快速换产在锻造车间的应用探索文／李泽全，张毅峰，孙岳，缪锋·中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 本文以快速换产为目标，结合锻造车间产品的特点和生产现状，分析了现行换模作业存在的问题，根据快速换产的核心理念和方法，提出了锻造车间实现快速换产的方法和思路。 在精益生产理论应用日臻广泛的今天，快速换产作为精益生产的核心工具之一，正得到越来越多的研究和关注。快速换产是由丰田汽车的工业工程师新乡重夫（Shigeo Shingo）博士于1969年提出。因为采用这种方法可以把换模时间降低到10分钟以下，所以Shingo博士将其也称为单个分钟换模。在其后丰田的另一位工艺专家大野耐一又提出了换模时间向秒挑战的主张，并使日本的一些汽车工厂的换模时间发展到以秒来计算。但直到20世纪80年代快速换产在西方世界得到推广后，人们才对此有了一个清晰的认识。 快速换产是企业在完成精益基础文化建设，基本实现拉动式生产方式转变后实施小批量生产以降低库存必不可少的一个工作模块。目前，随着锻造车间产品“小批量、多品种”柔性制造特点的凸显，先前推动式生产方式在设备利用率、库存、成本、交付期等方面的不适应性就体现了出来。在这样的背景下，我们在快速换产技术上开始了不断的应用探索，着力实现锻造车间快速换产的目标。 快速换产概念Shingo博士通过研究丰田汽车的模具更换过程，发现模具的更换过程可以分为内换模作业（即必须在机器停止运转时方可进行的换型内容）和外换模作业（即在机器运转时亦可进行的换型内容）。内换模作业时，机器必须停止运转，如更换模具本身等；外换模时，机器仍然可以运转，不影响正常的产出，如准备工具、清理模具等。因换模时间没有进行生产，没有创造价值，故模具的更换是一种浪费。而快速换产的核心理念就是将内部换模作业向外部换模作业转移，并对内部换模作业和外部换模作业进行不断地优化和改善，把产品模具的切换时间缩减到最短，且处于最小浪费状态。 锻造车间现状分析图1统计图表是锻造车间近3年同期换产频次统计情况，通过表格我们可以清楚的看出同期的换产频次是逐年上升的，尤其是2017年，换产频次陡增。从图2产量统计图表可以看出同期的产量没有显著的增长。以4月份为例，2017年的产量相比2015年和2016年增长8%左右，而2017年的换产频次却比2015年和2016年增加60%以上。在产量没有明显变化的情况下，换产的频次出现如此大的变化说明产品类型的增加和（或）产品批量的减少。2015年、2016年换产频次相对较低，车间换产压力不算大。但2017年以来换产频次已然加大，换产效率低下的情况已经很大程度地影响到了车间生产对订单的响应速度，即一旦出现重大的生产异常，几乎无法满足产品交付期。另外，换产效率低下也使得车间主设备PZS1050f电动螺旋压力机停机时间过长，等待浪费严重，设备利用率不高，根本没有充分发挥出其应有的价值。  图1 近3年车间换产频次统计图  图2 近3年车间产量统计图 现行换产流程分析快速换产理论中指出，区分内外换产作业的重要依据是停机与否。我们以换模流程为对象，对其进行根本性、创新性的思考和分析，努力使现有流程柔和的改进以符合变革目标的需要。从图3中不难看出，现行的换模流程中几乎全部是内部换产时间，大量的准备工作在机器停机后才开始，并且很多的操作是串行完成，这就造成了拉动式生产模式下仍存在着较长的换模时间。 那么如何来缩减换产时间，快速换产理论中列出了三个步骤：第一，区分内部和外部换产作业，在机器生产其他批次的产品时而不是在停机后完成外部换产作业；第二，尽量将内部换产作业转化为外部换产作业，以使内部换产作业也能在机器生产其他批次的产品时完成；第三，不断改进或优化组成内部换产作业和外部换产作业的因子。  图3 车间现行的换模流程 改善思路和方法在区分了现行换模流程中的内部和外部换产作业后，我们按照快速换产的方法和核心理念，主要进行了以下几个方面的改进和构想： ⑴制定目标换模流程（图4）。  图4 车间目标换模流程 目标换产流程实现的前提是车间再购置一套标准模板和模架，这样可以通过成立专门的换产小组，按照规定的换产流程和标准作业要求，提前做好工具准备、B模具的出库、加热、安装等外换产作业内容，并确保内换产作业开始后万无一失。当主设备停机卸除、转运完A模具后，可立即转运、安装B模具，完成内换产作业内容并开机继续生产。而A模具后续的拆解、清洁、吊运入库等工作均由换产小组在设备开机后再完成。此改进构想将大部分的内换产作业转化为外换产作业，车间平均换模时间也可由原来的100min缩减到30min以内。此外，我们将进一步探索方法来降低因换模造成的停机损失，提升生产的快速应变能力，使人员得以充分利用，生产效率和机台开动率得以提升。 ⑵优化模具管理。为了满足快速换产的需要，我们首先依据模具自重、取用频次、搬运便利性等对存储区域重新布局，有效实现模具的定置化管理（图5）；其次设计了逆向的U形模具管理板块（图6），规范了模具的流转程序，减少了物流搬运浪费；最后将模具的在库状态、维修状态、所在区域等信息通过看板实现目视化管理，并编制了模具维修、模具检测、模具装配等重要环节的标准化作业指导书。通过以上三方面的改进，我们成功建立了科学而有效的模具管理机制，优化了外部换产作业内容。  图5 模具定置化管理  图6 U形模具管理布局 ⑶设备TPM管理。设备维护作为快速换产的前期准备工作（即外换产作业）及过程的重要保障．我们从两个方面进行有效管控：①培养了重点设备应急维修相关方，合理储备了关键零部件，能够立即对出现故障的设备进行维修；②制定了全面的生产维修(TPM)计划，包括定期进行预防性维修。我们每月对关键设备运行状况进行定期现场监测、判断，确定设备的技术状况。通过对设备的动态管理和预知性维修，把停产时间降至最低。 ⑷工具精益化管理。换模前工具的完好情况、工具的摆放位置情况、工具的使用搭配等均是快速换产中外换产作业的重要因子。若工具管理缺乏有效性、实时性、计划性，便会使重复的搬运时间增加，寻找等待的时间增加，而恰恰这两项时间又是整个换模过程里浪费时间最长、占比最大的。因此，我们对换模时所用的工具、螺栓、定位销、顶杆、承击块等分门别类地上架定置管理，并用铭牌将工具的规格逐个标识，全面实现目视化管理。另外，专门配备了工具小车，将换模所用的工具分层分格，全面地、系统地、集中性地转移至换模区，从根本上消除来回跑动拿取工具产生的浪费。 结论实现锻造车间的快速换产，首先采用快速换产技术对换模流程进行剖析，尽可能的变内换产作业为外换产作业。然后再利用精益理念和方法分别对内换产作业和外换产作业进行优化。最后通过作业指导书将操作规范化、标准化、稳定化。本文就是结合自身车间的特点，找出了适合自身发展的快速换产模式。笔者将持续探索和研究，以期进一步缩短车间换模时间，建立操作性较强的实施模式并取得更显著的效果。 |
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