“工”型工作站在電氣元器件制作中的應用

張凱華，崔沈澤，聶帥強，王 龍，陳 雨，謝雙華，尚勇強

(山西航天清華裝備有限責任公司， 山西 長治 046012)

生活垃圾的處理方式一般是先經(jīng)過垃圾站壓縮處理，然后再進行填埋或焚燒。其中垃圾站的核心控制部分是電氣控制柜(簡稱電控柜)，根據(jù)電控柜的結構特點，電控柜制造有多種方法。目前我國大多數(shù)中小企業(yè)電控柜的生產(chǎn)模式是普遍采用傳統(tǒng)的制作模式，高度集成的自動化生產(chǎn)模式由于諸多原因并不適合大多數(shù)中小企業(yè)[1]。傳統(tǒng)的電氣生產(chǎn)作業(yè)方法是多人分工，同時操作，生產(chǎn)效率低下，還存在一定的質量隱患，造成了生產(chǎn)力的嚴重浪費。

基于此，本文對中小企業(yè)電控柜生產(chǎn)模式的現(xiàn)狀進行了深入剖析。利用現(xiàn)代先進的質量管理工具[2]，結合實際生產(chǎn)節(jié)拍要求，提出了“工”型工作站生產(chǎn)單元布置模型，將閉環(huán)單箭流生產(chǎn)模式應用在垃圾站電控柜的生產(chǎn)作業(yè)單元[3]，極大提高了垃圾站電控柜的生產(chǎn)效率。

1 中小企業(yè)電控柜的生產(chǎn)現(xiàn)狀

垃圾站電控柜的整體結構簡單，電路原理通俗易懂，各企業(yè)為了節(jié)約生產(chǎn)成本，垃圾站電控柜部件一般都是自產(chǎn)自銷，制作方法大多采用傳統(tǒng)制作工藝，具體為單一產(chǎn)品、多人分工、同時操作的生產(chǎn)模式[4]。

傳統(tǒng)的生產(chǎn)作業(yè)流程是生產(chǎn)計劃員根據(jù)生產(chǎn)任務領取技術資料(如圖1所示)，技術資料主要包括圖紙、生產(chǎn)工藝、外購件明細表、外協(xié)件明細表。外購件、外協(xié)件由采購中心統(tǒng)一進行采購和外協(xié)加工。配貨員根據(jù)物料清單明細將所有電器件及輔料配貨到電氣工段。因為車間操作電工最終看到的是零件圖紙，無法看到所有零部件的匯總明細，所以操作電工接收到貨物時進行的第一項工作不是生產(chǎn)作業(yè)，而是必須進行貨物清點及分類，因此不能快速進行生產(chǎn)作業(yè)[5]。由此就造成了等待浪費，不符合精益生產(chǎn)的要求。

圖1 垃圾站電控柜傳統(tǒng)作業(yè)流程

以某公司電控柜的傳統(tǒng)作業(yè)流程為例，按作業(yè)工序表測定各工序作業(yè)時間，見表1、圖2。

表1 電控柜傳統(tǒng)作業(yè)工序表

所有工序均需2個及以上操作工來實現(xiàn)，總時間T計算公式如下：

T=2Ta=2×(T0+T1+T2+T3+T4+T5)=2×(500+700+13 750+9 900+5 220+27 500)=115 140(s)

式中：Ta為一個操作人員完成所有流程節(jié)拍的作業(yè)時間；T0為導軌安裝作業(yè)時間；T1為線槽作業(yè)時間；T2為線纜制作時間；T3為元件安裝作業(yè)時間；T4為元件復驗時間；T5為遠端標記作業(yè)時間。由此可知，總時間合計約4個工作日。

通過對傳統(tǒng)工藝流程制作的電控柜進行質量分析發(fā)現(xiàn)，每個工序都存在消化圖紙、找元器件和輔料等步驟，造成了重復作業(yè)的時間浪費，也大大增加了故障率。例如對8臺電控柜跟蹤生產(chǎn)測試時發(fā)現(xiàn)，制作故障率η高達37.5%。電控柜傳統(tǒng)作業(yè)工序制作故障統(tǒng)計表見表2。

圖2 電控柜傳統(tǒng)作業(yè)工序時間統(tǒng)計

表2 電控柜傳統(tǒng)作業(yè)工序制作故障統(tǒng)計表

2 “工”型工作站生產(chǎn)單元布置

2.1 “工”型工作站的模型建立

根據(jù)電控柜制作工藝流程，結合企業(yè)自身的電控柜制作模式，確立了以工作站模塊形式為基礎的生產(chǎn)單元，布置“工”型工作站生產(chǎn)單元模型，其中一人或雙人作業(yè)為工作站內的生產(chǎn)基本要素。工作站生產(chǎn)單元的最終目的是提高生產(chǎn)效率，做到模塊化配套生產(chǎn)，達到0誤工、0失誤，進行作業(yè)時，空間滑軌系統(tǒng)同時工作，可以做到0干涉，工作站區(qū)域利用率可達到100%。

生產(chǎn)單元分為3個工作區(qū)域，即待裝區(qū)、看板區(qū)、裝配區(qū)，如圖3所示。工作站看板區(qū)主要顯示內容為生產(chǎn)任務、工藝流程、生產(chǎn)工藝等。任務看板區(qū)電子屏幕隨時顯示工藝流程細則、任務要求節(jié)點、作業(yè)指導書要求、關鍵工序細節(jié)和任務進度等。

圖3 “工”型工作站模型

工作站待裝區(qū)進行元件的分類、復驗及其他準備工作，主要功能區(qū)包括3個部分：上面空間部分可以在空間中掛放各種工具、瑣碎小零件，使用時通過滑軌來移動各種存放工具的器具；中間部分為工作臺，主要用來進行電器元件分類、檢測和程序傳輸；待裝區(qū)下面的箱柜用來存放圖紙、各種檢測工裝等。

工作站裝配區(qū)為電控柜的組裝作業(yè)區(qū)[5]，主要包括電控智能升降裝置。電控智能升降裝置按人機交換的要求來設計，桌架寬度范圍可調，可以通過智能手機專業(yè)軟件和藍牙實現(xiàn)控制功能，通過手機軟件連接可以實現(xiàn)控制桌子升降、顯示高度等，防止誤操作及碰撞。

對裝配區(qū)進行了主要功能區(qū)分，如圖4所示。刻度功能區(qū)可以使工作人員精確、快速下線，省去使用盒尺測量的工序，提高了工作效率，避免了取線時電線打結、無法二次使用的現(xiàn)象。燈架上安裝手臂式LED燈，工作時可以提供充足的光源，并保護作業(yè)人員的眼睛。在元器件擺放區(qū)，通過二維平面模擬元器件擺放，電工在作業(yè)時，先把元器件一一對應放置在模擬區(qū)域，可以快速檢查元器件的數(shù)量,再從模擬區(qū)一一對應安裝到電控柜底板內,完全做到0失誤、0錯誤,大幅度提高了生產(chǎn)效率。

圖4 裝配區(qū)功能分布圖

根據(jù)工作站的區(qū)域劃分，將閉環(huán)單箭流的生產(chǎn)模式應用在垃圾站電控柜的生產(chǎn)作業(yè)單元，重新編制工藝生產(chǎn)作業(yè)流程，如圖5所示。

圖5 “工”型工作站工藝生產(chǎn)作業(yè)流程

2.2 “工”型工作站制作流程分析

通過對電控柜的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程分析，對照作業(yè)工序時間統(tǒng)計表，運用階段質量管理工具“PDCA”質量改善工具，按照計劃“P”、執(zhí)行“D”、檢查“C”和處理“A”的循環(huán)管理方法，建立電控柜作業(yè)工序表，利用精益生產(chǎn)理念找出不必要的等待浪費，合并相同工序，編制新的電控柜制作工序步驟(見表3)。利用這種循環(huán)管理方法每季度優(yōu)化一次作業(yè)工序表，減少一些不必要的工序。“工”型工作站作業(yè)工序時間統(tǒng)計如圖6所示。

表3 “工”型工作站作業(yè)工序表

由圖6可知，通過工裝及通用工藝優(yōu)化，提高了裝配效率，減少了等待時間。

總時間T=2Ta=2×(T0+T1+T2+T3+T4+T5)=2×(200+280+7 150+6 050+3 480+7 700)=49 720(s)，即總時間合計約2個工作日。由此可知,生產(chǎn)效率得到提升，η=43.5%，制作故障率為0。

通過對“工”型工作站的作業(yè)工序表檢測分析可知，電控柜生產(chǎn)作業(yè)布局優(yōu)化后,提高了生產(chǎn)效率，減少了制作故障率，各作業(yè)工位由開始到成品入庫，整個作業(yè)流程為一個閉環(huán)單箭流的生產(chǎn)模式，物料在工作站內部作業(yè)單元流轉時，減少了物料配送時間。

3 結束語

本文對中小企業(yè)電控柜的制作工藝及生產(chǎn)模式進行了深入分析，介紹了一種新的電控柜制作生產(chǎn)模式，電控柜生產(chǎn)作業(yè)布局優(yōu)化后，減少了等待環(huán)節(jié)，通過閉環(huán)單箭流生產(chǎn)模式的生產(chǎn)作業(yè)單元，極大提高了垃圾站電控柜的生產(chǎn)效率，減小了垃圾站電控柜的安裝故障率。

圖6 “工”型工作站作業(yè)工序時間統(tǒng)計