影響生產(chǎn)裝備快速應用的因素分析

謝應軍

（廣州市虎頭電池集團股份有限公司，廣東 廣州 510285）

目前，R6、R03紙板鋅錳電池生產(chǎn)線裝備的生產(chǎn)速度一般為400～900只/min。生產(chǎn)速度越快，對電池原材料和零部件的精度要求就越高，造成生產(chǎn)裝備的調(diào)試周期較長，裝備正常運轉率不高。技術較成熟、運行穩(wěn)定并在市場銷售的生產(chǎn)線裝備，速度一般為600只/min。與國內(nèi)相同生產(chǎn)速度的生產(chǎn)裝備相比，國外生產(chǎn)裝備的售價一般在兩倍以上，且生產(chǎn)裝備的調(diào)試和后期維護成本較高。因此，本公司選用性價比高、速度為600只/min的國產(chǎn)生產(chǎn)線裝備。

本公司先后引入R03、R6紙板鋅錳干電池半成品生產(chǎn)線裝備各一條（R03生產(chǎn)線稱為生產(chǎn)線1，R6生產(chǎn)線稱為生產(chǎn)線2）。本文作者對兩條生產(chǎn)線裝備調(diào)試情況進行對比、分析，探討影響生產(chǎn)裝備快速應用的幾個因素。

1 生產(chǎn)裝備因素

1.1 生產(chǎn)裝備的選擇

產(chǎn)品的加工制造，離不開生產(chǎn)裝備。先進適用的生產(chǎn)裝備，不僅可以保證產(chǎn)品質量及穩(wěn)定性[1]，還能減少在調(diào)試階段因裝備原因影響進度，保證調(diào)試的順利進行。

同一類型的生產(chǎn)裝備，不同的制造商會根據(jù)自身的技術水平和制造經(jīng)驗，采用不同的結構形式。適合本公司產(chǎn)品需求的生產(chǎn)裝備，是由多臺滿足不同工序要求的設備串聯(lián)而成的連續(xù)式流水生產(chǎn)線。按輸出機構的運動特征，可分為兩種形式[2]:周期性間歇運動式和多工位連續(xù)回轉式。周期性間歇運動式，即輸出機構間歇性地動作，電池產(chǎn)品間歇式產(chǎn)出，其機械結構定位精度低，周期性的起動和停歇瞬間，因運行速度變化使機構存在瞬間沖擊性，會降低裝備的運行穩(wěn)定性;多工位連續(xù)回轉式，即多工位輸出機構連續(xù)、勻速回轉運行，電池產(chǎn)品連續(xù)、勻速產(chǎn)出，是目前快速生產(chǎn)裝備普遍采用的運行方式，具有結構合理、動作平穩(wěn)、制造精度高、故障率低及制造的電池產(chǎn)品質量穩(wěn)定的特點。從裝備結構的先進性、合理性和產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性等方面考慮，可選用多工位連續(xù)回轉式運行的連續(xù)式生產(chǎn)裝備。

1.2 制造商的選擇

本公司選擇具有成熟技術和豐富經(jīng)驗的廣東某設備制造商。該公司生產(chǎn)的此類生產(chǎn)裝備在國內(nèi)外已銷售近百條，在行業(yè)內(nèi)有較好的聲譽。

2 工藝因素

2.1 工藝流程及工藝技術參數(shù)[3]

電池的工藝流程即電池的生產(chǎn)過程，是指電池原材料包括正極粉料和零配件等，通過各種生產(chǎn)裝備，依照一定順序連續(xù)進行加工，直至電池成品產(chǎn)出，包含若干工序的過程。工藝技術參數(shù)是指每道工序完成后，產(chǎn)品需要達到可用數(shù)值量化的質量標準和文字表述的工藝要求。

兩條生產(chǎn)線的工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow chart

生產(chǎn)線1采用的部分工藝流程和工藝技術參數(shù)，與舊工藝有所不同，因此在生產(chǎn)裝備進行投料調(diào)試時，出現(xiàn)了一些問題。例如，插炭棒復壓工序完成后，面碗表面有明顯的水分擠出，而且有浮粉存在，極易造成正極污染，導致電池短路。若要解決這些問題，需對工藝配方、流程順序及機械結構等進行調(diào)整，進行多方面與多次的改進及相互驗證，才能確定最終的工藝與裝備調(diào)整方案，調(diào)試周期將延長。

生產(chǎn)線2基本沿用原有的生產(chǎn)工藝流程和工藝技術參數(shù)。由于經(jīng)歷了長期生產(chǎn)實踐的驗證，已成為一種成熟的技術標準，在生產(chǎn)裝備進行投料調(diào)試的過程中，工藝技術與生產(chǎn)裝備的配合順暢，基本無需進行調(diào)整。

除根據(jù)制圖表達規(guī)則自動配置的地圖符號和定制的地圖模板外，還要根據(jù)制圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)要求，進行地形要素數(shù)據(jù)庫的一體化制圖編輯，解決相鄰地物符號之間重疊壓蓋的現(xiàn)象，實現(xiàn)要素符號化編輯、圖廓外整飾編輯。

2.2 電池零配件

電池零配件是電池的基本組成部分[4]，主要包括:鋅筒、紙底碗、面碗、炭棒、組合帽和鐵底碗等。零配件的外形、內(nèi)部結構及相互配合尺寸，直接影響著電池的各項技術參數(shù)，如電性能、密封性以及外觀品質等。以紙底碗、組合帽和鐵底碗等3種零配件為例，討論零配件對調(diào)試進程的影響。

在生產(chǎn)裝備中，沖棒將圓形紙片壓入成型過渡模內(nèi)，制成下小上大的圓碗狀外形，送入鋅筒底部，要求成型后的紙底碗完整、無破損。生產(chǎn)線1采用白板紙材質，與裝備制造時提供的材料不同。在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn):該材質在紙底碗成型時，底平面與碗身之間的轉折位置會出現(xiàn)裂紋，雖然對相關零件進行針對性處理，但因運行速度快，成型的時間不足0.2 s，無法承受快速的瞬間變形，仍有約4%的紙底碗出現(xiàn)微小裂紋。工藝技術部門認為，這會存在電池內(nèi)部短路的隱患，不予接受，需要更換紙底碗的材質，重新測試。

組合帽由鐵帽與膠塞組合而成，安裝在鋅筒口部，內(nèi)孔套入炭棒，外緣與鋅筒相接。組合帽內(nèi)孔不僅能定位炭棒中心，與炭棒的配合還起著密封作用，因此，要求炭棒插入后，組合帽內(nèi)孔保持結構完整、不能開裂;否則，會影響密封效果。生產(chǎn)線1采用的組合帽，未曾正式投入批量生產(chǎn)，在對試產(chǎn)電池樣品進行質量跟蹤時，發(fā)現(xiàn)約有5%的產(chǎn)品出現(xiàn)膠塞內(nèi)孔破裂現(xiàn)象，數(shù)量超出允許范圍，因此，需要重新試制組合帽樣品。

鐵底碗是套在鋅筒底部，由鍍鎳鐵片制成的碗狀零配件，對產(chǎn)品的外觀質量有直接影響。生產(chǎn)線1的鐵底碗與電池鋅筒之間采用間隙配合，二者之間可自由移動。鐵底碗套入鋅筒底部后，由機械動作對鐵底碗的外直徑進行收縮，使鐵底碗與鋅筒緊密相連，并保證套鐵底碗部分與整個電池筒身保持同一直徑。在此過程中，鐵底碗的直徑尺寸變形量較大，成型后的電池會出現(xiàn)鐵底碗中部弧形外凸或內(nèi)凹的現(xiàn)象。對相關機械零件結構多次改進和試驗，仍與目前在售產(chǎn)品的外觀有明顯差異，質量監(jiān)督部門判定不予通過，需要重新設計。此種套鐵底碗工序的成型方式，在制定工藝技術時，忽略了與在售產(chǎn)品的差異，未在本公司生產(chǎn)線應用過。

經(jīng)過反復調(diào)試、試驗和論證后，找到以上3種零配件出現(xiàn)問題的解決方案，分別是:①紙底碗改用韌性好、表面與內(nèi)部密度均勻的黃板紙，解決出現(xiàn)裂紋的問題;②經(jīng)過與供應商的溝通，調(diào)整組合帽相關參數(shù)，試制新的樣品，各項技術指標經(jīng)檢測，達到要求;③改變套鐵底碗的成型方式，解決了變形現(xiàn)象，避免因尺寸變化過大出現(xiàn)外觀不合格品的現(xiàn)象。

生產(chǎn)線1調(diào)試完成前后，有關工序及整線產(chǎn)品的合格率情況見表1。

表1 生產(chǎn)線1調(diào)試前后產(chǎn)品合格率 /%Table 1 Product qualification rate of production line 1 before and after debugging

在生產(chǎn)線2制定相關工藝時，紙底碗、組合帽和鐵底碗等3種零配件，均選用長期用于生產(chǎn)的成熟產(chǎn)品，因此，在調(diào)試和試產(chǎn)過程中進展順利，相關產(chǎn)品合格率均達到工藝技術要求。

2.3 對比分析

生產(chǎn)線1、2在調(diào)試及試產(chǎn)過程中，相關工藝和裝備調(diào)整情況見表2。

表2 工藝和裝備調(diào)整情況對比Table 2 Comparison of process and equipment adjustment

3 管理模式因素[5]

生產(chǎn)裝備由進場調(diào)試到驗收投產(chǎn)，是多部門協(xié)同合作的過程，各職能部門之間的協(xié)作模式對此進程有重要的影響。

3.1 管理模式1

在此過程中，生產(chǎn)線1各部門的合作模式是:工程部門依照工藝技術文件，組織生產(chǎn)裝備的空載調(diào)試和投料調(diào)試;技術部門對初步調(diào)試的結果進行鑒定，進一步細化工藝要求，并對細化后的調(diào)試結果進行評判;生產(chǎn)部門根據(jù)調(diào)試情況，適時安排小批量連續(xù)投料試產(chǎn);技術部門對試產(chǎn)成品進行工藝性能跟蹤，根據(jù)跟蹤結果，由工程與技術部門配合，解決試產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的問題;質量監(jiān)督部門對產(chǎn)品的綜合性能進行檢測，判斷是否符合產(chǎn)品質量標準;生產(chǎn)車間安排人員熟悉生產(chǎn)裝備的操作并開展中批量試產(chǎn);項目驗收投產(chǎn)。

3.2 管理模式2

在此過程中，生產(chǎn)線2各部門的合作模式是:工程部門按照工藝技術文件，組織生產(chǎn)裝備的空載和投料調(diào)試，技術與質量監(jiān)督部門同時參與其中的投料調(diào)試，并對調(diào)試結果及時跟進，提出相關意見;生產(chǎn)部門根據(jù)調(diào)試情況，適時安排生產(chǎn)車間參與小批量連續(xù)試產(chǎn);技術和質量監(jiān)督部門對試產(chǎn)產(chǎn)品整體性能進行檢測，并與工程部門配合，解決發(fā)現(xiàn)的問題;組織開展中批量試產(chǎn);項目驗收投產(chǎn)。在此過程中，由分管領導出任項目組長，隨時協(xié)調(diào)解決各部門之間的跨職能問題。

3.3 對比分析

兩條生產(chǎn)線調(diào)試期間，各職能部門參與項目的順序如圖2所示。

圖2 職能部門參與項目情況Fig.2 Project participation of functional departments

從圖2可知，生產(chǎn)線1在調(diào)試過程中，各部門依次參與項目且各司其職，在任何相關環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問題，都需要回溯前端情況，查找原因再解決問題。

生產(chǎn)線2的模式總結生產(chǎn)線1的經(jīng)驗并進行優(yōu)化，將質量監(jiān)督職能提前，與工藝技術職能并行，在投料調(diào)試期間即介入項目，可在初期及時發(fā)現(xiàn)調(diào)試中的問題與隱患，予以調(diào)整和糾正，尤其是一些無法量化且無具體數(shù)值，只能用文字表達、需要主觀判斷的工藝要求等，通過相互配合和協(xié)調(diào)，盡早發(fā)現(xiàn)和處理，避免重復工作和人力、物力及時間的浪費。

生產(chǎn)車間提前參與連續(xù)投料試產(chǎn)，操作者可盡早熟悉生產(chǎn)裝備及操作流程和要點，培養(yǎng)對生產(chǎn)裝備運行中各種情況的預判能力，有利于裝備運轉率的快速提升。

領導層的介入，可協(xié)調(diào)各平行部門之間的職能關系，并處理好未直接參與調(diào)試但與項目有關的部門之間的問題。領導層參與組織和決策，使生產(chǎn)線2的調(diào)試有別于生產(chǎn)線1的單線模式，形成一個從上到下、緊密相連、橫向到邊、縱向到底的立體模式。與生產(chǎn)線1相比，生產(chǎn)線2從調(diào)試到驗收投產(chǎn)的時間縮短一半以上。

4 應用效果

本公司引入的生產(chǎn)線，速度為600只/min，是原生產(chǎn)裝備速度（200只/min）的3倍，電池年產(chǎn)量達27萬只，生產(chǎn)效率提高200%，在同等產(chǎn)量的前提下，減少操作人員2/3;自動化水平的提高，還可減輕員工的勞動強度。引入的生產(chǎn)線可提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質量，實現(xiàn)降低生產(chǎn)成本和減員增效的目標，增強企業(yè)的競爭力，具有較好的社會和經(jīng)濟效益。

5 結論

綜上所述，先進的生產(chǎn)裝備、成熟的工藝技術和立體的管理模式，是影響生產(chǎn)裝備快速應用的重要因素。

先進的生產(chǎn)裝備，具有優(yōu)越的技術水平和生產(chǎn)能力，可保證工藝技術要求執(zhí)行到位，穩(wěn)定和提升產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率。成熟的工藝技術，經(jīng)過了實踐的檢驗，不需進行過多的驗證和調(diào)整，即可應用到生產(chǎn)調(diào)試中。創(chuàng)新且適用的執(zhí)行管理模式，為生產(chǎn)裝備調(diào)試至投產(chǎn)的過程，創(chuàng)造高效合理的運作空間。3個因素既獨立又相互影響，處理好三者的關系，既可助推生產(chǎn)裝備從調(diào)試至驗收優(yōu)質高效地完成，同時可使先進生產(chǎn)裝備得以快速投入批量化生產(chǎn)和應用。