冲压内制件工位器具精益规划方法研究

冲压内制件工位器具精益规划方法研究

王学泰 ,任,敏 ,缴平 ,孟宇轩

【摘要】：随着人们对个性化需求的追求，车型更替越来越频繁，工位器具作为存储、运输产品零部件的必备装备，在新车型开发过程中占用了较多的生产制造费用。精益规划的核心思想是结合工厂实际生产安排及不同零部件形态，通过多个维度进行工位器具的前期数量规划，实现在保障生产有序进行的同时最经济的投入工位器具数量，从而降低生产成本，实现效益最大化。

关键词：冲压；内制件；工位器具；精益规划

0前言

随着人们对个性化需求的追求，车型更替越来越频繁，工位器具作为存储、运输零部件的必备装备，在新车型开发过程中占用了较多的生产制造费用，工位器具设计的合理性直接影响汽车制造的生产效率及成本控制[1]。

以往的器具规划仅以工厂产能和换模时间作为参考进行估算，未能深入结合工厂生产实际，也未能准确考虑到不同零件特征带来的影响。精益规划的核心思想是结合工厂实际生产安排及不同零部件形态，通过多个维度进行工位器具的前期数量规划，实现在保障生产有序进行的同时最经济的投入工位器具数量，从而降低生产成本，实现效益最大化。

1　主要冲压内制件及工艺流程简介

冲压内制件，是指在主机厂冲压厂生产的零件，一般包含内外覆盖件和大型结构件，不同的主机厂确定内制件的原则略有差异,但是受较高的运输成本和质量要求的影响，内外覆盖件通常都是内制件。

现代制造企业对物流生产技术设备要求越来越高[2]，而工位器具是使用频率较高，且应用场景较广的物流生产技术设备，涵盖入库卸装、存储、上线配送、成品入库、返修周转、焊装线边周转使用等环节，在冲压生产的工艺流程中，冲压内制件工位器具在产品下线后的储存及转运中起着不可替代的作用。

2  影响工位器具规划的因素

工位器具的数量配置应结合生产纲领配置，数量的设置应满足一天生产或设定的时间节拍需求，包括存放、周转及周转占用[3]。因工位器具的数量与工厂排产情况紧密相关，所以工位器具的规划受限因素也最多，下文我们逐一介绍：

2.1零件形态

零件形态：表示同组模具生产同一种零件的数量，比如传统车型翼子板和PHEV车型翼子板，用同一套模具生产，并且共用同一种器具，在工位器具测算时，该翼子板零件就属于多形态零件。

2.2单次产量

单次产量：表示一套模具冲压生产一次生产的对应零件个数，如一个侧围零件需要一组模具生产，则单个侧围零件的单次产量为1；左右翼子板共用一组模具，但是一次生产出左右翼子板零件各一个，所以左右翼子板的单次产量也都是1；中地板一组模具可以生产2个中地板零件，则中地板零件的单次产量就是2，以此类推，前地板一组模具可以生产四个零件，左右前地板零件各2个，则左右前地板零件的单次产量也都是2。

2.3单车零件

单车零件：指每台车占用对应零件的数量，如侧围零件，只有一种规格，每台车需占用1个零件，系数就是1，如顶盖零件，有天窗顶盖和非天窗顶盖两种规格，就需要根据两种规格的销量占比计算，比如天窗顶盖0.75和非天窗顶盖0.25，两种规格之和为1。

2.4零件每分钟冲次数

零件每分钟冲次数也叫SPM，是指每分钟生产零件的冲次数，需要强调的是一个冲次数不一定只出一个零件。工位器具规划属于较前期的工作，使用的是测算SPM。测算SPM是工艺人员使用冲压线生产曲线和特点软件仿真获得的数值，原则上采用轨迹目标SPM参考值，SNP参考值为下限要求，特殊零件可结合工艺难度调整。

2.5换模时间

换模时间：指从一套模具切换为另一套模具生产所需要的时间，不同工厂，不同模具换模时间不完全一样。

2.6计划停线时间

计划停线时间：生产过程中的计划停线时间，如擦模时间和首检时间，该因素与主机厂产品品质要求和生产管理要求息息相关，内外板生产的计划停线时间通常也不一样。

2.7车型年产峰值

车型年产峰值：是根据产品年度销量预测，该预测数据由专业部门给出，我们在做工位器具规划时取用该销量预测的年度峰值。

2.8年度生产天数

年度生产天数：指一个自然年内实际开展生产工作的天数，吉利汽车按照12个月，每月25天，年度300天计算。

2.9焊装排班及时长

焊装排班及时长：是指工厂焊装单日排班数及每班工作时长，吉利通常是单日排班2班，单班工作10小时，即单日生产20小时计算。

3 工位器具规划

冲压内制件工位器具基于生产工艺流程可以分为排产器具、安全器具、和辅助器具三大类，排产器具是指满足冲压线一次生产周转的器具，因冲压供件给焊装，排产器具在考虑满足冲压线单次生产周转外，也要考虑焊装单班需求量，通常取两者中的较大值。安全器具是指用于存放产品安全库存的器具。辅助器具是指焊装线边占用和返修占用的器具。

在做器具规划前需确定工位器具的器具容量SNP，即单个工位器具装载相应零件的数量，这一工作步骤需要提供产品3D数据给供应商，或由专业的工艺分析人员进行，装载方式通常采用对标相似量产车型的方式进行，因为量产车型的工位器具的实用性和便利性都已经过实际验证，这种模式也是最高效和稳妥的方式，当然也会有全新工艺的应用，导致没有可以对标的量产产品，这种情况就需要组织相关方多次进行图纸评审和实物评审，进行小批量验证后再进行量产。

3.1排产器具

排产器具受冲压生产经济批量和焊装生产消耗的双向影响。冲压生产经济批量取决于料包板料数量、生产线SPM，以及换模时间、停机时间，需要注意的是，不应该为了追求所谓最小库存而频繁更换模具，频繁切换吊装模具会导致生产效率损失。自动化高速生产线必须保证模具切换时，模具已经吊装准备完毕，随时可以投入使用。

同时，还需要考虑零件存量太多导致的库存浪费。库存浪费不仅占用仓库空间，还会挤占相当的周转资金。冲压生产经济批量得出后，根据工位器具的收容数SNP计算工位器具的数量。如果存在小数，应该向上取整。

为确保生产，排产器具规划计算选取冲压生产经济批量和焊装生产消耗两者种的较大值。

3.2安全器具

安全器具是用来存放零件安全库存的器具，具体零件的安全库存量的设定，受零件形态的影响，针对同类、多形态且共模的零件，本文建议每增加一种形态，安全库存上浮20%。安全库存通常按照焊装单班消耗量设定。

3.3  辅助器具

辅助器具的用途是焊装线边占用、返修占用和在途占用，焊装线边占用数量与工位器具收容数有关，本文建议器具收容数满足两小时焊装使用量时，线边占用按照1个工位器具规划；器具收容数不满足两小时焊装使用量时，线边占用按照2个工位器具规划；返修占用参考焊装线边占用规划，在途占用按照1个工位器具个规划。

冲压车间内制件生产的工位器具总量为三类器具：排产器具需求量、安全库存器具量、辅助器具数量的数量之和。

4 结语

冲压内制件工位器具的精益规划，考虑了产品形态、冲压实际生产及焊装消耗等多维度因素，可以在保障冲压生产周转，焊装使用的前提下使工位器具投入量最小，在车型更替越来越频繁的当前形势下，可以大幅度节约工厂生产成本，提高经济效益。

参考文献

[1] 张现锋，王梓宇，李林，于双双.HNSAE20148 浅谈汽车行业工位器具设计及应用[C].河南：第十七届河南省汽车工程科技学术研讨会，(C)1994-2021 China Academic Journal Electronic Publishing House. http://www.cnki.net.214-243.

[2] 刘国文，徐丽君，张湘鄂，等.浅析工位器具在焊装车间的选择[J].汽车工艺与材料，2014(5):64-67.

[3] 国旭华，李宏伟，张宝东，等.精益工位器具设计与应用[J].新技术新工艺，2016(6):26-28.