國內某汽車企業的缸體生產線優化中，技術人員采用了節拍優化的方法，并利用OEE管理手段，提高了產能，降低了生產成本。

優化缸體加工節拍

以 L4汽油機缸體生產線為例，生產線由國產的4臺臥式加工中心和4臺立式加工中心組成，工件采用手工裝夾，傳送采用無動力輥道；輔機（清洗、試漏、壓裝）采用專機；位置尺寸采用三坐標測量機檢測，孔徑、孔深、螺紋孔等采用專用量具；刀具以國產硬質合金刀具為主，關鍵刀具采用國外知名品牌；設計產能80臺／日。

首先分析一下該生產線的線體平衡率，即構成生產線體的作業者在作業要素中時間上的平衡狀態。

線體平衡率=（所有工序節拍之和×100%）/（瓶頸工序節拍×人員）

假設每臺加工中心配置1名操作者，可以計算出該線線體平衡率為43.4%，損失56.6％。

通常生產線的生產節拍是由整線中生產時間最長的設備決定。通過對缸體的工藝流程和節拍進行分析（表1），可以看出OP60的加工節拍最長，其次是OP30、OP100。

優化過程可以分為單工序優化和整線節拍平衡。

1、單工序優化

（1）優化工件夾具

該生產線是加工中心組成的柔性加工線，因此選擇合適的設備參數是非常重要的。目前，高速加工中心的快速移動速度可達80m/min，各移動軸加速度保持10m/s2，換刀時間（刀-刀）3s，主軸轉速16000r/min。

對于加工中心，節約輔助加工時間的常用方法是采用雙工作臺和雙工位進行加工。圖1所示為加工某缸蓋進氣面的雙工位夾具，采用雙交換工作臺立式結構的加工中心，加工內容為粗、精銑進氣面以及進氣面螺栓安裝孔，該工序共有5種刀具，每只刀具的換刀時間為9s，交換工作臺時間為8s。當采用常規的單夾具加工時，整個加工節拍為161s；當采用雙工位夾具加工時，加工節拍為135s。該方法受設備的加工范圍、刀具長度，特別是工作臺的最大承重的約束，在設計時需要進行認真的校核，另外，當采用手工裝夾時必須考慮裝夾時間，使用雙交換工作臺加工中心時必須保證加工時間大于人工裝夾工件的時間。

圖1  雙夾具示意圖

（2）刀具使用的優化

□ 優化加工路徑

采用優化設計為面加工刀具選擇合理的刀具運動軌跡；對于孔加工刀具，應減小刀具逼近距離。

□ 優化工藝方法

在銑削加工中，將多刀加工改為一刀加工，多使用復合刀具，如復合鉆、臺階鉆等；鏜孔和銑削平面時多采用多刃加工。

□ 采用高速加工刀具

采用高速加工刀具，可有效地減少純加工時間。

例如，在CICINNATI四軸立式加工中心上粗鏜某發動機缸孔，采用的硬質合金鏜刀片，切深為1.5mm，v=180 m/min，fz=0.17mm/r時，分別采用單刃鏜削和4刃鏜削，加工節拍相差169s（表2）。

2、整線節拍平衡

整線節拍平衡是提高缸體柔性加工生產線效率的一個必要措施。在具體的工藝編制過程中，由于采用了工藝集中的原則，因此工藝設計人員可以將每個工序加工的內容分為兩類：一類是依據產品精度要求和工藝次序，必須在同一道工序中完成的內容，例如，精鏜缸體曲軸孔和精加工前后端面，因為需要保證前后端面和曲軸孔的垂直度，所以該內容在同一道工序中完成是合理的。除此之外的其他加工內容屬第2類，例如，前后端面的水泵螺栓孔、油泵螺栓孔的鉆孔和攻絲，并沒有固定在某道工序中一定要完成，而是具有一定的可調整性。因此，在第2類加工內容中適合節拍平衡。

金屬加工的成本分為刀具成本、原材料成本、人員成本、設備成本以及其他成本，它們在總成本中分別占有的比例大約為刀具占3%，原材料占22%，人員成本、設備成本以及其他成本總共占75%。