制造企业复工后的第一件事,从「生产经济学」展开

夹具侠

2020-02-14 14:29

这是夹具侠(jiajoin)发布的第 1286 篇技术文章

突如其来的一场公共疫情事件,把原本应处于节后复工热潮的制造企业牢牢的按在了原处。由此带来的负面影响虽不如第三产业遭受的直接重创,但经此一事,19年本已蹒跚前行的制造企业们,更加需要重视起这门叫做“生产经济学”的学问。

Part.1 什么是成功的加工?

当使用千差万别的工件材料生产各种部件时,企业会采用多种加工工艺。不管什么工艺,都有一个共同的目标,那就是在指定的时间内,以适当的成本,生产出一定数量的、满足质量要求的工件。

生产控制管理的全面性

为了实现这一目标,很多企业采用了一个片面的模型,这种模型首先着眼于选择和应用刀具,然后按照兵来将挡、水来土掩的思路解决问题。但如果将这种方法反其道而行之,则可以降低成本、提高效率。

制造企业复工后的第一件事,从「生产经济学」展开

企业不能等到问题出现之后再对个别加工操作进行调整,而应致力于首先制定旨在消除不合格零件和意外停机时间的前瞻性预案。建立了稳定可靠的工艺之后,通过运用生产经济学的理念,可以帮助制造商在生产速度和制造成本之间找到平衡。随后,在可靠、经济、高效加工的基础上,企业可以选择能够全面优化加工工艺的各种工具。

Part.2 生产经济学

生产经济学的艺术与科学侧重于确保实现制造工艺的最高安全性和可预测性,同时保持最高的生产率和最低的生产成本。当金属切削工艺和环境安全且可预测时,生产经济学将只关注两个方面:在适合制造商具体情况的产量与制造成本之间找到平衡。

例如,批量生产简单零件时,需要重点考虑的可能是以最低的成本实现最高的产量。相反,在品类杂、批量小的制造环境中生产贵重的复杂零件时,必须重点关注整体可靠性和准确性,其次才是设法降低制造成本。

最大限度缩短意外停机时间

要实现最高的制造资源利用率,需要最大限度缩短停机时间,简而言之就是减少机床不切屑时的时间长度。有些停机时间是必要的和计划内的。这包括用于编程和维护机床、安装夹具、装载和卸载工件以及更换刀具的时间。

制造企业复工后的第一件事,从「生产经济学」展开

在大规模生产中,当开发一个加工工艺时,如果在较长的一段时间内有 50 或 100 个零件报废,这对在该期间生产的成千上万个零件来说微不足道,因此很容易被忽略。

然而,在品类杂、小批量的生产中,这个工艺必须在生产零件前,甚至从一开始就必须精心地开发。品类杂、小批量生产可能涉及小批量的零件生产、一批只有数个零件的生产,甚至只定制一个零件。在这种情况下,几件不合格品就会造成利润和亏损的差异。

微观和宏观

为了实现最佳金属切削结果,传统方法会采用一个片面的微观模型,该模型对个别加工中使用的个别刀具进行了优化。相反,宏观模型从更广的视角来考虑制造工艺。这些模型侧重于生产指定的工件时所需的总计工序时间。

可以从艺术家在作画时的视角来比较微观经济模型与宏观经济模型之间的关系。微观模型专注于个别细节,就像艺术家全神贯注于画笔的个别笔触。而宏观模型则后退一步审视整个的零件生产流程,就像艺术家从整体观赏自己的绘画作品。很明显,虽然需要关注细节,但不能以忽略工作的整体目标为代价。

隐性成本

过于关注细节会导致无法集中精力取得最终的加工成果。例如,借助一个额外的刀具将切削时间缩短了10秒钟,但其设置和转位时间却增加了10分钟,这当然不是明智之举。

制造企业复工后的第一件事,从「生产经济学」展开

同样,想方设法实现超过客户要求的产品质量也会增加成本和生产时间。在这种情况下,人们难免会提出一个近乎严肃的问题:“需要花费多长时间、多少成本才能生产出质量欠佳但其功能依然满足要求的工件呢?”

运营成本

制造成本中的某些要素是固定的。工件的复杂程度和材料通常决定了制造零件时所需的加工操作的类型和数量,工厂机床的采购成本、维护成本和电力成本基本上是固定成本。

人工成本虽然比较灵活,但至少在短期内能够有效地固定下来。这些成本必须由所加工的零件换取的销售收入来抵消。提高生产速度 — 也就是工件转换为成品的速度 — 可以抵消固定成本。

Part.3 与切削“无关”的问题

环保问题和安全问题代表着生产经济学中越来越重要的因素。制造商面临着节能压力。冷却液和切削油的使用和处理受到越来越多的监管且代价越来越高。

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切削之外的平衡

对切削条件而言,平衡的方法可以帮助制造商应对这些问题和类似的顾虑。更低的切削速度以及更大的进给量和更小的切削深度可减少切除金属时所需的能源。平衡的条件还能够延长刀具寿命、减少刀具消耗和处置问题。更低的能耗可以减少热量的产生,因此可以最大限度减少加工时使用的冷却液甚至不使用任何冷却液。

制造企业复工后的第一件事,从「生产经济学」展开

要采用生产经济学理念,需要对加工环境进行整体分析并采用与很多现有的金属切削方法相反的思维方式。然而,一旦将这些建议的策略付诸实施,不仅可以节省成本、提高工件质量和实现更环保的生产,还能够在稳定、可靠的整体制造工艺中保持生产率和盈利能力。

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