Highland Products公司生产车间的无人化加工方法将注意力集中在全局生产之上。
图1 车间内具有棒料自动进给功能的瑞士CNC
数控车床，特别适合于无灯光生产作业
Highland Products公司是位于俄亥俄州(Ohio)的一家专业化加工车间，专门从事瑞士数控机床的加工。其生产理念认为无人化操作不只是一种生产工艺。高科技设备和专业化加工技术为该车间的成功做出了巨大的贡献，同时该公司采取的无灯光生产作业也起到了重要的作用。无灯光作业方式保证了车间工人每周40h的工作强度，而不必超时工作，因为在美国超过40h的工作是受到监督的。因此，采用无人化加工操作方法能够满足提高加工车间生产能力的需要。
作者最近一次访问该车间的过程中，该公司的总裁Mark Erickson先生和工厂经理Matt Nolan先生介绍了Highland公司的无灯光生产作业方式。该车间在以下各方面均取得了很大的成功：
- 主要精力集中在质量和产量上，而不是生产成本和加工周期上。
- 人工干预操作和无人化操作之间没有明显的区别。
- 将预防性维护贯彻到日常工作之中。
- 着重强调持之以恒的改进方法。
Nolan先生说：“采用无人化加工时，第一项工作就是要相信你完全可以做好这项工作。这是一项简单的，但必须在思想上引起重视的基础工作。”
Erickson先生在30多年前创建了Highland公司，并开始建立这种自信。然而，令人意想不到的是，这家当初只使用普通车床的加工车间，现在已经成为一个全部使用CNC瑞士数控机床的专业厂家。
图2 Highland公司机床加工的许多零件都是小型复杂的零件，右图与圆珠笔尖相对摆放的零件，它并不是切屑，而是医疗上使用的骨骼固定用螺丝样品，从上面还可以看到两个小孔
图3 为了提高切屑控制水平，车间内的每一台机床上都装有一台Brokdale高压冷却液泵(上图)，Tri-Mist过滤装置(下图)采用静电技术捕捉冷却液雾状颗粒
图4 在每次加工完之后，这些在瑞士车床上铣削加工的轴套和其他零件都需要清洗保存
图5 在完成每项加工任务之后，操作人员将刀具放入到工作台的混合槽内(或保存在熔融的热塑料中)，然后在抽屉内重新组织分类，以便于再次利用或进一步检查，以便提高特殊工件的加工质量
工作重点的转移
Erickson先生说：“我们基本上都采用瑞士车削加工方法。”在开始的时候，车间内的加工设备主要由普通的车削
加工中心组成。当该公司承接了一批数量为500的医疗器械零件订单时，该客户建议其采用瑞士车削加工中心。于是，Erickson先生从Marubeni Citizen-Cincom公司购置了第一台瑞士机床。可惜，后来该客户取消了这批订货，Highland公司只好将这台复杂的机床搁置在一旁，看起来这台机床已经不能发挥作用了。
幸运的是，邻近的一家加工车间在加工液压活塞件的过程中出现了故障，这个零件需要在普通的车床上进行两次加工。在征询经销商的意见以后，该经销商卖给了他一台Citizen车床，并帮助他安装了这台新机床。Erickson先生利用这台车床在88s内完成了这个零件的加工。这个零件的加工效率远远高于邻近的这家车间，后者的加工时间为25min。不久，Highland公司与该公司签订了一个生产加工2500个活塞的合同。
Erickson先生认识到了瑞士式数控机床给他带来的利益。对于能够在普通车削加工中心上加工的工件来说，竞争是非常激烈的，而采用瑞士车削加工中心加工小型复杂零件的厂家比较少，因此他非常希望能够填补这一空白。此外，当该车间的新型瑞士机床配置了来自于LNS America公司的棒料进给装置后，就更容易适应无灯光生产作业了。不久以后，Nolan先生也加入到了这家公司的董事会，他负责新型瑞士式机床的运行，而Erickson先生主要负责普通车削加工中心的运行，他们两人决定该车间专攻瑞士机床的车削加工。
使用正确的刀具加工
如今，Highland公司已拥有15台瑞士数控车削加工中心，主要由Citizen M系列和L系列机床构成。这些机床主要用于加工医疗、航天航空、汽车和无线电通信等行业的各种零件，零件的数量不等，范围从一个到百万个。Erickson先生说：“一般工件的加工都需要花费3～4天的时间。”
最近，车间内有一半左右的机床已经被更新的Citizen机床所代替。在Highland公司，这种大规模更替新设备的做法是非常普遍的，为了使车间能够始终采用最新的技术，每隔5～6年就需要淘汰一批过时的加工设备。Erickson先生说：“由于我们不断地加强使用最新的机加工设备，尤其是使用在设计和控制系统方面有重大改进的设备。所以，加工周期缩短了40%左右。”
经常性地更替新型机械设备似乎需要大量的投资，但Highland公司始终走在别人的前面。该车间对机床设备不断进行升级的主要原因是与时俱进的使用最新技术。Erickson先生说：“老的机床设备仍有相当的价值，车间可以回收高达70%的投资。我们始终坚持一种理念：使用良好的机床才能加工出优质的工件。”
价值是底线
“我们不是在制造零件，而是在生产‘宝石’。”Erickson先生试图以这句简单的豪言壮语向所有的雇员强调：Highland公司采用无人化加工的目的就是要生产出这种的关键零件。无灯光作业是生产工艺中的一个副产品，其目标就是尽可能为客户提供最优质的零件。
Nolan先生说：“有许多车间过于强调较短的加工周期，这样就必然会失去要点。在Highland公司，目标是创建一个整体稳定的加工工艺，以使其能够不断地生产出优质的零件。如果能达到较高的生产能力和零件质量，那么即使花费较长的加工周期也是值得的。”
事实上，只有Erickson先生和Nolan先生知道达到某一特定指标所需的加工周期。这种做法有利于鼓励雇员将主要精力集中在全局生产上，而不必担心是否能够满足加工周期的要求。
车间所强调的质量问题最终体现在成品上，它同样也取决于优质的原材料和其他基本项目。正如Erickson先生所说的那样：“种瓜得瓜，种豆得豆。”
为此，车间为冷却液付出了高昂的代价。Erickson先生说：“购买每加仑10～12美元的冷却液对于某些车间而言似乎是比较昂贵的，但其使用期较长，因此这样的投资也是值得的。”由于该车间采用了优质的过滤系统，因此这种冷却液一直可以使用到机床被卖出为止。他说：“我们考虑问题的底线在于价值，而不在于价格。”
所有工件完全一致
Highland公司的雇员在考虑加工工件时，并不是从“有人看管”或“无人看管”的角度出发。因为所有工件的加工都是从无人操作的角度进行考虑的。车间设计的加工工艺都是采用同样的方式，不管是否有人监督和看管。
按照Highland公司的观点，一个工件的加工是否有人看管，这对使用不同的进给速度、加工速度和其他参数都没有任何意义。如果零件的加工方法不一致，那么生产的零件质量也不可能稳定。Nolan先生说：“我们的想法就是要开发一种任何时候都能使用的完美工艺。”
在创建一个完美的加工工艺以后，Highland公司将无灯光作业看作是一个额外的优势，而不是依靠它作为一个赚钱的手段。工件在白天加工时由操作人员监控验证，然后在无人化加工的过程中，采用保守的方法。例如，一把刀具如果在磨损前能够加工500个零件，那么当操作人员白班结束离开车间后，可将机床调试设置到只加工250个零件的状态。将机床运行的时间设置到远远低于刀具预期使用寿命的极限，这样可以保证刀具能够加工生产出优质的零件。从车间的角度来看，它几乎在没有支付更多费用的情况下生产了250多个零件，也就是说无需人员参与操作，而且所支付的额外费用极少。
Erickson先生说：“无人化作业并不意味着车间每天都要工作24h。我们采用无人化作业的目的只是希望能够按照我们的能力生产出额外的零件。无人化作业只是作为一种赚取利润的手段，并不是非得依靠它。”
PM的整体处理方法
车间最惊人的想法之一就是采取的预防性维护(PM)方法，它不是以单独的时间表形式作为规则。相反，车间是将其结合到具体的生产之中。例如，在完成每项加工任务以后，操作人员将所有的刀具和应该维护的各项部件卸除，并彻底地清洁每台机床。Erickson先生说：“因时间过长而越积越多的油污会影响铣削轴套的齿轮。”他曾经在其他的加工车间中看到过类似的问题。然而，对Highland公司来说，这已经不是一个问题了。因为，他们公司的操作人员在完成每项加工任务之后，都会将轴套卸除下来，然后检查轴承的情况。Nolan先生说：“这种PM预防性维护方法能够说明为什么该公司的机床能够较长时间的保持其价值。此外，在完成每一项加工任务以后，应使机床保持‘完好如初’的状态，雇员可从这里学到他们所操作设备的内外结构，这样可以使排除故障和解决问题更加容易。”
Nolan先生说：“我们不回避机床的再次调试设置问题，我们越来越精于解决此类问题。在日常工作中，当我们完成此类费时的工作之后，将使我们的生产效率进一步提高。”
提高工艺水平
Highland公司采用无人化加工方法是对每项操作精益求精的结果。为了鼓励雇员积极参与这项活动，公司对提出优秀设想和建议的雇员会给与一定的奖励。
公司在开展对技术不断精益求精的活动方面拥有以下事例：公司在车间的刀具预调区设立了一个很小，而且装有熔融塑料的容器。在完成每项加工任务以后，刀具被放入到熔融的热塑料之中，然后再将其放入到一个抽屉内，贴上标签，标明加工的工件和客户的名称。当再次需要加工同样的工件时，操作人员可以再次使用这些刀具。如果刀具已经磨损，操作人员可以根据刀具磨损的情况找到相关的线索，进一步提高特殊加工的工艺水平，以便在下一次加工时能够生产出质量更好的“宝石”。
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