日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)顶质，令汽車制造企業(yè)不得不認(rèn)真考慮一下自己未來的發(fā)展題目融蹂。為此旺订，他們提出了整體壽命周期用度的研究要求超燃，暇辛欤看能夠幫助自己做出正確的決策。

　　對(duì)于汽車動(dòng)力總成制造企業(yè)來講约素，公道規(guī)劃生產(chǎn)是非常重要的。由于笆凌，正確的選擇可以進(jìn)一步進(jìn)步生產(chǎn)系統(tǒng)的使用價(jià)值圣猎，進(jìn)步生產(chǎn)效率，讓生產(chǎn)流程更加公道化菩颖，為企業(yè)節(jié)省大量的開支样漆。

　　就發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)所采用的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)而言为障，其整體壽命周期用度的計(jì)算并非是件簡(jiǎn)單的事情。首先鳍怨，企業(yè)要在先期投進(jìn)大量資金購(gòu)置生產(chǎn)設(shè)備。然后估横，還需要考慮在后期的使用過程中，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)多少操縱用度和維護(hù)用度挥棒？打個(gè)更好的比方，假如以10年為期限計(jì)算芭惠，在這一系統(tǒng)上生產(chǎn)400萬件這樣的缸體需要投進(jìn)多少運(yùn)營(yíng)本錢甩腻？

　　我們的答案是：該項(xiàng)花費(fèi)將在1.10～1.60億美元之間昭仲。這5000萬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，而且與該零件(缸體)在未來10年內(nèi)的改型也有著密切的關(guān)系枚冗。為適應(yīng)這些設(shè)計(jì)上的變化，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)的改造赁温。此外，選用的設(shè)備型號(hào)對(duì)日常消耗的刀具酝陈、備品備件(如主軸)、公用設(shè)施及勞務(wù)操縱和維修用度等因素也都會(huì)有很大的影響锈死。

　　制造技術(shù)的發(fā)展

　　過往穆壕，能夠年產(chǎn)成千上萬件大型動(dòng)力總成零件的惟一切實(shí)可行和具有較高本錢效益的方法是，建造采用順序加工工藝的專機(jī)生產(chǎn)線缨该。加工內(nèi)容按工序分配給不同的單獨(dú)工位順序完成判逊，并由一條剛性的輸送帶連接起來。毛坯從生產(chǎn)線的一端上料替熊，成品(缸體或缸蓋)從另一端下線厌哈，然后進(jìn)進(jìn)裝配工序。

　　這種生產(chǎn)系統(tǒng)適合對(duì)生產(chǎn)線柔性要求不高的累踱、設(shè)計(jì)變化較小的系列零件的生產(chǎn)苏狠，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。改造采用順序加工工藝的專機(jī)生產(chǎn)線本錢很高丰吐，動(dòng)力總成制造企業(yè)需要投進(jìn)大量的時(shí)間和金錢琳钉。

　　隨著制造技術(shù)的發(fā)展啦桌，靈敏制造系統(tǒng)和混合型生產(chǎn)系統(tǒng)的出現(xiàn)給生產(chǎn)帶來了改變及皂。

　　靈敏制造系統(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)加工工藝板驳，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，一臺(tái)機(jī)床發(fā)生故障并不會(huì)導(dǎo)致整條生產(chǎn)線停工若治。此外，這種采用并聯(lián)加工工藝的生產(chǎn)系統(tǒng)具有很好的柔性端幼，很輕易根據(jù)生產(chǎn)需要做進(jìn)一步擴(kuò)展。

　　對(duì)于大批量生產(chǎn)学释，傳統(tǒng)的專機(jī)生產(chǎn)線的購(gòu)置本錢較低。假如生產(chǎn)零件的預(yù)期變化很少粱思，專機(jī)生產(chǎn)線將是最佳的選擇。隨著制造技術(shù)的發(fā)展教物，相對(duì)前幾代的自動(dòng)生產(chǎn)線乌骇，如今的生產(chǎn)線改造本錢已有所降低。

　　混合型生產(chǎn)系統(tǒng)是前兩種生產(chǎn)方式的組合序摔，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

　　在選擇哪種生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)熙掺，整體壽命周期用度可以作為生產(chǎn)企業(yè)的重要依據(jù)咕宿。在MAG動(dòng)力總成公司的設(shè)備開發(fā)工作表上，創(chuàng)建了一個(gè)整體壽命周期用度計(jì)算模型缆镣，將產(chǎn)品的變化分為3大類：變化較少试浙、變化中等、變化較大钠糊。變化較少的一類只需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)上的附加孔進(jìn)行重新配置壹哺，以使其適應(yīng)新的模型艘刚。根據(jù)锪孔讹荣、鉆孔保跨、鉸孔和攻絲操縱的變換，在專機(jī)生產(chǎn)線上添加多軸加工頭断迁，增加刀具，以適應(yīng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)變化迎硼。對(duì)此闲窃，靈敏制造系統(tǒng)則只需修改工件加工程序、更換刀具即可滿足這些變化骇诈。

　　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。其新的特點(diǎn)將給生產(chǎn)帶來一定的影響牵敷，需要增加必要的加工量法希。在這種情況下，專機(jī)生產(chǎn)線需要增添多軸加工頭和2～3個(gè)新工位毛肋，需要更改夾具屋剑。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)，因此在更換前需要調(diào)整成品的庫(kù)存趁桃。

　　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)卫病，靈敏制造系統(tǒng)的柔性就得到了充分體現(xiàn)。由于靈敏制造系統(tǒng)更輕易進(jìn)行擴(kuò)展党纱，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)品變化較大的方案蚜再，假如使用的是專機(jī)生產(chǎn)線豹恶，那么就必須考慮設(shè)計(jì)和制造幾個(gè)全新的加工工位旅峰，以代替現(xiàn)有的工位灯狠。這必將涉及到多臺(tái)機(jī)床，還有相當(dāng)數(shù)目的新型多頭加工頭董容、夾具椎沟，大量更新機(jī)械衍震、電氣、液壓系統(tǒng)和PLC設(shè)計(jì)樱蛤、刀具總圖、工藝表行楞、相關(guān)說明書土匀。而在靈敏制造系統(tǒng)上，我們可能只需增添兩臺(tái)新型數(shù)控機(jī)床就轧。此外田度，由于生產(chǎn)工藝的變化妒御，還需更改數(shù)控機(jī)床的加工程序镇饺。

　　在一條發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線10～20年的壽命周期中，產(chǎn)品發(fā)生2次較大變化戏喊、4～5次中等變化及10～20次較小變化的情況是罕見的。這樣看來蚕顷，靈敏制造系統(tǒng)是動(dòng)力總成制造企業(yè)的最佳選擇。但是當(dāng)產(chǎn)量很大時(shí)峰辣，專機(jī)生產(chǎn)線的初始投資本錢則相對(duì)于靈敏制造系統(tǒng)更低拓坠。當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到每年60萬件時(shí)，專機(jī)生產(chǎn)線的本錢要比靈敏制造系統(tǒng)的本錢低40%胆快，后期的運(yùn)行及維護(hù)本錢也較低烁焙。

　　目前的專機(jī)生產(chǎn)線屬于高標(biāo)準(zhǔn)化的加工系統(tǒng)耕赘，這類系統(tǒng)非常適合于零件的大批量生產(chǎn)操骡。假如生產(chǎn)零件的預(yù)期變化很少或設(shè)計(jì)變化不頻繁册招，其投資本錢是相對(duì)較低的。各個(gè)工序可分為幾個(gè)工位虑鼎，按順序安排在一條生產(chǎn)線上键痛，并由剛性傳送系統(tǒng)連接起來絮短。

　　然而在很多應(yīng)用領(lǐng)域中饶饿，對(duì)專機(jī)生產(chǎn)線的重新安裝改造所花費(fèi)的高昂用度可能會(huì)抵消其初始投資及操縱運(yùn)行本錢較低的上風(fēng)。由于赤猾，較小的產(chǎn)品變化可能需要花費(fèi)幾百萬美元堵生，中等變化的花費(fèi)約需1000萬美元钾士，而較大變化的花費(fèi)通秤θ啵可能會(huì)超過2000萬美元诺舔。

　　在未來低飒，產(chǎn)品變化的頻率和可能性還會(huì)進(jìn)一步進(jìn)步褥赊。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)品上速那，從而使一些動(dòng)力總成制造企業(yè)更傾向于采用靈敏制造系統(tǒng)來生產(chǎn)缸蓋端仰。

　　此外田藐，生產(chǎn)系統(tǒng)的比較還包括機(jī)床利用率等因素，猜測(cè)這些操縱變量是判定生產(chǎn)系統(tǒng)整體壽命周期用度的一個(gè)重要組成部分扯殴。我們可以根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的勞動(dòng)率來計(jì)算這兩種生產(chǎn)方式的勞務(wù)本錢。運(yùn)行靈敏制造系統(tǒng)所需要的操縱職員和維護(hù)職員翎丢，其數(shù)目相當(dāng)于專機(jī)生產(chǎn)線所需職員的2～3倍量懂。事實(shí)上，無論采用哪一種生產(chǎn)方式敷主，其公用設(shè)施的用度(供電和供氣)以及冷卻液和油耗也都是可以計(jì)算出來的。

　　設(shè)備維護(hù)及備品備件的用度評(píng)估也包含在內(nèi)蕾额。主軸的更換诅蝶，包括庫(kù)存?zhèn)浼骶妫剂讼喈?dāng)大的比重筐眷。通常匀谣，并列加工工藝采用的數(shù)控機(jī)床擁有更多的主軸资溃。在整個(gè)規(guī)劃好的系統(tǒng)壽命周期中，假如將系統(tǒng)中的主軸數(shù)目乘以所需的預(yù)計(jì)更換件數(shù)目走柠，再乘以每根主軸3～5萬美元的購(gòu)買用度督巍，所得的金額是十分可觀的。此外括者，均勻無故障時(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)水平单旺，也需納進(jìn)自動(dòng)生產(chǎn)線維修項(xiàng)目的輸進(jìn)值進(jìn)行計(jì)算脂挥。

　　除此之外拔怜，還有一些因素對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)壽命周期用度也具有很大的影響。刀具的消耗是必須考慮的骑枯。隨著機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給率的不斷進(jìn)步盏踢，刀具的消耗也隨之進(jìn)步。在傳統(tǒng)加工方式中涡税，冷卻液用度約占操縱用度的15%左右赐杏。由于提取系統(tǒng)的不斷更新交某，微量潤(rùn)滑變得更加切實(shí)可行。其關(guān)鍵是重新設(shè)計(jì)機(jī)床的底座散骚，利用重力幫助排除切屑麻诀，而不是采用沖洗的方法排除切屑。事實(shí)上傲醉，一旦采用了這種特殊設(shè)計(jì)的機(jī)床底座蝇闭，所需冷卻液要比濕加工減少很多。

　　對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)整體壽命周期用度的研究表明需频，在很多應(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)方式更為理想丁眼。專機(jī)用于進(jìn)行特點(diǎn)穩(wěn)定的粗加工和精加工，數(shù)控機(jī)床用于設(shè)計(jì)特色易于發(fā)生變化的工位昭殉。

　　現(xiàn)在苞七，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)的組合形式來加工工件的一種新工藝挪丢，將機(jī)床轉(zhuǎn)化為一個(gè)獨(dú)立的加工單元蹂风。專機(jī)式加工中心更加簡(jiǎn)單、可靠乾蓬，主軸比專機(jī)要少惠啄，換刀時(shí)間短，加工效率高任内。此外歇盒，它的初期投資和運(yùn)轉(zhuǎn)周期都要低一些。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　根據(jù)最近的一項(xiàng)研究腐熊，我們對(duì)這三種生產(chǎn)方式的整體壽命周期用度進(jìn)行了比較韩丸。生產(chǎn)期限為20年，產(chǎn)品和工具改造轉(zhuǎn)換的較大變化為3次冒瞎、中等變化為5次查新、較小變化為10次，系統(tǒng)的整體壽命周期用度見表洛怠。系統(tǒng)的整體壽命周期用度是由產(chǎn)量決定的：當(dāng)年產(chǎn)30～40萬件時(shí)批先，靈敏制造系統(tǒng)的整體壽命周期用度最低；當(dāng)年產(chǎn)60萬件時(shí)眉崩，專機(jī)生產(chǎn)線的整體壽命周期用度最低囤胯。假如按同樣的設(shè)備投資和生產(chǎn)規(guī)模，以10年(代替20年)生產(chǎn)期限進(jìn)行計(jì)算敲侧，盡管產(chǎn)量降低了定歧，但在生產(chǎn)系統(tǒng)的選擇上仍采用同樣的推薦數(shù)字。

　　根據(jù)壽命周期用度分析僻匿，以上三種生產(chǎn)系統(tǒng)方案均占有一定的上風(fēng)官地。假如產(chǎn)量較低，靈敏制造系統(tǒng)占有上風(fēng)烙懦；假如產(chǎn)量屬于中等水平驱入，則采用混合型生產(chǎn)系統(tǒng)或靈敏制造系統(tǒng)最為理想。當(dāng)產(chǎn)品發(fā)展變化達(dá)到最低猜測(cè)水平時(shí)氯析，專機(jī)生產(chǎn)線在大批量生產(chǎn)規(guī)模中非常具有上風(fēng)亏较。面對(duì)大批量生產(chǎn)，靈敏制造系統(tǒng)初期投資較高掩缓，但其柔性和易擴(kuò)展性不但能滿足當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)需要雪情，同時(shí)還能適應(yīng)未來的發(fā)展變化。專機(jī)生產(chǎn)線的初期用度較低你辣，假如產(chǎn)品在一定時(shí)期內(nèi)不會(huì)發(fā)生大的變化巡通，選擇這種生產(chǎn)方案是切實(shí)可行的。

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