基于QCD快速换模的精冲生产线效率改善

魏亚光 周炳海

（同济大学 机械与能源工程学院 上海 201804）

QCD(Quick Exchange Die)快速换模是一个理论与一组技术相结合的体系，这些技术使设备调整和换线作业在短时间内完成成为可能。QCD源于对模具和设备治具调整的改善，其原理亦可以应用于所有换模需求的换线流程。

需要特别指出的是，也许所有的调整时间在十分钟内完成是不可能的，但是在绝大多数案例中，QCD都成功的使换模时间显著减少。

本文将这种理论体系引入到精冲生产线换模时间减少的效率改善。

1 问题描述

A公司是从事汽车零部件的制造，主要生产方式有精冲生产线和二道加工生产区域。从全厂来看，目前的制造瓶颈主要在精冲生产线，而且精冲生产线设备昂贵，故公司改善的重点自然就放到了提高设备利用率上。如果能快速完成产品型号的切换，减少设备停机时间，使昂贵的精冲生产线效率最大化，公司产能也将大大提高，并从中获得巨大收益。

公司专门成立了改善小组，对精冲生产线的现状进行统计分析。取公司的五条精冲压机的平均月度OEE为研究对象，据统计，改善前精冲生产线平均的综合设备效率OEE为49%。而在影响OEE的指标中，换模、换料占了其主要部分。

2 效率及停机分析

根据一个月的数据，制作停机率统计图，如图1所示。从图中可见在所有损失中，模具换线导致的时间损失是最大的，其次是模具维修故障。于是公司决定从减少精冲模具换型时间入手，其次是提高生产中模具的稳定性。

图1 停机率统计图

3 快速换线QCD

QCD理论的基本原理是：严格划分“内部操作时间”和“外部操作时间”；将“内部操作时间”转化为“外部操作时间”；以此减少“内部操作时间”，同时通过分析和改善以缩短内部操作时间，将改善分为两大步骤。

现有换模作业过程的分析：首先，由负责精冲生产线的主管、领班、技术员、改善人员成立的研究小组现场观察整个换模过程。对换模时的动作进行分解、分析、时间记录。如表1所示，为改善前时间分析表，将整个换线过程分成33个动作逐步加以分析。根据分析，可以看到原换型过程中存在着大量的浪费，如工具寻找、下一模具的吊环安装、盖板安装等原本可以在设备停机前做好的工作。同时可以看到绝大多数工作都是串行完成。另外，改善前的作业顺序也较为复杂，有许多不必要的作业存在。通过并行作业及充分的换线准备,可以大大减少换线过程中的浪费。需要尽量使设备停下来后作业人员只在设备前很短“内部操作时间”的范围内进行有效“外部操作时间”作业。

表1 改善前时间分析表

根据上述的更换流程描绘及现场观察，改进小组提出了下列改进方案：

将“内部操作时间”尽可能转换成“外部操作时间”，让精冲生产线的停机时间尽量缩短。如可以提前准备的事项进行分析归类，工具，吊带，下一模具安全检查，下一模具吊环安装，下一模具盖板安装等都提前准备好。并按照下一工作单准备的原则，充分做好换型前的所有准备工作，减少模具换线过程中的准备时间。经过改善小组多次讨论分析，归纳出如表2的计划改善时间分类表。

表2 计划改善时间分类表

通过5W+1H 分析方法分析每一个动作，并基于4个最基本的动作经济性：减少动作数、同时进行动作、动作距离缩短、动作尽量舒适。考虑换线动作尽量不需要工具，如果必须用工具，考虑简单的工具和功能性省力化工具，普通操作工就能进行。工具也还存在改进的空间，通过设计具有自动推拉功能的机械臂，可以大大减少模具推入和拉出的时间和人力，减少作业人员的劳动强度、安全性以及提高效率。

合理重排换线作业顺序，标准化整个过程，如表2，计划改善时间分类表所示。改善后整个换模内部时间需20′20″，计划改善前的换模时间为53′20″。

根据计划改善的动作以及时间分析，针对每个可能改善的动作进行外部时间的标准化作业。比如针对1～7的动作可以完全在换模前由模具技术员完成，并将模具运送到压机边标准模具放置台的指定位置，模具放置台设计两个模具位置，一个是压机上正在生产的模具位置，一个是下一工单需要的模具，模具放置台如图2所示。

图2 模具放置台

关于模具的盖板，原则上每一个精冲生产线准备2套一样的模具盖板，在下一个工单准备的时间一并准备好，这样在模具准备阶段即可安装完毕，无需等待下模以后再来交换安装，节省表2中的21～25项的作业动作。盖板精冲生产线如图3所示。

图3 模具盖板精冲生产线

关于模具的拉出和推进，根据改善的动作经济性原则，设计简单的模具推拉手臂取代作业人员的手工作业方式，模具推拉机械臂，如图4所示。

图4 模具推拉机械臂

4 改善后评价

改善后，通过为期六个月的实施，截至 2016年12月统计数据显示，单次换模时间由原来的53′20″减少到 20′20″，设备综合效率OEE从改善前的49%提高到70%，充分证实了以QCD快速换模改善活动的有效性，提高了精冲生产线的生产效率，并大幅节约了新的精冲生产线的投资，增强了公司的运营绩效，降低了产品的内部成本，提高公司的市场的产品竞争力。

5 结语

基于 QCD的改善活动归根到底是为了提高设备利用率，从而提高设备综合效率。本文通过分析A公司的精冲生产线运行状况，进行了其换模停机原因分类分析。从实际应用效果来说，所制订的改善措施是合理有效的，对A公司提高设备利用率起到了重要作用。