方案大师:2 自动化生产线的世界,主要参数、节拍计算、平衡率

2 自动化生产线的世界

2.1 什么是自动化生产线

自动化生产线和以前的人工流水线差不多,只不过是将设备升级为自动化,然后将工人省掉,采用机器人、桁架机械手等实现设备自动上下料,采用输送线、AGV等实现各个工序的衔接和物料中转,采用自动立体仓库实现物料的储存,其目标就是要实现从原材料输入到成品输出之间所有工序的全自动化运行。

随着工业4.0的推进和物联网发展,自动化生产线的功能也在扩展,除了基本的自动化功能之外,还增加了信息化内容,比如常见的SCADA,即数据采集与监视控制系统,实现自动采集生产线的工艺数据、设备参数,并提供一个大屏显示界面,实时展现生产线运行状态。

2.2 自动化生产线主要参数

自动化生产线的主要参数有:产品种类、产能、生产工艺、设备规格及数量、工序平衡率、布局、占地面积、水电气消耗量、人员配置等。

自动化生产线适合单一品种、大批量产品的生产,产品种类建议越少越好,因为涉及到工装夹具等,很难实现多产品的兼容,在产品换型时,可能涉及到工装夹具的更换。

产能是公司根据市场需求制定的,在建线之初就已经定下来了,是生产线设计的基础参数,根据产能需求,选择合适的生产工艺。

生产工艺确定之后,就需要选择合适的设备,确定设备规格型号,根据产能要求确定设备数量,计算各工序平衡率,并制作出详细的工艺流程。

主要设备确定后,就可以设计生产线布局了,选择合适的上下料装置和物流中转方案,确定所有设备的位置,完成生产线的布局设计。

深度阅读:

  1. 空气消耗量计算方法:http://www.cad2d3d.com/post-1338.html
  2. 功率单位kW、kVar和kVA之间的关系:http://www.cad2d3d.com/post-1430.html

2.3 自动化生产线节拍计算方法

2.3.1 生产线平衡率

计算节拍之前要理解“工序”的含义,通俗一点将,工序就是这个位置要完成哪些工作,将所有工序组在一起,就是一个生产工艺。

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图13 工艺流程

自动化生产线节拍取决于整个工艺流程中最慢的那个工序,因此要求各工序节拍尽量相同,但实际上肯定是略有偏差,这个偏差也就是我们常说的生产线平衡率,如果所有工序的生产节拍相同,则平衡率100%,如果有一个工序干的慢了,整个生产线的效率就下来了。

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生产线平衡率=所有工位时间和/(瓶颈工序时间×工序数)

一个工序可以是1台设备,也可以是若干台相同设备,为了实现各个工序节拍相同,通常不同工序需要配置不同数量的设备,比如A工序1台设备2分钟完成,B工序1台设备需要4分钟完成,则B工序可以布置2台设备,这样A、B两工序的节拍就匹配了,不存在资源浪费的现象。

工艺流程和设备数量确定后,整个生产线的节拍也就确定下来了,这时候就要考虑各个工序上下料、工序间衔接等如何实现,比如可以采用机器人、机械手、输送线等。

2.3.2 节拍计算注意事项

首先,找出哪个工序和哪个机器人动作时间最长,直接分析最长的这个设备或机器人的节拍。

其次,分析节拍时一定盯着一台机器(设备或机器人),不要受其他机器的影响,列出这台机器在一个循环内的所有动作,并计算出各个动作所需要的时间。

最后,就是对比不同机器(设备或机器人)的时长,看是否满足整线节拍要求。

未完待续

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