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多品种、小批量(HMLV)混线自动化生产

自动化可变量批次生产

以我们的经验而言,对数控机床自动化最常见的误解就是认为生产批量太小,无法自动化。大多数制造企业都意识到了在大规模生产的环境下,实现自动化的必要性和优势。但是,很多生产企业都不知道在多品种、小批量生产中,灵活的自动化解决方案拥有巨大潜力。多品种、小批量生产也称为变量批次生产,其特点是工件的年产量从一件到几千件不等。

本页面介绍了什么是多品种、小批量生产,为什么会产生这种生产形式,以及其背后的推动力。另外,通过三个案例,详述如何实现多品种、小批量生产自动化,实现生产灵活性和盈利能力。

我们从金属加工制造方面探讨这一问题,主要关注于加工工艺和辅助工序。如需详细了解,请阅读数控自动化最佳实践页面 ,或直接跳转到我们的指南页面:

 

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自动化如何应用于不同的生产环境?

什么是多品种、小批量生产?它产生的原因是什么?

如何实现多品种、小批量生产自动化?

将自动化与生产相结合

要了解多品种、小批量自动化,我们首先来回顾一下三种典型生产情形,以及自动化在这三种情形下是如何应用的。工业制造通常分为以下三类情形:

  1. 大批量生产,年产量几十万件至几百万件、种类非常少或完全没有变化的单个工件;
  2. 变量多品种、中/小批量生产-单个工件年产量从一件到几万件;
  3. 非常零散(一次性)的、批量非常小的、无重复性的生产。

以下图表展示了上述三类生产情形,以及这三种生产情形和与之适合的自动化解决方案之间的联系。图表包含两个维度:工件品种和产量。

绝大多数工业机械制造属于蓝色区域的类别,特点是按订单生产(MTO)。 工件之间差异很大,因此称为多品种、小批量(HMLV)。典型的例子是在工业机械制造中的分包商,例如对生产灵活性要求较高的 Kempf CNC Technik or Allmatic。这类生产通常使用柔性自动化解决方案。

在大批量生产中,工件没有变化,生产节拍通常较短,很少有意外发生(例如需要优先生产的紧急订单)。汽车零部件的制造大多数时候就属于这类生产。这种生产通常用“流水线”自动化进行,在稳定的环境中实现高效生产。

从自动化的角度来看,第三类(零散的一次性生产)可能很难实现自动化,但是这要根据具体情况而定。决定自动化的最大因素是所有工件的总量、实际尺寸的变化及对质量和生产周期的要求。这一类别包括特殊配件和用于研发或测试的特殊工件的生产。

针对“多品种、高批量”类生产,可以使用专用自动化生产线;如果是多品种、中批量生产的类别,使用柔性自动化生产更加合适。

什么是多品种、小批量生产?

多品种、小批量意味生产多种不同工件,且每种工件的数量相对较少。在实际生产中,每种工件的年产量从一件到数千件不等,有时可多达数万件。在生产中使用(数控)加工工序的各种机械制造和分包产业中,这种生产情形非常典型。

在分包商或产品所有者的产品系列中,很有可能出现几千种不同部件。平均批量从一件到数百件不等。不仅要注意单个批次部件的数量,还要重视不同批次的重复频率,这一点是非常重要的,因为这决定了对加工能力的总需求。

一般情况下,多品种、小批量生产出现的原因是对每种工件的需求不固定、零散出现,且数量较少或中等。考虑到产品不同种类的数量和按订单型生产(MTO)的生产策略,其生产一定是多品种,不同批量的生产模式。

例如,下图是深圳桑特液压在多品种、小批量生产环境中制造的阀组。点击这里了解自动化是如何给这家公司提供帮助的。

High mix low volume (HMLV) production of valve blocks at sant hydraulic in china

什么推动了混线小批量生产的发展?

在本质上复杂、混乱和变化的生产环境中,需要效率、灵活性和管控,这是推动可盈利多品种、小批量生产的关键动力。 我们认为,至少有六种主要动力推动了可盈利和灵活的多品种、小批量生产的发展:

  • 产品种类多和定制化需求:工业产品变得越来越复杂,定制化程度越来越高。投入生产的工件的生命周期也越来越短,存在更多的不确定性;
  • 依据Fastems的市场经验,生产周期的压力越来越大。推动自动化发展的一种主要动力就是缩短供货期、生产更可靠、更灵活;
  • 市场的持续变化意味着生产需要有能力快速适应需求波动或订单变化;
  • 较短的计划周期意味着生产厂家或产品所有者可能不知道下个月以后要生产什么。这也是上述三种推动力的一种表现;
  • 对质量和可追踪性的要求变得更高;
  • 不断降低成本和减少资金长期投入的压力一直存在,要求企业找到新的途径来提高生产收益,高效使用资金。

如何实现多品种、小批量生产自动化?

以下图表是 基于我们四十年的自动化经验建立的,主要总结了如何实现可盈利的多品种、小批量生产,描述了产生多品种、小批量生产需求的因素。重要的是,要考虑整体生产组合,不要只注意单独一种或几种工件并设法优化生产,因为这样无法解决整个工厂的问题。也就是说,多品种、小批量生产需要更多层面的解决方案,而不是单独一种工件的解决方案。

实现多品种、小批量生产自动化的四个步骤:

  1. 将需要加工有相对类似的不同工件集中在一起考量,选择适合加工这些工件的通用型机床。我们的建议是购买少量的高端通用性设备。例如,使用正确的夹具设计,一台4轴铣床可以完成三台3轴机床的工作量;
  2. 将关注点放在持续增加部件价值上,建立可复制、高质量的稳定生产工序;
  3. 让所有适用自动化的生产步骤都实现自动化。关于可实现自动化的步骤,点击这里了解更多内容,这些步骤包含主要加工工序和辅助性工序,如去毛刺、表面处理、打标等。有时侯, 实现刀具管理自动化能够带来巨大收益。
  4. 使用Fastems MMS智能软件,实现生产规划和资源管理复杂流程的自动化。Fastems MMS软件能够提供持续更新的生产计划,对生产资源进行前瞻性检查,从而延长自动生产的工作时间。

因此,柔性自动化可以在多品种、小批量生产情形中实现精益生产,及根据订单驱动生产:不限于批量规模、在制品和存货减少,生产周期缩短,,优化生产,从而使整体生产更符合当前需求。

 

 

想了解关于多品种、小批量自动化的更多信息吗?

查阅我们的解决方案 ,了解什么类型的柔性自动化解决方案适合您的数控设备。我们和你们的数控设备是否已有现成接口,以及数控自动化的最佳实践。想了解多品种、小批量自动化的生产实践,请继续阅读!

多品种、小批量自动化生产实践

 

Kempf CNC Technik

Kempf CNC Technik 是一家主要生产液压元件的分包商。公司目标是抛开批量大小的因素,实现持续高效的低成本生产。这意味着作为分包商,公司提供的定价不是由订单数量决定的。这非常了不起!欲了解更多信息,请阅读案例故事

Allmatic

Allmatic机床虎钳供应商。对这家公司而言,自动化实现了长时间的无人值守和灵活生产。

SKF Aeroengine

SKF在探索涡轮轴承制造批次为一件的精益生产。公司集成了多种设备和高度标准化的最佳工序,通过智能自动化收益颇丰。

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如果您正面临着多品种、小批量生产的挑战,高库存和在制品问题, 交付时间长, 产品质量追溯难, 这本指南会为您提供解决方案!

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芬发自动化(上海)有限公司总经理

丁永平 / Robert Ding

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