精益制造塑造了一个细胞

美丽还是丑陋?当然，这取决于你如何看待它。有些人会说，图1中所示的推车上的物品几乎不是什么漂亮的东西。装着四个去毛刺工具的纸板垫又脏又普通。旁边的木架有缺口和磨损。挂在推车把手上的红色电池驱动工具也有污垢。

然而，对布伦达·富兰克林来说，推车和里面的东西都是美丽的东西。富兰克林女士是在加工车间工作的生产专家之一，在那里推车在航空航天应用的“尾翼”生产中发挥着重要作用。对她来说，这种车代表了一种更流畅、更容易、更有效的方式，可以在将每只加工过的鳍送到检验站之前，对它们进行清洁、去毛刺和处理。多亏了这个推车和加工单元中其他精心设计的工作站，富兰克林女士可以在四个翅片上完成一些手工操作，同时在数控卧式加工中心(HMC)上加工另外四个翅片。该电池提供了一个连续的流程，使每个鳍几乎通过整个生产过程。这就是精益生产环境中细胞的美妙之处。

细胞设计科学

该单元位于精确加工和制造，位于塔尔萨，俄克拉荷马州的航空工业车间。precision为波音公司和其他航空公司生产商用和非商用飞机的零部件。飞行控制面，也就是车间里所说的尾翼，是这里加工的一些比较简单的零件。例如，许多其他复杂的铝和钛工件是在五轴加工中心加工的。

该公司于1994年开始生产尾翼。当时生产的数量相当低，一个月456个。一台机器和一名操作员专门负责这项合同。然而，在1999年，订单数量急剧上升，在很短的时间内达到了每月1600个。当时，precision一直积极参与波音的倡议，帮助其供应商实施精益制造技术。

改进尾翼生产过程是一个理想的机会，以应用制造技术，精密人员正在采取的一致努力的一部分，以“精益”思维转变。2001年，公司针对尾翼生产过程开展了一系列加速改进车间(AIWs)。总部位于辛辛那提的精益制造和加工咨询公司TechSolve，与波音公司的代表一起，在此期间充当了推动者。最显著的结果是2002年安装的三机电池。

“我们学到的第一件事是，必须把重点放在整个生产过程，价值流上，”该公司的制造经理之一乔•麦克韦西(Joe McWethy)表示。“精益制造的本质是创建一个生产系统，它能在客户需要的准确时间、准确数量地生产客户需要的产品。”

他解释说，精益制造提供了创建该系统的方法。据麦克维西说，精益思维使设计电池几乎成为一个科学过程。细胞中的每一个元素都有一个明确的原理，也有一个可测量的方法来证明每一个元素是否实现了它的目的。

在这个案例中应用的最重要的精益制造工具之一是价值流映射。价值流映射是一种图形化技术，用于寻找通向更少浪费的零件生产的路径。第一步是捕获“当前状态”，以清楚地了解在现有过程中哪些地方添加了价值，哪些地方没有添加价值。在这种情况下，当前状态图帮助公司确定必须解决的具体问题:

• 未来对鱼鳍的需求将在短短几个月内翻两番。
• 手动加载、处理和去毛刺的过程存在严重的安全隐患。
• 质量测量表明在低于所需能力水平的过程中发生了变化。
• 各工序在不考虑下游业务需要的情况下单独运作。
• 未来的需求将包括在小鳍和大鳍之间的混合有一个更高的波动。

价值流映射然后设想一个“未来状态”，显示如何重新安排生产资源以减少浪费。在创建未来状态图时，规划者设想了一个所有非加工过程都将在单元内进行的单元。目的是根据预先计算的起飞时间生产鳍。Takt time表示为满足客户要求，零件必须生产的频率。Takt time帮助车间确定单元应该有多少台机器，必须达到哪些周期时间，以及在机器循环过程中有多少时间可以完成所有其他工艺步骤。

这些数字表明，如果有自动化的话，多少自动化是合适的。例如，在可交换的托盘上安装液压夹紧装置是有意义的，但在这一点上安装机器人就没有意义了。同样，所有的非加工过程都经过仔细检查，以尽量减少不能增加价值的活动或运动。然后这些过程被安排好，这样鳍片就可以在一个连续的流动中从一个移动到另一个，也就是说，在步骤之间不需要分批。

细胞的解剖学

该单元由三个卧式加工中心组成。细胞产生两种大小的尾鳍——较大的重约7.5磅，较小的重约三分之一，大小只有一半。大鳍在Kiwa KNH400 HMC上加工，而小鳍在丰田FA450 HMC上加工。两台机器都有旋转托盘更换器。每个托盘都有一个定制的夹具，专用于或大或小的鳍，允许四个鳍在一个循环中一起加工。第三台机器，另一台Kiwa KNH400，被设置来做大或小的鳍。托盘梭允许四个托盘中的任何两个(两个用于小鳍和两个用于大鳍)安装在机器上。图2显示了单元格的布局。

两个工作站位于Kiwa和Toyoda加工中心之间。一个工作站持有检查夹具，用于检查每个鳍上的几个关键特征，而另一个是插入两个衬套的工作站。在检测夹具台上有一台个人计算机，可以在现场输入检测数据。检查夹具和PC安装在旋转底座上，以便机器操作员在工作台的任何一侧使用。

本文开头描述的丑陋/美丽的推车作为零件运输工具，从一个工位移动到另一个工位，并作为移动的去毛刺中心。这三台机器都有自己的手推车。

翅片作为铝铸件进入槽内。离开电池准备运往客户的鳍片已经过加工、去毛刺、清洗、检查、阳极氧化并安装了衬套。外部分包商在电池外进行阳极氧化，但离开电池的鳍片每天都被匹配数量的阳极氧化鳍片所取代，因此阳极氧化步骤与电池内的零件流量和加工时间无关。

这不是关于更快的加工

值得注意的是，电池上的加工周期与最初用于生产翅片的机器上的周期没有太大的不同。所有生产率的提高和质量的改善都是通过增加新机器和在加工的同时执行所有其他生产步骤来实现的。换句话说，这些步骤可以在机器的周期时间内完成(不到半小时)。

这个目标的一个含义是将机器的装载和卸载时间归零。这是通过使用自动托盘更换器来实现的，这样机器就只闲置足够长时间来更换托盘，这一步只需几秒钟。

然而，装卸托盘也必须精简。这里的主要贡献者是每个托盘上的一组定制夹具。这些固定装置由四个垂直安装板组成，彼此成直角，如图3所示。装置是在室内设计和建造的。在每个板切割允许访问鳍的两边，以便口袋在每一边可以在一个设置铣削。夹紧是液压的，提供快速，一致和可重复的工作保持。夹具液压系统的设计和安装需要VekTek公司(Elwood, Kansas)的专业知识，VekTek公司专门从事工作夹具自动化。以前的手动夹紧方法需要使用Allen扳手进行多次旋转，这是一项疲劳和不一致的杂务。改进的夹紧也导致了更一致的加工结果。

其他处理活动所需的时间也必须压缩。手推车就是一个很好的例子。它们用于将翅片运输到和从分配给它们的机器的托盘装载站之间。一个简单的木架将四个鳍放在v形槽中。

第一个槽中的翅片总是由夹具中第一个工位上拆卸下来的加工翅片替换。第二个槽中的翅片总是用从第二工位上取下的翅片替换，依此类推。通过在每一步移动鳍时保持这些位置，鳍可以保持连续的顺序而不做标记。以前，每一个翅片从机器上下来都需要标记，但是在阳极氧化前去掉标记会导致延迟和质量问题。

当翅片从HMC上移除时，推车就变成了一个便携式的去毛刺站。v形槽允许鳍片翻转，以便操作者在移动到下一个鳍片之前可以对鳍片两边去毛刺，如图4所示。一旦取出，去毛刺工具不会被放回车的顶部托盘上的指定切口，直到所有四个鳍都完成了这一特定步骤。最后，用脱脂剂擦拭鱼鳍。根据自己的经验，富兰克林指出，每走一步翻转脚蹼，下一步翻转脚蹼，可以节省大量时间，需要的重复动作也更少。

检查站的安排也同样节省了时间和精力。在检查台中，每一个翅片都要经过几次测量和检查程序，然后在处理下一个翅片之前被放回机架上原来的槽位。

检查后，操作人员将推车推到一个箱子上，以便装运到阳极氧化器，并将其替换为阳极氧化器之前返回的阳极氧化鳍片。出口和进口鳍片的交付(3天周转)是协调的，以便零件的流动是无缝的。

然后推车移动到衬套插入站，那里的活动也被简化了。例如，一个液压机取代了以前的手工操作的插入衬套到翅片的底部。在检查安装衬套和橡胶冲压一个独特的零件编号后，操作员将完成的翅片送到集装箱为客户。空卡装载新铸件，并被带到HMC，在那里一个等待但已装载的托盘被交换为一个准备卸载的托盘。

一个循环的圆不断重复着。在产量最高的时候，该工厂每周工作5天，分两个12小时轮班。对cell规划期间绘制的当前和未来状态图中显示的增值时间和非增值时间的分析表明，流经cell的部件的增值时间总共为453分钟，而在安装cell之前为458分钟。然而，非价值时间从转移到蜂窝制造前的52.5天下降到转移后的仅4天。

调整产品组合

第三台机器在细胞中的作用值得注意。因为它既可以处理大的也可以处理小的翅片，它为单元中的其他两台机器提供了备份，允许它们在计划(或非计划)维护时闲置，而不中断零件流。更重要的是，这台机器有助于平衡生产混合。

由于两种尺寸的翅片的订单数量不同(较大的翅片的订单通常较高)，这第三台机器可以生产所需的混合数量，超过其他两台机器生产的数量。托盘穿梭机最大限度地减少了从一种尺寸到另一种尺寸的转换。

未来状态

由于精益制造是一种持续的努力，以消除生产过程中的浪费，因为precision非常重视精益制造，该公司已经在展望进一步改进的鳍片单元。目前最紧迫的问题是建立更好的材料管理工具，用于铸造供应商和precision之间以及precision和客户之间的流动。

“我们还没有一个真正的拉动式系统，”McWethy先生说。作为证据，他指出，该商店储存了大量的铸件库存，以适应铸造者的生产计划，而不是支持电池的需求所需的小得多的数量。

同样，商店和客户正在研究一种提供交付需求的可视化信号的方法。一项建议要求在客户的设施中安装摄像头。该摄像头将与互联网相连，这样precision就可以通过视频显示查看需要补充多少集装箱。这种访问方式将消除每周多次通过电子邮件发送此信息的需要。

最后，麦克维西说，该店预计鱼翅的订单最终会下降。这意味着为一个缩小的单元开发一个未来的状态图，它将继续满足成本和生产力的目标。他说:“我们认为这将有助于我们以更及时、更有序的方式重新使用设备。”缩小单元的前景强调了按照精益原则设计单元的好处。“当那个时候到来的时候，我们没有很多可能被遗弃的专业自动化设备。”