石化机械江钻公司潜江制造厂机加工车间，湖北潜江433124
[摘要]科学合理的针对现有制造设备进行生产规划变得越发重要，本文主要分析了车间目前生产现状，设备现状，公益现状，并针对性的提出“虚拟生产线”的概念及其应用设想与实践，对于产能的提升起到了很大的作用。
[关键词]虚拟生产线生产线平衡原理瓶颈工序
石化机械江钻分公司机加工车间担负着牙轮钻头主要零件——牙掌的加工任务。自1984年11月牙掌生产线引进工程竣工投产以来，通过开展多期技术改造，从德国、美国、意大利、韩国等国家引进具有当今世界先进水平的设备40多台（套），使产品加工工艺、制造技术、市场反应速度、产品技术性能均达到国内领先、国际先进水平，车间秉承“准时、柔性、零缺陷”的制造理念，优质高效地完成牙掌半成品的生产任务。
一、虚拟生产线的产生背景
车间的生产特点是产品加工难度大、工艺复杂、质量要求高、设备加工能力差异较大等。随着市场竞争的加剧，传统的大批量、单一品种的加工方式已不能满足现代化企业快速响应市场的要求。目前车间面临的是小品种多批量、交货期逐渐缩短的生产现状。多重形势要求车间在现有的基础上探索出适合实际加工条件的生产模式，以适应公司柔性、准时、零缺陷的生产理念。所以我们提出“虚拟生产线”，通过对车间的瓶颈工序进行持续改善，控制生产节拍、提升生产线平衡率，使产品在生产线上的流动更加顺畅，最终达到生产过程有效控制、生产周期显著缩短的目的。
二、虚拟生产线模型及理论依据
1、虚拟生产线概念
虚拟生产线，即根据产品的工艺要求、设备的加工能力、工装的配备等条件产生的一组设备的集合，它能够实现一组产品加工。同时便于利用生产线平衡原理对虚拟生产线的生产周期和生产效率进行有效地分析，找出车间的瓶颈工序并进行持续改善，有效灵活的安排生产计划，降低物料等待时间，提高设备、人员的利用率，从而达到降低生产周期的目的。
2、虚拟生产线的理论依据——生产线平衡原理
通常用生产线平衡率来衡量生产线平衡状态的效果。其计算公式如下：
生产线平衡率=×100%
式中：C.T表示生产线中作业时间最长工序的作业周期,即通常所说的瓶颈工序的时间。从式中可以看出，C.T越大，生产平衡率就越低。
生产线平衡率好比流过瓶子流水的速度，显然流水速度的快慢取决于瓶颈的直径。由于有瓶颈工序的限制，瓶身的直径d再大，也不能提高其流速。
三、虚拟生产线应用的创新点
虚拟生产线在实际生产中的探索及应用的主要目标以降低产品生产周期为目的，以生产平衡原理作为理论依据，围绕虚拟生产线这条主线，逐步展开对车间生产模式的改善。最终达到了降低生产周期的目的，主要创新点有：
1、对车间生产模式做出了改善，加强生产信息的交流与沟通，以小批量流为创新点，加快了生产流转速度；
2、对传统的推动式生产方式做出创新，改为拉动式生产方式，实现生产过程的准确控制；
3、通过瓶颈工序的改善，提升了车间的生产能力。
4、利用预防性维修为后盾，保证生产连续、稳定的运转。
四、生产现状归纳与虚拟生产线建设思路
主要问题点：
1、待料区过大、过多而且生产信息不够清晰明确
2、加工流向机台不明确，物料流转缺乏计划性
3、各班组之间生产组织相对独立，缺乏生产信息的沟通，未能形成统一拉动
4、单筐数量过多，影响了流转速度
5、KIA、DMG瓶颈工序突出
6、设备突发故障严重影响生产进度
虚拟生产线建设思路：
1、针对不同品种的产品设定相对固定的生产、流转流程，使生产专业化程度更高，过程控制更加容易
2、在安排生产计划的同时选定其加工的设备和流动路线，出现意外状况时提前做好调整方案
3、使用高度信息化的配送流程保证工序间物流的顺畅，在机床之间用无形的“流程”保证工序之间的衔接，成为一条“虚拟”存在的流水线
4、利用现代设备管理方法保证设备处于良好的运转状态，保证每一条虚拟生产线间的工序正常紧固衔接。
五、生产线改善的主要措施和内容
结合车间虚拟生产线的思路，从以下六个主要方面对生产线进行了不断的改善：
1、小批量流的实施：
拆分原则:按照产能最低的工序班产进行拆分，只允许按照拆分后批量的产品量在各工序流转。通过对机床各工序的生产能力以及工序之间机床的数量进行分析，最终确定：流转批量≤30件。小批量流的实施在很大程度上提升了产品的流转速度，减少了在制品的数量，并对我们实现“虚拟流水线”奠定了坚实的基础。
2、对不同尺寸段零件加工线路进行相对固化
通过大量的生产实践和过去几年产量分析，将产品按照尺寸段的不同进行分类，完成了5大类零件生产的机床分布图。对加工线路进行相对固化之后，就使整个生产线形成了一条“虚拟”的流水线。
3、合理清晰的生产计划编排和执行
计划的编排遵循两条基本原则：
1）改推动式生产为拉动式生产，后工序需要什么前工序才生产什么。
2）控制主关键点（DMG），关注现场料区物料状况。
4、生产现场物流管理及精确调度
牙掌车间对现场进行了3定（定量、定置、定向）管理，并制作物流牌，实现了物料的精确调度：
一、对不同工序的不同设备做了定量设置，并将料区划归至具体的机台（定置）；
二、将现场放置的工件控制流向（定向），都只有自己的物流牌，作了明确的标识；
三、精确的现场管理：一方面采取了明显的视觉标识，为现场操作员工提供强烈的物流配送信息，另一方面部分借鉴了空间限制法，在物流区域划定摆放的位置，所划定的空间只够摆放需要的数量，出现异常即可及时发现并作出调整。
5、瓶颈工序生产效率的提高
在关键的瓶颈工序如KIA基准集成和DMG集成加工工序，我们通过对加工程序的优化、刀具的改型、调试方法的改善、标准化作业的开展及员工技能水平提升的培训等方式，使瓶颈工序的加工效率有了大幅的提升，瓶颈的“直径”得以显著扩大。
一、KIA基准集成加工效率提升：首先改变工作台旋转角度，减少不必要的时间浪费。在主程序结束后，进入工作台交换子程序前插入一个工作台旋转命令B0，使工作台利用主程序的最近角度识别功能提前转到0°其次建立#137参数，用于指定基准面尺寸并参与程序运算。将没有互相关联的两个因素修改为带#的参数，同时将零散分布在程序各部位的#参数集中在一起，便于调整，最终调试时间缩短18分钟，同时不增加单件加工时。
二、DMG集成加工工序效率的提升：将塞销孔X坐标位置的计算方法总结出公式，并制作成EXECL表格，操作工在调试时运用表格进行计算，配合掉线法粗估得到的塞销孔位置即可迅速地调试出合格的首件。
6．减少设备对生产线的制约
生产过程中会因为设备的非正常停机造成生产中断而影响工作进度，因此，车间也针对此点提出了解决方案，主要包括例行维修、预防维修和立即维修三种，根据每个月机床的故障分布图，详细分析故障原因，找出关键、急需解决的故障点，合理安排下个月维修重点以及进度，最终确认维修结果，以保证设备最大程度的处于良好的运转状态，减少对生产的影响。
在设备管理上，根据维修记录，及时适当补充备件库存，定期对关键工序以及瓶颈工序的机床进行全面检查。借助TPM管理工具，做好设备专业保全和设备的自主保全工作，保证产品及时、准确的加工。
六、改善效果验证
在2018年，通过以上构建“虚拟流水线”的改善，车间的生产周期得到了明显的改善，在2018年1月至10月期间，车间的生产周期呈下降趋势，由16.2天下降到12.56天，10个月平均生产周期为14.18天，即全年平均生产周期下降了2.02天。