高效工艺,精益管理

访长城汽车股份有限公司传动事业部总经理唐海锋先生

发布时间:2010-07-13
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长城汽车股份有限公司传动事业部在发展过程中不断借鉴先进的生产管理方式,在保证高效工艺的前提下以经济适用为原则规划生产线,在尽可能地降低成本的同时实现了投资效益的最大化。传动事业部总经理唐海锋先生同样认为,建立适合自己的企业文化和拥有一个优秀的团队同样是影响企业发展和市场竞争的关键所在。

长城汽车股份有限公司(以下简称“长城汽车”)传动事业部由成立于2006年的研究院变速器项目组发展而来,经过近4年的发展,已经由最初的研发部门发展成为具有开发、试验、试制和检测能力的事业部。目前传动事业部有各类人员700余人,拥有4万m2的联合厂房和各类生产设备700余台,建成了热前加工线、热后加工线、壳体加工线、热处理生产线、组装生产线和交检线,具备年产变速器整机30万台的产能。

传动事业部目前的主要产品有:001五速手动变速器、002六速手动变速器和001AT自动变速器,各分为两驱和四驱系列。其中001五速手动变速器是主打产品,每月产量可达到5000台左右,和长城汽车动力事业部的GW4G13、GW4G15发动机一起匹配长城汽车的CH平台轿车产品,目前搭载车型为长城汽车制造事业三部的精灵、炫丽、酷熊和即将下线的CH031车型;002六速手动变速器主要用于长城汽车的B级和C级车,目前处于样机试制阶段;001AT用于长城汽车CH平台系列车型,目前该平台产品正处于标定阶段。


图1 001五速手动变速器

为进一步了解传动事业部的生产装备、工艺以及产品质量控制等情况,本刊记者对传动事业部总经理唐海锋先生进行了深入采访。

AI:一款优秀的产品背后必然离不开先进的生产工艺和装备的支持,请问传动事业部的变速器生产线目前引入了哪些先进的生产设备?这些设备有哪些技术优势和生产特点?唐海锋先生:为降低产品成本和实现投资效益最大化,传动事业部的生产线采取经济适用的原则进行规划,即关键设备采用欧美和日本的设备,普通设备采用国产设备以最大限度地满足需求并降低成本。

壳体生产线:该生产线采用的加工设备为日本MAZAK公司的卧式加工中心,刀具更换时间仅为0.45s(刀对刀),快速移动速度达到90m/min,可实现三轴联动,机床控制系统采用了世界领先水平的Mazatrol Matrix Nexus数控系统,大幅度提高了数控系统的数据处理能力和运动控制性能,并率先采用了个人计算机(PC)与CNC无缝融合的技术,实现了PC和CNC之间的宽带双向通信,使机床具备了先进的智能化和信息化功能,可利用FEM有限元分析设计确保运动轴在高加减速运动下不产生振动,从而确保机床长时间稳定高精度加工。另外,线性导轨技术还可确保各轴运动的高速度、高精度和高刚性。基于ISO230-2方式测量X、Y、Z的定位精度可以达到0.007mm,重复定位精度可以达到0.004mm(配置光栅尺)。双交换托盘使零件装卸不占用时间,更换工件程序即可实现产品转换。生产线实行网络方式管理各台加工中心,工人通过MODEM联结可随时监控设备的运行状况,并进行SPC统计。


图2 热前机加工线运转件加工:轴类花键滚压工序采用原德国爱克赛罗生产的数控滚轧机,该机床可同时安装5套滚压刀,效率为其他机床的3~5倍。

为保证齿轮的正常运转精度,滚齿加工设备采用日本Kashifuji数控高效六轴滚齿机,工作台最高转速150r/min,机床刚性好,效率可达国内同类设备的2倍,夹具可在10min内完成换产。为保证工件的几何形状精度,运转件热后加工采用德国进口Buderus机床,其床身为钢制焊接结构,具有很高的刚性,砂轮轴支撑立滑台采用天然大理石,主轴箱包括全数字化驱动的工件主轴;无级变速采用西门子电机1PH2,10.1kW,主轴电机输出功率可达15kW,最高回转速度达到15000r/min,采用恒温冷却及陶瓷轴承等先进技术保证长时间稳定运转。主轴采用高性能内装式电机结构,获得了极高的主轴加减速时间(1.3/1.2 s),节省了轻金属类零部件的加工时间,提高了产品生产率,另外还采用了双面高精度动平衡结构,实现了主轴部件的完全动平衡,可保证主轴在高转速下无振动、长时间运转;进给工作台(Z轴),包括直线电机数字驱动,带有HEIDENHAIN 光栅测量系统和压缩空气防污保护系统;磨削工作台(X轴)包括预载滚珠丝杠传动和全数字化驱动,带有步进测量系统,无液压系统,减少了由于温度变化引发的变差,加工精度圆度可达到1mm,有效地保证了齿轮高速运转时的稳定性。

组装生产线为保证整箱质量,关键部件装配采用博世拧紧轴来保证装配的一致性,力矩扳手用阿特拉斯产品有效地保证了装配稳定性。组装生产线的关键工序,如选垫工序采用高自动化程度的选垫机,具有压装工序的自动防错功能,确保装配质量。

为了满足变速器降噪的齿形设计要求,我们还引进了世界上最先进的剃刀修形设备之一:意大利SU公司的S400GS剃刀磨,该设备九轴全数控,同时配有目前先进的100点修形软件,可满足各类齿形的修形需求,能够降低齿轮啮合噪音,提升整箱的噪音水平。

齿轮精度检测仪器采用的是美国格里森的σ6型齿轮测量中心,测量精度可达0.1mm。该设备不仅对齿轮的测量效率高,还具备对齿轮滚刀、插齿刀和剃齿刀的检测能力,同时可实现对伞齿轮、螺旋伞齿轮的检测。


图3 金相实验室

AI:对汽车传动系统生产企业来讲,企业应如何根据自身的生产情况选择生产装备?以传动事业部为例,特别是在金属加工、检测及自动化等设备方面对设备供应商提出了哪些要求?

唐海锋先生:现在汽车零部件企业之间的竞争愈来愈激烈,为了在竞争中立于不败之地,必须生产出高质价比的产品,这就要求在设备采购过程中在保证设备精度满足产品要求的同时尽可能地降低设备采购成本,以节省设备购置费用和减少产品的固定资产摊销。为此,传动事业部在设备规划和购买时采取精益和适用的原则:采用目前主流、成熟的工艺,体现工艺先进、方案合理、投资节省、物流顺畅和生产高效的理念;生产线以柔性方案为主,合理安排柔性化生产工序,以适应未来产品不断升级和可能发生的其他变化;以技术先进、经济合理为前提,设备选用满足先进、可靠和技术成熟的标准,不盲目追求进口和过高的自动化水平,粗加工和辅助工序的设备立足国内名优厂家或中外合资企业,国内无法满足要求的关键设备选用进口产品;采用精益生产方式,在满足要求的情况下,尽量选用小规格的设备;在生产线的平面布局上要便于实现一人多机操作,采用适当、合理的工序间输送手段,降低生产线成本,如零件上下料采用人工操作,工序间输送采用机动辊道、滑道和货架小车等简单输送工具;加强辅助工序如清洗、试漏和检测的能力,全面保证产品质量;坚持质量第一原则,确保主要设备的 Cpk≥1.33,关键设备进口,广泛采用电感量仪和测量机进行在线控制,采用SPC工作站进行质量控制,关键工序采用主动测量。

另外,我们对设备供应商也提出了相应的要求:机床要具有满足产品要求的精度,同时具有长期的精度稳定性;为了保证多产品共线,设备夹具设计时必须考虑快换,我们的要求是两个产品间换产的时间不超过10min,确保生产效率;增加自动卸料装置,减少手动时间;增加手动循环开关,实现一人多机生产;基本配置采用同一厂家,同一牌号,减少维修成本;对于盘齿类零件的夹具增加端面气检功能,减少装夹不到位的错误;在节能功能方面,机床停止10min,液压等主电机要停止工作,降低能源消耗。


图4 壳体加工线

AI:较高的柔性化和低廉的运行成本是保证生产线实现精益生产的基础,在传动系统产品生产方面,贵公司采用了哪些柔性制造技术以更好地提升效率,降低成本?

唐海锋先生:在生产方式上,为了最大限度地降低成本,我公司采用丰田TPS的生产方式,生产线采用U型布局,实现一个流生产,实行标准作业,一人多能,一人多机操作,实现准时化和均衡化生产,降低库存。在精益生产方面,我们在采购设备时选择柔性设备,同时对厂家的标准设备进行改造,增加一些小的装置如拨动开关,以最大程度地减少操作者的操作时间,提高生产率,同时降低工人的劳动强度。在夹具设计上,我们要保证快速换产的原则,更换部分部件即可满足其他产品需求,这要从夹具结构上做文章,我们吸取大量的国外先进技术,保证生产线快速换产,通过夹具的创新设计,我们的换产能在短时间内完成,这就保证了多产品共线,有效地降低了库存,并能及时应对市场的需求。在物流配送方面,我们实行拉式生产,后工序引取,最大限度地降低库存,同时保证产品的可追溯性,避免批量废品的产生,降低废品损失。

AI:产品的高质量是满足其各项技术要求的有效保证,在传动事业部,汽车变速器产品的质量重要性尤其突出,请问贵公司的质量控制工作是如何推进和改善的?

唐海锋先生:产品质量的好坏直接关系到企业的命运,长城汽车传动事业部正在进行TS16949体系认证的准备工作。变速器属于复杂的产品,因此,在质量控制上可分为外协件的质量控制和内制件的质量控制。

外协件的质量控制:传动事业部001系列变速器中有60%以上的零件为外协件,外协供应商的选择是变速器质量控制的关键,在配套体系的选择上我们采用了以下方法:

在供应商选择方面,对于要进入配套体系的供应商,首先对其质保能力、开发能力、过程控制、制造经验和物流管理等方面进行有效评估,早期识别供应商的新产品开发综合能力,发现和规避选点风险,保证新产品的质量,降低质量成本。我们以TS16949为目标建立健全有效的质量保证体系,A、B类零件的供应商必须通过TS16949认证,C类零件供应商至少通过第三方认证机构的ISO9001∶2000认证。


图5 热后机加工生产线

在过程审核方面,以TS16949《供应商PPAP程序》为指导,确保能有效地了解、评价供应商的产品、过程的质量,有效地保证批量生产的产品满足顾客的要求,同时我们自己培养了SQE工程师进行此项工作,确保审核的有效性。

在绩效评估方面,我们采用《供应商绩效评估准则》对供应商的质量、服务、价格和创新方面进行综合评价,促进供应商全面提升。

在合作方面,我们注重与供应商的同步发展,建立战略合作伙伴关系。我们的供方质量工程师定期对体系内供应商进行指导、审核,推动供应商在批量阶段持续保持和质量改进,双方共赢发展,并和供应商一起推动VA/VE活动,以提升质量和降低成本。

另外,在外协件的质量检测方面,我公司花巨资采购了相关的计量检测仪器,如:德国霍梅尔的圆度仪(精度0.01mm)和轮廓仪(轮廓精度1mm、粗糙度精度0.01)、美国格里森公司的齿轮测量中心(精度1mm)以及青岛海克斯康的三坐标测量机(精度1.9mm)。同时,传动事业部以总公司为依托成立了金相检测室和材料分析实验室,有效地保证了产品检测的准确性。

内制件的质量控制:内制件的生产线全部采用一个流式生产,同时采用本工序自检、上下工序间互检和专检的检测方式保证生产线不制造不合格品,不接受不合格品,不流出不合格品。在线测量时,我们改变了以往线外的检测方式,在关键工序上面增加了主动测量,用设备来保证关键工序的质量,去除人为因素的影响。另外,每一条生产线都是由其自身保证工序的质量,作业者负责调整和自检,班长对首件尺寸确认,检查人员只复检保留品,把质量责任基本全部放到生产线上。毕竟质量是制造出来的,不是检验出来的,完全靠品质部门去被动地检验,是一个得不偿失的做法。

AI:节能环保是当前汽车工业生产的热点话题,请您结合传动事业部的实际生产情况,谈谈在节能环保方面采取的措施和取得的成效。

唐海锋先生:在节能方面,对于耗能大的交检试验台和耐久试验台,我们在设备规划和采购时即要求试验台的驱动和加载采用交流伺服电机驱动、电封闭加载,不同转速和扭矩在允许范围内任意设定,电机加载时作为发电机工作,所发出的电能通过控制模块回馈到电机,提高电能的转换效率,降低能源消耗。对于机加设备,在保证生产的情况下通过程序控制要求设备在没有工件加工的情况下,超过10min即关闭液压等耗电量大的主电机,只维持数控系统等必要件的工作,以节省能源。设计所采用的设备均为高效节能类型并且设备负荷率为85%以上,采用低压无功功率补偿技术,低压补偿集中安装在车间变电所内,采用自动投切补偿电容器,功率因数由补偿前的的0.69提高到0.92,确保有效利用能源。此外,我们还成立了专门组织负责分析能源消耗差异,制定耗能改善计划,同时每条生产线都有单独的水表和电表用于核算成本和查找差异,把节能降耗的工作分到每条生产线并细化到班组。

在环保方面,加工用切削液采用环保配方,不含氯、亚硝酸盐、二级胺和重金属元素,降低了废切屑液对环境的污染和对工人的伤害。零部件园还投资了约800万元建成了年处理污水约280800t(900t/天,每月26天)的污水处理系统,保证污水处理后循环使用,既节省用水量,又可避免污染水源和不达标排放。

AI:在贵公司的生产中,有哪些精良的生产管理方式是值得同行借鉴的?能否谈谈您在这一领域工作的经验?

唐海锋先生:我认为最值得借鉴的就是丰田生产方式,刚才我也有所提及。丰田生产方式的核心是彻底消除生产过程中的浪费现象,并提出了准时化生产的理念,即在必要的时间生产必要数量的必要产品。因此,我们需要对材料、设备和人员进行系统管理,而系统管理的方法就是将所有的作业内容标准化,并在现有标准的基础上不断发现问题,持续改进,追求更高的标准,增加应对异常的能力,确保生产进度及产品质量。参考丰田生产方式及我公司实际状况,为确保生产方式的有效实施,我们从制度上对生产方式的推行作了规定,制定了统一的《TPS指导手册—生产日常管理》,并把推行过程中的问题整理成了156条制度进行细化管理以保证制度的有效推行。

此外,我认为一个制度的推行往往是一次变革,需要强有力的保证。国内学习丰田生产方式的企业很多,但取得的效果却不明显,我认为其根源在于一个企业的文化和推行的决心,也就是说在推行过程中要根据企业的实际不能生搬硬套。因此,要取得丰田生产方式推广的成功,就必须首先研究丰田企业文化的精髓,找到差异,并对其进行改良。我公司深深认识到了这一点,所以在推行丰田生产方式过程中首先对自己的企业文化进行了改良,并形成了自己的“GLM”文化,同时对公司从基层员工到高层进行宣贯,让全体成员有交流的基础。总而言之,推行丰田生产方式的关键是要有与之配套的企业文化,否则丰田生产方式的推行就只能是一个没有根基的运动,会成为无源之水,无本之木。

编后记

在本次采访即将结束时,唐海锋先生还特别向记者强调了团队的重要性。他表示,团队是一个企业发展和竞争的核心力量,企业与企业之间的竞争,关键是团队与团队之间的竞争。如何打造自己的特色、活力团队,是一个企业能否长久发展的关键。传动事业部发展前期——研究院变速器项目组最初只有5个人,作为长城汽车公司一个新成立的部门,之所以能发展到今天就是因为我们拥有一支优秀的团队。尽管团队的成员来自于不同的地方,有着不同的技术背景,但传动事业部在成立之初就引入了团队的思想,制定了团队的目标及远景,使成员有一致的行为规范,同时形成优势互补,取长补短的特点,从而能够发展到目前的规模。

随着长城汽车的不断发展,我们相信传动事业部在今后的日子里一定能够再创佳绩!

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