基于大數(shù)據(jù)的沖壓產(chǎn)能負荷分析

文/路慧明，呂良，李明昕，韓振強·一汽解放青島汽車有限公司

從沖壓生產(chǎn)線整線連續(xù)沖程數(shù)、換模時間、可動率等多個維度，詳細闡述了沖壓生產(chǎn)線產(chǎn)能的計算方式；并引入“整線單車沖次定額”的概念，將傳統(tǒng)沖壓參數(shù)“沖次數(shù)”與“整車數(shù)”聯(lián)系在一起，并以此建立產(chǎn)能及生產(chǎn)負荷計算模板，通過輸入主銷車型產(chǎn)量，自動生成準確且直觀的沖壓生產(chǎn)線生產(chǎn)負荷圖表，進而幫助管理人員進行相應(yīng)的調(diào)整與平衡。

一般來說，沖壓生產(chǎn)設(shè)備及模具工裝的投資高，并且無論是設(shè)備和模具工裝都存在折舊和使用年限，如果設(shè)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(chǎn)計劃的前提下，盡量使沖壓線滿負荷運轉(zhuǎn)，超出負荷能力的制件提前進行外委準備。

為了保證沖壓生產(chǎn)線滿負荷運轉(zhuǎn)，我們就需要知道每條沖壓線的產(chǎn)能及生產(chǎn)負荷情況。因此，本文闡述了“沖壓產(chǎn)能”、“沖壓需求”和“沖壓生產(chǎn)負荷”這三個概念及三者之間的關(guān)系，并重點講解了如何融合相應(yīng)數(shù)據(jù)建立沖壓產(chǎn)能及生產(chǎn)負荷計算模板的過程。

沖壓產(chǎn)能分析方法

沖壓產(chǎn)能分析方法

通常，沖壓產(chǎn)能分析主要是對關(guān)鍵沖壓產(chǎn)能參數(shù)的采集及計算，下面以一汽解放沖壓車間的5條沖壓線為例，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條沖壓線的關(guān)鍵產(chǎn)能參數(shù)進行實例分析，并對產(chǎn)能參數(shù)進行了簡要說明，詳見表1。

⑴連續(xù)沖程數(shù)。連續(xù)沖程數(shù)是指沖壓生產(chǎn)線連續(xù)生產(chǎn)時，每分鐘的整線沖次數(shù)，通常手工沖壓線上制件的連續(xù)沖程數(shù)比較接近，而自動沖壓線上制件的連續(xù)沖程數(shù)會有較大的差別，此時需要將各制件的連續(xù)沖程數(shù)按照產(chǎn)量占比求平均后作為整線的連續(xù)沖程數(shù)。

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(tǒng)計近三個月每班的換模次數(shù)及單次換模時間，求平均后得出整線單班換模次數(shù)及單次換模時間。單次換模時間可分為技術(shù)換模與生產(chǎn)換模。技術(shù)換模時間指的是上一組制件的模具開出，下一組的模具開入，上下模把緊，調(diào)整閉合高度及氣墊壓力等參數(shù)的時間。生產(chǎn)換模時間等于技術(shù)換模時間加上出合格首件的時間。在這里換模時間采用生產(chǎn)換模時間，也可以根據(jù)需要將這兩種分開記錄。

⑶可動率。可動率=(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(shù)，是因為影響換模時間的因素相對較少，控制起來相對容易。

停臺時間包含的因素較多，主要有設(shè)備停臺、模具停臺、材料停臺、物流停臺、工藝停臺五種；停臺時間以“班次”作為考量單位，以“月”作為基本考量時間，統(tǒng)計近三個月每班的停臺時間，求平均后得出整線停臺時間。

⑷有效沖程數(shù)。有效沖程數(shù)=單班總沖程數(shù)÷單班工作時間。有效沖程數(shù)作為沖壓生產(chǎn)線的“結(jié)果”參數(shù)，是最能體現(xiàn)沖壓產(chǎn)能水平的數(shù)值，應(yīng)該作為沖壓車間的KPI考核指標進行控制管理。

表1 沖壓線關(guān)鍵參數(shù)

沖壓需求分析方法

整線單車沖次定額

整線單車沖次定額是指整車生產(chǎn)廠商每生產(chǎn)一臺整車，沖壓生產(chǎn)線需要付出的沖次數(shù)。在這里要注意的是，整線單車沖次定額并非固定值，由于沖壓生產(chǎn)線上布置的各車型沖壓件數(shù)量不同，這就意味著不同的車型帶給生產(chǎn)線的壓力有大有小，當(dāng)主銷車型產(chǎn)量配比變化時，沖壓生產(chǎn)線的生產(chǎn)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(chǎn)量中計算車型產(chǎn)量配比，再將車型產(chǎn)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(yīng)單車使用數(shù)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(tǒng)計表

⑵將代表方案號（以甲-1為例）中每種制件按照沖壓工藝確定沖次定額，輸入至對應(yīng)生產(chǎn)線“單件”欄中，再將該數(shù)據(jù)乘以單車使用數(shù)量后，計算出該件的單車沖次定額輸入至對應(yīng)生產(chǎn)線“單車”欄中，將BOM中制件的單車沖次定額按照生產(chǎn)線進行匯總，得出該方案號車型在各生產(chǎn)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(qū)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(yè)涉及驅(qū)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(qū)動形式為6×4，將這4個的單車沖次定額數(shù)據(jù)求平均后，再與8×4車型按照產(chǎn)量占比求平均，得出車型甲在各生產(chǎn)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(chǎn)量占比（該數(shù)據(jù)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。

表4 車型甲單車沖次定額統(tǒng)計表

表5 整線單車沖次定額匯總

表6 常見的產(chǎn)量需求

常見沖壓需求形式

常見的沖壓需求形式分為兩種，即年產(chǎn)量和日產(chǎn)量，年產(chǎn)量一般作為長期規(guī)劃分析用，而日產(chǎn)量一般作為短期市場形勢變化分析用，見表6。本文主要按照日需求進行分析，年需求的計算方式與此類似。

沖壓產(chǎn)能及生產(chǎn)負荷計算模板建立

上文對沖壓產(chǎn)能及沖壓需求的計算方法進行了說明，而生產(chǎn)負荷就等于沖壓需求除以沖壓產(chǎn)能，為了更加直觀地反映生產(chǎn)負荷，我們可以利用整線單車沖次定額將沖壓產(chǎn)能沖次數(shù)轉(zhuǎn)化為整車數(shù)，如沖壓日產(chǎn)整車數(shù)量高于日需求數(shù)量，則產(chǎn)能富余；反之則產(chǎn)能不足。

建立沖壓產(chǎn)能及生產(chǎn)負荷計算模板

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

⑴創(chuàng)建分析前提輸入界面，該前提主要包括產(chǎn)量前提以及工作時間前提，其中產(chǎn)量前提包括日產(chǎn)量或年產(chǎn)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(chǎn)量需求。

圖1 標準工時的日產(chǎn)量需求

表7 沖壓JPH值

圖2 沖壓產(chǎn)能輸出圖

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

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

⑷輸出生產(chǎn)負荷圖表。根據(jù)沖壓產(chǎn)能盈虧情況繪制生產(chǎn)負荷圖表，“盈”為綠色，“虧”為紅色，如圖3所示。A、C、E線產(chǎn)能不足，B、D線產(chǎn)能富余，沖壓管理人員可將產(chǎn)能不足沖壓線上的部分制件轉(zhuǎn)至產(chǎn)能富余的沖壓線生產(chǎn)，對于超出產(chǎn)能且不能通用的制件需外委生產(chǎn)。

結(jié)束語

本文結(jié)合筆者實際工作經(jīng)驗，對沖壓產(chǎn)能及生產(chǎn)負荷的計算思路進行了梳理，同時提供了基于大數(shù)據(jù)的計算模板建立方法，有助于沖壓管理人員在實際生產(chǎn)過程中隨時掌握沖壓生產(chǎn)的健康度，并制定近期或遠期的生產(chǎn)策略。此外，有了直觀且準確的數(shù)據(jù)信息，也利于沖壓車間提升自身生產(chǎn)效率，形成良性循環(huán)。

圖3 沖壓生產(chǎn)負荷圖表