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    小批量靈活生產,小型機加廠也能做到


      自動化是機加工工廠提高產量的一種常用的方式,但一般來說,自動化不適用于小批量生產。然而來自美國的一家小型機加工廠Kilgore卻做到了這一點。Kilgore工廠有65名員工,實行三班輪班制度,生產各種零件,包括汽車零部件、軍用零件以及醫療零件。
    過去,Kilgore主要依靠一套專用的自動化制造單元進行加工,該單元可以無人運行八個小時,借助這一制造單元,工廠生產一種特殊的法蘭配件,每周產量達到3500件。這種法蘭配件是一種特別穩定的量產配件,因此,Kilgore希望提高這種零件的產量,同時,因為工廠還要生產一些小批量的零件,所以也需要提高這些零件的產量及生產效率。

    圖1 Kilgore加工工廠的專用自動化單元一周可生產3500個法蘭配件
      為此,工廠所有者John Hicks希望可以引入一種適合加工車間環境的自動化系統,并且適用于小批量的靈活加工。最終,Kilgore決定繼續采用已有專用的自動化單元中使用過的FANUC機器人并采用當地系統集成商Halter公司提供的解決方案。
      新的柔性化系統通過將FANUC M-20iA機器人和轉臺配合起來,用于單一工件裝載單元內的暫存工件,裝載裝置可以安置在數控機床或銑床一側或者重新安置在數控機床或銑床上。借助裝置上的操作員界面可以針對新工作對機器人進行直觀的編程。整個系統可以方便地安裝、編程以及在機床之間移動,用戶可以通過快捷的轉換實現各類零件的生產自動化。

    圖2 新系統是一套靈活的自動化系統,能夠從任何數控機床裝卸零件。該系統可輕松轉換,幫助用戶實現各類小作業量工種的自動化生產
    自動化系統
      新的自動化系統同Kilgore工廠的專用自動化單元的一個不同點是操作員可以針對各種零件輕松地對系統進行編程和改編。它的軟件界面提供了一套12步圖標引導編程流程。操作人員可以站在機床旁邊在20分鐘左右的時間內針對任何新零件完成編程。在這一流程中,操作員將跟隨提示輸入相關信息,包括坯件和制成件的形狀、直徑和高度,以及是否需要用卡爪從內側或外側拾起工件。然后,操作人員對機器人如何將坯件裝載到機床內以及如何卸載制成件進行編程,選擇可以進行定制化定序的預設任務。隨后,操作人員可以設定該零件如何進入機床夾盤。
      一旦系統完成編程,操作人員將可調整格網板裝載到帶有坯料零件的暫存托盤上,機器人將一次拾取一個零件。當數控機床發出信號表明加工循環結束時,FANUC機器人將從機床上移除制成件,將新坯件放入卡盤,然后將制成件放在格網板上。當兩托盤暫存區域一側的所有零件完成加工后,機器人將轉動轉臺,操作人員可以移除制成件并用更多坯件進行替換。同時,系統開始從另一側的格網板裝載坯件。
    如何使用該系統
      同專用自動化單元不同,Hicks并未特別考慮過使用新系統生產某種特定零件,他只是希望提高工廠的整體產能并最大化其嫻熟員工的時間效率。因為該系統可以用于生產不同尺寸和形狀的零件,Kilgore工廠可以借助該系統在保證成本效益的前提下實現更小批量生產的自動化,比如100~200件零件的訂單,這樣操作人員就有更多的時間和精力操作其他機床。

    圖3 這一自動化系統讓機床操作員客戶同時操作三臺或四臺機床,而不是一臺或兩臺
      工廠還發現新系統讓操作員能夠更方便地在機床繼續運行時離開機床,因為系統的可預測性讓操作員能夠準確地知道何時返回機床重新進行裝載?!安僮鲉T不需要呆在現場?!盚icks 先生說道。Kilgore工廠可以24小時不間斷進行零件生產,這在以前是不可能的,否則會產生加班成本和質量隱憂。最近,工廠在一個三天的周末假期期間生產零件,在此期間,Hicks和自動化負責人Tim Acres準確地知道機器人的暫存托盤何時需要重新裝載。他們輪流前往工廠,每次會呆上35~45分鐘,在此期間,他們會將制成件從系統中移除,進行檢查然后將坯件重新裝載到托盤上。
      Hicks的目的并非通過自動化替代現有員工,而是更好地利用員工的寶貴時間?,F在,借助該系統,一位操作人員可以同時操作三臺或四臺機床,而非一臺或兩臺,在沒有增加員工數量的情況下提高了工廠的產量?!斑@關系到更高效地使用人力?!盚icks說道,“同時,他稱員工開始時并不相信這一自動化系統,當他們看到該系統使用非常方便時他們開始接受它?!?br>
    圖4 這一靈活的自動化系統可以實現各類零件自動化生產
    不僅僅是產量增加
      Kilgore工廠發現,除了實現工廠提高產量的目標之外,還獲得了其他收益,包括: 提高工廠的價格競爭力。該系統的可預測性讓Kilgore工廠能夠為客戶提供更低的報價。在采用該系統之前,考慮到員工的休班時間,工廠在報價方面設置了緩沖時間。這一自動化系統提高了工作安排的預見性,因而再也不需要這樣的緩沖時間。
      提高質量。Hicks還認為該系統提高了工廠制造的零件的質量。即使操作人員現在操作的機床數量比以前更多了,他們仍然有更多的時間進行質量檢查。
      獲得更多的訂單。Hicks同時認為,因為產能增加,Kilgore工廠還因為現有客戶訂單增加而得到發展。
      節約占地空間。借助傳感器,如果有人員過于靠近,系統將自動降低機器人的速度直至最終停止。

    圖5 所有者John Hicks的工廠引入了三套新自動化系統。他稱在工藝改進和產量增加方面的收益非常顯著,他計劃繼續采購第四套系統

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