拉動式生產(chǎn)下鑄造車間柔性化布局設計

劉國晉，孫明杰

（中機第一設計研究院有限公司，安徽合肥 230601）

1 拉動式生產(chǎn)的特點

拉動式生產(chǎn)方式，即以市場需求為依據(jù)，各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)不超量、不超前的生產(chǎn)組織方式。客戶提出對鑄件需求后，企業(yè)按需求組織生產(chǎn)，拉動式生產(chǎn)即定制化生產(chǎn)。

隨著市場的開放與發(fā)展，有一批鑄造企業(yè)選擇了與傳統(tǒng)商業(yè)模式不一樣的道路，即不預設自身的產(chǎn)品，由市場導向決定生產(chǎn)內(nèi)容。

1.1 市場靈活

鑄造企業(yè)根據(jù)客戶的訂單進行生產(chǎn)，使得客戶可以交給企業(yè)更多類型的產(chǎn)品，而企業(yè)也有廣泛的選擇空間；同時企業(yè)可降低或避免庫存，從而降低成本和積壓的風險，還可以減少資金占用，緩解資金壓力[1]。

1.2 生產(chǎn)難度大

對鑄造企業(yè)來說，適合進行拉動式生產(chǎn)的產(chǎn)品應當具有以下特點[2]：

（1）多品種、少批量，常規(guī)企業(yè)難以形成大規(guī)模生產(chǎn)能力；

（2）技術(shù)難度大、非主流產(chǎn)品，常規(guī)企業(yè)不具備高效的設計能力和較高成品率；

（3）產(chǎn)品尺寸難以統(tǒng)一，只擁有單一品種造型線的企業(yè)難以應對市場上的各類訂單；

（4）需求波動比較大，包括需求時間上和數(shù)量上的波動。有的產(chǎn)品客戶可能只下一次訂單就再也沒有訂單了；而有的產(chǎn)品生命周期遠遠大于設計的生命周期，對企業(yè)的設計、生產(chǎn)能力提出了較高的要求。

1.3 產(chǎn)品高附加值

由于產(chǎn)品具有多品種小批量和技術(shù)難度大等特點，且客戶訂單的細節(jié)要求往往各不相同，就導致了面向訂單生產(chǎn)的企業(yè)有更強的議價能力。相關(guān)資料顯示，一些已經(jīng)開展定制化生產(chǎn)的鑄造企業(yè)，其常規(guī)生產(chǎn)過程中毛利潤可達30%。

2 拉動式生產(chǎn)面臨的高要求

2.1 對工廠的柔性化水平要求高

由于鑄件產(chǎn)品復雜，且生產(chǎn)方式是少批量、多品種的策略，要實現(xiàn)此類生產(chǎn)模式，在工廠內(nèi)往往多種造型生產(chǎn)工藝并存，既有潮模砂鑄造又有樹脂砂鑄造，既有自動造型線又有手動造型區(qū)，對工廠的柔性化設計提出了較高要求。

2.2 質(zhì)量控制要求高

由于以市場需求為依據(jù)，采用各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)不超量、不超前的生產(chǎn)組織方式，且通常需要定制化生產(chǎn)的鑄件產(chǎn)品，對其性能往往有特殊的要求，如對鐵水質(zhì)量的控制、對砂芯的特殊要求等。

2.3 生產(chǎn)效率要求高

由于拉動式生產(chǎn)下的定制化產(chǎn)品批量往往不大，客戶在簽訂合同后需要企業(yè)快速完成設計和生產(chǎn)以滿足交貨期，對鑄造企業(yè)的綜合設計能力、生產(chǎn)能力提出了較高的要求。

3 拉動式生產(chǎn)下鑄造車間柔性化布局設計實例

本實例不拘泥于傳統(tǒng)的鑄造車間的設計模式，體現(xiàn)在以物流為主導，以熔化、制芯為核心進行工廠布局設計。

3.1 對熔化工部的考慮

高質(zhì)量的產(chǎn)品對鐵水的源頭把關(guān)要求更高，除原材料品質(zhì)外，球化時間、澆注時間是影響鐵水質(zhì)量的核心因素。本實例企業(yè)實際生產(chǎn)過程中鐵水質(zhì)量要求的時間節(jié)點見表1。

表1 某企業(yè)熔化時間節(jié)點要求

其中對澆注時間提出了較高要求，如需要在球化處理后8分鐘內(nèi)澆入鑄型。方案設計過程中，對鐵水的物流要規(guī)劃最近且最合理的運輸、澆注路線。

3.2 對制芯工部的考慮

本項目的鑄件工藝復雜度高，體現(xiàn)在制芯人員和鑄件砂芯用量上，某企業(yè)進行某產(chǎn)品生產(chǎn)時各工部人數(shù)統(tǒng)計和砂芯用量分配見表2、表3。

由表可知，本車間人員主要分布在配模和制芯區(qū)，尤其是對高附加值的鑄件，其用芯量大、下芯配模操作復雜，布局設計時需保證此區(qū)域的物流順暢，人員操作方便。

表2 各生產(chǎn)工部人數(shù)統(tǒng)計表

表3 某產(chǎn)品砂芯用量

3.3 拉動式生產(chǎn)鑄造車間柔性化布局設計實例

本實例為樹脂砂車間，年產(chǎn)灰鐵、球鐵件15000t，方案設計具備以下特點：

（1）多條造型線集中布置。造型區(qū)的配置包括大件手動造型區(qū)、中件半自動造型圈及小件自動造型線。三條樹脂砂線對應產(chǎn)品重量區(qū)間，充分考慮不同規(guī)格生產(chǎn)線的自動化及少人化。

（2）通過工藝布置實現(xiàn)鐵水的短物流輸送。樹脂砂大件線布置時靠近熔煉工部，減少大件的鐵水轉(zhuǎn)運路程；樹脂砂中件線充分使用軌道運輸打造一條自動化造型圈，將人工轉(zhuǎn)運工作降到最低；樹脂砂小件線使用全自動造型線，生產(chǎn)效率顯著提升。電爐爐嘴深入澆注區(qū)，鐵水運輸距離最近。

（3）制芯區(qū)就近靈活布置。針對產(chǎn)品多品種、小批量的特點，且部分高端鑄件對砂芯有組芯要求，因此在各跨預留充足的制芯、組芯、烘干區(qū)域，同時制芯區(qū)就近布置在下芯位置，避免了轉(zhuǎn)運時對砂芯的磕碰，可有效地降低廢品率。

圖1 拉動式生產(chǎn)鑄造車間柔性化布局設計方案

4 組織管理要求

（1）少人化管理

由于多品種小批量鑄件的生產(chǎn)需具備一定的靈活性，對少人化的追求不是一味地通過提高設備的自動化程度減少用人，帶來設備成本的極大提升。生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)需要人員操作進行保證，通過合理選用設備減少生產(chǎn)過程中的人員使用，在關(guān)鍵控制節(jié)點需要通過人員進行控制和保證。

（2）質(zhì)量控制

貫徹現(xiàn)場即市場的理念，重視現(xiàn)場管理。生產(chǎn)人員的高技能、高素質(zhì)，定時評比人員操作技能，以星級評定等方式激勵員工的積極性。建立優(yōu)秀的工藝設計團隊，具備對訂單及時響應的能力。

5 總結(jié)

（1）隨著鑄造行業(yè)競爭的激烈化，常規(guī)產(chǎn)品的利潤在不斷降低，通過拉動式生產(chǎn)發(fā)展定制化鑄造產(chǎn)品在未來將是一個值得探索的方向。

（2）柔性化生產(chǎn)對工藝布局、物流走向提出了更好的要求，實例中我院通過對熔化、制芯等關(guān)鍵控制節(jié)點進行方案設計，取得了客戶較好的反饋結(jié)果。