价值工程在工程机械产品上的应用

摘要: 在工程机械系列产品的生产过程中,充分应用价值工程理论,以价值分析的方法判断产品及现行工艺的功能、成本及其价值,在改进产品结构、降低材料消耗、优化工艺及路线、专用机床与工装应用等多方面进行了探索,有效降低了成本,取得了较好的经济效益。

Abstract: In the manufacturing process of construction machinery products, the value engineering theory should be applied thoroughly, for it can offeranalyzing methods to determine the function, cost, and value of the present processes. Meanwhile, it further explores many aspects, such as the improvement of product structure, the reduction of material consumption, the optimization of processes and routes, and the application of special machines and equipments. Thus, the cost has been reduced effectively, and the better economic efficiency has been achieved.

关键词:价值工程;工程机械;降成本

Key words: value engineering;construction machinery;cost reduction

中图分类号:TH14文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)05-0106-03

0引言

工程机械产品作为一拖集团公司的一大支柱产品,对保持公司可持续性发展具有重要的意义。但随着中国工程机械行业的高速发展,如何更好的提升公司的经济运行质量,扩大经营持续发展显得尤为重要。因此,自2007年初开始,一拖(洛阳)工程机械有限公司(以下简称工程机械公司)即开展了利用工艺优化与工艺创新降成本的工作,在项目组的指导下,通过产品及工艺优化分别在提高金属材料利用率、减少辅助材料消耗、提高生产效率降低加工成本、降低物流成本、优化产品设计等五个方面进行大胆的创新与改革,取得了较好的成效。

1提高金属材料利用率

1.1 现状数控火焰和等离子切割机在工程机械公司已经普及,但是由于缺乏数控切割的经验与整张钢板套割等理念,使数控切割机在使用过程中普遍存在切割生产效率低,钢材和耗材浪费严重的问题,具体表现为:在钢板的局部进行切割,产生大量边角余料或剩余钢材,造成钢材的严重浪费;不能做到自动穿孔和自动切割,切割工人凭借经验和眼睛观察,通过手工方式调整和控制穿孔过程、切割速度和拐角加减速,造成数控切割机的生产效率不能得到有效发挥;每个零件要预热穿孔并逐个切割,没有使用共边、借边、桥接、连割等高效切割方式,不仅容易发生热切割变形,而且火焰预热穿孔耗时耗材,造成切割效率低,等离子割嘴损耗浪费严重。

公司的钢板材料利用率长期在73%左右徘徊,而行业内先进企业已达到80%以上,差距巨大,加上钢板价格的大幅度波动又进一步挤压了公司的盈利空间。

1.2 采取措施项目组首先确立了全新数控切割理念,通过研究先进工艺方法,引进套料编程软件QuickNEST、建立切割下料图形库优化切割工艺,实现了高效高质量切割、节省钢材和耗材、建立全新数控切割理念和技术方法的目的。实现了数控切割机全时切割、自动切割、高效切割、高质量切割和高套料率切割;提供了完善的自动穿孔和自动切割工艺,通过调用板材切割参数库和自动切割程序,实现自动切割。通过调用切割下料图形库中同材质零件优化切割工艺,用共边、连割、借边、桥接等高效切割编程方式,利用不同钢材合理套料,既提高材料利用率,又有效减少预热穿孔,减少重复切割,防止零件热切割变形。

以装载机动臂板的数控热切下料为例,图1是以前的动臂板数控编程系统下料图,图2是引进套料编程软件后动臂板的下料图。

在以前的数控编程系统中,动臂板的下料边料很大,当需要利用边料切割其它零件时,则要采用仿形切割或手工切割,不仅材料利用率低,而且生产效率也很低。套料编程软件QuickNEST使用后在动臂板的边料中直接套入拉杆板(四件)、贴板两种(各八件),有效的提高了材料利用率与生产效率。

1.3 经济效益分析此项目自2008年1月开始实施,通过重新核算材料消耗定额,钢板材料利用率提升3个百分点以上。效益分析见表1。

项目实施后,2008~2009年累计降成本348.91万元。

2减少辅助材料消耗

2.1 现状路试试验是检验产品整机系统工作状况的重要步骤。装载机试验工艺要求进行2小时路试试验,3小时工况试验。前几年一直是在厂外郊区进行,距离较远装载机每次来回路程60km。因试验场地原用于拖拉机试验,许多设施并不适应装载机试验要求,以致油料消耗较大。

2.2 采取措施设计装载机厂内工况试验配重块、装载机厂内上车台、规划厂内试验场地及平面布置图、制定厂内试验规程,实现了整机试验工艺(路况试验与工况试验)的优化。优化内容如表2所示。

通过以上试验工艺优化,减少了机械从厂区至郊外试验厂往返路途中的柴油消耗。由于土的密度较小,在郊外工况试验(如:动臂举升试验与沉降试验)时负载较小,往往需要重复同一动作进行试验,工艺配重使用后,降低了同一动作的重复试验次数,从而有效的节约了柴油的消耗。

2.3 经济效益分析此项目自2007年3月开始正式实施,不仅成功的完成了装载机整机试验中各类试验项目的要求,达到了试验目的,而且节约了整机试验过程中0#柴油的消耗。具体效益分析见表3。

项目实施后,2007~2009年累计降成本133.48万元。

3提高生产效率,降低加工成本

3.1 现状公司装载机产品中80%的大型板类结构件上的孔,由于设计要求,均在镗床上加工,不仅加工成本高,更造成了镗床负荷过大,成为生产中的瓶颈。

3.2 采取措施项目组通过调研,并结合公司现有的生产能力、设备状况,设计了钻床镗孔装置――钻镗模。此装置的成功应用,将80%大型板类结构件的镗床工序转移到摇臂钻床上加工,有效的降低了镗床的负荷,解决了生产瓶颈,同时也增加了钻床的加工优点,从而大幅度提高了生产效率,降低了生产成本。

以装载机前车架侧板的加工为例,图3是装载机前车架侧板在钻床上使用钻镗模加工的示意图,图4是装载机前车架侧板在镗床上加工的示意图。与工艺改进前采用镗床加工相比,零件的装夹由竖直立装(采用专用吊具,装夹繁琐、困难)改为横向平装(采用普通吊带,装夹方便、安全),装夹速度快、效率高,零件加工时由原来的2人/机改为1人/机。同时,由于钻镗模内安装有定位轴承,加工时使用的专用刀杆与机床之间不易产生共振,加工精度较高,避免了镗床加工时精度受人为因素影响较大的现象。钻镗模在使用中采用一模一用(一种零件使用一种钻镗模),使用专一,操作难度小,非常适合批量生产。

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钻镗模的推广应用,使钻床实现了的镗削加工,扩大了钻床在工程机械产品生产中的使用范围,提高了钻床的加工质量。

另一方面,通过对装载机各类结构件采用专用机床加工进行策划,如:前车架的加工采用一台镗铰接孔与铣桥连接面组合机床、一台镗两侧翼箱孔专机(四组孔能同时镗)等,使ZL50D装载机、ZL50F装载机、ZL30F装载机、ZL30-II装载机中的前车架、动臂焊合实现专机加工,大大提高了生产效率,降低了加工成本。

3.3 经济效益分析大型镗床的加工费用为340元/小时,摇臂钻床和专用机床的加工费用为15元/小时,每小时可降成本:340-15=325(元)。此项目从2007年2月开始实施,具体效益分析见表4所示。

项目实施后,2007~2009年累计降成本2109.25万元。

4降低物流成本

4.1 现状工程机械公司以往的生产主要以单件小批量为主,设备的布局较为分散,随着产量的不断增大,物流成本在生产成本中的比重愈发突出。同时,在批量生产的过程中,随着加工路线及工艺的调整,各生产工序越分越细,频繁的物流显然不能满足高效生产的需要。因此,如何实现规模化生产,有效减少物流在降低整机成本中显得尤为重要。

4.2 采取措施根椐工程机械公司产业结构调整与生产纲领,项目组对加工设备进行了科学的布局调整,优化了工艺路线,达到了降低物流成本的目的。

4.2.1 由于装载机的前车架是装载机四大结构件中加工难度最高的部分,体积大、精度高,装夹及更换零件极不方便,如果能够对前车架进行流水线式加工,将会大幅度提高生产效率,降低生产成本。因此,将机加车间Z310摇臂钻床调整到铆焊车间新增的ZL50F装载机前车架专机一侧,组成了ZL50F装载机前车架加工生产线,从而减少了前车架(重3吨)从铆焊车间向机加车间的一次转运,及其在机加车间内部的一次转运。每台ZL50F装载机节约物流成本120元。

4.2.2 将机加车间Z35摇臂钻床调整到结构车间切割下料处,在此处直接使用钻镗模加工ZL30F装载机内、外侧板与动臂板,从而减少了ZL30F装载机中若干零件(共重2吨)从结构车间向机加车间的两次转运。每台ZL30F装载机节约物流成本80元。

4.2.3 将结构车间3吨压力机调整到总装车间推土机装配线处,在此处对T140推土机后桥箱(重2吨)两侧半轴进行压装,减少了该后桥箱装配过程中在结构车间与总装车间之间的两次转运。每台T140推土机节约物流成本80元。

4.3 经济效益分析该项目从2007年开始实施,具体效益分析如表5。

项目实施后,2007~2009年累计降成本11.47万元。

5优化产品设计

5.1 现状ZL50F装载机后配重采用铸件结构,由于价格因素造成该零件成本很高,相对而言焊接式配重成本远远低于铸件配重,且装配方便。配重的作用仅仅是保持整机的平衡,配重的形式并不影响主机任何性能。因此,应重新设计更合理的焊接式配重。

5.2 采取措施首先,对ZL50F装载机后车架工艺件图纸进行优化,使其既可以和新型的焊接配重连接,又能将原来的结构简化;其次,根据ZL50F后配重重量要求,重新设计焊接式后配重,使其满足ZL50F整机性能要求;最后,重新优化设计了后配重电瓶箱结构,使其适应ZL50F新型免维护电瓶的安装。

通过优化设计,将ZL50F装载机的铸件配重改换成焊接式配重,不仅节约了生产成本(焊接式配重主要原料为:废钢砂、钢板废边料、水泥、沙子),而且装配也比以前的铸造配重方便很多,如:减少了电瓶箱与脚踏板的安装等,提高了生产效率,同时,丝毫不影响整机性能。

5.3 经济效益分析ZL50F装载机焊接配重比原铸造配重(含相关附件:电瓶箱、脚蹬、螺栓等)价格便宜4500元。此项目自2008年10月开始实施,截止到2009年底,共计生产ZL50F装载机108台。节约成本:4500 ×108=486000(元)。

通过以上项目的实施,2007~2009年工程机械产品累计降成本2651.71万元,具体内容如表6。

6结束语

在此次产品及工艺优化的整个过程中,充分应用了价值工程的思想,以价值分析的方法准确判断产品及现行工艺的功能、成本及其价值,在改进产品结构、降低材料消耗、工艺及路线优化、专机与工装应用等多方面进行了探索。通过方案创新和优选,达到了以最低成本取得必要功能效果的目的,有效的降低了成本,取得了较好的经济效益。

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