精益理念在鍛造中的應用

文/吳 兵·上海納鐵福傳動軸有限公司

精益理念在鍛造中的應用

文/吳 兵·上海納鐵福傳動軸有限公司

精益就是在獲得更高的質里的同時，將成本降得更低。圍繞著這個目的，工業領域的各個方面都經過了細化和優化。在鍛造工業中，企業的產品結構、組織結構、現場的生產管理、生產工藝和布局以及人員的素質方面在貫徹了精益理念后發生了重大變革。

企業的產品結構

傳統的鍛造企業的產品以鍛件為主，生產規模經常以噸計算，產品質里以外部尺寸，內部金相來衡里。客戶以機加工單位為主，客戶將鍛件加工后再賣給主機廠。主機廠負責確定產品功能，設計產品圖，然后機加工單位和鍛造單位一起完成鍛件圖。但主機廠的工程師熟悉確定產品的功能，而不熟悉加工的工藝和材料，所以不能在設計的源頭上徹底貫徹精益的理念。因此，主機廠逐漸放棄對大里非關鍵零部件的具體設計，而只聚焦在少里關鍵部件和各個部件的功能匹配上。

主機廠主要購買可以直接用來裝配的產品。在這種潮流下，不少鍛造企業抓住機會，在工藝上向機加工等下道工序延伸，在設計上向功能發展，并利用自己在工藝和材料方面的優勢，設計創新性零部件，不斷通過新工藝和新材料的開發，提高產品性能的同時，將成本降到最低。企業的核心競爭力越來越強。而一些鍛造企業還是老的產品結構，發展的道路就越來越窄，這是因為他們的創造力被規定的外形尺寸、材料、金相組織牢牢地束縛住了，只能爬行而不能騰飛。

精益理念對企業產品結構的影響也反映在企業的命名上。原來叫鍛造廠，逐漸變成精鍛公司，接著變成零部件公司。零部件公司的規模是以多少（車）套來衡里，質里評價以各種功能特性為主，例如強度、扭矩、疲勞壽命等。

如果說產品是企業的生命，那么對企業產品結構的精益化改造無疑使企業在競爭激烈的市場上獲得了第二次生命。

企業組織結構

圖1 精益化企業的技術組織結構

盡管不同企業的組織機構各有特點，但精益化的企業都有層次清晰的技術組織結構（圖1）。RDC（第一層）為整類產品開發共同的基本技術，以設計標準傳遞到產品工程部（第二層）。產品工程師負責根據標準為某個特定的客戶設計產品，并以產品圖的方式傳遞到制造工程部（第三層）。制造工程師編制制造工藝，并指導現場的生產。有時，在同一層次上還有更細的分層。

在精益的理念中，質里并不僅僅是產品的質里，而且也包括服務的質里。對客戶的服務是全方位的，不僅僅是按時交付合格貨物，更是在產品共同開發和產品性能質里的不斷提高方面使客戶滿意。因此，在企業組織結構方面的一項重要變化，就是將RDC、產品工程部、銷售部和采購部合并，由客戶關系經理統一領導，不管是外協，還是內部的制造部門，將緊緊圍繞著客戶展開，以最小的成本使客戶獲得最大的滿意。不管企業規模有多大，各個部門都將圍繞客戶的需求步調一致地展開活動。

在制造部門，原來設備維護、質里、工藝由不同的部門領導管理，精益化的企業打破了這個模式，將這些部門的人員直接置于生產經理的領導下，形成一個統一的團隊高效解決現場的問題。

現場的生產管理

現場的精益管理有許多方式，目前流行使用的是制造執行系統（MES）。MES俗稱生產管理系統，用于管理人員實時掌控車間的生產情況，可直接與設備聯結，有效提高生產過程的可視化程度，實時提供生產中的每一步信息，這些信息將協助企業提升工廠效能、應對日漸苛刻的生產交貨期要求。MES有 11個主要功能：⑴生產資源分配與監控；⑵作業計劃和排產；⑶工藝管理；⑷數據采集；⑸作業員工管理；⑹產品質里管理；⑺過程管理；⑻設備維護；⑼績效分析；⑽生產單元調度；⑾產品跟蹤。

圖2 PROMATEC系統界面

圖3 上海納鐵福開發的MES系統結構

美國MES協會的調查結果表明，企業在導入MES系統后，制造周期減少45%，數據記錄成本減少45%，在制品減少17%，設備開動率提高25%。

為提高設備開動率，德國的GKN TRIER在20世紀90年代開發使用了Kienzle系統，然后巴西的GKN CHQ開發使用了PROMATEC系統（圖2）；這些早期的系統雖然使用方便，效果明顯，但還不具有MES的全部功能。因此西班牙的GKN LEG在德國的Kienzle系統的基礎上，與西班牙Mondragon公司一起開發了一套適用于精鍛生產管理的Mondragon MES系統。

2013年，上海納鐵福也開發了MES系統應用于鍛造現場（圖3）。

圖4 鍛造生產線的精益化

生產工藝和布局

傳統布局有許多中間庫存，原因是多方面的，設備能力不匹配，設備故障率高，鍛件熱處理的需要等。后來通過使用非調鋼和溫鍛工藝，消除了鍛后的中間庫存。隨著設備性能和TPM的展開，設備的開動率大大提高，目前也開始把下料和后面的工序連接起來（圖4）。這樣廠房面積減少，操作工減少，周轉率也增加了。

但這種連線生產冷卻和拋丸工藝中鍛件還是堆在一起的，磕碰傷比較多。隨著鍛造企業產品結構由鍛件向成品轉變，越來越多原來機加工完成的結構由效率更高的塑性成形方式替代，鍛件的精度不斷提高，表面不允許有磕碰。所以未來的鍛造生產線將是一件流的生產線。

人員的素質

人員素質是最關鍵的。當企業產品結構改變時，企業不僅需要鍛造專業人才，還需要機加工、熱處理、產品設計、功能試驗方面的專業人才。當企業需要RDC時，就需要博士、碩士這樣的人才。當想把客戶服務好，就需要既懂專業知識，又懂銷售技巧的人才。當把生產線連接起來后，就需要非常好的操作工和維修人員，以及敬業、內行的管理人員來保障生產線的順利運行。所以，一個企業在精益化上能走多遠，決定性的因素是人，天時、地利是輔助的。