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精益管理方法论二:新工厂规划之详细规划

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新工厂布局详细规划综述

在完成整工厂的大布局大物流确定之后,需要针对各功能区域展开详细的规划,是整体大布局与大物流的承接,也是工厂布局与物流规划过程中最重要的环节。一般情况下详细规划包括了生产线产能与节拍设计、生产线排布设计、物流区域与物料配送方案设计、品质检验与控制区域计划、生产相关工装器具设计、新工艺优化设计等所有详细布局内容。总之,在搬迁及施工时可以按此布局与物流规划详细方案进行指导落地。

布局与物流规划详细规划方案的指导原则:

  • 原则一:工艺及环境、安全要求的满足

满足《GB50016建筑设计防火规范》,合理设置防火分区、特殊操作区隔离防护等。

  • 原则二:满足产能目标与未来提升要求

满足年总产量规划需求,满足各类产品在淡旺季产量要求

  • 原则三:整体规划五化及物流规划六原则要求

符合五化阶段发展要求,包括,设备自动化,生产透明化,物流无人化,决策数据化,办公移动化。
符合物流规划六原则,包括就近配套,横平竖直,整齐划一,条块分割,四通八达,井然有序等。

  • 原则四:根据企业的发展阶段,确定手工作业VS自动化作业优化的原则
  • 原则五:参考现有厂房经验,进行工艺及物流等模块进行优化
  • 原则六: “一个流”布置,使主工艺流程流畅串接
  • 原则七:整体规划,分步实施,迭代升级原则

在布局与物流详细规划时涉及到不同的工艺,在规划上的注意事项与要点有所不同,为此,后续将按照工艺大类规划要点分享,主要包括总装工艺、冲压工艺、注塑工艺、压铸工艺、喷涂工艺、SMT工艺、仓储管理、物流配送等方面进行介绍。

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装配车间详细布局

装配车间主要以装配线为主,装配线是工业上的一种生产方式,指每一个生产单位只专注处理某一个片段的工作,以提高工作效率及产量。

按照流水线的输送方式大体可以分为:皮带流水装配线、板链线、倍速链、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、涨紧装置、改向装置和支承件等组成。

流水线可扩展性高,可按需求设计输送量,输送速度,装配工位,辅助部件(包括快速接头、风扇、电灯、插座、工艺看板、置物台、24V电源、风批等,因此广受企业欢迎。流水线是人和机器的有效组合,最充分体现设备的灵活性,它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合,以满足多品种产品的输送要求。输送线的传输方式有同步传输的(强制式),也可以是非同步传输(柔性式),根据配置的选择,可以实现装配和输送的要求。输送线在企业的批量生产中不可或缺。

装配线体设计十步骤:

– Step1:未来产能规划——确定设计产能
– Step2:线体剧本设计——确定工位数量
– Step3:线体选型比较——选择线体类型
– Step4:线体定位布局——车间布局定位
– Step5:作业姿势比较——确定线体高度
– Step6:尺寸骨架设计——确定主体尺寸
– Step7:工装吊架设置——吊架方式选择
– Step8:工位详细布置——工艺模拟验证
– Step9:辅助设施设置——满足特殊需求
– Step10:外部接口预留——对外施工接口

Step1:未来产能规划

-各类产品需求量分解,明确各类产品的需求占比,制定出P-Q分析图,根据需求量确定线体的生产模式,一般情况下大批量的生产为流水线模式,小批量多品种的为单元线(CELL线)模式。

工作时间确定,根据各公司及行业的情况明确上班的时间

出勤工时 数量 单位 说明
年出勤 12 -
月出勤 26 -
日出勤 10.5 小时 装配单班
22.0 小时 冲压、压铸双班28天

针对各类产品年度需求量分解到月度需求量、日需求量,根据历史经验值评估出淡旺季峰值系数,由此根据日总作业时间除于日需求量可推算出各类产品的需求节拍(T/T)。

代表产品 需求占比 年需求(台) 月需求(台) 日需求(台) 峰值系数 班次 需求TT(S)
A产品 61% 36595745 3049645 117294 1.15 1 0.3
B产品 39% 23404255 1950355 75014 1.58 1 0.5
C产品 58% 34747475 2895623 111370 1.15 1 0.3
D产品 33% 20000000 1666667 64103 1.26 1 0.6

参考线体历史值及行业水平,初步设计线体线小时产量,按照生产效率系数计算出单线产品的生产节拍,按前面计算的日需求产蛳与单线设计日产量或线小时(UPH),计算出需求线体数量,如果线体数量后续有小数,一般向上取整线本数量。

代表产品 设备/线体UPH 生产效率 总装UPH 产线TT (S) 需求线体数 规划线体数 日产 (台) 负荷稼动率
A产品 14.29 95% 1504 2.4 7.82 8.0 120000 98%
B产品 85.7 95% 90.2 3.99 8.33 10 90000 83%
C产品 13.33 95% 1404 2.57 7.59 9.0 126000 88%
D产品 38.1 95% 40.1 9.0 16.87 17.0 68000 94%
Step2:线体剧本设计 现场实测产品标准工时,制定产品加工标准工时表。标准工时是在标准工作环境下,熟悉老员工进行一道加工工序所需的人工时间。标准工时一般用秒表测量法,即使用秒表到现场进行直接测量的方法,通常选择一般熟练员工在正常环境下作业,进行时间测量。秒表测量也有多种方法,可以选择使用多次测量,也可以选择连续测量。 根据测量工时进行线体排布剧本的设计,初步计算出线体需求人数、线体长度、岗位数及详细的岗位作业内容与时间安排表。
线体排布计算
10.5H生产
4000
效率 UPH C/T 标准工时 预计人数 线体需求长度 UPPH
线平衡率
381 95% 401.0 9.0 123.1585 15 15 25.4
91.2%
员工工时表
工位序号 OP1 OP2 OP3 OP4 OP5 OP6 OP7 OP8 OP9 OP10 OP11 OP12 OP13 OP14 OP15 OP16
1 零件安装 零件安装 轴承压装 零件安装 盖子 泵壳安装 打螺钉 零件安装 气密检验 零件安装 综合检测 包装 装箱 附件装配 零件包装 装箱
2 零件
贴片
零件
贴片
压装 补充油 校验 装箱
3 安装油封 组件装配
时间
1 1.4 1.4 4 7.1 8.8 3.3 4 9 8.5 8.5 8.7 7.5 8.5 7.0 9.00 8.78
2 6.5 6.5 4 2 3 1.6
3 2 1
CT 7.9 7.9 8.0 7.1 8.8 7.3 8.0 9.0 8.5 8.5 8.7 7.5 8.5 8.6 9.0 8.8
TT 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0

在工艺排布时,还需要考虑价值流优化,在整体大工艺分析时需要评估装配线的断点,以及总装是否能匹配,根据P-R分析,建立型谱匹配关系,明确部辅件与总装线连线还是建立预加工线,如果有条件,优先连线直接流,这样产品加工的流转速度更快,在制品更少,占用生产空间更小。

型谱匹配方法基本形式:一对一、一对多、多对一、多对多(基于客观条件及成本考虑,可能同时存在多种式形式) 改善方向:由“多对多”向其他简单匹配方式转化,最理想的方式为单件流。

Step3:线体选型比较
根据生产线产品特点、生产节拍等选定装配线类型。常见的流水线有皮带流水装配线、板链线、倍速链、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线等。

各类流水线的优缺点:

线体类型 主要优点 主要缺点 造价 线体选型
倍速链线 不用取下,在线停下来作业 控制复杂 昂贵 组装线适合
皮带线 控制简单
便宜
需取上取下
用于轻型产品
便宜 适合于
线材加工线
链板线 重型产品 在行进中作业 比皮带稍贵 适合于
商用机总装
托盘线 重型产品 在行进中作业 同链板线 均不适用
滚筒线 可作长距离运输 声音大易磨损 比倍速链稍便宜 用于包装段
精益管线 方便拆装 无动力 最便宜 适于柔性线
Step4:线体定位布局 装配线布局方式有多种方案考虑,优先要与大物流接口的原则,即大物料所在车间进口与出口方向匹配,减少装配车间内部物流交叉、迂回。在考虑大物流对接后,就需要考虑车间柱网及线体数量的排布,经常会遇到空间不够或长度太长,整体布局不能直接排线,为此需要考虑优化线体长度、调整线体布局形式,实现整体车间满意线体的数量的排布,同时又能实现整体物流方便运作。 线体布局方式常用的有几种:单线独立布局、双线合并布局、两条单线背靠背布局等方式。单线独立布局就是单独一条线体布置,所有作业岗位、工艺、物料等都单独配置;双线合并布局是两条线合在一起布置,共用中间传送线或共用中间桥架等;背靠背主要是流向相同但物料上线方式刚好相反,可以紧挨一起减少中间通道,或紧临一起,左右两侧各自上料。

单线独立布局方式

单线背靠背布局

大批量的生产一般为长流水线布置,对于多品种小批量可以采用单元装配线,这样可以大幅减少换线损失,并且提高产品的柔性交付能力。

车间单元流水线布局的原则,可以概括为:“两个遵守、两个回避”。

两个遵守:逆时针排布、出入口一致

两个回避:孤岛型布局、鸟笼型布局

单元装配线的理想布局之一是花瓣型布局

  • 流畅原则:各工序的有机结合,相关联工序集中放置原则,流水化布局原则。
  • 最短距离原则:尽量减少搬运,流程不可以交叉,直线运行。
  • 平衡原则:工站之间资源配置,速率配置尽量平衡。
  • 固定循环原则:尽量减少诸如搬运,传递这种Non-Value Added的活动。
  • 经济产量原则:适应最小批量生产的情形,尽可能利用空间,减少地面放置原则。
  • 柔韧性的原则:对未来变化具有充分应变力,方案有弹性。如果是小批量多种类的产品,优先考虑“U”型线布局、环型布局等。
  • 防错的原则:生产布局要尽可能充分的考虑这项原则,第一步先从硬件布局上预防错误,减少生产上的损失。
Step5:作业姿势比较 作业姿势主要分为站姿与坐姿,其优缺点如下:
作业方式 活动空间 灵活性 占地面积 工作效率 走动作业
站姿 可以
坐姿 不可以
    立姿作业面高度的设计按精密作业、一般作业和重负荷作业三种情况,其三种推荐高度如下:

坐姿作业面高度的设计

对于选择站姿还是坐姿主要评价的参数

Step6:尺寸骨架设计

Ø  长度:由工艺排布确定 Ø  线宽:由工装板尺寸决定 Ø  生产区宽:由最宽设备和物料区设置决定 Ø  线体高度:根据人体工学计算设定 Ø  灯架高度:吊架高度根据经验设置为1900-2100之间

Step7:工装吊架设置
顶部主要配置 Ø  1、工作灯 Ø  2、工具吊环 Ø  3、工位电源 Ø  4、两色/三色指示灯 Ø  5、强制节拍显示屏 Ø  6、工位风扇 Ø  7、电脑显示屏架(预设) Ø  8、活动物料台板支撑横架 底部主要配置 Ø  1、强电槽、弱电槽 Ø  2、压缩空气管、脚踏板 Ø  3、工装电脑平台 Step8:工位详细布置 Ø  1、确定详细的工艺安排 Ø  2、确定各工位需要的工装、物料 Ø  3、从前至后逐个工位进行安排 Ø  4、布置各工位工装、物料 Ø  5、根据工艺需求设置转台位置 Ø  6、有必要的话进行物料容器的标准化设计

Step9:装配线辅助设施设置

Ø  物料盒
Ø  工具挂边
Ø  物料台板
Ø  脚踏板
Ø  消音垫
Ø  早会区域

Step10:装配线外部接口预留

Ø  1、强电、弱电接口,主控制柜设置
Ø  2、压缩空气过滤器及接口
Ø  3、燃气管道法兰及接口(天燃气)
Ø  4、工艺用水接口(常压水、加压水)
Ø  5、产品测试余热回收专用管道

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装配线线边仓规划

工线边仓思想源自于日本丰田的精益生产管理思想,旨在缩短物流距离,减少物流浪费,提升物流反应和供料速度,降低库存。线边仓根据实际情况,有多种表现形式: 1.从库存周期长短及物料的管理要求看,决定仓库+线边仓模式or单独线边仓模式。当库存周期较长,库存物料占用面积超过线边仓库面积时;或者物料较为贵重,管理安全要求高时,采用仓库+线边仓模式。当库存周期较短,例如恰时供料,库存量较小,线边仓面积能满足需求,则采用单独线边仓模式。 2.货架模式or轮子化模式:物料较轻,配频次较小,可以采用线边货架集中存放;物料较重,配送频次较为频繁,最好采用轮子化模式。轮子化模式,是指供应商来料直接上线边仓的工装车存放,物料配送上线直接换车,减少物料的搬运。这是物流器具一体化的表现。 3.纵向运作or横向运作:线体物料配送纵向运作是由若干物流人员分工负责一条线体物料配送,是多对一的关系;横向运作是几条线的某几个类别的物料由一个人配送,是多对多的关系。在导入线边仓时,需要根据公司的物流的改善方针和实际的情况,决定采用何种模式。一般建议轮子化单独线边仓及纵向运作模式,以下的内容是基于此种模式展开讲述。

物料管理基础数据表

物料
名称
来料方式 回货
提前期
配送方式 备注
包装
容器
使用
数量
包装
数量
容器
规格
配送
工装
工装
规格
配送
数量
配送
频次

线边仓与物料配送方式设计的步骤:

  • 收集标准机型的物料种类、用量、配送工装的尺寸、数量、配送频次、配送距离
  • 绘制配送员操作流程图
  • 收集各工作站物料区的尺寸和物料齐套区的尺寸需求
  • 规划物料齐套区域和在线物料放置区域
  • 设计物料齐套集成管理看板
  • 设计物料配送频次与优化配送工装
  • 设计上料需求信息触发和上料指示系统管理看板
  • 制作物料配送作业指导书并进行培训
  • 物料配送方案试行
  • 验证物料配送方案试行效果并进行标准化。

各类物料配送模式确定

物料配送齐套区规划

各类物料分拣齐套详细规划

部分物料悬挂链空中物流

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冲压车间详细布局规划

冲压车间的详细布局步骤与流程与装配线类似,为此在这里就不再详细介绍工艺分析、产能测算、设备需求数量测算等内容,主要对一些差异化及差别的点进行说明。 原则一:流线化布局原则 原则二:按常用工步分组 原则三:专线与散件分区 原则四:靠近钣金原料仓库 原则五:就近上挂衔接喷涂或物流出口 原则六:模具模修就近原则

产品冲压部件清单及设备产能基础数据

设备需求数量测算

冲压方式的选择

  • 生产厂房:规划建设大厂房,建筑面积
  • 办公大楼:规划建设办公大楼
  • 生活区:规划建设宿舍楼

现有的冲模基本可分为简单模、连续模和复合模三种,如果有条件优先选择连续冲模,效率最高,又节省空间和人员。

1.简单冲模

一般由一个凸模和一个凹模,也可多个凸模和多个凹模,是在冲床的一次冲程中只能完成一种冲裁工序。这一工程打完了之后,需要人工或机械手把产品从模具里取出来,放到下一站的模具里继续生产,直到最后一个工序打完,整个产品才算完成。这种模具生产起来费时费力,需要花费较多的人工和时间成本,产品报废率也高。

2.复合冲模

在一次冲程中,在模具同一部位上同时完成数道冲压工序的模具,称为复合模。复合模适用于产量大、精度高的冲压件。

3.连续冲模

也称“级进模”,是指在冲压的一次行程过程中,按一定的顺序,在不同的工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具,这种模具生产效率高、速度快,一小时可以生产上千个产品,节省人工和时间成本,产品报废率低。

冲压后续工序连续流作业

基于型谱匹配与流线化布局的原则,对于冲压后续工序优先采用连续流作业方式,减少在制品及缩短周期。

                           

设备需求数量测算

设备需求数量测算

模具模修就近原则:

模具架与冲床并排布置,极大方便模具取用。模修区靠近冲压尾部,方便试模与模具修配。采用抽屉式模具架,增加模具的存放数量,节省空间。

冲压废料自动回收与静音房

冲压废料自动回收装置已经非常成熟,在众多连续流冲压车间在应用。冲压废料自动回收装置包括传送装置、废料回收箱、动力装置和位于冲压模具上的辅助结构。所述传送装置包括固定于冲压工作台上的定滑轮支架、支架、皮带和皮带轴;所述支架通过轴承与皮带轴连接,定滑轮支架上设置有可绕其转动的定滑轮,定滑轮与皮带轴通过皮带连接;冲压模具的右侧设置有倾斜滑槽,倾斜滑槽的另一端与废料回收箱连接;所述动力装置包括电机,电机下方设置有支撑台,电机的输出轴通过联轴器与皮带轴连接。

废料自装回收装置应用场景

废料自装回收装置

废料自动回收装置落料方式与静音房设计

废料回收设备侧面图

冲压设备地基设计图

冲压设备地基设计图

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注塑车间详细布局规划

注塑车间主要功能区:原料仓、模具放置区、模修区、粉碎房、成型区、中央供料系统。
设备产能评估:

注塑机选型:

通常影响射出机选择的重要因素包括模具、产品、塑料、成型要求等,因此,在进行选择前必须先收集或具备下列资讯:

  • 模具尺寸(宽度、高度、厚度)、重量、特殊设计等;

  • 使用塑料的种类及数量(单一原料或多种塑料);

  • 注塑成品的外观尺寸(长、宽、高、厚度)、重量等;成型要求,如品质条件、生产速度等。

在获得以上资讯后,即可按照下列步骤来选择合适的射出机:
1、选对型:由产品及塑料决定机种及系列。由于射出机有非常多的种类,因此一开始要先正确判断此产品应由哪一种注塑机,或是哪一个系列来生产,例如是一般热塑性塑胶或电木原料或PET原料等,是单色、双色、多色、夹层或混色等。此外,某些产品需要高稳定(闭回路)、高精密、超高射速、高射压或快速生产(多回路)等条件,也必须选择合适的系列来生产。

2、放得下:由模具尺寸判定机台的“大柱内距”、“模厚”、“模具最小尺寸”及“模盘尺寸”是否适当,以确认模具是否放得下。模具的宽度及高度需小于或至少有一边小于大柱内距;模具的宽度及高度最好在模盘尺寸范围内;模具的厚度需介于注塑机的模厚之间;模具的宽度及高度需符合该注塑机建议的最小模具尺寸,太小也不行;

3、拿得出:由模具及成品判定“开模行程”及“托模行程”是否足以让成品取出。开模行程至少需大于成品在开关模方向的高度的两倍以上,且需含竖浇道(sprue)的长度;托模行程需足够将成品顶出;

4、锁得住:由产品及塑料决定“锁模力”吨数。当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量,因此注塑机的锁模单元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。锁模力需求的计算如下:由成品外观尺寸求出成品在开关模方向的投影面积;撑模力量=成品在开关模方向的投影面积(cm2)×模穴数×模内压力(kg/cm2);模内压力随原料而不同,一般原料取350~400kg/cm2;机器锁模力需大于撑模力量,且为了保险起见,机器锁模力通常需大于撑模力量的1.17倍以上;至此已初步决定夹模单元的规格,并大致确定机种吨数,接着必须再进行下列步骤,以确认哪一个射出单元的螺杆直径比较符合所需。

5、射得饱:由成品重量及模穴数判定所需“射出量”并选择合适的“螺杆直径”。计算成品重量需考虑模穴数(一模几穴);为了稳定性起见,射出量需为成品重量的1.35倍以上,亦即成品重量需为射出量的75%以内;

6、射得好:由塑料判定“螺杆压缩比”及“射出压力”等条件。有些工程塑料需要较高的射出压力及合适的螺杆压缩比设计,才有较好的成型效果,因此为了使成品射得更好,在选择螺杆时亦需考虑射压的需求及压缩比的问题。一般而言,直径较小的螺杆可提供较高的射出压力。

7、射得快:及“射出速度”的确认。有些成品需要高射出率速射出才能稳定成型,如超薄类成品,在此情况下,可能需要确认机器的射出率及射速是否足够,是否需搭配蓄压器、闭回路控制等装置。一般而言,在相同条件下,可提供较高射压的螺杆通常射速较低,相反的,可提供较低射压的螺杆通常射速较高。因此,选择螺杆直径时,射出量、射出压力及射出率(射出速度),需交叉考量及取舍。此外,也可以采用多回路设计,以同步复合动作缩短成型时间。

集中供料系统

集中供料主要流程:原料→储存→计量→干燥→输送→使用

集中供料系统采用一台机一根管,密封式回路设计方式,保证整个系统运行稳定,绝无塑胶回潮、堵料现象发生。它配合中央干燥机(除湿机)系统使用,可使干燥空气对原料进行再次干燥,防止干燥後的塑胶回潮,同时在每个输送循环後对输送管进行清理,确保管道内没有残料。在避免原料回潮的同时也保证加入注塑机中原料一致性,在真空负压同进作用下,原料中原有的粉尘经过过滤器(集尘器)系统滤出,有利提高产品质量。

注塑自动供应料

注塑自动供应料

注塑机械手取料

注塑机械手取料

皮带线自动输送线

皮带线自动输送线

注塑冷却系统

冷却系统选型的要点主要是一个是每小时处理水的流量,另一个是注塑机冷却塔冷却塔进水温度,再一个就是水质是否需要处理。冷却系统和注塑机冷却塔是注塑生产过程中不可或缺的环节,其原因是冷却会大大影响成型速度。此外,如果油温过高,机器会漏油。对于所有行业都是注塑成型冷却主要分为几个部分:模子、给料机、油温冷却。如果需要更快或更精确的注塑成型,可以添加以下设备进行冷却:冷水机、模温控制器。目前,所有注塑机都在努力节能,导致需要冷却的油温变得比以前低得多。这有助于制造越来越小的热交换器。而且,当热交换器与伺服电动机一起使用时,能量消耗将变得相对较低。

开式冷却塔的原理是,通过将空调冷却水直接喷淋到冷却塔填料上,通过水与空气的直接接触,同时由风机带动冷却塔内气流流动,从而达到蒸发冷却的目的。开式冷却塔初期投入比较少,但是运营中的水耗和电耗较大,运营成本较高。

开放式冷却塔

闭式冷却塔的冷却原理由两个两个循环组成:内循环和外循环。闭式冷却塔没有填料,主核心部件为紫铜管表冷器。

开式冷却塔的优点:
开式冷却塔具有结构简单、造价低、维护检修方便等优点,为早期冷却设备中最常用的一种设备。

开式冷却塔的缺点:
开式冷却塔由于风机马达和叶片都是暴露在空气中的,因此,运行时的噪音比较大;由于是开式系统,冷却塔在运行的时候,会产生漂水现象,造成水量损失,要经常补水,同时一定程度上也会污染冷却水,使其水质下降,而且外界的杂物也会进入冷却水中,造成水质污染;开式冷却塔的冷却水压力损失要高于闭式冷却塔。

闭式冷却塔

闭式冷却塔的优点:

闭式冷却塔由于是全封闭式循环冷却,因此,不存在杂物进入冷却管路系统,从而发生管路堵塞的现象;2)闭式冷却塔为软水循环冷却,在高温时也绝无水垢生成,引起冷却管路系统结垢;3)闭式冷却塔占地面积小,不需开挖水池,易址方便,节约用水,降低能耗;4)闭式冷却塔采用风冷蒸发吸热双重冷却方式,冷却效率高;5)可直接冷却水、油类、醇类、淬火液、盐水及化学液等介质,介质无损耗,成份稳定;6)由于采用闭式循环,介质不受环境影响,亦不会污染环境;7)冷却水的压力损失要小于开式冷却塔。

闭式冷却塔的缺点:

由于大量采用了换热性能高但价格昂贵的紫铜盘管,闭式冷却塔普遍价格较高;2)北方地区冬季气温较低,如果未采取有效的防冻措施,可能引起冷却器局部冻裂。总的来说,如果闭式冷却塔维护得当,从长期来看,由于闭式冷却塔本身的节能降耗特性,以及更长的使用周期、稳定的冷却性能,其全寿命周期总成本会或略低于开式冷却塔。

注塑后工序连续流作业

按型谱匹配与连续流原则,在设备注塑后续工序直接通过皮带线传输到下工序,下工序设备按对应节拍匹配相关数量的设备及作业人员,实现连续流作业。通过中间传送带缓存部分产品,减少换型等异常的损失。

注塑及后工序连续流布置

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压铸车间详细布局规划

压铸车间功能区:来料仓、集中融化炉*2、脱模剂集中供应区、炉渣冷却区、压铸区、后加工区、半成品区、办公区

库存周期:原材料X天  转子半成品X天、转子待压铸X天,支架半成品X天;

生产环境:做废气排放净化(熔化炉排气、设备脱模集气排气)、废水收集处理。 

压铸设备需求数量测算

压铸机线布局图

铝合金中央熔化炉

压铸机械手作业及自动下线

中央熔化炉脉动虑袋式除尘器

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SMT车间详细布局规划

表面贴装技术(Surface MountingTechnology简称SMT)是新一代电子组装技术,它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化﹑低成本﹐以及生产的自动化。

这种小型化的元器件称为:SMD器件(或称SMC、片式器件).将组件装配到印刷线路板或其他基板上的工艺方法称为SMT工艺.相关的组装设备则称为SMT设备

中央熔化炉脉动虑袋式除尘器

SMT车间功能区:来料仓、来料检、SMT生产、生产辅房、办公休息区;

库存周期:原材料X天  PCBAX天;

生产环境:地面承重800Kg/㎡,恒温恒湿、ESD防护、30万等级无尘环境,做废气排放净化

SMT设备产能规划:

SMT车间详细布局规划

静电防护:

静电特点:高电位:数百伏到数万伏、低电量:微库伦级、作用时间短:微秒级

静电的产生:

(1).接触、摩擦、感应、冲流、冷冻、电解、压电、温差等

(2).接触—电荷转移—偶电层形成—电荷分离 

材料电极排序:

静电危害形式:

(1).静电吸附

(2).静电放电引起的器件击穿:

    硬击穿:一次性芯片介质击穿、烧毁等永久性失效.

    软击穿:造成器件的性能劣化或参数指标下降而成为隐患.

(3).静电感应:当导体和电介质置于静电场中,在其上感应出正或负电荷.

(4).静电放电时产生的电磁脉冲:当脉冲干扰耦合到计算器和低电平数字电路时,致使电路出现误动作.

典型的静电源:

(1).人

(2).终端台、工作台

(3).各种绝缘地面

(4).烘箱

(5).空气压缩机

(6).电子生产设备

静电控制基本原则

(1).应将静电的产生减至最少

(2).为导电物提供一条受控的放电通路

(3).防止产生静电的物体引起危害—-屏蔽

静电防护的五个关键

(1).工作区

(2).活动的人

(3).器材储运时的静电控制

(4).静电的测量和监视

(5).防静电意意识的教育和培训

防静电操作系统:

人体静电防护系统

    (1).防静电腕带

    (2).防静电工作服

    (3).防静电工作鞋

    (4).防静电工作帽、手套

防静电操作系统及设施

    (1).防静电台垫

    (2).防静电软塑料包装袋

    (3).防静电包装盒、条、管、箱

    (4).防静电工具

    (5).防静电清洗机

    (6).防静电工作椅

    (7).防静电门帘

    (8).防静电地称

配合适宜的作业环境

    (1).温度:20~30℃

    (2).湿度:45~75%RH

典型ESD防护用品

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喷涂车间详细布局规划

喷涂车间包括喷涂件上挂区、喷涂生产线、喷涂件下挂区、钣金件暂存区等。

设计产能:喷涂线规划产能为 8.56万件/月

小时产能:=85600件/26天/10小时/90%=365.8件/小时

                     圆整后产能:370件/小时

                     总生产节拍:9.8秒/件

  • 挂距与线速设计:

按最大产品L800 XW540横向挂放,按30度最大坡度:挂距为800

若达到360件/小时的产能,线速设置为 4.9米/分钟

  • 工艺参数:

  • 其它参数确定:

陶化/磷化的选择

陶化相对于磷化工艺更为简单,主要在污水处理成本上会有较大幅度的降低,但陶化在品质上较难控制

陶化与磷化在线体设计上可兼容,因磷化制程较长涵盖陶化工艺,建议以磷化方式规划线体,在转陶化时只关闭其中的磷化段即可

 

  • 燃料能源的选择

方式一:天燃气、煤气—较常见方式,属于清洁能源,需要有便利的气源

方式二:生物颗粒—新兴加热方式,成本较天燃气降30%,但有一定粉尘

方式三:电加热—成本较高,仅在没有气源的情况下采用

建议:先以天燃气加热方式设计,并保留兼容性,以备转烧生物颗粒

 

  • 余热回收系统方案:已要求供应商在设计时考虑

  • 挂具焚烧炉设置:已要求供应商在设计时考虑

  • 线体参数预估:

-线体污水产生量:5立方/小时

-线体总用水量:90立方

-线体纯水用量:120L/小时

  • 线体总体电功率:240Kw

  • 线体总体用气量(压缩空气:20立方/小时

  • 线体燃料量:290立方/小时

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仓储系统之原材料区详细规划

功能区域:来料检验室、来料检验区、存储区、齐套区、外发区

库存周期:10天以上

入库流程:卸货→来料检验→入库

存储方式:地面与立体货架

出库方式:出库→拆包→齐套→上周转车→配送

包材区详细规划:

功能区域:包材库、辅料库、上线作业区、办公区

库存周期:4天以上

入库流程:卸货→来料检验→上阁楼入库

存储方式:地面存放

出库方式:下架→拆包→齐套→滑梯→总装线

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仓储系统之成品料区详细规划

 功能区域:堆垛区、成品库、出货码头

库存周期:7天以上

入库流程:输送线→机械手打托→夹包车入库

存储方式:地面存放,堆叠4层;

出库方式:夹包车出库→过账→装车

多种储存货架选择:

货架比较

整体仓储物流系统规划

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小结

新工厂布局与物流详细规划主要从线体/设备产能需求为目标,根据产品特点与现状选定线体与设备,并运用精益连续流等原则,规划连续流布局,设计详细设备与作业区域的布置。结合各车间区域的特殊情况总结了总装车间、冲压车间、注塑车间、压铸车间、SMT车间、喷涂车间、原材料仓、成品仓等布局规划要点,对初步的工厂详细规划有指导性作用。在真正开展详细规划过程中,还有很多的细节需要考虑,如人因工程提升、作业工装优化调整、环境限制等等,需要考虑内容会更多。

精益管理方法论二:新工厂规划之详细规划

1

新工厂布局详细规划综述

在完成整工厂的大布局大物流确定之后,需要针对各功能区域展开详细的规划,是整体大布局与大物流的承接,也是工厂布局与物流规划过程中最重要的环节。一般情况下详细规划包括了生产线产能与节拍设计、生产线排布设计、物流区域与物料配送方案设计、品质检验与控制区域计划、生产相关工装器具设计、新工艺优化设计等所有详细布局内容。总之,在搬迁及施工时可以按此布局与物流规划详细方案进行指导落地。

布局与物流规划详细规划方案的指导原则:

原则一:工艺及环境、安全要求的满足

满足《GB50016建筑设计防火规范》,合理设置防火分区、特殊操作区隔离防护等。

原则二:满足产能目标与未来提升要求

满足年总产量规划需求,满足各类产品在淡旺季产量要求

原则三:整体规划五化及物流规划六原则要求

符合五化阶段发展要求,包括,设备自动化,生产透明化,物流无人化,决策数据化,办公移动化。
符合物流规划六原则,包括就近配套,横平竖直,整齐划一,条块分割,四通八达,井然有序等。

原则四:根据企业的发展阶段,确定手工作业VS自动化作业优化的原则

原则五:参考现有厂房经验,进行工艺及物流等模块进行优化

原则六: “一个流”布置,使主工艺流程流畅串接

原则七:整体规划,分步实施,迭代升级原则

在布局与物流详细规划时涉及到不同的工艺,在规划上的注意事项与要点有所不同,为此,后续将按照工艺大类规划要点分享,主要包括总装工艺、冲压工艺、注塑工艺、压铸工艺、喷涂工艺、SMT工艺、仓储管理、物流配送等方面进行介绍。

2

装配车间详细布局

装配车间主要以装配线为主,装配线是工业上的一种生产方式,指每一个生产单位只专注处理某一个片段的工作,以提高工作效率及产量。

按照流水线的输送方式大体可以分为:皮带流水装配线、板链线、倍速链、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、涨紧装置、改向装置和支承件等组成。

流水线可扩展性高,可按需求设计输送量,输送速度,装配工位,辅助部件(包括快速接头、风扇、电灯、插座、工艺看板、置物台、24V电源、风批等,因此广受企业欢迎。流水线是人和机器的有效组合,最充分体现设备的灵活性,它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合,以满足多品种产品的输送要求。输送线的传输方式有同步传输的(强制式),也可以是非同步传输(柔性式),根据配置的选择,可以实现装配和输送的要求。输送线在企业的批量生产中不可或缺。

装配线体设计十步骤:

– Step1:未来产能规划——确定设计产能
– Step2:线体剧本设计——确定工位数量
– Step3:线体选型比较——选择线体类型
– Step4:线体定位布局——车间布局定位
– Step5:作业姿势比较——确定线体高度
– Step6:尺寸骨架设计——确定主体尺寸
– Step7:工装吊架设置——吊架方式选择
– Step8:工位详细布置——工艺模拟验证
– Step9:辅助设施设置——满足特殊需求
– Step10:外部接口预留——对外施工接口

Step1:未来产能规划

-各类产品需求量分解,明确各类产品的需求占比,制定出P-Q分析图,根据需求量确定线体的生产模式,一般情况下大批量的生产为流水线模式,小批量多品种的为单元线(CELL线)模式。

工作时间确定,根据各公司及行业的情况明确上班的时间

出勤工时 数量 单位 说明
年出勤 12 -
月出勤 26 -
日出勤 10.5 小时 装配单班
22.0 小时 冲压、压铸双班28天

针对各类产品年度需求量分解到月度需求量、日需求量,根据历史经验值评估出淡旺季峰值系数,由此根据日总作业时间除于日需求量可推算出各类产品的需求节拍(T/T)。

代表产品 需求占比 年需求(台) 月需求(台) 日需求(台) 峰值系数 班次 需求TT(S)
A产品 61% 36595745 3049645 117294 1.15 1 0.3
B产品 39% 23404255 1950355 75014 1.58 1 0.5
C产品 58% 34747475 2895623 111370 1.15 1 0.3
D产品 33% 20000000 1666667 64103 1.26 1 0.6

参考线体历史值及行业水平,初步设计线体线小时产量,按照生产效率系数计算出单线产品的生产节拍,按前面计算的日需求产蛳与单线设计日产量或线小时(UPH),计算出需求线体数量,如果线体数量后续有小数,一般向上取整线本数量。

代表产品 设备/线体UPH 生产效率 总装UPH 产线TT (S) 需求线体数 规划线体数 日产 (台) 负荷稼动率
A产品 14.29 95% 1504 2.4 7.82 8.0 120000 98%
B产品 85.7 95% 90.2 3.99 8.33 10 90000 83%
C产品 13.33 95% 1404 2.57 7.59 9.0 126000 88%
D产品 38.1 95% 40.1 9.0 16.87 17.0 68000 94%
Step2:线体剧本设计 现场实测产品标准工时,制定产品加工标准工时表。标准工时是在标准工作环境下,熟悉老员工进行一道加工工序所需的人工时间。标准工时一般用秒表测量法,即使用秒表到现场进行直接测量的方法,通常选择一般熟练员工在正常环境下作业,进行时间测量。秒表测量也有多种方法,可以选择使用多次测量,也可以选择连续测量。 根据测量工时进行线体排布剧本的设计,初步计算出线体需求人数、线体长度、岗位数及详细的岗位作业内容与时间安排表。
线体排布计算
10.5H生产
4000
效率 UPH C/T 标准工时 预计人数 线体需求长度 UPPH
线平衡率
381 95% 401.0 9.0 123.1585 15 15 25.4
91.2%
员工工时表
工位序号 OP1 OP2 OP3 OP4 OP5 OP6 OP7 OP8 OP9 OP10 OP11 OP12 OP13 OP14 OP15 OP16
1 零件安装 零件安装 轴承压装 零件安装 盖子 泵壳安装 打螺钉 零件安装 气密检验 零件安装 综合检测 包装 装箱 附件装配 零件包装 装箱
2 零件
贴片
零件
贴片
压装 补充油 校验 装箱
3 安装油封 组件装配
时间
1 1.4 1.4 4 7.1 8.8 3.3 4 9 8.5 8.5 8.7 7.5 8.5 7.0 9.00 8.78
2 6.5 6.5 4 2 3 1.6
3 2 1
CT 7.9 7.9 8.0 7.1 8.8 7.3 8.0 9.0 8.5 8.5 8.7 7.5 8.5 8.6 9.0 8.8
TT 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0

在工艺排布时,还需要考虑价值流优化,在整体大工艺分析时需要评估装配线的断点,以及总装是否能匹配,根据P-R分析,建立型谱匹配关系,明确部辅件与总装线连线还是建立预加工线,如果有条件,优先连线直接流,这样产品加工的流转速度更快,在制品更少,占用生产空间更小。

型谱匹配方法基本形式:一对一、一对多、多对一、多对多(基于客观条件及成本考虑,可能同时存在多种式形式) 改善方向:由“多对多”向其他简单匹配方式转化,最理想的方式为单件流。

Step3:线体选型比较
根据生产线产品特点、生产节拍等选定装配线类型。常见的流水线有皮带流水装配线、板链线、倍速链、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线等。

各类流水线的优缺点:

线体类型 主要优点 主要缺点 造价 线体选型
倍速链线 不用取下,在线停下来作业 控制复杂 昂贵 组装线适合
皮带线 控制简单
便宜
需取上取下
用于轻型产品
便宜 适合于
线材加工线
链板线 重型产品 在行进中作业 比皮带稍贵 适合于
商用机总装
托盘线 重型产品 在行进中作业 同链板线 均不适用
滚筒线 可作长距离运输 声音大易磨损 比倍速链稍便宜 用于包装段
精益管线 方便拆装 无动力 最便宜 适于柔性线
Step4:线体定位布局 装配线布局方式有多种方案考虑,优先要与大物流接口的原则,即大物料所在车间进口与出口方向匹配,减少装配车间内部物流交叉、迂回。在考虑大物流对接后,就需要考虑车间柱网及线体数量的排布,经常会遇到空间不够或长度太长,整体布局不能直接排线,为此需要考虑优化线体长度、调整线体布局形式,实现整体车间满意线体的数量的排布,同时又能实现整体物流方便运作。 线体布局方式常用的有几种:单线独立布局、双线合并布局、两条单线背靠背布局等方式。单线独立布局就是单独一条线体布置,所有作业岗位、工艺、物料等都单独配置;双线合并布局是两条线合在一起布置,共用中间传送线或共用中间桥架等;背靠背主要是流向相同但物料上线方式刚好相反,可以紧挨一起减少中间通道,或紧临一起,左右两侧各自上料。

单线独立布局方式

单线背靠背布局

大批量的生产一般为长流水线布置,对于多品种小批量可以采用单元装配线,这样可以大幅减少换线损失,并且提高产品的柔性交付能力。

车间单元流水线布局的原则,可以概括为:“两个遵守、两个回避”。

两个遵守:逆时针排布、出入口一致

两个回避:孤岛型布局、鸟笼型布局

单元装配线的理想布局之一是花瓣型布局

  • 流畅原则:各工序的有机结合,相关联工序集中放置原则,流水化布局原则。
  • 最短距离原则:尽量减少搬运,流程不可以交叉,直线运行。
  • 平衡原则:工站之间资源配置,速率配置尽量平衡。
  • 固定循环原则:尽量减少诸如搬运,传递这种Non-Value Added的活动。
  • 经济产量原则:适应最小批量生产的情形,尽可能利用空间,减少地面放置原则。
  • 柔韧性的原则:对未来变化具有充分应变力,方案有弹性。如果是小批量多种类的产品,优先考虑“U”型线布局、环型布局等。
  • 防错的原则:生产布局要尽可能充分的考虑这项原则,第一步先从硬件布局上预防错误,减少生产上的损失。
Step5:作业姿势比较 作业姿势主要分为站姿与坐姿,其优缺点如下:
作业方式 活动空间 灵活性 占地面积 工作效率 走动作业
站姿 可以
坐姿 不可以
    立姿作业面高度的设计按精密作业、一般作业和重负荷作业三种情况,其三种推荐高度如下:

坐姿作业面高度的设计

对于选择站姿还是坐姿主要评价的参数

Step6:尺寸骨架设计

Ø  长度:由工艺排布确定 Ø  线宽:由工装板尺寸决定 Ø  生产区宽:由最宽设备和物料区设置决定 Ø  线体高度:根据人体工学计算设定 Ø  灯架高度:吊架高度根据经验设置为1900-2100之间

Step7:工装吊架设置
顶部主要配置 Ø  1、工作灯 Ø  2、工具吊环 Ø  3、工位电源 Ø  4、两色/三色指示灯 Ø  5、强制节拍显示屏 Ø  6、工位风扇 Ø  7、电脑显示屏架(预设) Ø  8、活动物料台板支撑横架 底部主要配置 Ø  1、强电槽、弱电槽 Ø  2、压缩空气管、脚踏板 Ø  3、工装电脑平台 Step8:工位详细布置 Ø  1、确定详细的工艺安排 Ø  2、确定各工位需要的工装、物料 Ø  3、从前至后逐个工位进行安排 Ø  4、布置各工位工装、物料 Ø  5、根据工艺需求设置转台位置 Ø  6、有必要的话进行物料容器的标准化设计

Step9:装配线辅助设施设置

Ø  物料盒
Ø  工具挂边
Ø  物料台板
Ø  脚踏板
Ø  消音垫
Ø  早会区域

Step10:装配线外部接口预留

Ø  1、强电、弱电接口,主控制柜设置
Ø  2、压缩空气过滤器及接口
Ø  3、燃气管道法兰及接口(天燃气)
Ø  4、工艺用水接口(常压水、加压水)
Ø  5、产品测试余热回收专用管道

3

装配线线边仓规划

工线边仓思想源自于日本丰田的精益生产管理思想,旨在缩短物流距离,减少物流浪费,提升物流反应和供料速度,降低库存。线边仓根据实际情况,有多种表现形式: 1.从库存周期长短及物料的管理要求看,决定仓库+线边仓模式or单独线边仓模式。当库存周期较长,库存物料占用面积超过线边仓库面积时;或者物料较为贵重,管理安全要求高时,采用仓库+线边仓模式。当库存周期较短,例如恰时供料,库存量较小,线边仓面积能满足需求,则采用单独线边仓模式。 2.货架模式or轮子化模式:物料较轻,配频次较小,可以采用线边货架集中存放;物料较重,配送频次较为频繁,最好采用轮子化模式。轮子化模式,是指供应商来料直接上线边仓的工装车存放,物料配送上线直接换车,减少物料的搬运。这是物流器具一体化的表现。 3.纵向运作or横向运作:线体物料配送纵向运作是由若干物流人员分工负责一条线体物料配送,是多对一的关系;横向运作是几条线的某几个类别的物料由一个人配送,是多对多的关系。在导入线边仓时,需要根据公司的物流的改善方针和实际的情况,决定采用何种模式。一般建议轮子化单独线边仓及纵向运作模式,以下的内容是基于此种模式展开讲述。

物料管理基础数据表

物料
名称
来料方式 回货
提前期
配送方式 备注
包装
容器
使用
数量
包装
数量
容器
规格
配送
工装
工装
规格
配送
数量
配送
频次

线边仓与物料配送方式设计的步骤:

  • 收集标准机型的物料种类、用量、配送工装的尺寸、数量、配送频次、配送距离
  • 绘制配送员操作流程图
  • 收集各工作站物料区的尺寸和物料齐套区的尺寸需求
  • 规划物料齐套区域和在线物料放置区域
  • 设计物料齐套集成管理看板
  • 设计物料配送频次与优化配送工装
  • 设计上料需求信息触发和上料指示系统管理看板
  • 制作物料配送作业指导书并进行培训
  • 物料配送方案试行
  • 验证物料配送方案试行效果并进行标准化。

各类物料配送模式确定

物料配送齐套区规划

各类物料分拣齐套详细规划

部分物料悬挂链空中物流

4

冲压车间详细布局规划

冲压车间的详细布局步骤与流程与装配线类似,为此在这里就不再详细介绍工艺分析、产能测算、设备需求数量测算等内容,主要对一些差异化及差别的点进行说明。 原则一:流线化布局原则 原则二:按常用工步分组 原则三:专线与散件分区 原则四:靠近钣金原料仓库 原则五:就近上挂衔接喷涂或物流出口 原则六:模具模修就近原则

产品冲压部件清单及设备产能基础数据

设备需求数量测算

冲压方式的选择

  • 生产厂房:规划建设大厂房,建筑面积
  • 办公大楼:规划建设办公大楼
  • 生活区:规划建设宿舍楼

现有的冲模基本可分为简单模、连续模和复合模三种,如果有条件优先选择连续冲模,效率最高,又节省空间和人员。

1.简单冲模

一般由一个凸模和一个凹模,也可多个凸模和多个凹模,是在冲床的一次冲程中只能完成一种冲裁工序。这一工程打完了之后,需要人工或机械手把产品从模具里取出来,放到下一站的模具里继续生产,直到最后一个工序打完,整个产品才算完成。这种模具生产起来费时费力,需要花费较多的人工和时间成本,产品报废率也高。

2.复合冲模

在一次冲程中,在模具同一部位上同时完成数道冲压工序的模具,称为复合模。复合模适用于产量大、精度高的冲压件。

3.连续冲模

也称“级进模”,是指在冲压的一次行程过程中,按一定的顺序,在不同的工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具,这种模具生产效率高、速度快,一小时可以生产上千个产品,节省人工和时间成本,产品报废率低。

冲压后续工序连续流作业

基于型谱匹配与流线化布局的原则,对于冲压后续工序优先采用连续流作业方式,减少在制品及缩短周期。

设备需求数量测算

设备需求数量测算

模具模修就近原则:

模具架与冲床并排布置,极大方便模具取用。模修区靠近冲压尾部,方便试模与模具修配。采用抽屉式模具架,增加模具的存放数量,节省空间。

冲压废料自动回收与静音房

冲压废料自动回收装置已经非常成熟,在众多连续流冲压车间在应用。冲压废料自动回收装置包括传送装置、废料回收箱、动力装置和位于冲压模具上的辅助结构。所述传送装置包括固定于冲压工作台上的定滑轮支架、支架、皮带和皮带轴;所述支架通过轴承与皮带轴连接,定滑轮支架上设置有可绕其转动的定滑轮,定滑轮与皮带轴通过皮带连接;冲压模具的右侧设置有倾斜滑槽,倾斜滑槽的另一端与废料回收箱连接;所述动力装置包括电机,电机下方设置有支撑台,电机的输出轴通过联轴器与皮带轴连接。

废料自装回收装置应用场景

废料自装回收装置

废料自动回收装置落料方式与静音房设计

废料回收设备侧面图

冲压设备地基设计图

冲压设备地基设计图

5

注塑车间详细布局规划

注塑车间主要功能区:原料仓、模具放置区、模修区、粉碎房、成型区、中央供料系统。
设备产能评估:

注塑机选型:

通常影响射出机选择的重要因素包括模具、产品、塑料、成型要求等,因此,在进行选择前必须先收集或具备下列资讯:

  • 模具尺寸(宽度、高度、厚度)、重量、特殊设计等;

  • 使用塑料的种类及数量(单一原料或多种塑料);

  • 注塑成品的外观尺寸(长、宽、高、厚度)、重量等;成型要求,如品质条件、生产速度等。

在获得以上资讯后,即可按照下列步骤来选择合适的射出机:
1、选对型:由产品及塑料决定机种及系列。由于射出机有非常多的种类,因此一开始要先正确判断此产品应由哪一种注塑机,或是哪一个系列来生产,例如是一般热塑性塑胶或电木原料或PET原料等,是单色、双色、多色、夹层或混色等。此外,某些产品需要高稳定(闭回路)、高精密、超高射速、高射压或快速生产(多回路)等条件,也必须选择合适的系列来生产。

2、放得下:由模具尺寸判定机台的“大柱内距”、“模厚”、“模具最小尺寸”及“模盘尺寸”是否适当,以确认模具是否放得下。模具的宽度及高度需小于或至少有一边小于大柱内距;模具的宽度及高度最好在模盘尺寸范围内;模具的厚度需介于注塑机的模厚之间;模具的宽度及高度需符合该注塑机建议的最小模具尺寸,太小也不行;

3、拿得出:由模具及成品判定“开模行程”及“托模行程”是否足以让成品取出。开模行程至少需大于成品在开关模方向的高度的两倍以上,且需含竖浇道(sprue)的长度;托模行程需足够将成品顶出;

4、锁得住:由产品及塑料决定“锁模力”吨数。当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量,因此注塑机的锁模单元必须提供足够的“锁模力”使模具不至于被撑开。锁模力需求的计算如下:由成品外观尺寸求出成品在开关模方向的投影面积;撑模力量=成品在开关模方向的投影面积(cm2)×模穴数×模内压力(kg/cm2);模内压力随原料而不同,一般原料取350~400kg/cm2;机器锁模力需大于撑模力量,且为了保险起见,机器锁模力通常需大于撑模力量的1.17倍以上;至此已初步决定夹模单元的规格,并大致确定机种吨数,接着必须再进行下列步骤,以确认哪一个射出单元的螺杆直径比较符合所需。

5、射得饱:由成品重量及模穴数判定所需“射出量”并选择合适的“螺杆直径”。计算成品重量需考虑模穴数(一模几穴);为了稳定性起见,射出量需为成品重量的1.35倍以上,亦即成品重量需为射出量的75%以内;

6、射得好:由塑料判定“螺杆压缩比”及“射出压力”等条件。有些工程塑料需要较高的射出压力及合适的螺杆压缩比设计,才有较好的成型效果,因此为了使成品射得更好,在选择螺杆时亦需考虑射压的需求及压缩比的问题。一般而言,直径较小的螺杆可提供较高的射出压力。

7、射得快:及“射出速度”的确认。有些成品需要高射出率速射出才能稳定成型,如超薄类成品,在此情况下,可能需要确认机器的射出率及射速是否足够,是否需搭配蓄压器、闭回路控制等装置。一般而言,在相同条件下,可提供较高射压的螺杆通常射速较低,相反的,可提供较低射压的螺杆通常射速较高。因此,选择螺杆直径时,射出量、射出压力及射出率(射出速度),需交叉考量及取舍。此外,也可以采用多回路设计,以同步复合动作缩短成型时间。

集中供料系统

集中供料主要流程:原料→储存→计量→干燥→输送→使用

集中供料系统采用一台机一根管,密封式回路设计方式,保证整个系统运行稳定,绝无塑胶回潮、堵料现象发生。它配合中央干燥机(除湿机)系统使用,可使干燥空气对原料进行再次干燥,防止干燥後的塑胶回潮,同时在每个输送循环後对输送管进行清理,确保管道内没有残料。在避免原料回潮的同时也保证加入注塑机中原料一致性,在真空负压同进作用下,原料中原有的粉尘经过过滤器(集尘器)系统滤出,有利提高产品质量。

注塑自动供应料

注塑自动供应料

注塑机械手取料

注塑机械手取料

皮带线自动输送线

皮带线自动输送线

注塑冷却系统

冷却系统选型的要点主要是一个是每小时处理水的流量,另一个是注塑机冷却塔冷却塔进水温度,再一个就是水质是否需要处理。冷却系统和注塑机冷却塔是注塑生产过程中不可或缺的环节,其原因是冷却会大大影响成型速度。此外,如果油温过高,机器会漏油。对于所有行业都是注塑成型冷却主要分为几个部分:模子、给料机、油温冷却。如果需要更快或更精确的注塑成型,可以添加以下设备进行冷却:冷水机、模温控制器。目前,所有注塑机都在努力节能,导致需要冷却的油温变得比以前低得多。这有助于制造越来越小的热交换器。而且,当热交换器与伺服电动机一起使用时,能量消耗将变得相对较低。

开式冷却塔的原理是,通过将空调冷却水直接喷淋到冷却塔填料上,通过水与空气的直接接触,同时由风机带动冷却塔内气流流动,从而达到蒸发冷却的目的。开式冷却塔初期投入比较少,但是运营中的水耗和电耗较大,运营成本较高。

开放式冷却塔

闭式冷却塔的冷却原理由两个两个循环组成:内循环和外循环。闭式冷却塔没有填料,主核心部件为紫铜管表冷器。

开式冷却塔的优点:
开式冷却塔具有结构简单、造价低、维护检修方便等优点,为早期冷却设备中最常用的一种设备。

开式冷却塔的缺点:
开式冷却塔由于风机马达和叶片都是暴露在空气中的,因此,运行时的噪音比较大;由于是开式系统,冷却塔在运行的时候,会产生漂水现象,造成水量损失,要经常补水,同时一定程度上也会污染冷却水,使其水质下降,而且外界的杂物也会进入冷却水中,造成水质污染;开式冷却塔的冷却水压力损失要高于闭式冷却塔。

闭式冷却塔

闭式冷却塔的优点:

闭式冷却塔由于是全封闭式循环冷却,因此,不存在杂物进入冷却管路系统,从而发生管路堵塞的现象;2)闭式冷却塔为软水循环冷却,在高温时也绝无水垢生成,引起冷却管路系统结垢;3)闭式冷却塔占地面积小,不需开挖水池,易址方便,节约用水,降低能耗;4)闭式冷却塔采用风冷蒸发吸热双重冷却方式,冷却效率高;5)可直接冷却水、油类、醇类、淬火液、盐水及化学液等介质,介质无损耗,成份稳定;6)由于采用闭式循环,介质不受环境影响,亦不会污染环境;7)冷却水的压力损失要小于开式冷却塔。

闭式冷却塔的缺点:

由于大量采用了换热性能高但价格昂贵的紫铜盘管,闭式冷却塔普遍价格较高;2)北方地区冬季气温较低,如果未采取有效的防冻措施,可能引起冷却器局部冻裂。总的来说,如果闭式冷却塔维护得当,从长期来看,由于闭式冷却塔本身的节能降耗特性,以及更长的使用周期、稳定的冷却性能,其全寿命周期总成本会或略低于开式冷却塔。

注塑后工序连续流作业

按型谱匹配与连续流原则,在设备注塑后续工序直接通过皮带线传输到下工序,下工序设备按对应节拍匹配相关数量的设备及作业人员,实现连续流作业。通过中间传送带缓存部分产品,减少换型等异常的损失。

注塑及后工序连续流布置

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压铸车间详细布局规划

压铸车间功能区:来料仓、集中融化炉*2、脱模剂集中供应区、炉渣冷却区、压铸区、后加工区、半成品区、办公区

库存周期:原材料X天  转子半成品X天、转子待压铸X天,支架半成品X天;

生产环境:做废气排放净化(熔化炉排气、设备脱模集气排气)、废水收集处理。 

压铸设备需求数量测算

压铸机线布局图

铝合金中央熔化炉

压铸机械手作业及自动下线

中央熔化炉脉动虑袋式除尘器

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SMT车间详细布局规划

表面贴装技术(Surface MountingTechnology简称SMT)是新一代电子组装技术,它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化﹑低成本﹐以及生产的自动化。

这种小型化的元器件称为:SMD器件(或称SMC、片式器件).将组件装配到印刷线路板或其他基板上的工艺方法称为SMT工艺.相关的组装设备则称为SMT设备

中央熔化炉脉动虑袋式除尘器

SMT车间功能区:来料仓、来料检、SMT生产、生产辅房、办公休息区;

库存周期:原材料X天  PCBAX天;

生产环境:地面承重800Kg/㎡,恒温恒湿、ESD防护、30万等级无尘环境,做废气排放净化

SMT设备产能规划:

SMT车间详细布局规划

静电防护:

静电特点:高电位:数百伏到数万伏、低电量:微库伦级、作用时间短:微秒级

静电的产生:

(1).接触、摩擦、感应、冲流、冷冻、电解、压电、温差等

(2).接触—电荷转移—偶电层形成—电荷分离 

材料电极排序:

静电危害形式:

(1).静电吸附

(2).静电放电引起的器件击穿:

    硬击穿:一次性芯片介质击穿、烧毁等永久性失效.

    软击穿:造成器件的性能劣化或参数指标下降而成为隐患.

(3).静电感应:当导体和电介质置于静电场中,在其上感应出正或负电荷.

(4).静电放电时产生的电磁脉冲:当脉冲干扰耦合到计算器和低电平数字电路时,致使电路出现误动作.

典型的静电源:

(1).人

(2).终端台、工作台

(3).各种绝缘地面

(4).烘箱

(5).空气压缩机

(6).电子生产设备

静电控制基本原则

(1).应将静电的产生减至最少

(2).为导电物提供一条受控的放电通路

(3).防止产生静电的物体引起危害—-屏蔽

静电防护的五个关键

(1).工作区

(2).活动的人

(3).器材储运时的静电控制

(4).静电的测量和监视

(5).防静电意意识的教育和培训

防静电操作系统:

人体静电防护系统

    (1).防静电腕带

    (2).防静电工作服

    (3).防静电工作鞋

    (4).防静电工作帽、手套

防静电操作系统及设施

    (1).防静电台垫

    (2).防静电软塑料包装袋

    (3).防静电包装盒、条、管、箱

    (4).防静电工具

    (5).防静电清洗机

    (6).防静电工作椅

    (7).防静电门帘

    (8).防静电地称

配合适宜的作业环境

    (1).温度:20~30℃

    (2).湿度:45~75%RH

典型ESD防护用品

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喷涂车间详细布局规划

喷涂车间包括喷涂件上挂区、喷涂生产线、喷涂件下挂区、钣金件暂存区等。

设计产能:喷涂线规划产能为 8.56万件/月

小时产能:=85600件/26天/10小时/90%=365.8件/小时

                     圆整后产能:370件/小时

                     总生产节拍:9.8秒/件

  • 挂距与线速设计:

按最大产品L800 XW540横向挂放,按30度最大坡度:挂距为800

若达到360件/小时的产能,线速设置为 4.9米/分钟

  • 工艺参数:

  • 其它参数确定:

陶化/磷化的选择

陶化相对于磷化工艺更为简单,主要在污水处理成本上会有较大幅度的降低,但陶化在品质上较难控制

陶化与磷化在线体设计上可兼容,因磷化制程较长涵盖陶化工艺,建议以磷化方式规划线体,在转陶化时只关闭其中的磷化段即可

 

  • 燃料能源的选择

方式一:天燃气、煤气—较常见方式,属于清洁能源,需要有便利的气源

方式二:生物颗粒—新兴加热方式,成本较天燃气降30%,但有一定粉尘

方式三:电加热—成本较高,仅在没有气源的情况下采用

建议:先以天燃气加热方式设计,并保留兼容性,以备转烧生物颗粒

 

  • 余热回收系统方案:已要求供应商在设计时考虑

  • 挂具焚烧炉设置:已要求供应商在设计时考虑

  • 线体参数预估:

-线体污水产生量:5立方/小时

-线体总用水量:90立方

-线体纯水用量:120L/小时

  • 线体总体电功率:240Kw

  • 线体总体用气量(压缩空气:20立方/小时

  • 线体燃料量:290立方/小时

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仓储系统之原材料区详细规划

功能区域:来料检验室、来料检验区、存储区、齐套区、外发区

库存周期:10天以上

入库流程:卸货→来料检验→入库

存储方式:地面与立体货架

出库方式:出库→拆包→齐套→上周转车→配送

包材区详细规划:

功能区域:包材库、辅料库、上线作业区、办公区

库存周期:4天以上

入库流程:卸货→来料检验→上阁楼入库

存储方式:地面存放

出库方式:下架→拆包→齐套→滑梯→总装线

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仓储系统之成品料区详细规划

 功能区域:堆垛区、成品库、出货码头

库存周期:7天以上

入库流程:输送线→机械手打托→夹包车入库

存储方式:地面存放,堆叠4层;

出库方式:夹包车出库→过账→装车

多种储存货架选择:

货架比较

整体仓储物流系统规划

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小结

新工厂布局与物流详细规划主要从线体/设备产能需求为目标,根据产品特点与现状选定线体与设备,并运用精益连续流等原则,规划连续流布局,设计详细设备与作业区域的布置。结合各车间区域的特殊情况总结了总装车间、冲压车间、注塑车间、压铸车间、SMT车间、喷涂车间、原材料仓、成品仓等布局规划要点,对初步的工厂详细规划有指导性作用。在真正开展详细规划过程中,还有很多的细节需要考虑,如人因工程提升、作业工装优化调整、环境限制等等,需要考虑内容会更多。

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