上海通用汽车有限公司的优势在于它的可持续竞争力,这又集中地体现在其体系的竞争力上。由通用北美动力总成全球同步联合开发的GF6变速箱,族系化的设计使其传递的扭矩范围更宽,能够很好地匹配不同排量的发动机,是一款节能高效的新一代自动变速箱。GF6变速箱制造系统在最初的工艺规划中便严格遵循了BOP工艺原则,可以说,既是对通用汽车的制造及管理体系的复制与延伸,也是对精益生产从理念到操作的整体移植。
上海通用东岳动力总成有限公司生产的手自一体化六速前驱自动变速箱(Global Front Wheel Drive 6 Speed Automatic Transmission,简称GF6变速箱),由通用北美动力总成全球同步联合开发,不仅结构紧凑,换档平稳,而且速比范围更宽,动力传递更加顺畅,油耗表现更为优异。族系化的设计使其传递的扭矩范围更宽,能够很好地匹配不同排量的发动机,是一款节能高效的新一代自动变速箱。目前,GF6变速箱投产了三种型号,即6T30、6T40和6T45,可以匹配从1.2~3.0L等不同排量的发动机,为上海通用汽车有限公司(简称“上海通用”)旗下别克品牌的新君越、新君威、英朗及雪佛兰品牌的克鲁兹、景程等车型配套。
AI:据悉,GF6变速箱项目整体规划严格遵循通用动力总成BOP工艺原则、上海通用质量体系规划及物流原则,整个制造系统具有精益化、模块化、敏捷化及柔性化的特点。在此,能否详细介绍一下GF6变速箱的制造系统?
陈思专先生:GF6变速箱的工艺规划采用一次规划分步实施的策略,第一期于2007年12月正式投产,初步形成了年产30万台变速箱的能力,随着市场需求的不断增加,将逐步扩展提升产能,并最终达到60万台的生产纲领,成为国内最大的自动变速箱生产基地。
图1 装配线
GF6变速箱的整个生产制造系统分为机加工区域和装配区域两部分,其中机加工区域包括壳体线、变扭器壳体线、阀体线和槽板线等四条机加工线,它们都是以先进的高速加工中心为主体组合而成的柔性化生产线;装配区域则由四条零部件分装线加上主装配线和最终测试线构成,这些装配线采用了PAS系统,从而精确控制了制造过程的物料拉动和输送,极大地强化了贯穿于装配过程的防错系统。
GF6变速箱项目的最初工艺规划便严格遵循了BOP(GLOBAL POWERTRAIN BILL OF PROCESS,简称BOP)的工艺原则。所谓BOP是基于通用全球各动力总成厂多年来生产制造中的经验教训的系统总结,并由各方专家加以提炼和浓缩后共同制定出来的工艺标准、规范及实施细则,它吸收融入了最新的工艺技术,并定期得以修订和不断完善。GF6变速箱项目整体规划得益于贯彻BOP工艺原则、上海通用质量体系规划及物流原则,整个制造系统具有精益化、模块化、敏捷化和柔性化等特点。项目整合了各方资源,体现了“高起点、高质量和高效率”的三高领先优势;确保了整个制造工艺的合理和完善,保证了生产制造系统的稳定可靠,最大限度地抑制了生产过程中的质量风险。
AI:上海通用沿用美国通用汽车全球制造系统(GMS),在所有工厂全力推行,在此,请结合GF6变速箱项目详细介绍一下GMS的特点?
陈思专先生:GMS的原则就是:标准化、制造质量、缩短制造周期、持续改进和员工参与。如果把GMS看作是一个高效运转的系统,那么“标准化、缩短制造周期、质量是制造出来的、持续改进、员工参与”则是保证这个系统运转良好的最重要的5个环节,这5个环节又是循序渐进,互为补充,互相促进,并最终达到良性循环的效果。
图2 最终测试线
标准化是现代工业开端的标志,它是整个GMS系统最基本的要素,作为现代化精益生产方式,最重要的是要确立标准和规范,因为只有在确立标准的基础上才能实现大规模的精益生产。同时标准化所设定的基准又是持续改进的基础,它还能支持最佳的操作方法,更有助于解决问题。“质量是制造出来的,而不是检验出来的”,这个原则是一条真理,它的本质在于把质量观念置于整个产品生产制造的各个环节,而非仅仅是最后的一道检验环节。缩短制造周期最能体现物流一体化管理的概念。持续改进是以标准化的实施为前提的,每一个点滴细微的改进都是进一步提升的基础。持续改进需要全员参与,不仅需要全员关注产品的制造质量,还需要全员注重制造产品的生产设备。在我们的制造系统内,推行的设备维护方式是自主保养加预防性维修为主,突发性抢修为辅。在自主保养方面强调操作工要形成“自己的设备自己维护”的主人翁意识,同时还要对操作工进行设备保养知识的培训。除此之外,还通过专业仪器对设备进行针对性的监控测试,以采集人为无法感知和把握的精确数据,为预防性维修提供数据分析和确凿依据。企业中最重要的核心要素就是人,上海通用提倡员工参与的观念,不断地激励员工,给员工以充分的参与和创造的空间;提倡员工参与,激励个人的能动性,更提倡以团队方式协同实现工作目标。
GMS使得整套管理模式和精益生产体系在所有工厂如出一辙,可以说,GF6变速箱制造系统就是对通用汽车的制造及管理体系的复制与延伸,是对精益生产从理念到操作的整体移植。GF6变速箱的生产调度、订单及采购等整套业务流程都能够实现实时反馈和信息共享,甚至还能与通用汽车在全球的各种资源互通。
AI:自投产以来,GF6变速箱生产系统的机加生产线的运行情况如何?影响机加线生产效率的主要因素有哪些,如何有效预防和解决生产线上的瓶颈问题?
陈思专先生:自正式投产以来,GF6变速箱的机加工线运行情况稳定,生产效率稳步上升,在逐步达到规划的设备开动率(85%)之后,去除毛坯料废的因素,现在生产线的开动率已攀升至93%。
对于机加工区域,影响生产效率的主要因素有:设备故障率、节拍平衡、料废率及工废率等。我们日常的主要工作之一就是如何提高生产效率,为此我们展开了以下工作:
首先是达成工序节拍的平衡。GF6变速箱项目投产以后,为了保证加工质量,改进了一些切削参数,还增加了诸如在线测量等工步,并因此导致了一些工序节拍拉长,整线的工序节拍极不平衡,严重地影响了生产效率。于是我们对工艺进行了再度优化,在保证质量的前提下,把各个工序的节拍平衡到一个可接受的范围。
第二,深入剖析生产线的运行状态,找出瓶颈工序,努力消除瓶颈。借助于先进的生产信息系统,如PMC & Andon(Production Monitoring & Control Systems)系统,我们即时跟踪生产线的运行情况,包括产量、故障、待料和堵料等,并定期通过数据分析,找出生产线的瓶颈工序,列出造成瓶颈的主要影响因素,寻找相应对策。
图3 变扭器壳体加工线
第三,以生产线为单元成立了不断改进小组,每周对影响质量和生产效率的各类问题进行分析讨论,群策群力寻求解决方案,将具体工作分解落实到人,并持续跟踪直至解决。
第四,开展全员生产维护(TPM)和设备定期维护(PM),坚持设备的日常点检,定期保养,预判设备状态,有计划地提前介入维护设备。
通过上述一系列坚持不懈的细微工作,很多问题诸如工件遗漏加工工序、刀具偏钻易断、压机异常压装及泄漏测试设备的不稳定等问题,都得以逐步解决,GF6变速箱机加工线的开动率稳步提升。
AI:随着市场竞争的加剧,无论整车还是零部件企业都在保证产品质量的前提下追求降本增效。通过合理规划生产线,通过工艺、管理等手段,有效提高生产效率,对此,能否谈谈您个人的一些体会与建议,与我们分享一些成功经验?
陈思专先生:我们在工艺规划时已经对保证生产效率和控制生产运行成本有所考虑。首先,如前面提到过的工艺规划采用了一次规划,分步实施的策略。据此四个自制零件的机加工生产线均规划了四条复线,这既易于分步实施,逐步扩能,也有利于保持生产效率,即有效降低了单台设备的故障对整个制造系统的影响。其次,选用了同类型号的加工中心组成柔性生产线,不仅方便产品的升级和工艺的不断优化,还便于日常操作和设备的保养、维修及备件的准备,对稳定生产效率起到了积极的作用。此外,我们在规划时引入了先进的生产管理系统,对生产过程中的各种信息数据进行实时监控,大大便利了对生产系统中发生的问题做出正确的分析和快速的诊断,为推进精细化生产管理奠定了基础。
日常的管理对生产效率也至关重要,我们提倡以人为本的目标化管理,即设定一套业务指标,其中包括表征生产效率的开动率、一次通过率和设备故障率等指标,让全体员工在平时的生产过程中予以关注,充分发挥生产一线员工的作用,鼓励他们发现问题并提出改进建议,同时对影响这些指标达成的生产过程分类进行详细的记录。以生产线工段长主导拉动各方支持人员包括工艺、质保、维修和物料供应等,及时对生产信息系统导出的数据和一线员工的各类生产记录进行分析,解决问题,把改进建议落到实处。这样不断把管理工作推向精细化,坚持不懈,持之以恒,业务指标便能有效达成,生产效率也随着稳步提高。在这个过程中,我们可以看到人的作用是决定性的,如何给广大员工提供必要的培训、学习机会,提高他们的技能,发掘他们的潜能,激发他们的动力是关键的一环。
AI:作为行业专家,您如何看待先进加工设备与制造水平之间的关系?请谈谈您所了解的目前国内汽车制造业加工设备的现状和存在问题,汽车生产企业从适应市场需要和不断提高自身竞争力方面考虑,将如何正确选择设备供应商,在引进加工设备时应注意哪些方面的问题?
陈思专先生:影响制造水平的主要因素为设备、工艺、人力和管理等,而在现代化汽车制造业中,设备与工艺往往是融为一体的。先进的设备是与先进的工艺相辅相承的,先进的工艺和设备在未经大批量生产运行的考验之前是具有相当风险的,所以汽车行业的创新也颇具风险,先进工艺和设备的推广需要循序渐进,付出代价。另外,人和管理又是合二为一的,充分发挥人的作用,通过相应的管理也可大大提高制造的水平。日本的一些企业尽管使用着陈旧过时的设备,但其生产运作依旧井然有序,倡导设备的零故障、产品质量的零缺陷,显示出卓越的管理水平和制造水准。可见,先进的设备可以提高制造水平,但不是必要的条件。
图4 壳体加工线
目前,国内主流汽车制造业大多依赖进口加工设备,且选择的供应商相对比较集中,以欧美及日本的设备为主。为了应对金融危机,控制投资成本,一些企业已经开始在选用粗加工设备和辅助设备时把目光投向了国内供应商,而对装配线则采取了由国内厂商制作机械部分,进口电气控制装备和测试设备等进行集成的做法。总之,汽车制造业加工设备的国产化正在悄然起步。国家也采取了相应的措施,鼓励汽车生产厂家选用国产设备。我认为,加工设备的国产化是一个双向的选择,汽车制造厂家为了降低投资成本,应该更广泛地与国内设备厂商合作,扶植支持他们的技术更新和提高;国内设备供应商更应该抓住机遇迎头赶上,扎扎实实提高设备的制造能力和技术水平,形成双赢的局面,共同为中国汽车工业的可持续发展努力携手前行。
汽车制造业的明显特点是大批量和高精度,所以在引进加工设备时需要考虑设备的可靠性、稳定性和安全性,而且与采购通用加工设备迥然不同的是,在引进设备前,已确定了工艺方案,为此,引进设备需要从以下几方面着手:
1. 解读产品结构和图纸,制订详尽的工艺路线,提出精益化制造方案。
2. 为引进的设备制订详细的技术标准和技术要求,诸如机械、液压、气动、控制等各项标准和规范,甚至规定元器件的品牌、规格。
3. 参与设备的同步工程设计,完善工艺过程,并对工艺过程进行潜在失效模式分析。
4. 仔细审核设备设计图纸,及时对设计方案做出反馈,提出明确的改进要求。
5. 制订详细的设备验收规范、流程,严格按照既定规范和流程评判、验收设备制造精度和加工能力等,力求在投产前解决各类问题。
为了满足日益变化的市场需求,汽车行业的产品也加快了更新换代的节奏,在设备引进时要考虑设备的柔性化,以期适应日后产品的升级和工艺的优化。
AI:目前,节能、环保已成为大家关注的重点话题,上海通用的“绿动未来”绿色战略在东岳生产基地是如何贯彻执行的,取得了哪些成效?
陈思专先生:在“绿动未来”的主题下,我们的变速箱制造依托上海通用全球先进环保的汽车技术和雄厚的未来绿色资源储备,通过引进、吸收与自主创新,为中国消费者带来更好性能,更加环保的绿色产品。
GF6变速箱产品根据所承受的扭矩范围的不同,适用于微型车、紧凑型轿车、中级轿车到MPV等不同车型,并且和汽油机、柴油机都能达到很好的匹配。GF6变速箱的离合器间直接换挡技术可以使两个挡位的离合器同时结合或释放,有别于传统单向离合器动力传递的过渡结构,使换挡更加迅速、流畅;变速箱总成系统的结构更加紧凑,重量更轻;速比范围增加到了6.14,这使得在各个挡位上发动机转速更低,油耗的表现更为优异,动力的传递也更加紧密和顺畅,动力性更好。
GF6变速箱采用了TEHCM(Transmission Electro-Hydraulic Control Module)模块,很好地避免了发动机舱及底盘附近的电器信号干扰,同时节省了发动机舱内部空间;采用的齿轮均经过精密加工和研磨,因此使传输过程中的能量损失与运行过程中的噪音大幅降低;通用汽车还专门为GF6变速箱开发了变速箱油DEXRON-VI,在整个变速箱使用寿命期间可免于维护,降低了客户的使用成本;与先前的4速自动变速箱相比,车辆油耗可以节省5%以上,并具有车辆怠速时自动回空挡功能,减少车辆怠速抖动和排放;所有零部件不含铅、水银、镉及六价铬等重金属,符合欧盟最严格的法规要求,同时符合美国通用GMW3059材料使用标准,产品完全满足中国“汽车产品回收利用技术政策”的绿色环保要求。
该款变速箱不仅在产品设计方面实现了“绿动未来”的理想,在生产制造过程中也全力节能减排,努力实践绿色制造的理念。在规划的前期,环保节能就是关注的重点。变速箱机加工区域一期有50台加工中心,采用了4台集中冷却处理系统为加工中心供液排屑。相对传统的单机冷却系统,集中冷却系统在节能减排方面更具优势:电能节约20%,供水节约16%,废水排放减少40%,过滤纸消耗减少50%。此外,在变速箱装配线配备了精滤油系统,用于对功能测试机运行后多余的变速箱油进行回收、脱水、过滤和再度使用;在装配线还装置了油液回流收集系统,对滴落在装配线输送滚道上的油液进行收集并再利用。
在批量投入生产后,我们通过不断地总结经验,持续加强对节能环保的改进,比如对装配线的精滤油系统进行优化,由24h加热改变为开机前预加热,以及用工艺冷冻水循环系统代替精滤油系统自带的制冷机组,提高了热交换的效率。现在,精滤油系统每年可比投产初期节约用电5%,每年节省备件费用13万元,并大大减少了精滤油室向装配线区域的散热,有效降低了空调运行费用。目前,GF6变速箱的生产运作已经步入正轨,我们持续关注节能状态,强化管理力度,采取设备定时关机,休息间隙关闭工位照明,合理开启厂房内的空调系统等措施,从细微处着手,加强节能管理。如今GF6变速箱制造的单机能耗正在逐年下降,我们还将继续努力,把绿色制造进行到底。
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