持续改进
:为了提高产量,一家日本汽车零部件制造商力求缩短关键工序的周期时间,同时提高传送带速度,以最大限度地减少零件在各工序之间的移动时间。该公司生产团队发现,速度提升超过一定水平后,收益会递减。当高速移动的零件被传统的气动止动缸停止时,需要相当长的稳定时间才能从传送带上取下零件并重新投入工序。他们还发现,为了缩短周期时间而提高工序设备的运行速度,会导致生产线频繁停机进行故障排除。
另一家生产小型电机的制造商希望通过缩短生产线换线时间来更高效地完成特定产品型号的小批量订单。优化换线流程后,他们将换线时间缩短了50%,从10分钟缩短到5分钟。然而,这些通常每天进行多次的5分钟换线,累积起来每月会造成约16小时的生产损失。因此,该团队必须谨慎管理生产,优先生产大批量产品以优化生产效率。
为了节省这些损失的时间,该公司致力于开发一种特殊的夹具,以便在不重新配置生产线的情况下生产多种产品型号。这种定制夹具可容纳三种不同尺寸(小、中、大)的组件,使生产线无需更改即可处理多达九种不同的产品型号。然而,用于从夹具中取出选定零件的双轴机器人需要根据正在生产的产品型号调整传送带的停止位置(图 1)。另一种方法是用三轴机器人替换双轴机器人,这样机器人就可以沿着夹具移动来拾取所需的零件。这两种方法都会增加成本,但都能显著节省生产时间。
输送系统设计与支持:
作为生产线的主干道,设计精良的输送系统能够最大限度地提高生产效率,减少人工搬运,并确保工厂空间的最佳利用。配置输送系统以优化工厂运营是一项专业技能,通常需要对现成的标准单元进行定制,或针对工厂环境中的特定挑战(例如空间极其有限或高低落差)开发个性化解决方案。通常需要补偿单元来适应生产线上不同机器的性能差异,并确保整条生产线能够持续协调地运行。输送带供应商提供各种各样的选项和配置,甚至包括可根据客户特定需求定制的专有产品。
由于该系统通常由专家根据规范进行设计,因此最终成果能够很好地满足项目初期工厂提出的要求。然而,随着这些要求的变化和发展,对输送系统进行必要的调整可能会变得极具挑战性。例如,更改使用气缸及其相关传感器和电磁阀实现的停止位置可能需要大量的软件开发、布线和机械调整。
两家生产汽车零部件和小发动机的公司在尝试使用传统传送带提高生产效率时都遇到了这些限制。在这两个案例中,项目团队都未能实现100%的预期改进。
线性模块零件输送:
与传统输送机相比,雅马哈 LCMR200 线性输送模块在调整和提升生产线性能方面具有显著更高的灵活性。加速、减速、速度和停止位置等参数均可通过电子方式设置,只需将所需值写入控制器即可轻松调整。此外,该线性电机支持双向运动。
配套的 YHX 控制器无需编写梯形图逻辑代码,用户即可直接指定数值并实现简单的点对点运动。单个控制器即可协调多个互连的 LCMR200 模块,构成完整的生产单元。
由于无需额外传感器即可增加停止位置,用户可以轻松重新配置生产线,而不会影响可靠性。该线性电机加速和停止快速平稳,到达目标位置后的稳定时间非常短。实际上,可以通过调整定位公差来优化稳定时间:更大的公差可以缩短稳定时间。此外,用户无需额外设置挡块即可提高传送速度,因为每个模块都可以根据需要独立停止、重启和反转,从而确保每个零件在最佳时间送达。LCMR200
滑块可编程停在任何所需位置,位置重复精度最大可达 ±5µm。此外,传送速度可通过电子方式调节,最高可达 2500 mm/s。下表比较了不同有效载荷下零件传送所需的典型时间。
表 1. LCMR200 可以高速移动相对较重的零件。.
该滑块可承受高达 15 kg 的载荷,且模块的刚性允许在不将工件从滑块上取下的情况下进行加工(图 2)。这不仅确保了快速的加工周期,还节省了为每个工序开发将工件转移到不同夹具的机构所需的人力和工程成本。.
图 2. 线性输送模块按顺序将工件直接送至各个工序。.
前文提到的那家汽车零部件制造商很快意识到,LCMR200 可以帮助他们实现 100% 的预期生产力提升。作为试点项目,他们重新设计了一条生产线,用 LCMR200 模块取代了传统的传送带,结果大幅缩短了物料转移时间。节省下来的时间反过来又减轻了缩短生产线上各个工序周期时间的压力。最终,产量超过了团队最初的目标,导致停机的错误数量也大幅减少,这条装配线成为了工厂的示范生产线。
同样,这家电机制造商也利用 LCMR200 提高了生产线的灵活性,从而提升了生产效率。通过重新编程更改模块的停止位置,节省了大量的人工设置工作。随后,团队引入了二维码阅读器,用于在生产开始时识别每个单元的类型,并使所有 LCMR200 模块能够自动重新配置其设置。这消除了通过触摸面板与机器或设备进行任何人工交互的需要,从而实现了产品装配的端到端完全自动化。这显著提高了操作速度,并省去了操作员干预更换产品型号的需要。现在,公司能够像处理大订单一样高效地管理小批量生产。
结论:
制造企业不断面临着提高生产效率的挑战,例如提高生产线速度和缩短换线时间。传统输送机可能成为发展的阻碍,其灵活性有限,且重新配置需要大量的工程投入。简单的改动往往无法达到预期的改进效果。此外,进行重大改动通常需要供应商的大力支持。
双向线性输送机模块允许对速度和停止位置等参数进行广泛的重新配置。而且,设备所有者通常可以独立完成这些改动。其他优势还包括可以直接在模块上进行机械装配等工序,从而节省加工时间和传统输送机上拆卸和更换零件所需的工程成本。
