用于管理生產(chǎn)碳纖維部件的制造廠的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及優(yōu)選用于航空工業(yè)中的碳纖維部件或結(jié)構(gòu)的制造。
[0002]更具體而言，本發(fā)明涉及用于管理制造碳纖維部件的工廠內(nèi)的多個(gè)設(shè)備和操作的方法，以便提高生產(chǎn)率并且由此降低制造成本。本發(fā)明的方法還允許關(guān)于缺陷或低質(zhì)量的原因的檢測(cè)和修正，因此本發(fā)明的方法還能提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0003]本發(fā)明提供用于在低生產(chǎn)力節(jié)奏的行業(yè)中檢測(cè)和修正降低生產(chǎn)效率的原因的方法論。
【背景技術(shù)】
[0004]用于提高工廠效率的傳統(tǒng)方法論主要在汽車(chē)工業(yè)中進(jìn)行了實(shí)施，其中，全面生產(chǎn)維護(hù)(TPM)方法通過(guò)更好地利用維護(hù)資源和生產(chǎn)資源而用于提高機(jī)器的可用性。
[0005]設(shè)備綜合效率(OEE)是用于測(cè)量工廠中的每套設(shè)施或設(shè)備的效率的眾所周知的方法論。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)OEE能夠計(jì)算出百分比數(shù)值，該百分比數(shù)值表明實(shí)際效率在不同情況下需要達(dá)到什么程度才能夠?qū)崿F(xiàn)原計(jì)劃的生產(chǎn)率。OEE將制造單元的性能分為三個(gè)單獨(dú)的但可測(cè)量的概念:可用性、生產(chǎn)力和質(zhì)量。因此，OEE以如下方式計(jì)算:
[0006]OEE =可用性X生產(chǎn)力X質(zhì)量。
[0007]該等式的每個(gè)概念均代表工藝的能夠改進(jìn)的一個(gè)方面。
[0008]OEE的特征在于以下方面:
[0009]-考慮良好部件而不是有缺陷的部件。
[0010]-考慮實(shí)際制造的部件而不是原計(jì)劃的部件。
[0011]-對(duì)于要計(jì)算的OEE而言，各種部件是必要的。
[0012]-OEE最適于以下工藝，在這些工藝中，質(zhì)量控制基于“通過(guò)-不通過(guò)”的選擇，其中，將有缺陷的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成廢料是經(jīng)濟(jì)上可接受的，因?yàn)椴考膬r(jià)值或工藝的附加值不是太尚。
[0013]-OEE由在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)制造的“X”部件構(gòu)成，例如:關(guān)于在2天內(nèi)制造出的2000個(gè)部件的OEE為85%。
[0014]-根據(jù)關(guān)于部件的標(biāo)準(zhǔn)(100%0ΕΕ)，從計(jì)劃時(shí)間中減去還未有生產(chǎn)性的時(shí)間。
[0015]-OEE起始于100%，該百分比代表計(jì)劃用于生產(chǎn)各種部件的總時(shí)間。一旦經(jīng)過(guò)了計(jì)劃的時(shí)間，則判定所有期望的部件是否已經(jīng)制造完成。當(dāng)存在較少的單元時(shí)，則將差額分配至六個(gè)OEE損失類(lèi)別中的每一個(gè)類(lèi)別。通過(guò)將生產(chǎn)出的良好部件除以計(jì)劃的部件的數(shù)量計(jì)算OEE百分比。
[0016]美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US2008/0010109A1、US2002/0099463A1是以O(shè)EE的計(jì)算為基礎(chǔ)的用于管理多個(gè)設(shè)備的系統(tǒng)的示例。
[0017]根據(jù)定義，OEE(設(shè)備綜合效率)是對(duì)機(jī)器總體效率的測(cè)量，因此，其只能在已經(jīng)生產(chǎn)出大量單元之后測(cè)量該機(jī)器的效率。然而，OEE不能夠在制造單個(gè)部件或單元所需要的每個(gè)操作或子工藝的期間測(cè)量效率。特別地，OEE不是適于在如下操作中測(cè)量效率的方法論，這類(lèi)操作屬于不能一生產(chǎn)出部件來(lái)就測(cè)量部件的質(zhì)量，而是在若干天甚至若干個(gè)星期之后才能進(jìn)行測(cè)量的類(lèi)型，如同生產(chǎn)用于航空工業(yè)的碳纖維部件的情況。
[0018]因此，OEE是適于在傳統(tǒng)行業(yè)中測(cè)量效率的方法，該傳統(tǒng)行業(yè)諸如冶金相關(guān)、汽車(chē)工業(yè)、電子部件等，在這些行業(yè)中，每天生產(chǎn)大量具有標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的部件，并且其中，質(zhì)量控制是基于良好部件通過(guò)/有缺陷的部件不通過(guò)的理念。
[0019]然而，在構(gòu)想本發(fā)明的過(guò)程中，已經(jīng)意識(shí)到對(duì)于具有不同的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)并且生產(chǎn)部件的節(jié)奏低(low cadence)的其他類(lèi)型行業(yè)一這些行業(yè)中，制造工藝高度地精細(xì)和復(fù)雜一而言，OEE不是用于提高效率的良好的方法論，因?yàn)镺EE不能夠充分地測(cè)量影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量、工藝效率以及最佳設(shè)備性能的所有方面。
[0020]在生產(chǎn)節(jié)奏低的工廠的情況下，例如用于為航空工業(yè)生產(chǎn)碳纖維部件的工廠，其可能花費(fèi)甚至若干天來(lái)生產(chǎn)例如由碳纖維制成的單個(gè)板。
[0021]諸如帶鋪設(shè)技術(shù)(ATL)設(shè)備、纖維鋪放設(shè)備等的用于加工碳纖維的設(shè)備和工藝的操作是高度復(fù)雜的，并且受許多直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量的工作參數(shù)的影響。
[0022]OEE應(yīng)用在這種設(shè)備和工藝中，只能用來(lái)修正次要因素，以及起到很少的粗略修正的作用，而對(duì)提高工藝的效率沒(méi)有實(shí)際作用。許多有關(guān)的工作參數(shù)可能未被OEE考慮到，因此，關(guān)于低有效性(effectiveness)的重要的問(wèn)題或原因?qū)υ摲椒ǘ匀匀皇请[藏的，并且未得以修正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023]本發(fā)明涉及一種用于管理生產(chǎn)碳纖維部件的制造廠的方法，該制造廠包括用于加工碳纖維的一個(gè)或更多個(gè)設(shè)備，該方法包括如下步驟:收集涉及需要供應(yīng)至所述設(shè)備的碳纖維的質(zhì)量參數(shù)的數(shù)據(jù)，收集涉及所述多個(gè)設(shè)備中的至少一個(gè)設(shè)備的操作參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，收集與至少一個(gè)操作相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)時(shí)間，該至少一個(gè)操作是用于制造一個(gè)碳纖維部件的工藝的一部分，根據(jù)預(yù)定的分類(lèi)表將收集到的生產(chǎn)時(shí)間分類(lèi)為附加值生產(chǎn)時(shí)間或分類(lèi)為浪費(fèi)的生產(chǎn)時(shí)間，計(jì)算用于該操作的效率參數(shù)，其中，該效率參數(shù)作為多個(gè)所述附加值生產(chǎn)時(shí)間的和與完成所述操作所需的生產(chǎn)時(shí)間段的比例來(lái)計(jì)算，將計(jì)算出的效率參數(shù)與該效率參數(shù)的理想數(shù)值相比較，如果存在偏差，那么基于該實(shí)時(shí)收集到的數(shù)據(jù)識(shí)別關(guān)于所述浪費(fèi)的生產(chǎn)時(shí)間的原因，修正多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)，以便減少關(guān)于該操作的浪費(fèi)的生產(chǎn)時(shí)間。并且本發(fā)明通過(guò)提供用于有效地管理生產(chǎn)碳纖維部件或結(jié)構(gòu)的多個(gè)設(shè)備和工藝的方法，圓滿(mǎn)地解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)。
[0024]本發(fā)明中開(kāi)發(fā)的方法論能夠在制造如下產(chǎn)品并且不接受有缺陷的部件的生產(chǎn)的工廠中提高效率，從而降低生產(chǎn)成本，其中，該產(chǎn)品為在制造方面其復(fù)雜度、價(jià)值和難度使得必須避免在其中存在任何隨附的干預(yù)的類(lèi)型。不同于0ΕΕ，在本發(fā)明的方法中，假定(在大多數(shù)情況下)良好部件的數(shù)量等于生產(chǎn)出的部件的數(shù)量，即，沒(méi)有生產(chǎn)出有缺陷的部件。
[0025]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種用于管理生產(chǎn)諸如CFRP的碳纖維部件的工廠或制造廠的方法，其中，該制造廠包括用于加工碳纖維的一個(gè)或更多個(gè)設(shè)備。術(shù)語(yǔ)加工在此處解釋為包括任意操作步驟，該操作步驟包括在工廠內(nèi)處理固化的或未固化的碳纖維(例如碳纖維的預(yù)成型)，或者甚至是將已完成的部件運(yùn)送至客戶(hù)的過(guò)程，其中該客戶(hù)例如是將數(shù)個(gè)部件組裝在一起的另一個(gè)工廠。
[0026]用于加工碳纖維的所述設(shè)備通常是自動(dòng)化設(shè)備，并且由以下設(shè)備的任意組合構(gòu)成:ATL(帶鋪設(shè)技術(shù))設(shè)備、纖維鋪放設(shè)備、碳纖維切割設(shè)備、切邊機(jī)、熱壓罐、非破壞性試驗(yàn)設(shè)備、熱成型設(shè)備等。
[0027]本發(fā)明的方法包括收集數(shù)據(jù)的步驟，該數(shù)據(jù)涉及將要供應(yīng)至設(shè)備或正由設(shè)備加工的未固化的和固化的碳纖維的質(zhì)量參數(shù)。質(zhì)量參數(shù)的示例如下:
[0028]-未固化碳纖維的增補(bǔ)值(tackingvalue)，該增補(bǔ)值能夠例如通過(guò)超聲波測(cè)量裝置收集。未固化碳纖維的不理想的增補(bǔ)會(huì)由于缺乏材料吸附力(grip)而導(dǎo)致孔隙的產(chǎn)生。
[0029]-切邊過(guò)程:產(chǎn)生分層。以超聲波檢驗(yàn)的方式檢測(cè)。
[0030]-缺層:在部件中不能產(chǎn)生足夠的抵抗力。以自動(dòng)化檢驗(yàn)的方式檢測(cè)。
[0031]-碳纖維條之間的間隙。
[0032]-用于檢查正在制造的碳纖維部件的質(zhì)量的檢查時(shí)間。
[0033]在本發(fā)明的方法中，還收集與所述設(shè)備中的至少一者的操作參數(shù)相關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這些參數(shù)的示例如下:
[0034]-壓實(shí)機(jī)壓力:如果該壓實(shí)機(jī)壓力不充足的話會(huì)產(chǎn)生孔隙。這能夠通過(guò)超聲波檢驗(yàn)來(lái)檢測(cè)。
[0035]-用于將碳纖維層壓實(shí)的壓實(shí)時(shí)間。
[0036]-1MAS:偶然觸及部件的異物，例如困在層之間的塑料部件。這能夠以自動(dòng)化檢驗(yàn)的方式檢測(cè)。
[0037]-工作環(huán)境的溫度和濕度。
[0038]-設(shè)備的計(jì)劃性停止和非計(jì)劃性停止。
[0039]-運(yùn)行之間的間隔=>質(zhì)量
[0040]-水分含量=>質(zhì)量
[0041]-操作者=> 不直接影響結(jié)果，但是在某些情況下與微小的停止(Micro-stops)相關(guān)聯(lián)
[0042]-葉片循環(huán)的次數(shù)=>微小的停止
[0043]-馬達(dá)消耗=> 故障
[0044]-超聲波監(jiān)測(cè)的頻率=>質(zhì)量
[0045]-壓實(shí)時(shí)間=>質(zhì)量
[0046]-檢驗(yàn)層的時(shí)間=>質(zhì)量
[0047]-部件的P/N= >不直接影響結(jié)果
[0048]-廢料的長(zhǎng)度=>微小的停止
[0049]在工廠運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)持續(xù)地收集這些涉及碳纖維的質(zhì)量以及設(shè)備的操作的數(shù)據(jù)，并且將這些數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在例如計(jì)算機(jī)中，以便于其后續(xù)的加工。
[0050]從將新的碳纖維拆封的步驟到將最終產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)焦S之外的用于制造碳纖維部件的整個(gè)工藝劃分為數(shù)個(gè)操作。
[0051]相應(yīng)地，每個(gè)操作均能夠方便地劃分為數(shù)個(gè)子操作，以便于對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0052]更具體地，對(duì)于本說(shuō)明書(shū)，一個(gè)工藝限定為在用于將原材料(未固化的碳纖維)轉(zhuǎn)化成對(duì)客戶(hù)有用的最終產(chǎn)品的工廠(最終客戶(hù)或相同公司的另一個(gè)工廠)中的一系列操作(包括在機(jī)器、