解，这种自动化生产线的节拍构成原理与手工装配流水线的节拍原理是相同的，零件首先输送到第一台工作站，完成加工操作后以一个规律性的时间间隔向相邻的下一台工作站输送。每一台工作站都以一定的时间间隔向相邻的下一台工作站输送完成工序操作后的零件，这种时间间隔就是该台工作站的节拍时间。

与手工装配流水线类似，由于每台工作站完成的工序内容各不相同，每台工作站的节拍时间也会各不相同，有的工作站工序内容简单，节拍时间就短，需要等待其他工作站完成加工，有的工作站工序内容更复杂，节拍时间就更长。生产线末端的一台工作站也是以一定的时间间隔输送完成全部加工后的零件，该台工作站站每完成一件产品的时间间隔就是整条生产线的理论节拍时间：

T c=max{ T si }+ T r

理论生产效率为

R c=60/T c

其中，T c——自动化加工生产线的理论节拍时间，min/件；

T si——自动化加工生产线中各工作站的节拍时间，min/件，i=1,2，…，n，n为工作站数量；

max{ T si }——自动化加工生产线中工序时间最长的工作站节拍时间，min/件；

T r——在输送线上对随行夹具（工件）进行再定位所需要的时间，假设各工作站该时间相等，min/件；

R c——自动化加工生产线的理论生产效率，件/h。

分析：上式表明这种自动化生产线的节拍时间实际上主要是由整体生产线中节拍时间最长的工作站决定的。因为其余工作站需要的工序时间都比该工作站需要的工序时间短，所以都必须等待该工作站完成其工序操作，也就是说其余工作站都有空余等待的时间，这与手工装配流水线的节拍原理是非常类似的。

此外，如果工件在输送线上不通过工装板输送并再定位，则将再定位时间也取消了。

(3)实际平均节拍时间及生产效率

在实际工程中，上述理论节拍时间及生产效率是最理想情况下的结果，实际情况是生产线不可能不出现因为故障而需要停机检修的情况，例如：

·生产线设备上加工工件的实现与更换

·工件的定期更换

·生产线设备上工装夹具的调整

·电气元件及机械元件的失效损坏与更换

·第一台生产线设备就缺料

·设备的定期保养等

这些情况下工作站及生产线需要全部停止运行，这样就降低了生产线的生产效率，所以生产线实际的生产效率都低于理论生产效率。实际平均节拍时间为

T p= T c+F T d

实际的生产效率为

R p=60/T p

——自动化生产线的时间平均节拍时间，min/件；

其中，T

p

T

——自动化生产线的理论节拍时间，min/件；

c

F——自动化生产线中每个节拍的平均停机检修频率，次/循环；

T

——自动化生产线每次检修所需要的平均时间，min/次；

d

R p——自动化生产线的时间生产效率，件/h。

由理论节拍时间及实际平均节拍时间可以得到生产线的使用效率：

ŋ=T c/T p×100%

由于设备需要停机检修导致生产线的使用效率低于100%，使自动化生产线实际的生产效率往往大幅低于理论生产效率。所以对于自动化生产线而言，设备的可靠性远比生产线的生产效率显得更为重要，这也是在生产线设计及使用管理过程中需要对比仔细领会并高度重视的原因。