基于大數據的沖壓產能負荷分析

文/路慧明，呂良，李明昕，韓振強·一汽解放青島汽車有限公司

從沖壓生產線整線連續沖程數、換模時間、可動率等多個維度，詳細闡述了沖壓生產線產能的計算方式；并引入“整線單車沖次定額”的概念，將傳統沖壓參數“沖次數”與“整車數”聯系在一起，并以此建立產能及生產負荷計算模板，通過輸入主銷車型產量，自動生成準確且直觀的沖壓生產線生產負荷圖表，進而幫助管理人員進行相應的調整與平衡。

一般來說，沖壓生產設備及模具工裝的投資高，并且無論是設備和模具工裝都存在折舊和使用年限，如果設備閑置不能得到充分利用，對于整車制造廠商來說，無疑是一種巨大的浪費。因此，各大整車制造廠商均力爭做到在不影響生產計劃的前提下，盡量使沖壓線滿負荷運轉，超出負荷能力的制件提前進行外委準備。

為了保證沖壓生產線滿負荷運轉，我們就需要知道每條沖壓線的產能及生產負荷情況。因此，本文闡述了“沖壓產能”、“沖壓需求”和“沖壓生產負荷”這三個概念及三者之間的關系，并重點講解了如何融合相應數據建立沖壓產能及生產負荷計算模板的過程。

沖壓產能分析方法

沖壓產能分析方法

通常，沖壓產能分析主要是對關鍵沖壓產能參數的采集及計算，下面以一汽解放沖壓車間的5條沖壓線為例，其中A線為自動線，其余為手動線，以雙班、每班工作時間8小時，年工作250天的標準工作時間為分析前提，對這5條沖壓線的關鍵產能參數進行實例分析，并對產能參數進行了簡要說明，詳見表1。

⑴連續沖程數。連續沖程數是指沖壓生產線連續生產時，每分鐘的整線沖次數，通常手工沖壓線上制件的連續沖程數比較接近，而自動沖壓線上制件的連續沖程數會有較大的差別，此時需要將各制件的連續沖程數按照產量占比求平均后作為整線的連續沖程數。

⑵換模時間。以“班次”作為計算單位，以“月”作為基本考量時間，統計近三個月每班的換模次數及單次換模時間，求平均后得出整線單班換模次數及單次換模時間。單次換模時間可分為技術換模與生產換模。技術換模時間指的是上一組制件的模具開出，下一組的模具開入，上下模把緊，調整閉合高度及氣墊壓力等參數的時間。生產換模時間等于技術換模時間加上出合格首件的時間。在這里換模時間采用生產換模時間，也可以根據需要將這兩種分開記錄。

⑶可動率。可動率=(工作時間－換模時間－停臺時間)÷工作時間。這里面單獨將換模時間作為一個考量參數，是因為影響換模時間的因素相對較少，控制起來相對容易。

停臺時間包含的因素較多，主要有設備停臺、模具停臺、材料停臺、物流停臺、工藝停臺五種；停臺時間以“班次”作為考量單位，以“月”作為基本考量時間，統計近三個月每班的停臺時間，求平均后得出整線停臺時間。

⑷有效沖程數。有效沖程數=單班總沖程數÷單班工作時間。有效沖程數作為沖壓生產線的“結果”參數，是最能體現沖壓產能水平的數值，應該作為沖壓車間的KPI考核指標進行控制管理。

表1 沖壓線關鍵參數

沖壓需求分析方法

整線單車沖次定額

整線單車沖次定額是指整車生產廠商每生產一臺整車，沖壓生產線需要付出的沖次數。在這里要注意的是，整線單車沖次定額并非固定值，由于沖壓生產線上布置的各車型沖壓件數量不同，這就意味著不同的車型帶給生產線的壓力有大有小，當主銷車型產量配比變化時，沖壓生產線的生產壓力也是隨之變化的。因此，我們在計算單車沖次定額時，要先從輸入的主銷車型產量中計算車型產量配比，再將車型產量配比輸入至整線單車沖次定額計算公式中，從而得出整線單車沖次定額。具體操作方法為：

⑴從一種主銷車型中選取幾組具有代表性的方案號生成單車BOM，將BOM中制造路線為“沖”的制件及對應單車使用數量篩選出來，受篇幅限制，本文選取“甲1”BOM中的部分制件見表2。

表2 甲1單車BOM中制造路線為“沖”的部分制件統計表

⑵將代表方案號（以甲-1為例）中每種制件按照沖壓工藝確定沖次定額，輸入至對應生產線“單件”欄中，再將該數據乘以單車使用數量后，計算出該件的單車沖次定額輸入至對應生產線“單車”欄中，將BOM中制件的單車沖次定額按照生產線進行匯總，得出該方案號車型在各生產線的單車沖次定額，見表3。

⑶將代表方案號的沖次定額按照驅動形式占比求平均后得到該車型的單車沖次定額（卡車行業涉及驅動形式，轎車直接求平均即可）。

針對主銷車型“甲”選取了5個代表方案號進行分析，其中4個驅動形式為6×4，將這4個的單車沖次定額數據求平均后，再與8×4車型按照產量占比求平均，得出車型甲在各生產線的單車沖次定額，見表4。

⑷按照上述方法，計算其余車型的單車沖次定額，并將各車型的單車沖次定額按照車型產量占比（該數據按照分析時的需求進行輸入）求平均后作為整線單車沖次定額，見表5。

表4 車型甲單車沖次定額統計表

表5 整線單車沖次定額匯總

表6 常見的產量需求

常見沖壓需求形式

常見的沖壓需求形式分為兩種，即年產量和日產量，年產量一般作為長期規劃分析用，而日產量一般作為短期市場形勢變化分析用，見表6。本文主要按照日需求進行分析，年需求的計算方式與此類似。

沖壓產能及生產負荷計算模板建立

上文對沖壓產能及沖壓需求的計算方法進行了說明，而生產負荷就等于沖壓需求除以沖壓產能，為了更加直觀地反映生產負荷，我們可以利用整線單車沖次定額將沖壓產能沖次數轉化為整車數，如沖壓日產整車數量高于日需求數量，則產能富余；反之則產能不足。

建立沖壓產能及生產負荷計算模板

沖壓生產負荷計算模板以Excel為基礎，輔以部分簡單的公式即可實現，模具主要包含分析前提輸入、產能輸出、生產負荷輸出（圖表形式）。計算模板的建立過程為：

⑴創建分析前提輸入界面，該前提主要包括產量前提以及工作時間前提，其中產量前提包括日產量或年產量，工作時間前提分為標準工時與極限工時，標準工時為雙班250天，極限工時為3班300天，具體計算時按照需求進行輸入，圖1為標準工時的日產量需求。

圖1 標準工時的日產量需求

表7 沖壓JPH值

圖2 沖壓產能輸出圖

⑵計算沖壓線的JPH（Jobs Per Hour）值：JPH=有效沖程數×60×設備數÷整線單車沖次定額。（注：有效沖程數及整線單車沖次定額的計算方法見上文）沖壓JPH值作為模板附屬數據，主界面無需體現，示例的沖壓JPH值見表7。

⑶計算沖壓產能：沖壓線整車日產能=JPH×單班工作小時數×日工作班次。將沖壓線整車日產能與整車日需產量進行對比，超出日需產量則產能富余（主體為日需產能，超出部分盤盈），不及日需產能則產能不足（主體為沖壓日產能，不足部分盤虧），如圖2所示。

⑷輸出生產負荷圖表。根據沖壓產能盈虧情況繪制生產負荷圖表，“盈”為綠色，“虧”為紅色，如圖3所示。A、C、E線產能不足，B、D線產能富余，沖壓管理人員可將產能不足沖壓線上的部分制件轉至產能富余的沖壓線生產，對于超出產能且不能通用的制件需外委生產。

結束語

本文結合筆者實際工作經驗，對沖壓產能及生產負荷的計算思路進行了梳理，同時提供了基于大數據的計算模板建立方法，有助于沖壓管理人員在實際生產過程中隨時掌握沖壓生產的健康度，并制定近期或遠期的生產策略。此外，有了直觀且準確的數據信息，也利于沖壓車間提升自身生產效率，形成良性循環。

圖3 沖壓生產負荷圖表