如何优化工艺握高生产率？

2019/03/17

如今，切削加工的成本在很大程度上由机床运行时间的长短来决定。一种有效延长机床运行时间的方法是利用软 件对机床运行参数进行采集和处理。沃尔特涡轮公司采用了coscom公司的DNC（Direct Numerical Control.直接 数字控制技术）、MDE（Maschinen Daten Erfassung,机床工况数据自动实时采集技术）和BDE（Betriebs Daten Erfassung,车间工况数据自动实时采集技术）系统。
位于海登海姆的沃尔特涡轮公司的一款主打产品：用于轨道车辆的已经预装好的"沃尔特动力单元"，由发动机、
变速箱和冷卽装罝组成
"以往分析生产成本的时候，首光想到的往往是人员成本，但是现在主要的成本来自于生产设备。现在如果一台机 床突然停机，对一家企业而言就意味着巨大的成本损失"，罗萨•绍尔莰说到，他是位于海登海姆的沃尔特涡轮公司"轨 道系统"分部的生产控制、库存管理以及物流方面的经理。为此，他和他的同事们坚持不懈地优化设备利用率以朗提高 生产效率。在一个相对较长的时间段内采集的MDE数据（Maschinen Daten Erfassung,机床工况数据自动实时采 集）起到了决定性的战略惫义： 是否仍然需要这合或者那台机床？能够附一台机床代怜两台呜？有必要在一台大型加 工中心上再安排第二名工人来缩短机床的准备时间吗？"这些都是绍尔莰每天需要回答的问题。解答这些问题的前提是 要建立起客观的、可重复的数据，而这些数据可以通过在公司内部建立Coscom公司提供的DNC、MDE以及BDE系 统而获得。
产品线需要更大的机动性
沃尔特涡轮公司是机械、液力、电动和电子方面动及制动系统的全方位专家，其产品广泛应用于公路、铁路。沃 尔特康采思集团旗下四大分部之一，主要致力于"驱动"和"能源"领域。位于海登海姆的轨道系统分部主要制造和装配 液力及机械变速箱，当然也生产所请的^H沃尔特动力单元"。这是一种安装在轨道车辆上的完整单元，由发动机、变速 箱、轮毂组、万向节轴以及冷卽装罝组成，能够在短时间内完成整体更换。
高加工能力需要范围广泛的技术装备
在轨道设备加工领域，沃尔特涡轮公司保持高加工能力。实际上，该公司能够自行生产几乎所有的变速箱零件。 这其中包含了咅种咅样的加工方法，从预先设定的热处理到切削加工.因此该公司需要咅种齐样的机床.CNC （Computer Numeric Control,计算机数字控制技术）控制的机床在沃尔特涡轮公司的机加工车间占据了统冶地位， 当然有时候他们也会使用常规机床或者循环控制机床。"我们这里有100台机床用于立方体加工，齿轮加工和回砖零件 加工。其中大约60台是数字控制式，而这60台里而的45台机床目前已经和Coscom公司的数据采集系统相连接。"绍 尔茨总结道。
DNC/MDE/GDE的整体解决方案采用了简洁明了的结构
轨道设备领城的加工主要可以根据合同内容按照单件、小批量和中等批量组织生产。在制定生产计划时.通常需 要优先考虑完成目标产量时间表的准确性和成本。沃尔特涡轮公司的ERP（Enterprise Resource Planning,企业资 源规划）系统采用了SAP公司的产品，而PPS（Production Planning and Scheduling,生产规划及时间管理）系统采 用了APS---种沃尔特集团的内部软件。人们利用当今最先进的软件既可以制定粗略的计划，也可以制定精确的、
细化到每一天的计划，以及两者的混合计划。
按照客户的需求建立MDE系统
目前Coscom公司的MDE系统可以独立运行.并目能够用于监测机床的状态"，阿克塞尔•莱内格（沃尔特公司生 产部的产品计算机工程师）介绍道。"以前完全依蒹手工获得这些状志数据。如果没有进行任何监控，当然不可能进行 接下来的评价工作他回忆道，"沃尔特涡轮公司长朗以来使用自己幵发的DNC系统。现在准备采用一套全新的系 统，不用继续维护老的系统了。正如你已经获悉.我们计划购买一套ONC系统，将来还会扩展到MDE和BDE系统。
当时要从6家供应商那里选择一款产品。经过第一轮评估后剩下两家公司，而Coscom公司最终获得了订单。"
一种技术上的变形应用：视床上单独的MDE面板
另外一种技术上的变形应用：操作人员使用直接基层在机床控制面板上的MDE面板
Coscom公司员责德国南部地区的销售经理克劳斯•施巴格说道：Coscom公司还要参加接下来的MDE扩展项目 竟标。不过我们有一定的优势，因为采用统一的方案可以最大程度地确保数据的可交换性。沃尔特涡轮公司极有可能 采用统一的数据库系统和模块化的扩展性。
最终保证系统的可持续性。’在获得了MDE系统扩展项目的们订单之后.实际上Coscom公司就已经被授权为沃 尔特涡轮公司量身定做幵发整个解决方案。Coscom公司的系统在评价能力方而能够监控6台机床的状态：产品.装 备、测量、无人值守、工艺故障和操作故障。莱内格说"我们一定要获取这些状态信息。同时尽可能地使评价系统保持 清晰明了，从而使得操作人员更容易接受这套系统。"随着MDE系统的采用，Coscom公司能够继续满足海登海姆方 面提出的要求、比如集成目前系统当中尚未其备的功能：例如时间轴评估。
沃尔特涡轮公司已经明确制定了MDE系统以及BDE扩展系统的目标，确保第一条生产线的状态并猃证其生产效 率。当然首先要幵发降低成本的潜力，比如分析生产和流程的数据、统计停机时间。
数据能够说明机床的使用率
"我们需要更高的机床使用率"，绍尔莰说。"需要知道弱点在哪里。有一些机床由于使用寿命的原因容易出现技术 上的问题，而这些问题不可能事先预计，但是基于数据能够得出机床的使用率，然后设罝到80%或者95%。有了这 些数据就能优化生产计划。目标就是发现井排除弱点。"为此，沃尔特涡轮公司的人们需要知道更加透明的生产控制属 性，比如用于描述整台设备效率、流程时间、停机时间和生产率数字的证据。这样就能提高计划表的准确性，使能力 规划更加精确、降低生产成本、改善所有机床的透明度。
简单快捷的安装
MDE系统的安装彳f常简单。在完成第一组机床集群的安装之后，来自Coscom公司的个小组仍然留在沃尔特涡轮 公司组续员责设备的维护。Coscom公司员责MDE、BDE和DNC系统的产品经理诺贝特•帕本贝格介绍了公司的策 略："为了避免不必要的机床数据采集途径，为每台机床都配备了MDE系统的终端，基于安装好的DNC系统.联网的 计算机可以用于采集数据。在机床电气控制柜中安装这台终端，然后再和一台SPS可编程控制器连接。生产过程的信 号会从机床控制系统实时传输到这台SPS可编程控制器上。"
在大多数情况下机床一般都能提供信号，只有在少数情况下需要单独准备信号。按照菜内格的说法，准备机床信 号的工作是实施整个项目过程中最困难的部分。而帕本贝格更详细地介绍说： 目前机床的控制系统通过DNC和SPS 连接到无线网络，通过机床控制系统就可以直接采计机床信号。在网络里面还有其他的计算机能够把DNC系统的信息 传愉到生产过程。这个时候只有DNC系统能够调用计算机设有可用的指令.这也是项目实施的下一个 阶段。"
DNC终端能够非常清楚地体现Coscom公司方案的一个优势：清晰明了的界面，简洁易操作的触摸面板
迅速地采集到尽可能多的数据
绍尔莰和菜内格最近采集到了许多机床数据，按照目前的情况能够满足未来6个月的需求。幵始进行初步的评 估。绍尔莰说，接下来将集中精力应对下一步的任务。"必须导出代码，只有借助这些代码才能有效地控制整个流程。 代码必须保持透明度、可实施性和便于理解。需要足够的数量，才能够用于评估整个流程、组续提高计划表的准确 性、更准确地安排生产能力。当然不能指望100%的准确。但是我们希望结果不断地接近于真实。"
目前尽管菜内格已经批准对外展示生产流程.但是这一决定还没有正式公布。最终人们将需要一种能够被测量 的，能够看得见的透明度。只有这样才能够查明大范围停机的原因，或者才能够应对大量的工艺故障。借助这些属性 才有可能决定是否需要对一台机床进行彻底检修，或者这台机床在技术上己经彻底老化，必须结朿它的生命周朗。
系统的接受程度是
MDE系统给部分机床操作人员留下很差的印象。这一点很致命，因为这类系统能否组续存在下去主要直接取决于 机床操作人员的接受程度。"人们不能够接受安装这种系统之后需要大规模地铐换操作方式的情况，他们希望一切都保 持原状绍尔莰着重强调。^H人们宁可希望得到一种能够让机床操作人员易于理解的流程。按照我的肴法.适应这种 流程至少需要9到12个月。只有大家都适应了才会接受这套系统.才会消除某些误解.对此总是需要不断地跟员工强 调，只有借助这套系统才能采集到机床的状态。而这一点与人员成本的控制无关。"
按照下一步工作计划，诺贝特•帕本贝格.罗萨•绍尔莰、阿克塞尔•莱内格和克劳斯•施巴格将引入Coscom公司的 BDE系统，并将其集成在MES系统当中。
现在这套系统已经被很好地接受了，尤其是对于这套系统的培训需求竟然出乎意料地强烈。人们找到了正确的道 路，而且己经显现出正面的效果，借助于MDE系统可以获得：现在能够非常有效地利用机床，已经很少出现空铐的情 况。
下一步将实施BDE系统
根据MDE系统的经猃，海登海姆方面将到10月份幵始着手实施BDE系统。同时人们将停止使用目前的APS系 统，然后用一套MES系统取代目前的APS系统。正如已经在MDE系统项目当中考虑到的一样，BDE系统的实施项目 也将考虑到与MDE系统的结合。"根据运行参数的采集，能够大致描绘指令的幵始和结朿过程。指令的运行时间和属 于MDE系统的数据能够详细地分类统计与指令相关的数据和故障数据"，绍尔莰朗待地说道。机床上指令的登录和退 出能够在次品产生的时候迅速做出反应，或者能够缩短单台机床上换工件的时间。
MDE系统一一莱内格和绍尔莰对此深信不疑一一能够在半年以内的时间堆达到正常运行状态.随后将幵始试生产 和培训阶段。施巴格I卜充说"Coscom公司的策略是向用户提供系统方面的多角虔的见解。这点能够帮助客户从不同的 方面来提高效率。这样客户能够获得独立解决故障问题的能力，从而节约时间和不必要的成本；客户还能够根据自己 的需求来配罝这套系统。’菜内格肯定地说"这两点对于沃尔特涡轮公司而言至关重要。举例来说，优化调节了协议并 制定了满足需求的工作界面。〃
绍尔莰重新回到了整个项目的出发点，并将驱动这套全新系统投入使用的主要动机归纳为： 当前机床加工的成本 迫使我们集中力量去思考如何优化生产成本和如何提高机床的有效工作时间这两个问题。利用该解决方案能够达到以 上提到的两个目标。依蒹良好的机床有效工作时间，德国的企业能够在全球范围内继续保持领先的竟争力。