研究表明,使用普通数控机床进行单元式加工远胜使用高端专用机床,同时丝毫不影响零件精度和品质。
哈斯自动化公司历来认为,与投资高端专用机床相比,客户投资多台价格实惠的数控机床可以提高灵活性,同时降低投资和运营成本,进而最终降低工件生产成本。如今,公司的这一主张进一步得到了德国达姆施塔特工业大学(TU)一项关于精益加工的最新独立研究的有力支持。
研究表明,使用普通数控机床进行单元式加工远胜于使用高端专用机床,同时丝毫不影响零件精度和质量。
比利时扎芬特姆,2014年10月20日讯:德国达姆施塔特工业大学(TU)的一份最新报告表明,相比昂贵的一站式专用机床,使用多台价格适中的数控机床进行单元式配置加工具有显著优势。该大学在研究过程中使用的单元配置包括两台哈斯SuperMini Mill 2数控加工中心和一台哈斯SL-10数控车床。
这份报告的标题为“单元式制造实现精益加工”,由该大学生产工程与机床研究所(PTW)的StefanSeifermann, JörgBöllhoff, EberhardAbele和JoachimMetternich撰写。已经离校的SvenBechtloff博士也是研究团队的重要成员。
开展这项研究的初衷是考虑到大大小小的制造企业无法在广泛的生产加工中应用精益制造原则。尽管精益制造已经在装配和加工工程领域(尤其是大批量的汽车制造业)中得到了广泛应用,但是作为精益制造的核心元素——流动原则往往没有能够成功地渗透到加工操作中,即使在欧洲也很少看到。
本质上,单元式制造指的是结合使用多种设备(在本例中为数控机床)来制造一系列或一组类似零件。通常,该概念涉及将机床布置成U形来帮助流动运转以及平衡加工“节拍”(即满足客户所需的平均单元加工时间)。
为了证明单元式制造的潜在优势,研究团队在PTW的生产过程研究工厂(CiP)建立了一套对比参考生产线。一站式生产线采用两台高端机床:一台配备多面夹具的4轴数控卧式加工中心,以及一台数控多轴自动车削中心。而对比生产线则采用加工单元,采用两台哈斯SuperMini Mill 2三轴加工中心和一台哈斯SL-10两轴数控车床,以及由另外一家机床制造商提供的两台通用数控加工中心和一台数控车床。报告表明,一站式生产线的投资总额为78万欧元,而单元式配置的六台数控机床投资总额仅为34万欧元。
基于每周2000个工件,每条生产线一个工人,从经济角度对两条加工生产线配置进行比较后,研究团队得到了惊人的结果。其中,一站式生产线需要15个工作班次来完成2000个工件;生产周期为35分钟,每个工件的单位成本(不包括原料)为3.95欧元。而使用单元式加工配置,仅需12.6个工作班次即可完成2000个相同规格的工件,而生产周期只有10分钟,单位成本仅为2.55欧元。
如果采用另一种对比方案,即两个工人同时在加工单元中工作,则由于额外的人工成本,单位成本略微上升到3.10欧元(但仍远低于一站式生产线3.95欧元的单位成本),但工作班次由12.6下降到9.8,生产周期由10分钟减少到仅7分钟。
另外,基于15个班次进行生产能力对比,一站式生产线可完成2000个工件;而配备一个工人的加工单元可完成2377个工件(高出19%),配备两个工人的加工单元可完成3064个工件(高出29%)。
所有的对比方案都确保了工件精度和质量标准的一致,而结果表明,价格更低的普通机床能够生产出与专用机床相同的高品质工件。
在对比两种不同的生产方式时,我们还可以继续考量未来的成本问题。当需要扩大生产线时,向单元式加工生产线中引入新机床的成本将明显低于一站式生产线,这是单台机床差异悬殊的售价所导致的必然结果。

