第十八課概述

1、第十八課 概述自動化生產(chǎn)早期的包裝是預(yù)成型紙袋，未加工的罐，和令人懷疑的有尺寸公差的玻璃瓶。運(yùn)輸容器常常是木箱或者木桶。大部分工廠的設(shè)備通過皮帶帶動主軸運(yùn)轉(zhuǎn)，如果可能的話，匹配機(jī)器速度或者甚至要使一個獨(dú)立的機(jī)器保持不變的速度，這是很困難的。早期的包裝生產(chǎn)線是勞動密集型的，采用分離的操作裝置，這很正常。在多數(shù)情況下，工人在這種常規(guī)打包和商標(biāo)粘貼的工作中變的很敏捷，以至于要儲金來安裝這種不穩(wěn)定的機(jī)器變的沒有了價值?，F(xiàn)在，自動化生產(chǎn)是必要的。其它一切方法都不能獲得自動化生產(chǎn)的生產(chǎn)容量和生產(chǎn)穩(wěn)定性。在一個有成本效益制約的規(guī)則下不斷增加產(chǎn)品量是項(xiàng)困難和復(fù)雜的工作。項(xiàng)目工程師管理一個工程必須要有管理，生產(chǎn)

2、，維修，和經(jīng)銷商的支撐。如果這些支撐不是完全綜合的，并且都扮演著積極的角色，那么就會導(dǎo)致工程的延遲，錯誤和高花費(fèi)。在這樣一個工程中，關(guān)鍵的人物應(yīng)該出現(xiàn)在商品展示會，經(jīng)銷商，交易宣傳，研討會和相關(guān)設(shè)備的巡視中。不斷增加產(chǎn)量四種增加產(chǎn)量的方法：·購買先進(jìn)的設(shè)備。·對已存在的設(shè)備進(jìn)行改造。·購買翻新的設(shè)備·聘請一個簽約的包裝工程師。影響這個選擇的因素如下：已有的工廠設(shè)備：在已有的生產(chǎn)線上，生產(chǎn)一種與已存在的包裝相似的包裝很容易做到，但是一個全新的包裝類型必須要用其它的方法來生產(chǎn)。市場對產(chǎn)品的要求：通過聘請簽約包裝工程師，產(chǎn)量會有的暫時增加。慢慢的，當(dāng)一條新的生

3、產(chǎn)線建立起來，產(chǎn)量的穩(wěn)固增長也許會降低。這需要認(rèn)真分析來決定這條生產(chǎn)線是否能生存足夠長的時間去證明投資的回報(bào)。在規(guī)定的時間內(nèi)產(chǎn)品必須被生產(chǎn)出來：對于新的裝置，提前期是值得考慮的。有時，工廠不能因?yàn)榕渌秃臀行律a(chǎn)線而等待。升級已有的生產(chǎn)線，購買二手設(shè)備，或者聘請簽約工程師都是可以解決的。生產(chǎn)量：通過升級已有的生產(chǎn)設(shè)備，輕微的超過原先的生產(chǎn)能力是很有可能的。如果需要生產(chǎn)量的顯著增加，則必須要用其它方法來解決。質(zhì)量水平：市場的需要是不斷變化的。過時的裝置和工藝也許不能滿足這種需求。裝備工藝：新的材料和制造工藝每年都被提出。修整過時的設(shè)備并不是明智的選擇?？臻g限制:給被提議的生產(chǎn)線建立一個三維模型是

4、很有用的。除了這個自然空間要能放下這個設(shè)備外，還要保證操作者有合適的空間保證安全和有效的操控這個設(shè)備。這包括人體工程學(xué)中的所有位置的設(shè)置并擁有足夠大的更改和維修通道。要考慮到輸入材料的缺少和過多，引進(jìn)的貨墊和包裝的移動或成品的移動。安裝需求:需要什么服務(wù)（電，水，空氣，蒸汽，垃圾處理）？地面承載的需求？及其怎樣被移動到它們維修的地方（你需要拆墻嗎）？誰將會安裝機(jī)器？新的生產(chǎn)線1. 包裝機(jī)械工業(yè)和家用品或者汽車不同，包裝機(jī)械制造是一個很特殊的行業(yè)，它不會制造大量相同的機(jī)器。因此，不可能詢問很多生產(chǎn)商，比較價格，然后買一組并且插上插座這么簡單。即使某個公司在一個特定的機(jī)械類別方面很專業(yè)，產(chǎn)品和包裝

5、卻在一個無限多的材料和形式中出現(xiàn)，例如，活塞式填充機(jī)，幾乎所有的交易訂單在包裝產(chǎn)品和客戶需求方面都有些小小的不同。從這些方面講，包裝機(jī)械是一個自定義的商業(yè)。然而，盡管個人要求是自定的，但是它們也必須符合標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和形態(tài)，其目的是包裝形式的標(biāo)準(zhǔn)化。這種標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械是適合特殊要求或標(biāo)準(zhǔn)包裝需求的。如果你創(chuàng)造出一個非標(biāo)準(zhǔn)的包裝，整個機(jī)器就需要被從頭開始設(shè)計(jì)，花費(fèi)就會暴漲。例如，制盒機(jī)公司提供直立并且能充填一個大范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)管狀盒子的機(jī)械，他們可以安裝額外的部件去打碼，裝說明書，貼標(biāo)簽等等。盡管有這些不同，這些盒子始終是常規(guī)的，標(biāo)準(zhǔn)的。但是如果讓一個機(jī)器去成型并且填充一個七邊形盒子，就需要重新設(shè)計(jì)了。大多

6、數(shù)機(jī)械公司比較小，并且常常在一個現(xiàn)代或過去的機(jī)械改革專家的技術(shù)基礎(chǔ)上建立起來的。這些廠往往是個人或者家族所有的。市場是如此的專業(yè)化以至于許多工廠只能憑借出口市場存活。想象給這些工廠一條從6個供應(yīng)商提供的6種操作臺，用另一個供應(yīng)商提供的傳輸帶和緩沖器來組成一條完整的包裝線，這條新的流水線被接通并且能連續(xù)工作是不可能。新的線路必須要調(diào)試并使它達(dá)到運(yùn)行速度。為了獲得更高的生產(chǎn)速度，好的產(chǎn)品工程師往往要花費(fèi)大量時間并依靠經(jīng)驗(yàn)?zāi)托恼{(diào)試。2 全面分析當(dāng)提及到機(jī)械分類，有各種各樣的論斷，但是要盡早制定分類標(biāo)準(zhǔn)，是顯而易見的。例如：·這個機(jī)器是不是防爆的（也就是說，是不是被包裝的產(chǎn)品易燃）？

7、3;它是一個專用的機(jī)器還是一個多功能的機(jī)器？·是不是有特殊標(biāo)準(zhǔn)的光潔度和防菌要求？·防腐是不是保護(hù)這個機(jī)器的一個特殊需求？·機(jī)器排序應(yīng)該從左向右還是從右向左？當(dāng)檢驗(yàn)候補(bǔ)機(jī)器時，要記住好的包裝生產(chǎn)線完成它們的工作時伴隨著很小的震動和噪音。震動表明部件不協(xié)調(diào)或者力加載的不均勻。這種力直接轉(zhuǎn)變?yōu)閷C(jī)器的磨損和壓力。機(jī)器的底座應(yīng)該足夠的重去支撐移動的機(jī)構(gòu)，并且要有足夠的剛度來避免在變化壓力下的彎曲或變形。產(chǎn)品和材料在生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)移和流動應(yīng)該是平穩(wěn)的，只有在方向上的極小改變。無論在什么情況下實(shí)驗(yàn)，機(jī)器的運(yùn)動應(yīng)該是旋轉(zhuǎn)式的而不是往復(fù)運(yùn)動的。重的傳動裝置應(yīng)架設(shè)在低處或者在地上以便

8、維修。發(fā)動機(jī)和變速箱應(yīng)該避免懸掛在產(chǎn)品之上，因?yàn)槿粘５木S修保養(yǎng)可能將潤滑油或者殘?jiān)舻疆a(chǎn)品上。在拜訪機(jī)器供應(yīng)商前，做一個徹底并且嚴(yán)格的分析，關(guān)于這個機(jī)器到底需要完成什么。買主常常需要多功能的機(jī)器，認(rèn)為這樣的機(jī)器符合工廠的多種操作需求。盡管設(shè)計(jì)一個可以灌裝4毫升管狀瓶或4公升的桶的機(jī)器是可能的，但是折中辦法才是可行的。因?yàn)檫@種多功能的機(jī)器很可能上面兩個工作都做不好。機(jī)器需要完成的任務(wù)范圍要實(shí)際可行，而且要抵制誘惑去比較機(jī)器的主要性能。機(jī)器功能越單一，性能越高。購買多功能機(jī)器需要以低產(chǎn)出效率為代價。購買機(jī)器的資本支出非常大。被推薦的生產(chǎn)線能不能生存的足夠久來獲取利潤？有沒有即將產(chǎn)生的新工藝使你的產(chǎn)

9、品和包裝被淘汰？（例如一些面包店投資蠟紙來包裝面包，但是很顯然塑料袋是更好的選擇。）是否有高效率的服務(wù)和零件供給是加工廠考慮的一個主要問題。對于被推薦的機(jī)器，供應(yīng)商有沒有當(dāng)?shù)剞k公處和當(dāng)?shù)亓慵?yīng)，或者你是否要等待零件從希臘空運(yùn)過來？如果你從國外買了設(shè)備，瀏覽一下使用說明書。有時要通過本地的同事把說明書翻譯過來，但是誰有這么多的英語知識呢？專業(yè)術(shù)語會讓你受打擊，或者有時根本不能被辨認(rèn)。如果是新工藝，你的工人需要重新接受培訓(xùn)。最后，你從哪個視角看這條生產(chǎn)線是你的了？速度術(shù)語缺少專業(yè)和前后一致的術(shù)語常常造成對生產(chǎn)力的困惑。以這個討論的問題為目標(biāo)，下面的定義將會被用到：·生產(chǎn)線：一組集成的，

10、結(jié)合了產(chǎn)品與包裝的輸入和包裝后品的產(chǎn)出為特殊目的的機(jī)器。每個能完成一個特殊功能的單獨(dú)機(jī)器，就是一個工位。·輸入：成品需要的包裝產(chǎn)品和包裝材料。·設(shè)計(jì)速度：在理想條件下運(yùn)行的理論生產(chǎn)能力。這個被設(shè)計(jì)的在空轉(zhuǎn)時的機(jī)器速度是機(jī)器循環(huán)一周的平均速率。·速度上限：在入庫前，包裝在經(jīng)過一點(diǎn)時的最大速度。·運(yùn)行速度：在一個時間點(diǎn)上的瞬時運(yùn)行速度。·產(chǎn)出：一個包裝生產(chǎn)線的產(chǎn)出是指在存儲和運(yùn)輸前，在給定時間內(nèi)，一定質(zhì)量的產(chǎn)品經(jīng)過一點(diǎn)的數(shù)量。一個機(jī)器或者一個工作臺的產(chǎn)出是指在給定時間內(nèi)，一定質(zhì)量的產(chǎn)品離開該工作臺的數(shù)量。·效率：效率是產(chǎn)出和輸入的比值，但

11、是在包裝生產(chǎn)中，這個定義有些微妙的差異。對于這個問題的討論，效率常常被用來描述工作臺或生產(chǎn)線實(shí)際運(yùn)作時間和可用時間的比值。速度的等級有以下幾個方面：·設(shè)計(jì)速度。·速度上限。·運(yùn)行速度。·產(chǎn)出率。剛性生產(chǎn)線和柔性系統(tǒng)像灌裝機(jī)，封口機(jī)和貼標(biāo)簽機(jī)這樣的包裝機(jī)械可以被設(shè)計(jì)成直線式或者圓周式的。直線式的包裝機(jī)械常常引導(dǎo)產(chǎn)品進(jìn)入工作臺并夾著它直到操作完成。例如，間歇運(yùn)動的直線式灌裝機(jī)把容器移動到灌裝頭的下面并停止然后灌裝（圖18.1）。這種機(jī)器可能有一個或者一組灌裝頭。更多復(fù)雜的機(jī)器會有雙重進(jìn)料傳送帶配合灌裝頭在傳輸帶之間做往復(fù)運(yùn)動的功能。這樣就允許了灌裝頭在一條產(chǎn)

12、線上工作而另一條產(chǎn)線運(yùn)輸容器。間歇式灌裝機(jī)的操作速度最高是150個每分鐘。（一些直線式灌裝機(jī)通過灌裝頭和容器一起運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)連續(xù)性的直線灌裝。）圖18.1 間歇運(yùn)動式直線充填機(jī) 連續(xù)運(yùn)動（圓周式）機(jī)械不會引導(dǎo)容器進(jìn)入操作臺并停止，但是用旋轉(zhuǎn)臺代替灌裝，操作頭在運(yùn)動著的容器上工作。圓周式機(jī)械需要傳送帶上的計(jì)時螺旋器進(jìn)料給星狀輪，使容器分離至正確的節(jié)距（圖18.2）。星狀輪改變?nèi)萜饕苿臃讲讶萜鞑暹M(jìn)填充臺里或者作為可能的另一種情況而退出傳送帶。 圖18.2 旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)相對于間歇式灌裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度更高 隨著直徑的增大，更多的操作臺可以被安裝在它的周邊。這個旋轉(zhuǎn)臺可以轉(zhuǎn)動的更快并提供足夠的時間灌裝。高速

13、旋轉(zhuǎn)臺灌裝機(jī)可以是幾米長的直徑并且可以有超過100個灌裝頭。灌裝80CPM（瓶/分）的圓周式充填機(jī)是常見的，灌裝2000CPM以上的特殊機(jī)械已經(jīng)被用于飲料工業(yè)。轉(zhuǎn)換裝置一般來說，機(jī)器運(yùn)作的越快，它的轉(zhuǎn)換越復(fù)雜。例如，間歇運(yùn)動的機(jī)器將會需要引導(dǎo)輪的重新定位和計(jì)時器的重新調(diào)整。改變的部分一般都比較少。圓周式機(jī)器總是需要轉(zhuǎn)變，例如，增加橫進(jìn)給調(diào)時螺釘，進(jìn)料和出料牽引星輪和轉(zhuǎn)臺。對于那些要在同一條包裝線上包裝許多不同產(chǎn)品的應(yīng)用，易轉(zhuǎn)換性變得很重要。最簡單的改變就是當(dāng)產(chǎn)品被重新置位的時候。有時，內(nèi)裝物是相同的但是包裝的容量根據(jù)習(xí)慣而不同。運(yùn)用滾輪，計(jì)量杯，或者其他容量近似固定裝置的系統(tǒng)，常?？梢詼y量簡單

14、的一定范圍內(nèi)的容量。從另一個方面講，旋轉(zhuǎn)給料或者計(jì)量泵有更大的適用范圍，因?yàn)橹灰唵蔚脑黾映涮顣r間就可以了。設(shè)備的轉(zhuǎn)變是輸出計(jì)量中重要的一部分。在設(shè)備的轉(zhuǎn)變經(jīng)常出現(xiàn)的地方，易轉(zhuǎn)變性支配著機(jī)器的選擇，而不是機(jī)器速度。對一個高速機(jī)器來說，過多的轉(zhuǎn)換時間是一個不利因素。理論上講，設(shè)備的轉(zhuǎn)變不需要任何工具并且從機(jī)器的這頭到機(jī)器的那頭，工序已經(jīng)完成了。去做必要的或耗時的調(diào)節(jié)和設(shè)置一個脫機(jī)線路是必須的。部件和調(diào)節(jié)裝置應(yīng)該被清楚地標(biāo)記以便于職工的鑒別和安裝。高速轉(zhuǎn)換裝置在列舉了所有的轉(zhuǎn)換裝置后，我們來介紹生產(chǎn)線上已經(jīng)存在的高速轉(zhuǎn)換裝置。這要按照時間來說，也就是說，從最后一個用舊方法生產(chǎn)出的易售品的結(jié)束到第一

15、個用新配置生產(chǎn)出的易售品開始的時間。這段時間包括滯空時間（這段時間指機(jī)器沒有開動的時間）和調(diào)試階段（這段時間需要把生產(chǎn)線的速度調(diào)到一定的運(yùn)行速度）。所有裝置轉(zhuǎn)換的時間主要分為4類：·準(zhǔn)備或組織：購買零件和工具，尋找方法并確定操作者。·轉(zhuǎn)換：移走舊設(shè)備并重新安裝新設(shè)備。·測量：鑲嵌底座，校準(zhǔn)，定中心。·測試：試機(jī)，最后的調(diào)整。做一個柱狀圖（一個詳細(xì)的條形圖顯示影響裝置變換的是哪段時間）。注意柱狀圖最長的那個條，確定縮短裝置變換的時間。 ·排除對工具的需要。 ·把脫機(jī)情況盡量具體化。 ·使所有的配置到一個量化的規(guī)格（非目測）&#

16、183;從機(jī)器的一個方面并且從一個角度執(zhí)行這個轉(zhuǎn)換。理想化的裝備轉(zhuǎn)化不需要時間、工具、人才，并且你是第一個賣出新產(chǎn)品的人。機(jī)器控制要完成機(jī)器部件的運(yùn)行、定時、控制有很多方法。它們可能通過機(jī)械化的控制桿、凸輪、鏈條、推桿或齒輪精確控制。運(yùn)動可以通過微型開關(guān)、定時開關(guān)、電磁繼電器、液壓技術(shù)、氣體力學(xué)和電子裝置控制和執(zhí)行。每個方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用。保養(yǎng)是機(jī)器運(yùn)動和控制系統(tǒng)的一個重要方面。在一個機(jī)械被電氣繼電邏輯學(xué)或者機(jī)械系統(tǒng)控制的工廠，新的液壓技術(shù)或者電子系統(tǒng)的應(yīng)用要考慮到對維修保養(yǎng)人員和操作工人的再培訓(xùn)。一個機(jī)器要在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，那么機(jī)器的所有組件都要配置在最適條件。這些配置必須被確定和量化

17、而不是留給操作工人去處理。機(jī)器的運(yùn)行不能靠來源不明的溫度控制旋鈕或靠接觸進(jìn)料輥來判斷溫度。例如，關(guān)鍵性的熱封工作臺在一個或幾個特殊的位置上應(yīng)該有直接溫度示數(shù)表。關(guān)鍵性的機(jī)械調(diào)節(jié)裝置應(yīng)該有刻度和游標(biāo)。量化的機(jī)械調(diào)節(jié)裝置應(yīng)該有一個對于機(jī)器在做什么的更好理解，并且做一個科學(xué)的線趨勢圖，而不是作為一種藝術(shù)。微電子學(xué)和微處理機(jī)提供給包裝工程師對工位持續(xù)監(jiān)測的無盡可能性，例如，充填重量、物料流量、生產(chǎn)速度和機(jī)器設(shè)定。通過可程序化的控制器、反饋電路、步進(jìn)伺服電機(jī)，進(jìn)程變化可以被微處理機(jī)控制。機(jī)器設(shè)定可以記憶保留，生產(chǎn)不同產(chǎn)品時的轉(zhuǎn)換設(shè)備的運(yùn)行可以設(shè)置成自動化，并且在在安裝的時候保存下來。開發(fā)定制機(jī)器有時候，現(xiàn)有的包裝機(jī)械無法實(shí)現(xiàn)某些包裝理念。設(shè)計(jì)特殊目的的機(jī)械去實(shí)現(xiàn)一個全新的功能是很艱巨的任務(wù)，因此沒人會草率的接受這樣的任務(wù)。設(shè)計(jì)和開發(fā)最簡單樣式的樣機(jī)要花費(fèi)250000美元，不包括最終設(shè)計(jì)和制造。設(shè)計(jì)特殊的機(jī)械包括下面幾個步驟：·概念上的開發(fā)（怎么完成每一步的主意）。·構(gòu)建配置模型（用手傳動工作臺來證明新的運(yùn)動和動作）。·為樣機(jī)設(shè)計(jì)裝配并制圖。·構(gòu)建樣機(jī)。·修改并改善樣機(jī)。·在生產(chǎn)狀況下測試樣機(jī)的運(yùn)行。·生產(chǎn)線建造和委托。根