浅谈自动扶梯结构及工艺的优化方法

马 雷

（蒂森克虏伯扶梯（中国）有限公司，广东 中山 528437）

浅谈自动扶梯结构及工艺的优化方法

马 雷

（蒂森克虏伯扶梯（中国）有限公司，广东 中山 528437）

探讨了自动扶梯在优化产品结构设计及产品加工工艺等方面的应用与意义，指出优化产品结构设计及产品加工工艺，必须是建立在确保产品品质的前提下进行，同时在一定程度上既可优化产品结构及简化产品工艺，又可提高生产效率；无论是从简化生产加工工艺方面还是降低产品成本方面，都具极大的意义。

结构设计；优化；简化；加工工艺；降低成本

随着自动扶梯市场用户对产品要求的多样化，对制造成本提出了严峻的挑战。产品制造成本越高，产品的市场占有份额将会受到影响，这就要求制造企业从多种渠道分析、研究，找出合理的方法，实现成本的降低。本文从优化产品零部件结构设计、优化产品制造过程入手，对自动扶梯传统设计、生产工艺的优化进行探讨。

1 自动扶梯零部件传统设计及生产工艺分析

在自动扶梯设计、制作的初期，年产量不超过20台，产品结构及设计思路相对单调，产品结构上基本上不需要做什么改进，生产制作工艺相对比较传统，基本上处于纯手工作业，人员培训方面，采用以老带新的方式培养新生力量。

而国外自动扶梯生产已经具备先进、半自动化生产水平。具有代表性的是德国蒂森克虏伯汉堡工厂（Hamburger Workshop）为例，其生产装配水平具有激光找正中心、定位精度高、装配效率高等功能。2006年引进德国原装CLAAS激光拼接、激光装配设备以来，生产效率得到提高，对于提升高度低于7m的标准扶梯而言，在激光拼接工序则不需要再用角度工装来拼接作业，使用激光装配机装配导轨系统物料工序，则不需要再手工吊中线来操作。但理想中的生产节拍，仍存在很大的差距，制造成本仍然相对较高。

2 自动扶梯结构设计要求

目前市场需求自动扶梯类型、规格相对较多、较复杂，且生产订单数量较大，这就要求生产单位必须具有足够的产能、相当高的产品品质、低制造成本、高生产效率。为了实现这种较高的生产程度，机械结构常采用优化产品零部件结构、优化生产工艺等方式来实现。

3 零部件结构设计与生产工艺的优化及控制

3.1 生产工艺的优化与控制

运用精益生产的管理理念，合理、科学地优化现行生产加工工艺，完善现有SAP系统工程设计BOM与实际生产BOM的细节问题，以达到降低成本的目的。

（1）薄板类物料原材料规格的优化及库存管理的合理控制。分类整理自动扶梯所有薄板类物料规格，合理确定原材料规格，使用材料利用最大化。同时，还采取有效的措施消化产生的边料，以达到降低成本的目的。

比如为了美观，自动扶梯不锈钢裙板、外护板与护栏板均采用带法纹方向的不锈钢原材料制作，要求法纹方向与扶梯运行方向一致，这样，无形给材料的利用最大化敲起了警钟，通过整理、分类、整合，初步确定不同厚度的不锈钢原材料长度，并且为了优化材料采购、运输与仓库管理，分析过去半年来各种原材料的需求信息，以及预测未来可能生产的梯型情况，确定各种规格原材料最低库存量与最高库存量，以及最小起订点，在确保原材料资金占用最小、仓库管理便捷、供需及时化的同时，还降低了产品制作成本，减少了不必要的浪费，并且还达到了完善SAP系统的目的。

（2）导轨开料优化与控制。自动扶梯导轨用量，在SAP系统内理论设计BOM与生产实际需求BOM不符，甚至于目前生产BOM暂无法在SAP系统内实现。针对此种情况，首先，分析工程设计BOM数据，根据材料利用最大化的原则，将导轨原材料由原来的单一规格（L=7500mm）合理地增加为4～5种规格（L分别为 4500 mm，6000 mm，6500 mm，7000 mm，7500mm，注：除主导轨需要L=4500mm规格外，其他几种导轨均没有此规格），并找出其结构、性能方面的规律；然后，编写出逻辑关系式，采用专用编程语言编写简单的、合理的小软件。这样，将工程设计BOM中材料使用与消耗不清晰的细节问题，通过运行此种简便的小程序，合理选料、排料，而且很清晰地完善了SAP系统生产BOM的薄弱环节。从而，使导轨材料成本下降近20%，界面如图1所示。

图1 导轨开料尺寸输入界面图

（3）完善SAP系统主数据。自动扶梯项目成本核算失真问题，曾经困扰着迅速发展中的企业，彻底解决这个问题迫在眉睫。经对发生过的成本进行分析，查核近一年来连续几个月完成项目成本情况、跟踪工程设计理论BOM与生产BOM的相关数据，尤其是对SAP系统内部分低值易耗物料主数据关注度加大，首先检查其所在BOM结构的合理性，然后核实逻辑关系的准确性。随着加工工艺的日臻完善，其消耗定额也要及时调整，以确保成本的正确。比如，自动扶梯钢结构涂层物料的消耗定额、焊材消耗定额等，需要及时调整，并适时给予一定比例的损耗量，这样才能使成本趋于准确无误。

3.2 零部件结构设计的优化与控制

根据现行生产加工工艺验证工程设计理论BOM，以及对结构设计存在不足之处进行改进，通过优化工艺来优化结构设计，以达到提高生产效率、降低成本的目的。

（1）裙板加强筋生产加工工艺的优化与控制。围裙板加强筋加工工艺，是通过数控转塔冲床加工而成，加工这种结构较复杂的零件机床的占用率、设备负荷严重增加，针对这种产能严重不足的情况，须进行工艺改进。

设计冲模。通过专用的模具，在符合条件的常规冲床上加工此零件，这样既可以缓解现有的数控转塔冲床的负荷，又可以降低该产品的成本。经整理，发现目前裙板加强筋的种类、结构、尺寸多而复杂，仅孔间距就有几种，比如：L的长度分别为130mm，150mm，155mm，125mm等，为了简化此种产品结构，以达到简化加工工艺的目的，可以将此类零件孔间距统一为L=130mm与155mm这两种，即冲孔模具只开一种模具，通过更换镶件，即可完成两种孔距的加工工艺，减少了模具的制造成本，提高了产品加工效率同时也减少了更换模具的时间。详见图2、图3所示。

图2 裙板加强筋1

图3 裙板加强筋2

（2）集油槽支架的生产加工工艺优化与控制。为了减少重型非标梯梯级运行时油污滴落底板造成环境污染，工程设计增加集油盘作为油污收集系统。针对不同梯型的自动扶梯、自动人行步道而言，其支架的种类多达十几种，加工制作起来相对繁琐。

首先从生产计划安排外协外购订单下达、物料跟进、装配车间物料使用等等诸多方面均存在一定的难度。为此，对各种梯型结构进行分析、整合，统一产品结构尺寸，最终简化固定支架数量由原来的十几种更改为现在的2种，大大优化了产品的生产加工结构与工艺，增强了零件的通用性，从而也达到了降低成本成本的目的（详见图4）。

图4 集油槽支架

（3）物料流的优化与控制。由于一些物料在生产初期，产品设计相对不太成熟阶段，制定了一些相应的加工工艺流程，但随着生产产量的不断增加，以及加工工艺、装配品质的不断提高，原来的物料流将不再适应当前的要求，这就需要及时有效地调整其加工工艺及物料流。

比如说，FT732系统自动扶梯主轴支撑座组件，其原有物料流是：整体外购→A供应商加工完成后→B供应商电镀→D回公司，检验合格→发C供应商外协铣平面→D回公司，检验合格。D向车间发料，投入使用。目前的物料流不仅周转周期长，中间环节多，严重影响车间生产需求，而且其周转费用也将随之增加；可以优化为将零件设计要求进行完善，零件表面增加加工精度与尺寸要求，A供应商接到此物料订单后，直接安排机加工，检验合格发给B供应商电镀，然后零件回A供应商铣平面、检验合格发货。

其物料流：A→B→A→C（公司收货），这样简化了物料流，缩短物料周转期，减少中间环节，提高供货效率，生产需求得到及时满足，同时，物料周转费用相对减少。

注：A、B、C代表不同的供应商；D代表下达订单的公司。

4 结束语

优化产品加工工艺的目的，是为了优化产品结构、降低产品成本、提高生产效率。在确保产品品质的基础上，通过合理的规划产品加工工艺，完善产品SAP系统主数据、逻辑关系，以达到质量赢得市场，为顾客提供满意的产品与服务、为雇员提供满意的回报。

[1]全国电梯标准化技术委员会.电梯及相关标准汇编（第二版）[M].北京：中国标准出版社，2004.

[2]杨锡芝.自动扶梯和自动人行道[Z].蒂森电梯有限公司工程部,2003.

[3]成大先.机械设计手册(单行本）常用工程材料[M].北京：化学工业出版社，2004.

Discussion the Method of Optimization the Escalator Production Structure Design and Process

MA Lei
（Thyssen Krupp Escalator(China)Co.,Ltd.,Zhongshan Guangdong 528437,China）

This document discuss the application and significance of optimization production design and processing to produce,process and manufacture increase efficiency.The optimization processingmust be built on the premise of ensuring product quality,At the same time,that may not optimize the production structure design but itmay improve production efficiency to a certain extent;it is a great significance whether it is from the production,processing and manufacture to simplify or reduce the cost.

optimize the structure design;simplify the processing;reduce costs

TU857

B

1672-545X（2011）08-0128-03

2011-05-14

马 雷（1968—），女，河北邢台人，工程师，大专学历，研究方向：机械设备原理、先进制造工艺、电梯设备制造。