自動化只做一半?零點快換系統突破最後瓶頸!
- 劉中興/台北
一間看似產能滿載的工廠,老闆常常會說,他們是買最新的自動化設備,最好的控制系統,訓練最專業的操作人員,公司呈現一種超高效率的榮景,但事實上,一切是否真的如此呢?
很多廠商的機器永遠很忙,工作永遠滿檔,但經統計後赫然發現,機器在20個小時裡,竟然只有6個小時呈現動作的狀態,其他14小時都是停擺的,也就是稼動率其實只有30%。
有些人也許會說,那是因為很多的流程都還是人工,只要導入自動化後稼動率肯定就會有很大的提升,但實際上,既使所有的製程皆自動化,人工部分全部換成機械手臂去移動工件,最高的稼動率也頂多提升到45%而已。機台加工時夾治具、模具需要配合工件更換,另外要搭配上下料,因此才會發生即使已自動化但也僅達45%稼動率的情形。
自動化並不代表真正的自動?
舉例來說,某工廠今天要製作一個需鑽三個孔的長方型工件x,需要進行三個步驟,裁切、鑽孔及拋光,如果在過去的流水線設計中,廠商會儘量讓這三個工序的時間一樣,這樣工作就可以連貫而不會有任一站在等待,也就是A站一完成馬上進入B,B站一完成馬上進入C,因為ABC所花的時間相仿,所以整條產線理論上是非常流暢的。但事實不然,工件x進入A站時,需人工將X放進A站的治具中,設定調校再進行切割。通過A站成為半成品後,又要透過人工將其放入B站的治具中,透過治具調校後再進行鑽孔,當然C站亦然。
隨著自動化的導入,人工的部分完全由機械手臂取代,表面上一站站用人工將工件放入治具的的動作終於獲得解決,且製造的速度也終於可以大幅度的提升。但這個模式僅適用於單一產品的生產,且單站的調校都相當準確的前提下。但如果ABC其中一站有任何的NG品,整條產線都必須停下來等出問題的那一站重新調校,不然後面的站不會有任何過關的半成品可加工,而這樣自然閒置率就會瞬間飆高,稼動率自然不可能表現的太好。再者,工業4.0的精神主要在少量多樣的自動化,流水線式的設計會遇到最大的問題是,今天如果要做的不止有工件X,而是要做工件X加上工件Y,而工件Y裁切的大小與工件X不同,工件Y要鑽的孔孔徑也與工件X不同。那當生產工件X結束要生產工件Y時,A站的治具要重新設定調校,B站的治具也要重新設定調校,也就是流水線完全不可能同時生產工件X和工件Y, 因為不可能僅生產幾個X就換成Y,這樣變成作業人員必須不斷的調整每一站的治具,根本不可能符合效率生產。
德國雄克零點快換系統如何解決這個問題?
稼動率要提高,首先要改善工藝手法,也就是要由下上下料時間來改進,而改進這個問題點就是使用標準化底板,利用無差別、高精度的快換盤,將以往機台上定位作業時間移至機下,讓機械停工待料時間大幅縮短,進而提升機台稼動率。
德國雄克提出零點快換盤的概念,也就是當生產工件X時,將工件X固定在快換盤上,機器手臂只需要去設定移動通用的快換盤,而進行A、B及C工作的設備也僅需要作一次的設定,不需要再站站去作設定,聽到這裡您可能會有些混淆,那究竟會有哪些幫助呢?
1. 工件僅需做一次的固定即可穿梭在每一個加工站中,完全省去了每經過一站就要重新設定夾具的無效動作。
2. 製造不同工件時由於快換盤皆通用,因此不需要作流水線的設計,可以A站在製造X的時侯,B同步製造Y,可更靈活搭配。
3. 由於製程可跳躍式的設計,不需再有哪個製程等上一個製程的問題,大大提升設備的個別和整體的生產稼動。
4. 高精度的快換盤不需經過一次次的人工經驗調整,即使某一站出現問題,其他站也可因靈活的配置繼續生產,不用在某站一出問題時全站皆停。
以一個汽車引擎為例,生產時需經過23道工序,經由雄克快換盤產品,由於介面共用,不僅節省非常多工序轉換的步驟和時間,更可能因為介面共用而可減少模具、製具的採購,加上因為製造上可更彈性安排,因此不會有太多的等待時間,以相同的產出需求來說,生產設備的購置數量也可以減少,大大節省成本。
投入自動化時,瘋狂的投資設備、刀具、治具,是否真的就能帶來我們預想的效益?答案看來是否定的,但如果使用最新的快換盤機制,卻可能讓稼動率從45%提升到85%,且精度提升到5個μ的高可靠度,從效率、時間、成本、精度等幾個面向來看,這才是真正導入自動化的開始。
若您希望對德國雄克零點快換系統有進一步的了解,您可於2017/09/06-09/09台北國際自動化工業大展期間至雄克攤位(BOOTH: M226 ),非常歡迎您的蒞臨指導!
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