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          沖床工廠產能負荷分析及產能計算

          作者:大鑫機械 發布時間:2022-02-26 15:52:37點擊:

          一般來說,沖床生產設備及模具工裝的投資高,并且無論是設備和模具工裝都存在折舊和使用年限,如果設備閑置不能得到充分利用,對于整車制造廠商來說,無疑是一種巨大的浪費。因此,各大整車制造廠商均力爭做到在不影響生產計劃的前提下,盡量使沖床線滿負荷運轉,超出負荷能力的制件提前進行外委準備。

          沖床產能分析方法

          通常,沖床產能分析主要是對關鍵沖床產能參數的采集及計算,下面以一汽解放沖床車間的5條沖床線為例,其中A線為自動線,其余為手動線,以雙班、每班工作時間8小時,年工作250天的標準工作時間為分析前提,對這5條沖床線的關鍵產能參數進行實例分析,并對產能參數進行了簡要說明,詳見表1。

          ⑴連續沖程數。連續沖程數是指沖床生產線連續生產時,每分鐘的整線沖次數,通常手工沖床線上制件的連續沖程數比較接近,而自動沖床線上制件的連續沖程數會有較大的差別,此時需要將各制件的連續沖程數按照產量占比求平均后作為整線的連續沖程數。


          ⑵換模時間。以“班次”作為計算單位,以“月”作為基本考量時間,統計近三個月每班的換模次數及單次換模時間,求平均后得出整線單班換模次數及單次換模時間。單次換模時間可分為技術換模與生產換模。


          ⑶可動率??蓜勇?(工作時間-換模時間-停臺時間)÷工作時間。這里面單獨將換模時間作為一個考量參數,是因為影響換模時間的因素相對較少,控制起來相對容易。


          ⑷有效沖程數。有效沖程數=單班總沖程數÷單班工作時間。有效沖程數作為沖床生產線的“結果”參數,是最能體現沖床產能水平的數值,應該作為沖床車間的KPI考核指標進行控制管理。


          表1 沖床線關鍵參數

          沖床需求分析方法

          整線單車沖次定額

          整線單車沖次定額是指整車生產廠商每生產一臺整車,沖床生產線需要付出的沖次數。在這里要注意的是,整線單車沖次定額并非固定值,由于沖床生產線上布置的各車型沖床件數量不同,這就意味著不同的車型帶給生產線的壓力有大有小,當主銷車型產量配比變化時,沖床生產線的生產壓力也是隨之變化的。因此,我們在計算單車沖次定額時,要先從輸入的主銷車型產量中計算車型產量配比,再將車型產量配比輸入至整線單車沖次定額計算公式中,從而得出整線單車沖次定額。具體操作方法為:


          ⑴從一種主銷車型中選取幾組具有代表性的方案號生成單車BOM,將BOM中制造路線為“沖”的制件及對應單車使用數量篩選出來,受篇幅限制,本文選取“甲1”BOM中的部分制件見表2。


          表2 甲1單車BOM中制造路線為“沖”的部分制件統計表


          ⑵將代表方案號(以甲-1為例)中每種制件按照沖床工藝確定沖次定額,輸入至對應生產線“單件”欄中,再將該數據乘以單車使用數量后,計算出該件的單車沖次定額輸入至對應生產線“單車”欄中,將BOM中制件的單車沖次定額按照生產線進行匯總,得出該方案號車型在各生產線的單車沖次定額,見表3。


          ⑶將代表方案號的沖次定額按照驅動形式占比求平均后得到該車型的單車沖次定額(卡車行業涉及驅動形式,轎車直接求平均即可)。


          針對主銷車型“甲”選取了5個代表方案號進行分析,其中4個驅動形式為6×4,將這4個的單車沖次定額數據求平均后,再與8×4車型按照產量占比求平均,得出車型甲在各生產線的單車沖次定額,見表4。


          ⑷按照上述方法,計算其余車型的單車沖次定額,并將各車型的單車沖次定額按照車型產量占比(該數據按照分析時的需求進行輸入)求平均后作為整線單車沖次定額,見表5。

          常見沖床需求形式

          常見的沖床需求形式分為兩種,即年產量和日產量,年產量一般作為長期規劃分析用,而日產量一般作為短期市場形勢變化分析用,見表6。

          建立沖床產能及生產負荷計算模板

          沖床生產負荷計算模板以Excel為基礎,輔以部分簡單的公式即可實現,模具主要包含分析前提輸入、產能輸出、生產負荷輸出(圖表形式)。計算模板的建立過程為:


          ⑴創建分析前提輸入界面,該前提主要包括產量前提以及工作時間前提,其中產量前提包括日產量或年產量,工作時間前提分為標準工時與極限工時,標準工時為雙班250天,極限工時為3班300天,具體計算時按照需求進行輸入,圖1為標準工時的日產量需求。


          ⑵計算沖床線的JPH(Jobs Per Hour)值:JPH=有效沖程數×60×設備數÷整線單車沖次定額。(注:有效沖程數及整線單車沖次定額的計算方法見上文)沖床JPH值作為模板附屬數據,主界面無需體現,示例的沖床JPH值見表7。


          ⑶計算沖床產能:沖床線整車日產能=JPH×單班工作小時數×日工作班次。將沖床線整車日產能與整車日需產量進行對比,超出日需產量則產能富余(主體為日需產能,超出部分盤盈),不及日需產能則產能不足(主體為沖床日產能,不足部分盤虧),如圖2所示。


          ⑷輸出生產負荷圖表。根據沖床產能盈虧情況繪制生產負荷圖表,“盈”為綠色,“虧”為紅色,如圖3所示。對于超出產能且不能通用的制件需外委生產。



          生產能力(產能)對于所有企業以及企業所有層級來說,都是一個重要的問題。生產能力是指一個作業單元滿負荷生產所能處理的最大限度。




          這里的作業單元可以是一個工廠、部門、機器或單個工人。在計算生產能力時要把握以下內容:



          01、確定生產能力的計算單位




          由于企業種類的廣泛性,不同企業的產品和生產過程差別很大,在計算生產能力以前,必須確定本企業的生產能力計量單位。 




          (1)投入和產出量 




          生產能力同投入量和產出量密切相關,不同的企業可以根據自身的性質和其他情況選擇投入量或產出量作為生產能力的計量單位。 




          當企業以產出量作為計量單位時,則需考慮企業生產的產品種類有多少,如果只有一種主要產品,則可以以該產品作為計量單位;




          如果生產多種產品,則很難以其中某一種產品的產出量作為整體的計量單位,這時可采用代表產品計量法。




          選擇出代表企業專業方向、產量與工時定額乘積最大的產品作為代表產品,其他的產品可利用換算系數換算到代表產品。換算系統Ki的計算公式如下: 






          Ki=ti/to 


          式中:Ki——i產品的換算系數; 


          ti——i產品的時間定額; 


          to——代表產品的時間定額。 




          有時企業用產出量計算生產能力準確度不高,不能很好的反映生產能力,則可以用投入量作為計量單位,如總設備數、裝機容量等。 




          (2)以原材料處理量為計量單位 




          有的企業使用單一固定的原材料生產多種產品,這時以年處理原材料的數量作為生產能力的計量單位是比較適量的。




          這類企業的生產特征往往是分解型的,即使用一種主要原料,分解制造出多種產品。 


          圖片


          02、確定影響生產能力的因素




          (1)產品因素 




          產品設計對生產能力有巨大的影響。如果生產相似產品,作業系統生產這類產品的能力要比后續產品不同的生產能力大。




          一般來說,產出越相近,其生產方式和材料就越有可能實現標準化,從而能達到更大的生產能力。




          此外設計的特定產品組合也必須加以考慮,因為不同產品有不同的產量。 




          (2)人員因素 




          組成一項工作的任務、涉及活動的各類人員以及履行一項任務需要的培訓、技能和經驗對潛在和實際產出有重要的影響。

          另外,相關人員的動機、缺勤和滾動與生產能力也有著直接的聯系。 

          (3)設施因素 

          生產設施的設計,包括廠房大小以及為擴大規模留有的空間也是一個關鍵的影響因素。

          廠址因素,包括運輸成本、與市場的距離、勞動供應、能源和擴張空間,也是很重要的因素。同樣,工作區的布局也決定著生產作業是否能夠平穩執行。 

          (4)工藝因素 

          產品工藝設計是決定生產能力的一個明顯因素,工藝設計是否合理影響產品質量。如果產品質量不能達到標準,就會增加產品檢驗和返工工作,從而導致產量下降。 

          (5)運作因素 

          一個組織由于存在不同設備生產能力的矛盾或工作要求的矛盾而產生的排程問題、存貨儲備的決策、發貨的推遲、所采購的原材料部件的合意性,以及質量檢驗與制程控制,都對有效生產能力具有影響。

          (6)其他因素 

          產品標準,特別是產品最低質量標準,能夠限制管理人員增加和使用生產能力的選擇余地,比如企業為了達到產品和設備的污染標準,經常會減少有效生產能力。 

          03、計算成批加工企業的生產能力

          這種類型的企業,生產部門的組織采用工藝專業化原則,產品的投料與產出有較長的間隔期及明顯的周期性。它們的生產能力計算與工藝專業化原則劃分車間和班組有密切關系。 

           (1)計算單臺設備產能 

          由于加工的零件不是單一品種,數量可達上百上千種。

          所有零件的形狀大小不同,加工的工藝步驟也不同,而且加工的時間長短不一,這時不能用產出量計算,而只能采用設備能提供的有效加工時間來計算,稱為機時。計算公式如下: 

          He=Ho×η=Ho(1-θ)=Fo-S 

          其中:Ho——年制度工作時間; 

          η——設備制度工作時間計劃利用率; 

          θ——設備計劃修理停工率; 


          S—設備計劃修理停工時間。 

          (2)計算班組產能 

          車間班組是最小生產單位,每個班組配備一定數量的加工工藝相同的設備,但它們的性能與能力不一定相同。

          所以計算班組生產能力是從單臺設備開始,再將這些設備的生產能力整合計算。 

          如果班組內全部設備的加工技術參數差異不大,則全部設備的時間之和就是班組的生產能力。

          如果技術參數相差很大,這時要分別統計不同參數設備的機時,著重查看某些大工件的設備加工能力能否滿足生產要求。 

          (3)確定車間產能 

          由于班組的加工對象是零件,它們的能力應該以機時計量,而對于車間它的生產對象往往是產品或零部件配套數,所以它的生產能力應該以產量計量。工時與產量之間的換算是比較簡單的。 

          (4)確定工廠產能 

          工廠生產能力可以根據主要生產車間的能力來確定,能力不足的車間,可以用調整措施解決。 

          04、計算流水線企業的生產能力

          (1)計算流水線生產能力 

          流水線的生產能力取決于每道工序設備的生產能力,所以從單臺設備開始計算。計算公式如下:

          M單=He/ti 

           式中:M單——單臺設備生產能力; 

           He——單臺設備計劃期(年)有效工作時間(小時); 

           ti——單件產品在該設備上加工的時間定額(小時/件)。 

          如果工序由一臺設備承擔時,單臺設備的生產能力即為該工序能力。當工序由N臺設備承擔時,工序生產能力為M單×N。 

          (2)確定車間的生產能力 

          如果是制造車間,它既有零件加工流水線,又有部件裝配流水線,這時它的生產能力應該由裝配流水線的能力決定。

          即使有個別的零件加工能力低于裝配流水線能力,也應該按照這個原則確定。

          如果是零件加工車間,每個零件有一條專用生產線,而所有零件又都是為本企業的產品配套,那么該車間的生產能力應該取決于生產能力最小的那條生產線的能力。 

          (3)確定企業的生產能力

          由于各車間之間加工對象和加工工藝差別較大,選用的設備性能差別很大,生產能力不一致,因此,基本生產車間的生產能力通常按主導生產環節來確定。

          而當基本生產車間和輔助生產部門的生產能力不一致時,企業應由基本生產車間的生產能力決定。 

          計算生產能力是做好生產能力規劃工作所必須的步驟,也是企業必須重視的問題。

          通過計算企業的生產能力,不僅可能認識自己的實際能力,做到心中有數,還可以發現生產過程的瓶頸部分和過剩環節,為科學合理地規劃生產能力提供基礎資料。

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