劃線機(jī)生產(chǎn)效率提升方案研究

白艷梅

(江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 上海 201913)

0 引 言

近年來，隨著造船技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是智能化、自動化設(shè)備的推廣應(yīng)用，造船行業(yè)的生產(chǎn)效率得到了大幅提升。劃線機(jī)結(jié)合控制系統(tǒng)的組成、硬件電路的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的應(yīng)用，能大大提高生產(chǎn)效率。為此，江南造船(集團(tuán))有限公司根據(jù)現(xiàn)有需求，從小池酸素公司引進(jìn)了型號為KAMS-6000的高精度數(shù)控劃線機(jī)，該劃線機(jī)兼具劃線和印字功能，能降低人工書寫文字的錯誤率，提高文字的清晰度，提升切割機(jī)的生產(chǎn)能力。圖1為劃線機(jī)工作平臺。

圖1 劃線機(jī)工作平臺

當(dāng)前劃線機(jī)的應(yīng)用技術(shù)相對固化和成熟。在實(shí)施劃線機(jī)擴(kuò)大應(yīng)用時，經(jīng)現(xiàn)場論證，2臺劃線機(jī)基本上能匹配7臺切割機(jī)的作業(yè)量。根據(jù)實(shí)際的擴(kuò)大應(yīng)用情況，劃線機(jī)實(shí)際的效率低下，會直接導(dǎo)致劃線機(jī)不能匹配切割機(jī)的生產(chǎn)效率。切割機(jī)與劃線機(jī)的實(shí)際匹配關(guān)系約為1∶2。為提升劃線機(jī)的生產(chǎn)效率，從劃線方案的影響因素著手，對劃線方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，達(dá)到提升劃線機(jī)的生產(chǎn)效率的目的。

1 影響劃線機(jī)生產(chǎn)效率的因素分析

影響劃線機(jī)生產(chǎn)效率的因素較多，主要集中在技術(shù)、管理、設(shè)備和人員等方面。劃線機(jī)用于確定實(shí)際加工生產(chǎn)中的基準(zhǔn)線或加工基準(zhǔn)，但實(shí)際生產(chǎn)中采用的劃線機(jī)并不準(zhǔn)確，存在很多誤差?？紤]到新設(shè)備、新場地和新人員等情況，暫不評價管理、設(shè)備和人員方面因素對劃線機(jī)生產(chǎn)效率的影響，主要從技術(shù)方面對影響劃線機(jī)生產(chǎn)效率的因素進(jìn)行分析，明確劃線機(jī)優(yōu)化改進(jìn)的方向和思路。

1.1 二維碼噴碼的實(shí)際有效性分析

鑒于鋼板平面的漆膜平整度較差，在進(jìn)行二維碼噴碼工作時，噴碼識別效率較低，且現(xiàn)場配備的相關(guān)識別設(shè)備較少，識別率不理想。同時，后續(xù)配套的物流管控系統(tǒng)未配齊，導(dǎo)致僅有二維碼噴碼，后續(xù)流程無法開展。出于以上原因，現(xiàn)階段二維碼噴碼工作暫停實(shí)施，待后續(xù)條件成熟之后再實(shí)施。

1.2 精度端頭定位線的實(shí)際有效性分析

型材端頭精度定位線適于在輔助型材進(jìn)行精度定位時使用，鑒于端頭精度定位線在實(shí)際生產(chǎn)過程中的實(shí)用性較差，且對于劃線機(jī)來說，劃線的空程長度約為劃線有效長度的5倍(即箭頭的長度約為圈內(nèi)長度的5倍)，直接影響了劃線機(jī)的生產(chǎn)效率，制約了劃線機(jī)生產(chǎn)效率的提升。因此，建議取消切割版圖中的端頭精度定位線劃線工作。圖2為模擬精度端頭定位線的劃線路徑。

圖2 模擬精度端頭定位線的劃線路徑

1.3 劃線機(jī)空程長度的影響分析

對H2654船(30個分段)和H2674船(18個分段)的空程長度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。

表1 劃線機(jī)空程運(yùn)行長度占比統(tǒng)計(jì)

由表1可知，劃線機(jī)的空程運(yùn)行長度占劃線機(jī)運(yùn)行總長度的比例較大，針對劃線機(jī)空程運(yùn)行長度占比較高的問題，經(jīng)分析，原因是劃線和印字路徑均為無序運(yùn)行，導(dǎo)致劃線機(jī)空程運(yùn)行總長度占比較高。

2 劃線機(jī)生產(chǎn)效率提升優(yōu)化方案

根據(jù)以上分析，針對各影響因素提出以下優(yōu)化方案。

2.1 取消端頭精度定位線優(yōu)化

鑒于端頭精度定位線對劃線機(jī)工作效率的制約作用，江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司下轄的江南研究院和制造二部密切配合，在劃線程序中優(yōu)化端頭精度定位線的相關(guān)運(yùn)行程序，提高劃線機(jī)工作的有效性。圖3為取消端頭精度定位線優(yōu)化示意，改進(jìn)前黑色加粗線圈出的劃線是端頭精度定位線，劃線使用時間為500 s，改進(jìn)后端頭精度定位線刪除后劃線使用時間為390 s。

圖3 取消端頭精度定位線優(yōu)化示意

取消端頭精度定位線優(yōu)化之后，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，效率提升較為明顯。通過對當(dāng)年所有分段改進(jìn)前后的劃線時間進(jìn)行模擬統(tǒng)計(jì)，預(yù)估整體效率提升約12%。

2.2 劃線機(jī)一次性打印兩行零件編碼優(yōu)化

據(jù)統(tǒng)計(jì)，肘板和補(bǔ)板等小零件數(shù)量占全船零件數(shù)量的15%，字體高度約為5 mm，考慮到劃線機(jī)的最大印字高度為20 mm，可考慮將小零件的2行零件編碼一起打印(總高度小于20 mm)，提升劃線機(jī)的工作效率。

經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn)，試驗(yàn)板效率提升量約為40%，預(yù)估整體效率提升量約為6%。

2.3 劃線機(jī)印字行走路徑優(yōu)化

據(jù)統(tǒng)計(jì)，劃線機(jī)空程運(yùn)行長度約占劃線機(jī)總運(yùn)行長度的40%，此次優(yōu)化的主要思路是將切割程度中印字的行走路徑由無序運(yùn)行(見圖4)優(yōu)化為有序運(yùn)行(見圖5)，從而縮短劃線機(jī)空程運(yùn)行長度，達(dá)到提升生產(chǎn)效率的目的。

圖4 優(yōu)化前行走路徑(模擬圖)

圖5 優(yōu)化后行走路徑(模擬圖)

經(jīng)現(xiàn)場劃線機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證，預(yù)估劃線機(jī)印字行走路徑優(yōu)化整體效率提升約12%，取得了較為理想的改進(jìn)效果。

經(jīng)過第一階段的劃線方案優(yōu)化之后，劃線機(jī)整體生產(chǎn)效率提升25%～30%，初步達(dá)到了預(yù)期的優(yōu)化效果，提升了劃線機(jī)的生產(chǎn)效率，為切割作業(yè)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)創(chuàng)造了條件。

3 劃線機(jī)生產(chǎn)效率繼續(xù)優(yōu)化內(nèi)容設(shè)想

根據(jù)第一階段的優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，對后續(xù)的劃線機(jī)優(yōu)化內(nèi)容進(jìn)行策劃，使劃線機(jī)達(dá)與切割機(jī)具有更好的匹配關(guān)系。具體設(shè)想如下。

3.1 零件編碼排列形式優(yōu)化設(shè)想

針對普通板架和大零件(滿足零件編碼能在零件上一行打印的要求)，調(diào)整劃線程序零件編碼的排列形式，使劃線機(jī)能將零件編碼一次性打印出來，減少2行文字噴印時的空程行走路徑，達(dá)到提升劃線效率的目的。圖6為零件編碼排列形式優(yōu)化示意。

圖6 零件編碼排列形式優(yōu)化示意

根據(jù)優(yōu)化設(shè)想和效率分析，初步預(yù)估效率提升量約為5%，待通過現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行確認(rèn)。

3.2 劃線程序劃線行走路徑優(yōu)化設(shè)想

根據(jù)劃線程序印字行走路徑的優(yōu)化思路和方法，對劃線機(jī)的劃線行走路徑進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到提升劃線機(jī)生產(chǎn)效率的目的，初步預(yù)估效率提升量約為10%，待通過試驗(yàn)驗(yàn)證。圖7為劃線行走路徑設(shè)想模擬圖。

圖7 劃線行走路徑設(shè)想模擬圖

根據(jù)繼續(xù)優(yōu)化方案的設(shè)想，預(yù)計(jì)劃線機(jī)生產(chǎn)效率提升比率為10%～15%，最終的劃線機(jī)生產(chǎn)效率提升比率為35%～40%，能較好地滿足劃線機(jī)與切割機(jī)的匹配性要求。

4 劃線機(jī)與切割機(jī)新的匹配關(guān)系分析

表2為劃線機(jī)生產(chǎn)效率統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。表3為切割機(jī)生產(chǎn)效率統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，每臺切割機(jī)平均切割長度為640 m。

表2 劃線機(jī)生產(chǎn)效率統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

表3 切割機(jī)生產(chǎn)效率統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

由表2和表3可知，同一型船劃線總長度與切割長度之比約為1.5∶1。結(jié)合單臺劃線機(jī)和切割機(jī)的生產(chǎn)能力可知：優(yōu)化改進(jìn)之后，1臺劃線機(jī)原則上可匹配2.5臺切割機(jī)。在應(yīng)對生產(chǎn)高峰期時，劃線機(jī)需適時加班作業(yè)，確保劃線機(jī)與切割機(jī)的匹配性。

5 結(jié) 語

經(jīng)過對劃線機(jī)劃線程序中的端頭精度定位線、一次性打印2行零件編碼和劃線機(jī)印字行走路徑等劃線方案進(jìn)行優(yōu)化之后，劃線機(jī)的生產(chǎn)效率提高了25%～30%，劃線機(jī)與切割機(jī)的匹配關(guān)系得到了很大程度的改善。根據(jù)優(yōu)化設(shè)想，劃線機(jī)還有一定的優(yōu)化和提升空間，可滿足切割機(jī)更高的匹配性要求，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。