在選擇哪種生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)，整體壽命周期費(fèi)用可以作為生產(chǎn)企業(yè)的重要依據(jù)娄周。在MAG動(dòng)力總成公司的設(shè)備開發(fā)工作表上涕侈，創(chuàng)建了一個(gè)整體壽命周期費(fèi)用計(jì)算模型，將產(chǎn)品的變化分為3大類：變化較少煤辨、變化中等裳涛、變化較大。變化較少的一類只需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)上的附加孔進(jìn)行重新配置侥锨，以使其適應(yīng)新的模型氛灸。根據(jù)锪孔、鉆孔逐茄、鉸孔和攻絲操作的變換，在專機(jī)生產(chǎn)線上添加多軸加工頭嘀醋，增加刀具张域，以適應(yīng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變化。對(duì)此讲侵，敏捷制造系統(tǒng)則只需修改工件加工程序蚪录、更換刀具即可滿足這些變化。
   
    日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)耸壮，令汽車制造企業(yè)不得不認(rèn)真考慮一下自己未來(lái)的發(fā)展問(wèn)題粤街。為此，他們提出了整體壽命周期費(fèi)用的研究要求笑驶，希望能夠幫助自己做出正確的決策职颜。

    對(duì)于汽車動(dòng)力總成制造企業(yè)來(lái)講，合理規(guī)劃生產(chǎn)是非常重要的嫌变。因?yàn)槎滞В_的選擇可以進(jìn)一步提高生產(chǎn)系統(tǒng)的使用價(jià)值躬它，提高生產(chǎn)效率，讓生產(chǎn)流程更加合理化东涡，為企業(yè)節(jié)省大量的開支冯吓。

    就發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)所采用的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)而言，其整體壽命周期費(fèi)用的計(jì)算并非是件簡(jiǎn)單的事情疮跑。首先组贺，企業(yè)要在先期投入大量資金購(gòu)置生產(chǎn)設(shè)備。然后祖娘，還需要考慮在后期的使用過(guò)程中失尖，這套能夠?qū)㈣T件加工成成品（缸體）的生產(chǎn)系統(tǒng)需要花費(fèi)多少操作費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用？打個(gè)更好的比方贿条，如果以10年為期限計(jì)算雹仿，在這一系統(tǒng)上生產(chǎn)400萬(wàn)件這樣的缸體需要投入多少運(yùn)營(yíng)成本？

    我們的答案是：該項(xiàng)花費(fèi)將在1.10～1.60億美元之間整以。這5 000萬(wàn)美元的差額不但與動(dòng)力總成制造企業(yè)所選用的生產(chǎn)設(shè)備機(jī)型有著密切的關(guān)系胧辽，而且與該零件（缸體）在未來(lái)10年內(nèi)的改型也有著密切的關(guān)系。為適應(yīng)這些設(shè)計(jì)上的變化勒蜘，動(dòng)力總成制造企業(yè)就必須對(duì)其生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改造悄锈。此外，選用的設(shè)備型號(hào)對(duì)日常消耗的刀具炊惊、備品備件（如主軸）菌渐、公用設(shè)施及勞務(wù)操作和維修費(fèi)用等因素也都會(huì)有很大的影響。

制造技術(shù)的發(fā)展

    過(guò)去亮钩，能夠年產(chǎn)成千上萬(wàn)件大型動(dòng)力總成零件的惟一切實(shí)可行和具有較高成本效益的方法是暖娃，建造采用順序加工工藝的專機(jī)生產(chǎn)線。加工內(nèi)容按工序分配給不同的單獨(dú)工位順序完成巢驶，并由一條剛性的輸送帶連接起來(lái)力浅。毛坯從生產(chǎn)線的一端上料，成品（缸體或缸蓋）從另一端下線个滓，然后進(jìn)入裝配工序叭痰。

    這種生產(chǎn)系統(tǒng)適合對(duì)生產(chǎn)線柔性要求不高的、設(shè)計(jì)變化較小的系列零件的生產(chǎn)尼可，而對(duì)于設(shè)計(jì)變化較大的零件則需設(shè)計(jì)新的工位斥滤。改造采用順序加工工藝的專機(jī)生產(chǎn)線成本很高，動(dòng)力總成制造企業(yè)需要投入大量的時(shí)間和金錢勉盅。

    隨著制造技術(shù)的發(fā)展佑颇，敏捷制造系統(tǒng)和混合型生產(chǎn)系統(tǒng)的出現(xiàn)給生產(chǎn)帶來(lái)了改變。

    敏捷制造系統(tǒng)由裝配有機(jī)械手的數(shù)控機(jī)床和機(jī)床間的自動(dòng)化輸送設(shè)備組成，采用并聯(lián)加工工藝漩符，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)一喘，一臺(tái)機(jī)床發(fā)生故障并不會(huì)導(dǎo)致整條生產(chǎn)線停工。此外嗜暴，這種采用并聯(lián)加工工藝的生產(chǎn)系統(tǒng)具有很好的柔性凸克，很容易根據(jù)生產(chǎn)需要做進(jìn)一步擴(kuò)展。

    對(duì)于大批量生產(chǎn)闷沥，傳統(tǒng)的專機(jī)生產(chǎn)線的購(gòu)置成本較低萎战。如果生產(chǎn)零件的預(yù)期變化很少，專機(jī)生產(chǎn)線將是最佳的選擇舆逃。隨著制造技術(shù)的發(fā)展蚂维，相對(duì)前幾代的自動(dòng)生產(chǎn)線，如今的生產(chǎn)線改造成本已有所降低路狮。

    混合型生產(chǎn)系統(tǒng)是前兩種生產(chǎn)方式的組合侦广，兼有專機(jī)生產(chǎn)線和柔性制造單元的特點(diǎn)。

如何進(jìn)行選擇

    發(fā)動(dòng)機(jī)缸體就是設(shè)計(jì)變化中等的一個(gè)實(shí)例结晒。其新的特點(diǎn)將給生產(chǎn)帶來(lái)一定的影響成猴，需要增加必要的加工量。在這種情況下碎准，專機(jī)生產(chǎn)線需要增添多軸加工頭和2～3個(gè)新工位陶份，需要更改夾具。安裝新設(shè)備及改造舊設(shè)備將會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)線停機(jī)焚怨，因此在更換前需要調(diào)整成品的庫(kù)存武敦。

    在人們考慮選用何種生產(chǎn)方案應(yīng)對(duì)產(chǎn)品的中等變化時(shí)，敏捷制造系統(tǒng)的柔性就得到了充分體現(xiàn)铺描。因?yàn)槊艚葜圃煜到y(tǒng)更容易進(jìn)行擴(kuò)展使义，設(shè)備的安裝調(diào)試并不會(huì)影響到線上其他數(shù)控機(jī)床的正常工作。

    對(duì)于產(chǎn)品變化較大的方案蟆导，如果使用的是專機(jī)生產(chǎn)線驼鳞，那么就必須考慮設(shè)計(jì)和制造幾個(gè)全新的加工工位，以代替現(xiàn)有的工位杯聚。這必將涉及到多臺(tái)機(jī)床，還有相當(dāng)數(shù)量的新型多頭加工頭抒痒、夾具幌绍，大量更新機(jī)械、電氣故响、液壓系統(tǒng)和PLC設(shè)計(jì)傀广、刀具總圖、工藝表、相關(guān)說(shuō)明書伪冰。而在敏捷制造系統(tǒng)上誓酒，我們可能只需增添兩臺(tái)新型數(shù)控機(jī)床。此外贮聂，由于生產(chǎn)工藝的變化靠柑，還需更改數(shù)控機(jī)床的加工程序。

    在一條發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線10～20年的壽命周期中吓懈，產(chǎn)品發(fā)生2次較大變化歼冰、4～5次中等變化及10～20次較小變化的情況是罕見的。這樣看來(lái)拷拥，敏捷制造系統(tǒng)是動(dòng)力總成制造企業(yè)的最佳選擇众桨。但是當(dāng)產(chǎn)量很大時(shí)，專機(jī)生產(chǎn)線的初始投資成本則相對(duì)于敏捷制造系統(tǒng)更低祸遮。當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到每年60萬(wàn)件時(shí)宪凹，專機(jī)生產(chǎn)線的成本要比敏捷制造系統(tǒng)的成本低40%，后期的運(yùn)行及維護(hù)成本也較低木锈。

    目前的專機(jī)生產(chǎn)線屬于高標(biāo)準(zhǔn)化的加工系統(tǒng)举么，這類系統(tǒng)非常適合于零件的大批量生產(chǎn)。如果生產(chǎn)零件的預(yù)期變化很少或設(shè)計(jì)變化不頻繁槐猪，其投資成本是相對(duì)較低的喇躲。各個(gè)工序可分為幾個(gè)工位，按順序安排在一條生產(chǎn)線上许食，并由剛性傳送系統(tǒng)連接起來(lái)继棉。

    然而在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，對(duì)專機(jī)生產(chǎn)線的重新安裝改造所花費(fèi)的高昂費(fèi)用可能會(huì)抵消其初始投資及操作運(yùn)行成本較低的優(yōu)勢(shì)够菊。因?yàn)橹绽牛^小的產(chǎn)品變化可能需要花費(fèi)幾百萬(wàn)美元，中等變化的花費(fèi)約需1 000萬(wàn)美元符衔，而較大變化的花費(fèi)通痴仪埃可能會(huì)超過(guò)2 000萬(wàn)美元。

    在未來(lái)判族，產(chǎn)品變化的頻率和可能性還會(huì)進(jìn)一步提高躺盛。與缸體相比，這一系列的變化將會(huì)更多地體現(xiàn)在缸蓋產(chǎn)品上形帮，從而使一些動(dòng)力總成制造企業(yè)更傾向于采用敏捷制造系統(tǒng)來(lái)生產(chǎn)缸蓋槽惫。

    此外，生產(chǎn)系統(tǒng)的比較還包括機(jī)床利用率等因素辩撑，預(yù)測(cè)這些操作變量是判斷生產(chǎn)系統(tǒng)整體壽命周期費(fèi)用的一個(gè)重要組成部分界斜。我們可以根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的勞動(dòng)率來(lái)計(jì)算這兩種生產(chǎn)方式的勞務(wù)成本仿耽。運(yùn)行敏捷制造系統(tǒng)所需要的操作人員和維護(hù)人員，其數(shù)量相當(dāng)于專機(jī)生產(chǎn)線所需人員的2～3倍各薇。事實(shí)上项贺，無(wú)論采用哪一種生產(chǎn)方式，其公用設(shè)施的費(fèi)用（供電和供氣）以及冷卻液和油耗也都是可以計(jì)算出來(lái)的峭判。

    設(shè)備維護(hù)及備品備件的費(fèi)用評(píng)估也包含在內(nèi)开缎。主軸的更換，包括庫(kù)存?zhèn)浼В剂讼喈?dāng)大的比重滤躺。通常，并列加工工藝采用的數(shù)控機(jī)床擁有更多的主軸蝎蛤。在整個(gè)規(guī)劃好的系統(tǒng)壽命周期中屠途，如果將系統(tǒng)中的主軸數(shù)量乘以所需的預(yù)計(jì)更換件數(shù)量，再乘以每根主軸3～5萬(wàn)美元的購(gòu)買費(fèi)用挪吱，所得的金額是十分可觀的带诊。此外，平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）以及確定故障和排除故障所需的可變勞動(dòng)力技術(shù)水平捺柬，也需納入自動(dòng)生產(chǎn)線維修項(xiàng)目的輸入值進(jìn)行計(jì)算于箩。

    除此之外，還有一些因素對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用也具有很大的影響望泪。刀具的消耗是必須考慮的判嘀。隨著機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給率的不斷提高，刀具的消耗也隨之提高宾芥。在傳統(tǒng)加工方式中侣夷，冷卻液費(fèi)用約占操作費(fèi)用的15%左右。由于提取系統(tǒng)的不斷更新仑乌，微量潤(rùn)滑變得更加切實(shí)可行百拓。其關(guān)鍵是重新設(shè)計(jì)機(jī)床的底座，利用重力幫助排除切屑晰甚，而不是采用沖洗的方法排除切屑衙传。事實(shí)上，一旦采用了這種特殊設(shè)計(jì)的機(jī)床底座厕九，所需冷卻液要比濕加工減少很多蓖捶。

    對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)整體壽命周期費(fèi)用的研究表明，在許多應(yīng)用領(lǐng)域中采用柔性加工單元與專機(jī)生產(chǎn)線相結(jié)合的混合生產(chǎn)方式更為理想扁远。專機(jī)用于進(jìn)行特點(diǎn)穩(wěn)定的粗加工和精加工俊鱼，數(shù)控機(jī)床用于設(shè)計(jì)特色易于發(fā)生變化的工位。

    現(xiàn)在穿香，動(dòng)力總成制造企業(yè)又有了一種新的選擇——采用專機(jī)式加工中心。專機(jī)式加工中心是以加工中心和專機(jī)的組合形式來(lái)加工工件的一種新工藝，將機(jī)床轉(zhuǎn)化為一個(gè)獨(dú)立的加工單元皮获。專機(jī)式加工中心更加簡(jiǎn)單焙蚓、可靠，主軸比專機(jī)要少裸岁，換刀時(shí)間短届辽，加工效率高。此外郊啄，它的初期投資和運(yùn)轉(zhuǎn)周期都要低一些映贞。

結(jié)束語(yǔ)

    根據(jù)最近的一項(xiàng)研究，我們對(duì)這三種生產(chǎn)方式的整體壽命周期費(fèi)用進(jìn)行了比較寄菲。生產(chǎn)期限為20年裁堤，產(chǎn)品和工具改造轉(zhuǎn)換的較大變化為3次、中等變化為5次起胡、較小變化為10次灵吃，系統(tǒng)的整體壽命周期費(fèi)用見表。系統(tǒng)的整體壽命周期費(fèi)用是由產(chǎn)量決定的：當(dāng)年產(chǎn)30～40萬(wàn)件時(shí)息沐，敏捷制造系統(tǒng)的整體壽命周期費(fèi)用最低灵界；當(dāng)年產(chǎn)60萬(wàn)件時(shí)，專機(jī)生產(chǎn)線的整體壽命周期費(fèi)用最低盛惩。如果按同樣的設(shè)備投資和生產(chǎn)規(guī)模溉委，以10年（代替20年）生產(chǎn)期限進(jìn)行計(jì)算，盡管產(chǎn)量降低了爱榕，但在生產(chǎn)系統(tǒng)的選擇上仍采用同樣的推薦數(shù)字瓣喊。

    根據(jù)壽命周期費(fèi)用分析，以上三種生產(chǎn)系統(tǒng)方案均占有一定的優(yōu)勢(shì)呆细。如果產(chǎn)量較低型宝，敏捷制造系統(tǒng)占有優(yōu)勢(shì)；如果產(chǎn)量屬于中等水平絮爷，則采用混合型生產(chǎn)系統(tǒng)或敏捷制造系統(tǒng)最為理想趴酣。當(dāng)產(chǎn)品發(fā)展變化達(dá)到最低預(yù)測(cè)水平時(shí)，專機(jī)生產(chǎn)線在大批量生產(chǎn)規(guī)模中非常具有優(yōu)勢(shì)坑夯。面對(duì)大批量生產(chǎn)岖寞，敏捷制造系統(tǒng)初期投資較高，但其柔性和易擴(kuò)展性不但能滿足當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)需要柜蜈，同時(shí)還能適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展變化仗谆。專機(jī)生產(chǎn)線的初期費(fèi)用較低，如果產(chǎn)品在一定時(shí)期內(nèi)不會(huì)發(fā)生大的變化淑履，選擇這種生產(chǎn)方案是切實(shí)可行的恤络。
 
 
 

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