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林内大口工厂:用精品厨具智能制造的奥义

关于“智能制造”的含义和如何落地实践,时下全世界工业界众说纷纭,但林内一定是其中别具特色的.

2017 年末,《电器》记者来到林内集团大口工厂参观.在一个不起眼的角落里,10 余位林内员工正在调试几台设备,他们并非都是这一车间的技工,而是由林内产品开发部、生产技术部和工厂技工等多个部门员工组成的小团队.这个小团队正在做的,是为林内下一代新产品的生产线和生产设备进行设计与布置——从新品研发的第一步就引入生产线设计、自制特殊生产设备设计,这对于迎来创业100 年的林内集团来说,只是“自然而然”的制造体系流程,但对于全球工业界来说,这就是林内对“智能制造”的完美解读.

林内制造集大成者

作为林内集团在日本最重要的整机工厂,大口工厂主要生产燃气灶、燃气烤箱、洗碗机等厨房设备,建于1964 年,但《电器》记者走入这里时,几乎看不出这已是一座拥有53 年历史的工厂.这座工厂制造的厨房设备营业收入占林内集团厨房设备总营业收入的75%,单日生产不同类型的产品合计7399 台,混流式生产全部型号数量高达1733 个,而固定员工只有700 人.

在大口工厂的生产车间,“品质就是我们的生命”座右铭随处可见,生产线上目不暇接的自动化装置和设备,以极其紧凑的布局放置在各个工序环节.工人身边放着眼花缭乱的零件和看板,却能有条不紊地以固定的速率、动作进行生产操作.

《电器》记者注意到,同一生产线上不同型号的机器非常多.通常,不同型号的机器因为要配置不同的零配件而无法顺畅地混线生产,但在林内,“一台产品的订单也可以生产”却是轻易就能高质量完成的事.

据介绍,由于采用了加工、组装、发货在一个工厂进行的“一体生产体制”,实现了多品种混流生产,林内确立了可以应对快速交货和大批量订单的“3WAY 体系”——这一体系分为三类——订单生成当天或次日即可交货的快速产品、订单生成三四天后的菜单产品、订单生成后约2 周后的大批量产品.在大口工厂,前两类产品的产量占比超过95%.由此可见,“3WAY 体系”的构建基础,正是高效灵活的生产机制.

已出任大口工厂工厂长近一年时间的小岛洋一表示:“林内曾邀请丰田公司生产体系的老师到我们这里进行培训,在此基础上,开发出林内自有的生产技术,自有的工艺程序,建成林内公司自己的生产系统.这套系统每天都在不断完善,从而保证高效率、零不良率地生产1000 多种不同型号的产品.保证在这一体系内如何效率更高、员工差错更少则是我们在生产中每天都要思考的问题.”

事实上,作为林内历史悠久的制造工厂,大口工厂所呈现出的高效率、零不良、多品类混流生产的制造成果,正是林内日积月累形成的独特的“制造体系”的表现.这一制造体系,甚至被业界誉为“智能制造”的独特路径,而支撑这一体系的,则是林内的自制化、信息化与持续不断的改善理念.

独到的自制

在林内集团的发展历史上很早就确立的“零部件及装备自制化”,不仅成为林内完善生产体系的重要部分,更成为林内不可被复制的经典制造模式.

在大口工厂,《电器》记者见到了许多标有“Rinnai”标识的自制设备,这些用于模具冲压、钣金成型、焊接铆接、自动检测等生产环节的专用设备,不仅完美匹配林内的生产工艺,将林内生产的自动化水平逐步提高,也最大限度地提高了生产效率和品质.

如300 吨的燃烧器冲压线,作为燃气灶具内最关键的零部件,燃烧器的冲压成型效率和精度至关重要,林内自制的这一冲压机床,不仅可以完成传统燃气具冲压机床将燃烧器零部件成型的前8 道工序,还增加了将两个零部件合体成型的第九和第十道工序,极大地增加了燃烧器的制造效率和精度.

在灶具涂装线上,此前是五六位老师傅在进行手工珐琅工序,由于产品高工艺的要求,这对珐琅工序的准确性要求很高,为了提高效率并进一步提高准确性,林内自制了机器手程序,完全模仿熟练的优秀工匠手法进行设计.最终呈现在人们眼前的,是一只机器手夹着燃气具格栅组件,以熟练工匠的手法,对组件进行浸泡、涂匀、甩净等操作,不再受体力限制,珐琅工序的一致性也非常出色,重要的是将熟练工匠的手艺换成机器的方式传承下来.

在燃气灶的锅架组装线上,《电器》记者见到了又一个成功的机器手替换工序.锅架的组装是抓取传送过来散乱的托架片放到特定的角度和位置上进行焊接的工艺,这一工序人工操作繁琐、调校费时.为此林内完全自制了机械手程序,利用摄像系统,机械手可以根据图像调整好角度,快速而准确地抓取每一个托片,并转头将托片放置到特定的位置上进行焊接.值得一提的是,林内并不满足机器手的替代,为了保证锅架的稳定平衡,林内又自制了一套检测程序,通过检测才能进行将锅架放入下一步的生产线内.“我们并不是做好一批之后再检测,而是做好一个检测一个,最大程度地保证合格率.”小岛洋一介绍说.

小岛洋一特意介绍了台式燃气灶的新品组装线.这条2017 年建立的生产线,是随着这一新品的研发一同设计开发的——有了新品的同时就有了自制的全新设备和生产线.“这正是林内的独到之处,因为生产部门的员工会清楚怎样设计生产线能够让生产效率最高.”据介绍,在这条台式燃气灶的组装线上,燃气管路的安装线工序最为复杂,不仅螺钉位置因产品型号不同各异,打螺钉的力度也有要求——力度轻了会导致漏气,力度太紧会导致密封圈开裂.对此,林内设计了独特的机械手程序和检测仪器,机械手会根据不同的产品型号抓取不同的螺钉并在对应位置以对应的力度、角度打入螺钉,这看起来极为复杂的工序由此变得通畅、简单.“这一设备就是为了这一系列新品的便捷、准确生产而设计的,而并非仅仅为了提高效率.”

事实上,由于完全掌握“燃烧技术”“电子控制技术”“流体控制技术”等燃气热能器具的核心技术,林内在燃气控制阀、电子控制元件、燃烧器、热交换器等关键核心零部件上已实现完全自制.林内集团旗下除生产整机的工厂之外,还设有RB 控制、林内精机等多个核心零部件制造公司,这些公司为林内提供专用的关键零部件的同时,也会为林内高效的生产工艺进行设计加工,这让生产线组装变得快捷和安全.

持续不断的改善

在令人眼花缭乱的林内生产设备中,《电器》记者发现了许多使用超过20 年的旧设备,小岛洋一介绍说,维护与改善,正是林内“制造升级”的重要理念.“林内对旧设备的维护是非常精细的,在持续不断的改善下,旧设备同样可以达到与新设备一样的生产效率.这样的理念贯彻下来,整体的制造能力才会提升.”

《电器》记者观察到,在多个工序环节,出现了林内超长期使用的旧设备与自制的新设备、新模具配合运转,节奏和精度丝毫不差.据介绍,只有在出现这一工序需要重新设计的情况下,整个设备才会被替换,否则无论新旧设备,都将在每天的改善中不断升级.

小岛洋一以前述几道重要工序为例介绍了制造设备的改善空间.以前述那台燃烧器冲压工序为例,燃烧器冲压成型后的检测,在2017 年的改善中新增了与冲压机床直接连接的自动机器手.据悉,这一工序仍有改善空间.小岛洋一指着设备精加工后的位置表示:“这道工序后要安装一个零件,现在需要拿到其他地方来安装.而我们计划将这一零件直接在此加工安装,这需要将这一工序环节的设备拆掉重装.”

以模仿熟练工匠的珐琅工序为例,《电器》记者观察到,与一年前相比珐琅工序新增了机械手,且动作因针对不同产品而与旧设备不同.小岛洋一介绍说:“在这道工序上,一个正在研发的改善方案是,现在需要人把珐琅件拿出来之后挂上去,今后可以增加一个机械手直接将珐琅件挂上去,这对机械手的高度、尺寸有很严格的要求.另外,珐琅件挂好后进烤炉还需要1 个半小时,现在这个时间还可以进行改善.”

在一台旧的冲压设备旁,设立了一个电子显示屏,正在记录相关数据.据介绍,这是林内正在研发的一个检测设备,专门用于在这台旧冲压设备中检测每一次冲压出的产品,在冲压过程中自动检查.这需要安装感应器以收集检测数据.“这也是林内将旧设备与新设备结合的典型案例.”

事实上,林内在生产体系中的改善始终作为重要的环节在贯彻实施.在大口工厂车间中可以见到TPM(生产改善装置)活动的看板,以及各个工序小组的改善看板.此外,林内还鼓励员工自行设计“自动装置”,在林内的“建设道场”,《电器》记者见到了无需电能、仅靠重力驱动的“端茶小木人”,还有仅靠滑轮和配重块提供动力的收纳支架.这些来自林内员工的发明创新有许多已经被应用到生产实际之中,如无需电能的自动收纳支架就将此前员工弯腰摆放零件收纳箱的动作取代,员工将收纳箱摆放上去之后它会自动滑至低处.

小岛洋一总结过去一年的改善时,十分淡然.他表示,大口工厂的生产效率提高了10%,员工数量减少40 人,但这样的改善,林内几乎每年都可以做到.换言之,林内对设备、工序和操作上的持续改善,始终在让林内的制造体系处于升级的状态中,日积月累,林内对于时下全世界都在讲述的“智能制造”已经有了自己独到的实践.

充分的信息化

在新增及改善的设备中,《电器》记者注意到生产线员工的操作旁多了电子显示屏,在屏幕上可以实时显示正在组装的产品还有几个螺钉没有打、还有几个配件需要装配.这样可以保证员工组装不同产品时不会出现细节差异而导致的错误.

在大口工厂内,许多总装线旁的工人身边都摆放着不同规格的零件用于安装,不同型号的产品传送到位后,零件盛放装置会以自动开盖、自动亮背景灯等方式提示工人取件安装,工人无需人眼识别就可以在极短的时间内完成复杂的挑拣过程.而在厂房的另一端,会有工人根据信息系统的数据去补充各种不同型号的零件到工位上,零件生产的供应方也会通过信息系统快速补充消耗的零部件.

为了建立这样高效灵活的生产机制的同时,保证“零不良”的生产品质,林内需要高精尖的生产技术团队配合开发、采购等各个部门进行生产线设计、改造,建立信息化管理、完善的自动化流程.据悉早在40 年前,林内就已经开始了以条码为主的生产线信息化建设, 经过充分信息化、自动化设计的生产线令员工的操作便捷高效.

以灵活的零部件装取为例,为了充分保证自动化生产的高效率和零失误,林内实施“3S/5 定”——3S,即整理、整顿、清扫工程和作业区,5 定,即定位、定姿、定量、定品、定时.其中,定位是每件物品都要有它固定的位置,不能与其他物品混淆;定品是每个零部件都有自己的编号,实现和产品一致;定量是每件物品都有确定的数量.这些都在确保林内的产品在混线生产中不出差错,保证效率和品质.

以全流程的信息化管理为依托,林内也随着更多电子设备的加入而增大了数据的监控与应用,在此基础上进一步精准地实施设备自制与工艺流程的改善,林内在日本工业界尚没有智能制造的准确定义和规划时,就走出了令人叹为观止的制造升级之路.电

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