自动化只做一半?零点快换系统突破最后瓶颈!
- 刘中兴/台北
一间看似产能满载的工厂,老板常常会说,他们是买最新的自动化设备,最好的控制系统,训练最专业的操作人员,公司呈现一种超高效率的荣景,但事实上,一切是否真的如此呢?
很多厂商的机器永远很忙,工作永远满档,但经统计后赫然发现,机器在20个小时里,竟然只有6个小时呈现动作的状态,其他14小时都是停摆的,也就是稼动率其实只有30%。
有些人也许会说,那是因为很多的流程都还是人工,只要导入自动化后稼动率肯定就会有很大的提升,但实际上,既使所有的制程皆自动化,人工部分全部换成机械手臂去移动工件,最高的稼动率也顶多提升到45%而已。机台加工时夹治具、模具需要配合工件更换,另外要搭配上下料,因此才会发生即使已自动化但也仅达45%稼动率的情形。
自动化并不代表真正的自动?
举例来说,某工厂今天要制作一个需钻三个孔的长方型工件x,需要进行三个步骤,裁切、钻孔及抛光,如果在过去的流水线设计中,厂商会尽量让这三个工序的时间一样,这样工作就可以连贯而不会有任一站在等待,也就是A站一完成马上进入B,B站一完成马上进入C,因为ABC所花的时间相仿,所以整条产线理论上是非常流畅的。但事实不然,工件x进入A站时,需人工将X放进A站的治具中,设定调校再进行切割。通过A站成为半成品后,又要透过人工将其放入B站的治具中,透过治具调校后再进行钻孔,当然C站亦然。
随着自动化的导入,人工的部分完全由机械手臂取代,表面上一站站用人工将工件放入治具的的动作终于获得解决,且制造的速度也终于可以大幅度的提升。但这个模式仅适用于单一产品的生产,且单站的调校都相当准确的前提下。但如果ABC其中一站有任何的NG品,整条产线都必须停下来等出问题的那一站重新调校,不然后面的站不会有任何过关的半成品可加工,而这样自然闲置率就会瞬间飙高,稼动率自然不可能表现的太好。再者,工业4.0的精神主要在少量多样的自动化,流水线式的设计会遇到最大的问题是,今天如果要做的不止有工件X,而是要做工件X加上工件Y,而工件Y裁切的大小与工件X不同,工件Y要钻的孔孔径也与工件X不同。那当生产工件X结束要生产工件Y时,A站的治具要重新设定调校,B站的治具也要重新设定调校,也就是流水线完全不可能同时生产工件X和工件Y, 因为不可能仅生产几个X就换成Y,这样变成作业人员必须不断的调整每一站的治具,根本不可能符合效率生产。
德国雄克零点快换系统如何解决这个问题?
稼动率要提高,首先要改善工艺手法,也就是要由下上下料时间来改进,而改进这个问题点就是使用标准化底板,利用无差别、高精度的快换盘,将以往机台上定位作业时间移至机下,让机械停工待料时间大幅缩短,进而提升机台稼动率。
德国雄克提出零点快换盘的概念,也就是当生产工件X时,将工件X固定在快换盘上,机器手臂只需要去设定移动通用的快换盘,而进行A、B及C工作的设备也仅需要作一次的设定,不需要再站站去作设定,听到这里您可能会有些混淆,那究竟会有哪些帮助呢?
1. 工件仅需做一次的固定即可穿梭在每一个加工站中,完全省去了每经过一站就要重新设定夹具的无效动作。
2. 制造不同工件时由于快换盘皆通用,因此不需要作流水线的设计,可以A站在制造X的时侯,B同步制造Y,可更灵活搭配。
3. 由于制程可跳跃式的设计,不需再有哪个制程等上一个制程的问题,大大提升设备的个别和整体的生产稼动。
4. 高精度的快换盘不需经过一次次的人工经验调整,即使某一站出现问题,其他站也可因灵活的配置继续生产,不用在某站一出问题时全站皆停。
以一个汽车引擎为例,生产时需经过23道工序,经由雄克快换盘产品,由于界面共享,不仅节省非常多工序转换的步骤和时间,更可能因为界面共享而可减少模具、制具的采购,加上因为制造上可更弹性安排,因此不会有太多的等待时间,以相同的产出需求来说,生产设备的购置数量也可以减少,大大节省成本。
投入自动化时,疯狂的投资设备、刀具、治具,是否真的就能带来我们预想的效益?答案看来是否定的,但如果使用最新的快换盘机制,却可能让稼动率从45%提升到85%,且精度提升到5个μ的高可靠度,从效率、时间、成本、精度等几个面向来看,这才是真正导入自动化的开始。
若您希望对德国雄克零点快换系统有进一步的了解,您可于2017/09/06-09/09台北国际自动化工业大展期间至雄克摊位(BOOTH: M226 ),非常欢迎您的莅临指导!
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