基于QCD快速換模的精沖生產(chǎn)線效率改善

魏亞光 周炳海

（同濟大學 機械與能源工程學院 上海 201804）

QCD(Quick Exchange Die)快速換模是一個理論與一組技術(shù)相結(jié)合的體系，這些技術(shù)使設備調(diào)整和換線作業(yè)在短時間內(nèi)完成成為可能。QCD源于對模具和設備治具調(diào)整的改善，其原理亦可以應用于所有換模需求的換線流程。

需要特別指出的是，也許所有的調(diào)整時間在十分鐘內(nèi)完成是不可能的，但是在絕大多數(shù)案例中，QCD都成功的使換模時間顯著減少。

本文將這種理論體系引入到精沖生產(chǎn)線換模時間減少的效率改善。

1 問題描述

A公司是從事汽車零部件的制造，主要生產(chǎn)方式有精沖生產(chǎn)線和二道加工生產(chǎn)區(qū)域。從全廠來看，目前的制造瓶頸主要在精沖生產(chǎn)線，而且精沖生產(chǎn)線設備昂貴，故公司改善的重點自然就放到了提高設備利用率上。如果能快速完成產(chǎn)品型號的切換，減少設備停機時間，使昂貴的精沖生產(chǎn)線效率最大化，公司產(chǎn)能也將大大提高，并從中獲得巨大收益。

公司專門成立了改善小組，對精沖生產(chǎn)線的現(xiàn)狀進行統(tǒng)計分析。取公司的五條精沖壓機的平均月度OEE為研究對象，據(jù)統(tǒng)計，改善前精沖生產(chǎn)線平均的綜合設備效率OEE為49%。而在影響OEE的指標中，換模、換料占了其主要部分。

2 效率及停機分析

根據(jù)一個月的數(shù)據(jù)，制作停機率統(tǒng)計圖，如圖1所示。從圖中可見在所有損失中，模具換線導致的時間損失是最大的，其次是模具維修故障。于是公司決定從減少精沖模具換型時間入手，其次是提高生產(chǎn)中模具的穩(wěn)定性。

圖1 停機率統(tǒng)計圖

3 快速換線QCD

QCD理論的基本原理是：嚴格劃分“內(nèi)部操作時間”和“外部操作時間”；將“內(nèi)部操作時間”轉(zhuǎn)化為“外部操作時間”；以此減少“內(nèi)部操作時間”，同時通過分析和改善以縮短內(nèi)部操作時間，將改善分為兩大步驟。

現(xiàn)有換模作業(yè)過程的分析：首先，由負責精沖生產(chǎn)線的主管、領(lǐng)班、技術(shù)員、改善人員成立的研究小組現(xiàn)場觀察整個換模過程。對換模時的動作進行分解、分析、時間記錄。如表1所示，為改善前時間分析表，將整個換線過程分成33個動作逐步加以分析。根據(jù)分析，可以看到原換型過程中存在著大量的浪費，如工具尋找、下一模具的吊環(huán)安裝、蓋板安裝等原本可以在設備停機前做好的工作。同時可以看到絕大多數(shù)工作都是串行完成。另外，改善前的作業(yè)順序也較為復雜，有許多不必要的作業(yè)存在。通過并行作業(yè)及充分的換線準備,可以大大減少換線過程中的浪費。需要盡量使設備停下來后作業(yè)人員只在設備前很短“內(nèi)部操作時間”的范圍內(nèi)進行有效“外部操作時間”作業(yè)。

表1 改善前時間分析表

根據(jù)上述的更換流程描繪及現(xiàn)場觀察，改進小組提出了下列改進方案：

將“內(nèi)部操作時間”盡可能轉(zhuǎn)換成“外部操作時間”，讓精沖生產(chǎn)線的停機時間盡量縮短。如可以提前準備的事項進行分析歸類，工具，吊帶，下一模具安全檢查，下一模具吊環(huán)安裝，下一模具蓋板安裝等都提前準備好。并按照下一工作單準備的原則，充分做好換型前的所有準備工作，減少模具換線過程中的準備時間。經(jīng)過改善小組多次討論分析，歸納出如表2的計劃改善時間分類表。

表2 計劃改善時間分類表

通過5W+1H 分析方法分析每一個動作，并基于4個最基本的動作經(jīng)濟性：減少動作數(shù)、同時進行動作、動作距離縮短、動作盡量舒適?？紤]換線動作盡量不需要工具，如果必須用工具，考慮簡單的工具和功能性省力化工具，普通操作工就能進行。工具也還存在改進的空間，通過設計具有自動推拉功能的機械臂，可以大大減少模具推入和拉出的時間和人力，減少作業(yè)人員的勞動強度、安全性以及提高效率。

合理重排換線作業(yè)順序，標準化整個過程，如表2，計劃改善時間分類表所示。改善后整個換模內(nèi)部時間需20′20″，計劃改善前的換模時間為53′20″。

根據(jù)計劃改善的動作以及時間分析，針對每個可能改善的動作進行外部時間的標準化作業(yè)。比如針對1～7的動作可以完全在換模前由模具技術(shù)員完成，并將模具運送到壓機邊標準模具放置臺的指定位置，模具放置臺設計兩個模具位置，一個是壓機上正在生產(chǎn)的模具位置，一個是下一工單需要的模具，模具放置臺如圖2所示。

圖2 模具放置臺

關(guān)于模具的蓋板，原則上每一個精沖生產(chǎn)線準備2套一樣的模具蓋板，在下一個工單準備的時間一并準備好，這樣在模具準備階段即可安裝完畢，無需等待下模以后再來交換安裝，節(jié)省表2中的21～25項的作業(yè)動作。蓋板精沖生產(chǎn)線如圖3所示。

圖3 模具蓋板精沖生產(chǎn)線

關(guān)于模具的拉出和推進，根據(jù)改善的動作經(jīng)濟性原則，設計簡單的模具推拉手臂取代作業(yè)人員的手工作業(yè)方式，模具推拉機械臂，如圖4所示。

圖4 模具推拉機械臂

4 改善后評價

改善后，通過為期六個月的實施，截至 2016年12月統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，單次換模時間由原來的53′20″減少到 20′20″，設備綜合效率OEE從改善前的49%提高到70%，充分證實了以QCD快速換模改善活動的有效性，提高了精沖生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，并大幅節(jié)約了新的精沖生產(chǎn)線的投資，增強了公司的運營績效，降低了產(chǎn)品的內(nèi)部成本，提高公司的市場的產(chǎn)品競爭力。

5 結(jié)語

基于 QCD的改善活動歸根到底是為了提高設備利用率，從而提高設備綜合效率。本文通過分析A公司的精沖生產(chǎn)線運行狀況，進行了其換模停機原因分類分析。從實際應用效果來說，所制訂的改善措施是合理有效的，對A公司提高設備利用率起到了重要作用。