淺談電氣企業精益生產方式下的標準化管理

（杭州恒信電氣有限公司，杭州 臨安 311300）

淺談電氣企業精益生產方式下的標準化管理

曹存余，陳琛，潘偉，王萬亭

（杭州恒信電氣有限公司，杭州 臨安 311300）

現階段，電氣制造企業普遍存在非標設計和非標生產較多的現象，給企業按時保質完成生產任務帶來很大的挑戰。因此導入精益生產方式，對整個生產過程、產品工藝及資源進行分析，建立客觀而實用的作業過程標準模塊，以此確定標準化作業的細節，實現標準化管理。

精益生產；SuperHarness；標準化管理

國內電氣制造企業尤其是成套電氣設備制造企業均采用以訂單定生產的模式，由于客戶群的離散性和多樣性，訂單很不均衡，一個訂單少的只有2～3臺開關柜，多的則達幾百臺開關柜，各用戶對開關柜的型號規格包括內部配置、保護要求各不相同，無法實現預制式生產。而且非標設計繁多，交貨期緊迫或重疊，都給生產企業造成很大壓力，往往不能保證按期保質完成生產任務。眾多企業考慮導入精益生產方式，意圖通過布局設計、硬件優化、管理導入三個步驟實現改善，本文提出了如何將非標設計非標生產進行動作分解，轉化為標準化的作業模式，從而實現標準化管理。

1 電氣企業的生產過程

電氣企業實行的是訂單式生產模式，在接到客戶的訂單后，由營銷部下營銷計劃單給生產部門，生產部根據客戶的要求排生產計劃，技術部開展設計工作，采購部門按需進行采購，制造部門編制相應的作業計劃，在具備生產條件時開始組織生產，生產完工時送品質部檢驗，合格后進行包裝貯存或發貨。

在此模式下，產品的生產是等收到客戶的訂單后才開始的；原材料的采購占總交期時間相當大的比例；非加工所占的時間較多，所需的交期較長；客戶訂單規格特殊幾乎沒有重復性，不能事先預制也不能簡單地復制拷貝。每接一個訂單，都需將以上生產過程走一遍，期間客戶還有可能對方案進行變更或修改，對交貨期要求加急?；蛟谝寻才藕玫纳a計劃中穿插其他更加緊急的訂單。因此，整個生產過程充滿著不確定因素，比如：技術方案的差錯或變更、原材料延期、元器件質量缺陷、員工技能水平的參差不齊等等，這此因素都影響著產品生產的周期和質量工藝，包括對成本的影響。

2 設計環節的制約要素

電氣企業中的高低壓成套設備制造公司，技術部門需要針對客戶訂單的技術協議進行理解消化，然后開展工廠化設計，設計輸出的技術文件包括：一次系統方案圖、平面布置圖、每種方案的開關柜結構圖、裝配圖、二次原理圖、接線圖、面板開孔圖、包裝要求、采購規范書、作業指導書（或作業規范）等等。一般客戶僅提供一次系統方案圖、平面布置圖、二次原理圖和/或接線圖，有時所提供的這些文件是有差錯的或者圖紙與技術協議自相矛盾，這時需要工程技術人員認真校核并轉化為本公司工廠化的格式，有疑問則與客戶方進行溝通交流然后確認。這個過程是必需的，但結果的好壞取決于技術人員的經驗和水平，以及客戶的配合程度。

技術人員在設計產品結構圖和總裝圖時，最常使用的是Auto CAD軟件，輸出的是平面圖形，無法模擬實際的裝配，往往造成某一個尺寸干涉而影響到裝配。而如果使用Solid Works或Solid Edge等三維軟件，由于柜內所配置的元器件五花八門，缺乏大量的元器件庫，也無法快速地建立三維模擬圖?，F有的設計軟件要么影響設計的正確性，要么影響設計進度。

技術人員在設計二次原理圖或接線圖時，有時會使用專門的軟件，這些專門的軟件可將原理圖自動地生成接線圖，省去技術人員很大的工作量，受到許多技術人員的歡迎。

3 制造環節的制約要素

成套電氣設備的制造環節主要分一次裝配和二次接線，實行三按生產即按圖紙、按工藝、按標準生產。

一次裝配人員負責將主回路中的各個電氣元器件安裝到開關柜內合適的位置上，并用母線將主回路連通，經過調節來實現開關柜安全輸送電能的功能，既要滿足開關柜的五防聯鎖功能，也要滿足電氣絕緣距離的要求；既要滿足安全送電的要求，也要滿足停電檢修時人員和設備的安全要求。裝配過程中各安裝檔的相對位置、開孔尺寸是否正確，對裝配質量和進度影響很大。主元件安裝完畢后開始制作母線，大多數公司會要求熟練技工來實測母線的走向、規格、尺寸，這是需要豐富空間想像力的，沒有相當的經驗無法勝任該工作，一旦測量失誤將造成極大的浪費或造成安全隱患。

二次接線人員負責連通二次回路中的各個元件，在二次元件安裝后，通過實際測量每條線路的路徑、彎度等，再進行裁線、剝線頭、套號碼管、壓接銅接頭、接通線路這么幾個步驟。二次回路主要是實現開關柜的控制、保護功能，首先要確保接線的正確性，其次是保持工藝上的一致性和美觀度。二次接線目前均是通過手工制作，工作量相當大，如果接線不正確將直接影響試驗進度，對工期的影響相當大。

傳統二次導線制作工藝的缺陷：

（1）串行模式，上下工序間相互制約嚴重，二次線生產周期較長。

（2）手工測量線長及下線精度不準確，下線長度憑經驗確定，每根導線長度均需增加安全余量，導線浪費嚴重。

（3）導線人工手動剝皮操作不當非常容易傷及線芯，導致電線質量下降。

（4）打印線號管，手工套線號管工作繁瑣，效率低下。

（5）手工壓接接線頭效率低下，非常容易出現壓接不良，常常會帶來質量隱患。

4 改進的方法

圖1 CAD→CAM→CAPP框圖

電氣設備制造行業對人工的依賴性很大，手工制作的工作量大，員工的技能水平、認真與否對產品質量工藝和生產進度產生直接的影響，需要一種方法能減少對人工的依賴，從而實現標準化的制作模式。

隨著行業格局的細分，產生了專業的柜體制造廠、專業的軟件開發商、專業的加工設備制造商，使成套設備制造企業逐步擺脫當前困境進而實現標準化作業成為可能。

在設計方面，使用一款Superworks軟件，這是一款用于電氣制造行業的CAD軟件，其主要功能為電氣原理圖的繪制以及電氣施工接線圖的智能生成。

在工藝方面，使用一款SuperHarness軟件，這是一款用于電氣制造行業的三維布線軟件，它以Superworks生成接線文件為數據基礎，用于完成電氣產品內部導線的三維布線模擬，布線路徑設計，導線長度計算等功能，可以生成加工導線用機床代碼，以完成導線的CAM制造,并具備一定的CAPP功能（圖1）。

4.1 SuperHarness可通過下列方法對成套電氣產品結構數據建立模型

2D建模方法：建模者不必知道產品結構細節，只需要輸入器件安裝或導線行走所在平面大小及其空間相對位置坐標，即可用一系列空間平面完成產品建模。

3D抽取法：從流行的三維軟件設計數據中直接抽取建模。快速準確（圖2）。

圖2 3D抽取法建模

然后將Superworks中的器件與接線信息一鍵導入三維布線空間 在上一步已建立好的產品結構三維空間里，將原來在二次原理圖設計過程中Superworks接線圖中已包含的器件與接線信息一鍵導入，為SuperHarness三維布線做好數據準備。

4.2 線束路徑的規劃

2D線槽法：SuperHarness提供的規劃工具有線槽（虛擬，實體），集線器，過門線夾等，可以快速完成產品中的線束路徑規劃。

3D繪制法：用Auto CAD三維繪圖命令直接繪制。準確性高。

4.3 生成產品三維布線

2D自動布線：按線槽路徑法自動布線。3D查找布線：按3D繪制路徑法自動布線。如圖3所示。

圖3

SuperHarness還可輸出導線信息一覽表：包括產品中每根導線的長度，兩端的剝皮長度，配用接線頭，導線兩端標識，導線截面及顏色等?？晒┯糜谑止は戮€時參考。采用EXCEL格式。

SuperHarness的CAM部分利用導線自動加工設備來加工導線，可實現自動裁線、剝線、套號碼管、壓接銅接頭。

SuperHarness的CAPP部分顯示式釘板車(配合動態釘板圖），如圖4所示。

（1）配合動態釘板圖完成離線線束制造。

（2）比例1:1圖形顯示技術。

（3）投影式顯示效果好，成本低，不受線束尺寸限制。

（4）吸盤式線束夾具，位置任意，固定方便。

通過以上步驟，二次接線工只需將機器自動完成的線束直接拿到開關柜上接線，方便快捷，準確性高。

以上介紹了二次線自動布線和機器自動加工的標準化管理方法，一次母線的三維建模和數控母線加工機的利用即可實現母線的標準化管理方法。

圖4

改進的效果：

（1）利用離線線束工藝，在設計工作完成后就開始線束制造。

（2）將SuperHarness布線結果導入自動下線設備，按計算長度加工導線。

（3）全面采用自動設備加工導線剝皮，杜絕手工操作造成的質量下降。

（4）采用線號自動打印設備，以及自動穿線號管工藝設備。

（5）采用自動導線設備自動壓接導線端頭，杜絕手工操作造成的質量下降。

SuperHarness給用戶帶來諸多好處：第一，減少導線浪費，大大地節約了生產成本；第二，并行加工工藝（二次線束加工和柜體裝配同時進行），縮短制造周期；第三，標準化接線工藝（數字化設計階段確定）和自動化加工設備融合，使得二次接線質量切實可控；第四，有利于成套產品生產過程的專業化，建立專業化工廠，組織大批量大規模生產；第五，將電氣數字化設計和導線加工自動化設備融為一體，迅速提高企業的競爭力。

5 結語

有人說產品質量是檢驗出來的，也有人說產品質量是制造出來的，但筆者認為，產品質量是設計出來的，只要設計環節充分利用現代專用軟件，將單一的CAD設計轉換成CAD→CAM→CAPP標準化工作模式，從源頭上保證設計的正確性，從一開始就考慮到制造環節中的標準化制作方式，將整個生產過程進行標準化管理，出差錯的可能性就非常小，在原材料不能及時到達的情況下，將母線預先制作、將二次線預先制作，可極大地提高工作質量和工作效率。任何非標設計或非標生產都可納入標準化的管理。

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