拉动式生产下铸造车间柔性化布局设计

刘国晋，孙明杰

（中机第一设计研究院有限公司，安徽合肥 230601）

1 拉动式生产的特点

拉动式生产方式，即以市场需求为依据，各环节的生产不超量、不超前的生产组织方式。客户提出对铸件需求后，企业按需求组织生产，拉动式生产即定制化生产。

随着市场的开放与发展，有一批铸造企业选择了与传统商业模式不一样的道路，即不预设自身的产品，由市场导向决定生产内容。

1.1 市场灵活

铸造企业根据客户的订单进行生产，使得客户可以交给企业更多类型的产品，而企业也有广泛的选择空间；同时企业可降低或避免库存，从而降低成本和积压的风险，还可以减少资金占用，缓解资金压力[1]。

1.2 生产难度大

对铸造企业来说，适合进行拉动式生产的产品应当具有以下特点[2]：

（1）多品种、少批量，常规企业难以形成大规模生产能力；

（2）技术难度大、非主流产品，常规企业不具备高效的设计能力和较高成品率；

（3）产品尺寸难以统一，只拥有单一品种造型线的企业难以应对市场上的各类订单；

（4）需求波动比较大，包括需求时间上和数量上的波动。有的产品客户可能只下一次订单就再也没有订单了；而有的产品生命周期远远大于设计的生命周期，对企业的设计、生产能力提出了较高的要求。

1.3 产品高附加值

由于产品具有多品种小批量和技术难度大等特点，且客户订单的细节要求往往各不相同，就导致了面向订单生产的企业有更强的议价能力。相关资料显示，一些已经开展定制化生产的铸造企业，其常规生产过程中毛利润可达30%。

2 拉动式生产面临的高要求

2.1 对工厂的柔性化水平要求高

由于铸件产品复杂，且生产方式是少批量、多品种的策略，要实现此类生产模式，在工厂内往往多种造型生产工艺并存，既有潮模砂铸造又有树脂砂铸造，既有自动造型线又有手动造型区，对工厂的柔性化设计提出了较高要求。

2.2 质量控制要求高

由于以市场需求为依据，采用各环节的生产不超量、不超前的生产组织方式，且通常需要定制化生产的铸件产品，对其性能往往有特殊的要求，如对铁水质量的控制、对砂芯的特殊要求等。

2.3 生产效率要求高

由于拉动式生产下的定制化产品批量往往不大，客户在签订合同后需要企业快速完成设计和生产以满足交货期，对铸造企业的综合设计能力、生产能力提出了较高的要求。

3 拉动式生产下铸造车间柔性化布局设计实例

本实例不拘泥于传统的铸造车间的设计模式，体现在以物流为主导，以熔化、制芯为核心进行工厂布局设计。

3.1 对熔化工部的考虑

高质量的产品对铁水的源头把关要求更高，除原材料品质外，球化时间、浇注时间是影响铁水质量的核心因素。本实例企业实际生产过程中铁水质量要求的时间节点见表1。

表1 某企业熔化时间节点要求

其中对浇注时间提出了较高要求，如需要在球化处理后8分钟内浇入铸型。方案设计过程中，对铁水的物流要规划最近且最合理的运输、浇注路线。

3.2 对制芯工部的考虑

本项目的铸件工艺复杂度高，体现在制芯人员和铸件砂芯用量上，某企业进行某产品生产时各工部人数统计和砂芯用量分配见表2、表3。

由表可知，本车间人员主要分布在配模和制芯区，尤其是对高附加值的铸件，其用芯量大、下芯配模操作复杂，布局设计时需保证此区域的物流顺畅，人员操作方便。

表2 各生产工部人数统计表

表3 某产品砂芯用量

3.3 拉动式生产铸造车间柔性化布局设计实例

本实例为树脂砂车间，年产灰铁、球铁件15000t，方案设计具备以下特点：

（1）多条造型线集中布置。造型区的配置包括大件手动造型区、中件半自动造型圈及小件自动造型线。三条树脂砂线对应产品重量区间，充分考虑不同规格生产线的自动化及少人化。

（2）通过工艺布置实现铁水的短物流输送。树脂砂大件线布置时靠近熔炼工部，减少大件的铁水转运路程；树脂砂中件线充分使用轨道运输打造一条自动化造型圈，将人工转运工作降到最低；树脂砂小件线使用全自动造型线，生产效率显著提升。电炉炉嘴深入浇注区，铁水运输距离最近。

（3）制芯区就近灵活布置。针对产品多品种、小批量的特点，且部分高端铸件对砂芯有组芯要求，因此在各跨预留充足的制芯、组芯、烘干区域，同时制芯区就近布置在下芯位置，避免了转运时对砂芯的磕碰，可有效地降低废品率。

图1 拉动式生产铸造车间柔性化布局设计方案

4 组织管理要求

（1）少人化管理

由于多品种小批量铸件的生产需具备一定的灵活性，对少人化的追求不是一味地通过提高设备的自动化程度减少用人，带来设备成本的极大提升。生产过程中各环节需要人员操作进行保证，通过合理选用设备减少生产过程中的人员使用，在关键控制节点需要通过人员进行控制和保证。

（2）质量控制

贯彻现场即市场的理念，重视现场管理。生产人员的高技能、高素质，定时评比人员操作技能，以星级评定等方式激励员工的积极性。建立优秀的工艺设计团队，具备对订单及时响应的能力。

5 总结

（1）随着铸造行业竞争的激烈化，常规产品的利润在不断降低，通过拉动式生产发展定制化铸造产品在未来将是一个值得探索的方向。

（2）柔性化生产对工艺布局、物流走向提出了更好的要求，实例中我院通过对熔化、制芯等关键控制节点进行方案设计，取得了客户较好的反馈结果。