日益激烈的市場競爭，令汽車制造企業(yè)不得不認(rèn)真考慮一下自己未來的發(fā)展問題。為此，他們提出了整體壽命周期費(fèi)用的研究要求，希望能夠幫助自己做出正確的決策。
對于汽車動力總成制造企業(yè)來講，合理規(guī)劃生產(chǎn)是非常重要的。因?yàn)椋_的選擇可以進(jìn)一步提高生產(chǎn)系統(tǒng)的使用價值，提高生產(chǎn)效率，讓生產(chǎn)流程更加合理化，為企業(yè)節(jié)省大量的開支。
就發(fā)動機(jī)生產(chǎn)所采用的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)而言，其整體壽命周期費(fèi)用的計算并非是件簡單的事情。首先，企業(yè)要在先期投入大量資金購置生產(chǎn)設(shè)備。然后，還需要考慮在后期的使用過程中，這套能夠?qū)㈣T件加工成成品（缸體）的生產(chǎn)系統(tǒng)需要花費(fèi)多少操作費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用？打個更好的比方，如果以10年為期限計算，在這一系統(tǒng)上生產(chǎn)400萬件這樣的缸體需要投入多少運(yùn)營成本？
我們的答案是：該項(xiàng)花費(fèi)將在1.10～1.60億美元之間。這5000萬美元的差額不但與動力總成制造企業(yè)所選用的生產(chǎn)設(shè)備機(jī)型有著密切的關(guān)系，而且與該零件（缸體）在未來10年內(nèi)的改型也有著密切的關(guān)系。為適應(yīng)這些設(shè)計上的變化，動力總成制造企業(yè)就必須對其生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改造。此外，選用的設(shè)備型號對日常消耗的刀具、備品備件（如主軸）、公用設(shè)施及勞務(wù)操作和維修費(fèi)用等因素也都會有很大的影響。
制造技術(shù)的發(fā)展
過去漢陽科技，能夠年產(chǎn)成千上萬件大型動力總成零件的惟一切實(shí)可行和具有較高成本效益的方法是，建造采用順序加工工藝的專機(jī)生產(chǎn)線。加工內(nèi)容按工序分配給不同的單獨(dú)工位順序完成，并由一條剛性的輸送帶連接起來。毛坯從生產(chǎn)線的一端上料，成品（缸體或缸蓋）從另一端下線，然后進(jìn)入裝配工序。
這種生產(chǎn)系統(tǒng)適合對生產(chǎn)線柔性要求不高的、設(shè)計變化較小的系列零件的生產(chǎn)，而對于設(shè)計變化較大的零件則需設(shè)計新的工位。改造采用順序加工工藝的專機(jī)生產(chǎn)線成本很高，動力總成制造企業(yè)需要投入大量的時間和金錢。
隨著制造技術(shù)的發(fā)展，敏捷制造系統(tǒng)和混合型生產(chǎn)系統(tǒng)的出現(xiàn)給生產(chǎn)帶來了改變。
敏捷制造系統(tǒng)由裝配有機(jī)械手的數(shù)控機(jī)床和機(jī)床間的自動化輸送設(shè)備組成，采用并聯(lián)加工工藝，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，一臺機(jī)床發(fā)生故障并不會導(dǎo)致整條生產(chǎn)線停工。此外，這種采用并聯(lián)加工工藝的生產(chǎn)系統(tǒng)具有很好的柔性，很容易根據(jù)生產(chǎn)需要做進(jìn)一步擴(kuò)展。
對于大批量生產(chǎn)，傳統(tǒng)的專機(jī)生產(chǎn)線的購置成本較低。如果生產(chǎn)零件的預(yù)期變化很少，專機(jī)生產(chǎn)線將是最佳的選擇。隨著制造技術(shù)的發(fā)展，相對前幾代的自動生產(chǎn)線，如今的生產(chǎn)線改造成本已有所降低。
混合型生產(chǎn)系統(tǒng)是前兩種生產(chǎn)方式的組合，兼有專機(jī)生產(chǎn)線和柔性制造單元的特點(diǎn)。
如何進(jìn)行選擇
發(fā)動機(jī)缸體就是設(shè)計變化中等的一個實(shí)例。其新的特點(diǎn)將給生產(chǎn)帶來一定的影響，需要增加必要的加工量。在這種情況下，專機(jī)生產(chǎn)線需要增添多軸加工頭和2～3個新工位，需要更改夾具。安裝新設(shè)備及改造舊設(shè)備將會導(dǎo)致生產(chǎn)線停機(jī)，因此在更換前需要調(diào)整成品的庫存。
在人們考慮選用何種生產(chǎn)方案應(yīng)對產(chǎn)品的中等變化時，敏捷制造系統(tǒng)的柔性就得到了充分體現(xiàn)。因?yàn)槊艚葜圃煜到y(tǒng)更容易進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)備的安裝調(diào)試并不會影響到線上其他數(shù)控機(jī)床的正常工作。
對于產(chǎn)品變化較大的方案，如果使用的是專機(jī)生產(chǎn)線，那么就必須考慮設(shè)計和制造幾個全新的加工工位，以代替現(xiàn)有的工位。這必將涉及到多臺機(jī)床，還有相當(dāng)數(shù)量的新型多頭加工頭、夾具，大量更新機(jī)械、電氣、液壓系統(tǒng)和PLC設(shè)計、刀具總圖、工藝表、相關(guān)說明書。而在敏捷制造系統(tǒng)上，我們可能只需增添兩臺新型數(shù)控機(jī)床。此外，由于生產(chǎn)工藝的變化，還需更改數(shù)控機(jī)床的加工程序。
在一條發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線10～20年的壽命周期中，產(chǎn)品發(fā)生2次較大變化、4～5次中等變化及10～20次較小變化的情況是罕見的。這樣看來，敏捷制造系統(tǒng)是動力總成制造企業(yè)的最佳選擇。但是當(dāng)產(chǎn)量很大時，專機(jī)生產(chǎn)線的初始投資成本則相對于敏捷制造系統(tǒng)更低。當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到每年60萬件時，專機(jī)生產(chǎn)線的成本要比敏捷制造系統(tǒng)的成本低40%，后期的運(yùn)行及維護(hù)成本也較低。
目前的專機(jī)生產(chǎn)線屬于高標(biāo)準(zhǔn)化的加工系統(tǒng)，這類系統(tǒng)非常適合于零件的大批量生產(chǎn)。如果生產(chǎn)零件的預(yù)期變化很少或設(shè)計變化不頻繁，其投資成本是相對較低的。各個工序可分為幾個工位，按順序安排在一條生產(chǎn)線上，并由剛性傳送系統(tǒng)連接起來。
然而在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，對專機(jī)生產(chǎn)線的重新安裝改造所花費(fèi)的高昂費(fèi)用可能會抵消其初始投資及操作運(yùn)行成本較低的優(yōu)勢。因?yàn)椋^小的產(chǎn)品變化可能需要花費(fèi)幾百萬美元，中等變化的花費(fèi)約需1000萬美元，而較大變化的花費(fèi)通常可能會超過2000萬美元。
在未來，產(chǎn)品變化的頻率和可能性還會進(jìn)一步提高。與缸體相比，這一系列的變化將會更多地體現(xiàn)在缸蓋產(chǎn)品上，從而使一些動力總成制造企業(yè)更傾向于采用敏捷制造系統(tǒng)來生產(chǎn)缸蓋。
此外，生產(chǎn)系統(tǒng)的比較還包括機(jī)床利用率等因素，預(yù)測這些操作變量是判斷生產(chǎn)系統(tǒng)整體壽命周期費(fèi)用的一個重要組成部分。我們可以根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的勞動率來計算這兩種生產(chǎn)方式的勞務(wù)成本。運(yùn)行敏捷制造系統(tǒng)所需要的操作人員和維護(hù)人員，其數(shù)量相當(dāng)于專機(jī)生產(chǎn)線所需人員的2～3倍。事實(shí)上，無論采用哪一種生產(chǎn)方式，其公用設(shè)施的費(fèi)用（供電和供氣）以及冷卻液和油耗也都是可以計算出來的。
設(shè)備維護(hù)及備品備件的費(fèi)用評估也包含在內(nèi)。主軸的更換，包括庫存?zhèn)浼剂讼喈?dāng)大的比重。通常，并列加工工藝采用的數(shù)控機(jī)床擁有更多的主軸。在整個規(guī)劃好的系統(tǒng)壽命周期中，如果將系統(tǒng)中的主軸數(shù)量乘以所需的預(yù)計更換件數(shù)量，再乘以每根主軸3～5萬美元的購買費(fèi)用，所得的金額是十分可觀的。此外，平均無故障時間（MTBF）以及確定故障和排除故障所需的可變勞動力技術(shù)水平，也需納入自動生產(chǎn)線維修項(xiàng)目的輸入值進(jìn)行計算。
除此之外，還有一些因素對生產(chǎn)系統(tǒng)壽命周期費(fèi)用也具有很大的影響。刀具的消耗是必須考慮的。隨著機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給率的不斷提高，刀具的消耗也隨之提高。在傳統(tǒng)加工方式中，冷卻液費(fèi)用約占操作費(fèi)用的15%左右。由于提取系統(tǒng)的不斷更新，微量潤滑變得更加切實(shí)可行。其關(guān)鍵是重新設(shè)計機(jī)床的底座，利用重力幫助排除切屑，而不是采用沖洗的方法排除切屑。事實(shí)上，一旦采用了這種特殊設(shè)計的機(jī)床底座，所需冷卻液要比濕加工減少很多。
對生產(chǎn)系統(tǒng)整體壽命周期費(fèi)用的研究表明，在許多應(yīng)用領(lǐng)域中采用柔性加工單元與專機(jī)生產(chǎn)線相結(jié)合的混合生產(chǎn)方式更為理想。專機(jī)用于進(jìn)行特點(diǎn)穩(wěn)定的粗加工和精加工，數(shù)控機(jī)床用于設(shè)計特色易于發(fā)生變化的工位。
現(xiàn)在，動力總成制造企業(yè)又有了一種新的選擇——采用專機(jī)式加工中心。專機(jī)式加工中心是以加工中心和專機(jī)的組合形式來加工工件的一種新工藝，將機(jī)床轉(zhuǎn)化為一個獨(dú)立的加工單元。專機(jī)式加工中心更加簡單、可靠，主軸比專機(jī)要少，換刀時間短，加工效率高。此外，它的初期投資和運(yùn)轉(zhuǎn)周期都要低一些。 #p#分頁標(biāo)題#e#
根據(jù)最近的一項(xiàng)研究，我們對這三種生產(chǎn)方式的整體壽命周期費(fèi)用進(jìn)行了比較。生產(chǎn)期限為20年，產(chǎn)品和工具改造轉(zhuǎn)換的較大變化為3次、中等變化為5次、較小變化為10次，系統(tǒng)的整體壽命周期費(fèi)用見表。系統(tǒng)的整體壽命周期費(fèi)用是由產(chǎn)量決定的：當(dāng)年產(chǎn)30～40萬件時，敏捷制造系統(tǒng)的整體壽命周期費(fèi)用最低；當(dāng)年產(chǎn)60萬件時，專機(jī)生產(chǎn)線的整體壽命周期費(fèi)用最低。如果按同樣的設(shè)備投資和生產(chǎn)規(guī)模，以10年（代替20年）生產(chǎn)期限進(jìn)行計算，盡管產(chǎn)量降低了，但在生產(chǎn)系統(tǒng)的選擇上仍采用同樣的推薦數(shù)字。
根據(jù)壽命周期費(fèi)用分析，以上三種生產(chǎn)系統(tǒng)方案均占有一定的優(yōu)勢。如果產(chǎn)量較低塑料工業(yè)網(wǎng)，敏捷制造系統(tǒng)占有優(yōu)勢；如果產(chǎn)量屬于中等水平，則采用混合型生產(chǎn)系統(tǒng)或敏捷制造系統(tǒng)最為理想。當(dāng)產(chǎn)品發(fā)展變化達(dá)到最低預(yù)測水平時，專機(jī)生產(chǎn)線在大批量生產(chǎn)規(guī)模中非常具有優(yōu)勢。面對大批量生產(chǎn)，敏捷制造系統(tǒng)初期投資較高，但其柔性和易擴(kuò)展性不但能滿足當(dāng)時的市場需要，同時還能適應(yīng)未來的發(fā)展變化。專機(jī)生產(chǎn)線的初期費(fèi)用較低，如果產(chǎn)品在一定時期內(nèi)不會發(fā)生大的變化，選擇這種生產(chǎn)方案是切實(shí)可行的
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