縱觀近幾十年，新的加工技術(shù)、加工工藝以及新式切削刀具的應(yīng)用使得發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。然而，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)主要零部件的工藝要求并沒(méi)有因此而顯著增加，相反，則是隨著裝配工藝水平的提高和大量自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，某些零件工藝的要求甚至比幾十年前更低。而大量新技術(shù)的運(yùn)用卻對(duì)管理者及操作人員的素質(zhì)、工廠運(yùn)作的水平有了更高的要求。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)的先進(jìn)性并不是發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目實(shí)施和運(yùn)作成功的必要條件。回顧身邊的例子我們不難發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目的成功很少是取決于它是否采用了某項(xiàng)新技術(shù);而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，也不會(huì)因?yàn)槟嘲训毒叩倪x擇錯(cuò)誤而導(dǎo)致整條生產(chǎn)線(xiàn)的失敗。與之相反，很多失敗的例子卻是由于生產(chǎn)線(xiàn)選型失誤、設(shè)備選擇錯(cuò)誤而造成的。由此可見(jiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)加工系統(tǒng)的早期規(guī)劃才是項(xiàng)目成功與否的關(guān)鍵。在此，我們將著重探討發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)加工系統(tǒng)早期規(guī)劃中需要注意的幾點(diǎn)重要事項(xiàng)。

　　生產(chǎn)線(xiàn)類(lèi)型的合理選擇

　　合理選擇生產(chǎn)線(xiàn)的類(lèi)型至關(guān)重要，將直接影響到后續(xù)生產(chǎn)線(xiàn)的利用率和適應(yīng)產(chǎn)品更改的能力。目前，生產(chǎn)線(xiàn)的選型主要是在剛性自動(dòng)線(xiàn)和柔性CNC加工線(xiàn)之間的選擇。就在幾年前，選擇剛性線(xiàn)或柔性線(xiàn)的主要考慮依據(jù)還是產(chǎn)量和產(chǎn)品的變化。通常大批量(一般年產(chǎn)量30萬(wàn)以上)且較成熟的產(chǎn)品采用剛性線(xiàn)，中小批量或產(chǎn)品潛在變化較大的選擇柔性線(xiàn)。

　　隨著規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)的豐富、規(guī)劃水平的不斷提高以及國(guó)際間合作的深入開(kāi)展，許多公司在選擇生產(chǎn)線(xiàn)類(lèi)型時(shí)將更多的因素納入到了需要考慮或權(quán)衡的范圍內(nèi)，并且漸漸地成為了比產(chǎn)量更為重要的決策依據(jù)。這些因素主要包括：同一零件家族中各零件之間的不同;公司對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)的柔性要求;生產(chǎn)線(xiàn)被改造的可能性;投資的限制以及公司人員對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的熟悉程度等。

　　當(dāng)前，各汽車(chē)廠生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)通常都是出自某一系列，其特點(diǎn)是組成發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零件十分相似，只有少數(shù)部件會(huì)根據(jù)功能、排量的不同而有所更改。比如，通用汽車(chē)的FAMI和FAMII系列發(fā)動(dòng)機(jī)，還有在Cadillac等車(chē)型上使用的HFV6系列發(fā)動(dòng)機(jī)等。因此，在選擇生產(chǎn)線(xiàn)時(shí)要充分考慮到今后生產(chǎn)同一家族中的另一型號(hào)產(chǎn)品的可能性。即便是在項(xiàng)目規(guī)劃初期時(shí)還沒(méi)有任何計(jì)劃。

　　圖1年產(chǎn)25萬(wàn)頂置式雙凸輪軸的缸蓋生產(chǎn)線(xiàn)示意圖

　　不同公司對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)的柔性都會(huì)有不同的要求。生產(chǎn)線(xiàn)被改造的可能性與產(chǎn)品的生命周期、市場(chǎng)預(yù)期發(fā)生變化和產(chǎn)品本身發(fā)生變化等都有著密切的關(guān)系。有些公司在經(jīng)營(yíng)上要求生產(chǎn)線(xiàn)具有相當(dāng)?shù)娜嵝裕员阍谑袌?chǎng)突變時(shí)能夠以最快的速度響應(yīng)這種變化。而改造柔性線(xiàn)要比改造剛性線(xiàn)要靈活得多，投資也相對(duì)少。

　　投資所帶來(lái)的限制也是決定生產(chǎn)線(xiàn)類(lèi)型選擇的一項(xiàng)重要因素。與剛性線(xiàn)相比，投資柔性線(xiàn)可以根據(jù)產(chǎn)量的爬坡計(jì)劃進(jìn)行分期投入，降低了投資風(fēng)險(xiǎn)，提高了資金利用的有效性。

　　此外，公司人員對(duì)某系統(tǒng)或設(shè)備的熟悉程度也會(huì)左右新生產(chǎn)線(xiàn)的選型。盡量選用公司已有的系統(tǒng)及設(shè)備的好處諸多，如：共享備件，減輕人員培訓(xùn)的壓力，降低由于使用新系統(tǒng)而帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

　　可以說(shuō)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)單一車(chē)型能達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的汽車(chē)制造商還不多，很多項(xiàng)目可能只是剛好達(dá)到臨界點(diǎn)，所以在選擇生產(chǎn)線(xiàn)類(lèi)型時(shí)就尤為需要慎重。因?yàn)椋粋€(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目從規(guī)劃到投產(chǎn)至少需要一年半到兩年的時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)，市場(chǎng)預(yù)期發(fā)生變化在中國(guó)現(xiàn)在這樣一個(gè)還不是十分成熟的汽車(chē)市場(chǎng)上是非常平常的，投資剛性自動(dòng)線(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)也越來(lái)越大。在這點(diǎn)上許多汽車(chē)廠都有過(guò)相當(dāng)沉痛的教訓(xùn)，使得投資柔性線(xiàn)逐漸成為國(guó)內(nèi)各汽車(chē)廠的首選方案。故在此，我們僅就柔性CNC加工中心生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行討論。

　　需要說(shuō)明的是，現(xiàn)在許多汽車(chē)廠家傾向于投資自動(dòng)線(xiàn)和柔性CNC加工中心組合的生產(chǎn)線(xiàn)。關(guān)鍵工序采用自動(dòng)線(xiàn)，以保證加工精度和穩(wěn)定性，而其它工序則采用CNC加工中心。這種方式在保證滿(mǎn)足精度要求的前提下，最大程度地增加了柔性。在資金投入上，自動(dòng)線(xiàn)一般是根據(jù)產(chǎn)量綱領(lǐng)一次投資到位，而CNC加工中心則根據(jù)產(chǎn)量的爬坡計(jì)劃進(jìn)行分期投入，降低了初期項(xiàng)目投資過(guò)大的風(fēng)險(xiǎn)。

　　柔性CNC生產(chǎn)線(xiàn)單位模塊產(chǎn)能的規(guī)劃

　　柔性CNC生產(chǎn)線(xiàn)具有可以分期投入的特點(diǎn)，也就是說(shuō)系統(tǒng)可以由一個(gè)個(gè)相同的單位模塊組成。這也帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題，那就是每期投入模塊的產(chǎn)能應(yīng)該多大，比較合理的產(chǎn)能分配方案是什么?

　　由于CNC加工中心具有很強(qiáng)的復(fù)制性，所以這些模塊一般是由CNC加工中心組成。而對(duì)于組成生產(chǎn)線(xiàn)的輔機(jī)，由于其專(zhuān)機(jī)的特性通常是幾個(gè)模塊共享。

　　確定生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)能的三個(gè)重要因素為：工作的小時(shí)數(shù);瓶頸工位生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)原則;加工零件的形式。

　　工作的小時(shí)數(shù)比較容易理解，如果采用三班制就是每天22.5h。比較理想的柔性系統(tǒng)的模塊產(chǎn)能大小應(yīng)該由組成其生產(chǎn)線(xiàn)的瓶頸工位確定。以缸蓋線(xiàn)為例，一般就是缸蓋座圈導(dǎo)管壓機(jī)。

　　加工零件的形式也是重要的考慮因素。在此，還是以缸蓋線(xiàn)為例，相同的座圈導(dǎo)管壓機(jī)對(duì)于每缸4氣門(mén)的缸蓋和每缸2氣門(mén)的缸蓋的生產(chǎn)能力是不同的。

　　通常2工位自動(dòng)線(xiàn)形式的單頭座圈導(dǎo)管壓機(jī)是此類(lèi)機(jī)床中比較簡(jiǎn)單的。所謂單頭是指壓裝進(jìn)氣和排氣側(cè)座圈導(dǎo)管分別只使用一套壓頭，有幾個(gè)氣門(mén)就要分幾次壓裝。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，單頭座圈導(dǎo)管壓機(jī)的節(jié)拍能力一般在110s左右，毛生產(chǎn)能力大約是每天3000個(gè)4氣門(mén)的燃燒室。如果是生產(chǎn)4缸發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋，算上80%的設(shè)備開(kāi)動(dòng)率，大約是每天600個(gè)缸蓋。

　　按照生產(chǎn)綱領(lǐng)，我們就可以通過(guò)上述的簡(jiǎn)單計(jì)算大致確定出柔性CNC加工中心生產(chǎn)線(xiàn)模塊的大小和數(shù)量：是采用規(guī)模較小的系統(tǒng)，需要增加產(chǎn)量時(shí)復(fù)制整個(gè)模塊;還是采用規(guī)模的較大系統(tǒng)，需要增加產(chǎn)量時(shí)復(fù)制相應(yīng)的CNC設(shè)備，而輔機(jī)則是一次投資到位。

　　圖2并行系統(tǒng)示意圖，組成系統(tǒng)的機(jī)床大部分為加工中心。

　　柔性CNC加工系統(tǒng)的分類(lèi)

　　目前，各汽車(chē)廠廣泛應(yīng)用的柔性CNC加工中心系統(tǒng)主要分為兩種：規(guī)模相對(duì)較小的串行系統(tǒng)和規(guī)模相對(duì)較大的并行系統(tǒng)。

　　串行系統(tǒng)和并行系統(tǒng)的主要區(qū)別在于CNC加工中心在系統(tǒng)中的布置。組成串行系統(tǒng)的每臺(tái)CNC加工中心的加工內(nèi)容是由整條生產(chǎn)線(xiàn)的節(jié)拍所確定的，如果沒(méi)有復(fù)線(xiàn)的話(huà)，每臺(tái)CNC設(shè)備的設(shè)計(jì)節(jié)拍都是一致的，加工內(nèi)容必須安排在節(jié)拍內(nèi)完成。為了提高加工中心的利用率，通常在串行系統(tǒng)中的CNC加工中心的節(jié)拍規(guī)劃得比系統(tǒng)中的輔機(jī)慢一半，而使用CNC設(shè)備的復(fù)線(xiàn)來(lái)補(bǔ)足生產(chǎn)能力。圖1為年產(chǎn)25萬(wàn)頂置式雙凸輪軸的缸蓋生產(chǎn)線(xiàn)示意圖，可以看到，CNC加工線(xiàn)分為A線(xiàn)和B線(xiàn)，分別由藍(lán)和紅兩色圈示，所有加工中心的節(jié)拍是一致的。兩線(xiàn)并聯(lián)后再同中間的輔機(jī)串聯(lián)成整條生產(chǎn)線(xiàn)。

　　串行系統(tǒng)是比較成熟的工藝規(guī)劃模式，在北美和國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多，其主要特點(diǎn)是：

　　□零件在生產(chǎn)線(xiàn)中的流向相對(duì)比較簡(jiǎn)單，通常只有A線(xiàn)和B線(xiàn)的區(qū)別;零件的差異性較小，便于質(zhì)量管理和跟蹤;

　　□由于節(jié)拍的延長(zhǎng)，CNC加工中心的利用率較高;

　　□便于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)上下料;

　　□在單臺(tái)CNC加工中心發(fā)生故障時(shí)還能維持部分生產(chǎn);

　　□如要實(shí)現(xiàn)零件追溯，則追溯系統(tǒng)的投入相對(duì)較少，追溯方法簡(jiǎn)單。

　　組成并行系統(tǒng)的每臺(tái)CNC加工中心的加工內(nèi)容是由實(shí)際理想的加工步驟、定位夾緊方式等確定的，組成每道工序的加工中心的節(jié)拍并不完全相同。在確定每道工序的加工內(nèi)容和節(jié)拍后，再根據(jù)整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)節(jié)拍的要求確定每道工序需要的CNC加工中心的數(shù)量。如圖2所示，組成系統(tǒng)的大部分機(jī)床為CNC加工中心，有些工位可能是5臺(tái)加工中心，有些可能只有3臺(tái)，不同工位的加工中心的節(jié)拍是不同的。圖2僅為示意圖，為了盡可能多的安排加工內(nèi)容，提高加工中心的利用率，其節(jié)拍應(yīng)較長(zhǎng)，實(shí)際串行系統(tǒng)的單個(gè)工位CNC加工中心數(shù)量不應(yīng)少于5臺(tái)。

　　并行系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：

　　□單臺(tái)CNC設(shè)備的故障對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)動(dòng)率影響很小;

　　□由于單臺(tái)設(shè)備的節(jié)拍不受限制，故加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)相對(duì)完美，CNC加工中心的利用率很高，投資相對(duì)較少;

　　□生產(chǎn)時(shí)如果對(duì)某機(jī)床進(jìn)行調(diào)試，對(duì)產(chǎn)量的影響較小;

　　□與串行系統(tǒng)相比，可以通過(guò)增加單臺(tái)CNC加工中心實(shí)現(xiàn)擴(kuò)能，系統(tǒng)分期投入的靈活性更大;

　　□便于隨行托板的使用，進(jìn)一步增加了生產(chǎn)的柔性;

　　□零件在生產(chǎn)線(xiàn)中的流向十分復(fù)雜，排列組合的可能性很多，增加了質(zhì)量管理和跟蹤的難度;

　　□手動(dòng)上下料很難實(shí)現(xiàn);

　　□零件追溯系統(tǒng)十分復(fù)雜。

　　近年來(lái)，隨著微電子芯片和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，掃除了零件追溯困難的障礙，使得并行系統(tǒng)越來(lái)越受到各汽車(chē)廠的青睞，特別是歐洲的廠商應(yīng)用極多。

　　由于以上兩種系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此，在規(guī)劃時(shí)還要結(jié)合公司的實(shí)際情況、以往的經(jīng)驗(yàn)以及產(chǎn)品的特性來(lái)決定選用何種系統(tǒng)。

　　需要注意的幾點(diǎn)事項(xiàng)

　　完成了機(jī)加工系統(tǒng)的選擇，接下去就要考慮系統(tǒng)組成的細(xì)節(jié)問(wèn)題。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在搭建系統(tǒng)的過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)：

　　1.重視生產(chǎn)線(xiàn)計(jì)算機(jī)模擬的使用。生產(chǎn)線(xiàn)模擬是指按照規(guī)劃的工藝過(guò)程和生產(chǎn)線(xiàn)布置，利用現(xiàn)有的或類(lèi)似的生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)際運(yùn)作的，如設(shè)備平均故障間隔(MTBF)、平均修復(fù)時(shí)間(MTTR)、換刀時(shí)間、檢測(cè)時(shí)間、上下料時(shí)間等數(shù)據(jù)，用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行產(chǎn)出模擬的過(guò)程。通過(guò)模擬，可以看出哪些是瓶頸工位，哪些地方需要增加物料緩沖。這些信息對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)最終定稿無(wú)疑是十分重要的。

　　2.統(tǒng)一用于設(shè)備招標(biāo)的規(guī)范(Specification)。使用統(tǒng)一的設(shè)備規(guī)范可以使公司在不同的項(xiàng)目中購(gòu)買(mǎi)的設(shè)備具有很高的相似性，便于生產(chǎn)管理、人員培訓(xùn)以及日后生產(chǎn)線(xiàn)的改造或重新安排。

　　3.生產(chǎn)線(xiàn)盡量采用U型布置，便于人員和物料的安排和目視化管理。而最終生產(chǎn)線(xiàn)布置的確定還要基于廠房的實(shí)際情況、投資的大小以及模擬后的產(chǎn)量輸出等因素綜合考慮。

　　4.輔機(jī)工位以單線(xiàn)形式投資。如果輔機(jī)也有擴(kuò)能要求，則在規(guī)劃的開(kāi)始階段要預(yù)留空工位，其今后的擴(kuò)能是通過(guò)增加工位或工裝的方式得以實(shí)現(xiàn)。這點(diǎn)同裝配線(xiàn)的規(guī)劃比較類(lèi)似，購(gòu)買(mǎi)新的輔機(jī)以達(dá)到擴(kuò)能的目的往往是不經(jīng)濟(jì)的。

　　5.有條件的話(huà)，將所有的工作區(qū)域安排在一個(gè)操作水平上，盡量避免機(jī)床與機(jī)床之間使用上下臺(tái)階或踏腳板。

　　6.機(jī)床所有的輔助設(shè)備和維修窗口安排在機(jī)床后部，盡可能地縮短機(jī)床彼此之間的間距，從而減少操作工的行走時(shí)間，縮短生產(chǎn)線(xiàn)的長(zhǎng)度。

　　7.購(gòu)買(mǎi)設(shè)備時(shí)要注意盡量避免使用供應(yīng)商的專(zhuān)利技術(shù)或新開(kāi)發(fā)的技術(shù)。

　　8.設(shè)備的選擇要以其可靠性為主要依據(jù)，不要被裝備供應(yīng)商過(guò)多的新技術(shù)或出色的參數(shù)所迷惑。

　　需要強(qiáng)調(diào)的是，本文所討論的問(wèn)題只是從制造工程師的工作角度出發(fā)，著重分析了項(xiàng)目規(guī)劃初期階段需要注意的幾點(diǎn)重要事項(xiàng)。實(shí)際上，項(xiàng)目規(guī)劃離不開(kāi)所有與項(xiàng)目有關(guān)的職能部門(mén)的支持與參與，例如生產(chǎn)、質(zhì)量、物料、設(shè)備采購(gòu)、零部件采購(gòu)、國(guó)產(chǎn)化、IT等部門(mén)。只有在這些部門(mén)的共同努力下，項(xiàng)目才有可能得以成功地規(guī)劃和順利實(shí)施。