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敏捷制造系统

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由高速加工中心组成柔性生产线,配上由桁架机械手组成的智能的工件输送装置(也可由导轨机器人作工件输送),并且高速加工中心在工序布置上尽可能采用并联的布局形式,这种柔性生产线我们称之为敏捷制造系统。当然有时为了节省投资也可由简单的物料系统即由人工或由助力机械手来上下料,构成了简易型的敏捷制造系统。


图4 敏捷制造系统典型布局示意

敏捷制造系统的特点是:在布局上尽可能采用并联形式的高速柔性制造单元加上智能的物流系统。

由桁架机械手与高速加工中心组成的敏捷制造系统具有以下优势:

  • 在项目初期,可以按资金和巿场情况分批投入、滚动发展。所谓分批投入是指并联布局形式的加工中心由于几台工序内容相同,可以按资金和巿场情况先投入一台或两台,其余的几台可以留出安装位置,在条件具备的时候再投入;
  • 具有很强的柔性,产品改型非常方便;
  • 设备的故障不会造成全线停产;
  • 机床品种单一,维修和备件都方便;
  • 设备台数少,占地面积小;
  • 在产品批量不是特别大时,采用敏捷制造系统可以节省投资;
  • 由于采用标准的高速加工中心和可以采购到的桁架机械手,交货期因此缩短。

    由于采用了桁架机械手进行工件输送,可以大大简化作为柔性线的基本单元——高速加工中心的结构,这样每台高速加工中心单元的制造成本会下降,而且可以形成批量生产,缩短了机床的制造周期,使敏捷制造系统的供货周期要比刚性自动线更短。在国外由于专机的价格较高,组成自动线的机床台数也较多,所以刚性自动线的价格往往高于敏捷制造系统的价格。国内的专机价格比国外低得多,而国内高速加工中心由于大量采用国外进口的配套件因此价格与国外差距较小。这样在国内敏捷制造系统的价格与刚性自动线的价格是各有优势的,一般批量较小时敏捷制造系统的价格较低,批量大时刚性自动线的价格较低,交叉点一般在年产3-8万件之间。在国外这个交叉点要在年产20万件的批量上。当然这与刚性自动线的配置水平有直接的关系。

    表4 敏捷制造系统与柔性制造系统的比较

    柔性制造系统同样是采用高速加工中心和桁架机械手,而在布局和工序安排上采用串联的布局方法,这样就组成了柔性制造系统。两者相比有以下不同。

    串联布局的柔性制造系统由于每一加工单元负担的加工内容少因而减少了刀具的总体数量而减少前期投入(但不减少使用成本),由于负担的加工内容少因而减少了回转工作台的使用,但是增加了机床和夹具的种类,工件加工过程中装夹次数增多。两种系统总体投资基本相当,但是由于柔性制造系统所有机床加工内容不同,只有全线全部完成才可以生产出合格的零件。因此柔性制造系统不可能分批投入资金,前期投入较大。

    从表4可以看出采用敏捷制造系统可以分期投入资金,生产线可以对各种变化快速适应,反应敏捷,是一种很好的生产线方案。


    图5 加工四、六缸体的敏捷制造系统
    在敏捷制造系统方案的机床选择上,也可以采用高速加工中心、数控机床、专机相结合的方案,像汽车发动机的缸体、缸盖特别适合采用敏捷制造系统,它们在生产线的前部分工序主要是面的铣削加工,像顶底面、左右面、前后面、瓦档面,由于工序单一,单工序时间较长,采用数控的专用铣床或自动线往往可以进一步减少投资,也能适应产品的变型,具有一定的柔性。主油道孔、缸孔的粗镗也同样可以采用枪钻和专机解决。生产线后部分的精加工工序,象缸体加工的曲轴孔、凸轮轴孔的精加工、缸孔及止口的精加工、缸盖导管孔的精加工可以根据被加工零件的具体情况采用高速加工中心或者采用精密专机来完成。
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