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净零排放巨浪袭中国机床产业如何破浪前行

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气候风险下的全球净零排放趋势

世界竞争力论坛(WEF)于每年年初都会发布全球风险报告(The Global RisksReport),揭示影响全球经济与产业的重大风险(图1)。2021年报告除了耳熟能详的感染性疾病(COVID-19),由2020年的中度风险转变成高发生机率与高冲击影响外,另值得注意的是,环境风险类的数项因素(气候行动失败、生物多样性损失、人为环境灾害、极端气候等),囊括了全球高机率风险的前4名,显示环境与气候风险已是全球不可避免的重大议题,需有明确的对应措施。

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图1 环境与气候是全球重大风险

为对抗气候变迁,2015年《巴黎协定》各成员国承诺会努力在21世纪末让全球升温控制在1.5度以内,但2018年联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)则示警,以目前的排碳速度,最晚2052年地球将升温1.5度。因此,短期间内,2050、净零排放,成为所有人关心的焦点。做为全球对抗气候风险的领头羊,2019年欧盟率先提出在2030年将温室气体减量55%,并在2050年达到碳中和(Carbon Neutrality)目标2。因应气候风险趋势,全球已有高达137国宣示或规划净零排放的目标与时程。根据HISMarkit统计,全球已宣示达到净零排放目标的国家数,涵盖约全球近70%的温室气体排放量及GDP。

然而,真正让国内企业惊觉净零是一项重要议题且会影响未来的订单与生产模式,在于欧盟议会于2021年正式通过的《欧洲气候法》,宣示将对全球高碳排地区的产品课征碳关税;并在2021年7月正式公布碳边境调整机制(CBAM),预计2023年生效,2026年正式施行。欧盟将碳关税立法,初期将针对高排放的进口钢铁、铝、水泥、肥料及电力等,要求进口商申报碳排放量,并计划在2026年正式实施后,进口必须购买CBAM凭证来抵销超过标准的产品碳含量,而凭证的价格将依据欧盟排放交易(ETS)碳权拍卖的平均价格计算。在欧盟的强力推行下,其他先进国家也开始研议碳边境税的可能性,如美国贸易代表署将研议施行CBAM,并推行净零转型所需之绿色融资;日本环境省正检讨修订各种能源的碳税,并针对不积极减碳的国家进口品课征国境碳税。观察各国实际的碳税作为,目的在迫使企业将排碳的成本内部化,以实现长期的碳中和目标。

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全球企业因应减碳之作为

根据全球碳计划报告(Global Carbon Project),2016全球温室气体排放近500亿吨二氧化碳当量,依部门别可分为4类(图2),其中以能源生产与消耗占73.2%最高,再细分以钢铁和石化业等产业能源使用所造成的排放占24.2%;其次是路上交通工具、空运与船运等交通运输占16.2%;建筑用电(包含住宅与商业)占17.5%,另外,能源部门在生产时所造成的排放占5.8%。换言之,电力与热力等能源供给与消耗就占全球温室气体排放的7成以上,这也是各国政策与科技率先要减碳的方向。

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盘点各国政府与企业的净零排放路径,可分为四大方向:

(1)去碳与替代能源:如太阳光电、陆域风电、离岸风电、水力与地热等再生能源,或生质能、氢能等替代能源,并发展再生能源新商业模式。

(2)产业及能源效率提升:智能电网、微电网、储能系统、产业低碳制程、循环经济、绿建筑、智能节能系统,加上政府提高产业能源效率目标,使产业转型与高值化。

(3)运具电气化:包括运输部门、建筑部门与工业部门的电气化,其中以燃油车改为电动车的影响最大。目前全球以欧洲为主的20多国宣布于未来10至30年内全面淘汰燃油汽车销售,对产业影响大。

(4)负碳技术:以碳捕捉、再利用与封存,也就是CCUS(CO2Capture,Utilization,andStorage)技术发展较受瞩目,因较传统CCS代入循环再利用的概念,也创造出新的商业模式。此外,国际上已有许多针对企业订定节能绩效的认证,如RE100是由国际气候组织(TheClimateGroup)与

碳揭露计划(CDP)所发起的全球再生能源倡议,邀请全球企业公开承诺在2020年至2050年之间,达成100%使用绿电的时程。RE100目前在全球已有超过300家具影响力之企业成员,透过绿电投资、购买再生能源凭证、签订绿电购售合约(PPA)等手段,达成绿电使用目标。RE100中国会员共计6家,依顺为远大科技、亿利集团、远景能源、晶科能源、隆基股份、阳光能源等,均已公开宣示2050年前达到绿电目标。

国际标竿企业陆续宣布净零/碳中和时程,并要求供应链一起节能减碳:苹果(APPLE):宣布2030年达到碳中和,启动供货商洁净能源项目,要求合作商100%使用再生能源,并提高产品低碳材料和回收材料的使用比例。

微软(Microsoft):于2030年达到负碳排,公司内部实施碳税政策,并将收费范围扩大至供应链;另开发数字科技,协助供货商和客户减少碳足迹。

谷歌(Google):评估所有数据中心零碳运作;投资风能、太阳能等清洁能源;并导入Google能源管理系统,协助供应商提高能源效率,减少碳排。

脸书(Facebook):宣布2030年达到净零排放,签5400MW风能与太阳能合约,支持数据中心供电;协助供货商建立数据报告,进行能源评估与改善环境绩效。

当国际巨头发布减碳计划,供应链若达不到减碳要求,有可能会失去订单。在国际净零排放趋势与供应链压力下,从国家到企业都必须设法做低碳投资。

中国面对国际减碳压力需积极进行绿色转型

2020年,我国政府正式宣布中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。这是中国基于推动构建人类命运共同体的责任担当和实现可持续发展的内在要求作出的重大战略决策。中国承诺实现从碳达峰到碳中和的时间,远远短于发达国家所用时间,需要中方付出艰苦努力。我国已明确建立碳交易与碳定价的机制,根据统计,中国高碳排产业包括电力行业、石油加工及炼焦、黑色金属冶炼、非金属矿物制品、化工等,合计占全国碳排放的72%。

据了解,2021年前三季度,外贸进出口继续保持较快增长,韧性较足、稳中提质。据海关统计,前三季度我国货物贸易进出口总值28.33万亿元人民币,比去年同期增长22.7%。其中,出口15.55万亿元,增长22.7%;进口12.78万亿元,增长22.6%。

前三季度,我国出口机电产品9.15万亿元,增长23%,高出整体出口增速0.3个百分点,占出口总值的58.8%。

东盟是我国第一大出口群体、欧盟第二、美国第三,合计占总出口比重近7.4成。如前文所述,当这些主要出口国中,尤其欧盟、美国开始研拟碳边境税的机制,势必冲击中国现有机电产业的出口竞争力,我国产业应加速净零排放与绿色转型的布局。

中国机床产业在净零排放趋势下的挑战与机会

中国机床产业虽然不是主要的排碳产业,但中国机床产业对内内卷太厉害,对外产品颇有竞争力,正是走出去的最关键的时刻,加上全球标竿企业多已宣布净零碳排时程,因此对供货商(零组件、材料与设备)减碳的要求,也将随零碳目标愈近而愈发强烈。

过去机床从业者曾呼应欧日系机床企业倡导的绿色机床理念,从设计端就开始着手,加速导入轻量化设计、创新复合材料与制程;在产品制造端也调整,配合绿色制造,例如在用电量设计上,包括马达、润滑或冷却等零部件,都需调整修改,以实现减废减排需求。此外,搭配大数据与仿真分析软件、使用AR/VR装置、打造客制化人机接口等智能制造的过程,也可以降低能源消耗,达到绿色制造目的。

举例来说,机床加工过程中,主轴的高速旋转会产生大量的摩擦热能,这些热能会使得主轴于运转过程中产生热偏移的状况,进而对加工工件的准确度产生很大影响。因此在运转过程中所产生的热量,必须透过冷却系统实时将热量由运转中的主轴排除,但冷却系统却会在制造过程中消耗大量的能源。黄惟泰与周至宏教授研发奈米流体/微量润滑技术(MQL),利用空化作用的特性将微量之奈米流体分散为极小的粒子,并有效分散奈米粒子因凡得瓦力作用产生的键结团聚现象。再透过高压空气进行第二阶段雾化,使得奈米流体之油雾颗粒更容易进入微小微加工切削区,进行冷却润滑。此技术可减少机床切削液帮浦能源的耗损,并减少对环境有害的切削废液回收。另一方面,降低环境负荷的干式切削、油雾冷却及润滑系统的一体化(Packing)也是发展趋势。

在国际上,智能制造的概念早在2013年德国EMO国际机床展即开始发展,以DMGMORI的Machine4.0为例,在机器上安装各种传感器,让能源消耗与生产效率可视化,将计量诊断、对策与营运管理视为一个整体的生产周期,并透过大数据分析等技术,将决策信息回馈至机台的控制系统,以调整加工参数使机床达到最佳化的生产状态或实时更换刀具以避免刀具与加工件之毁损,以实现智慧加工,降低生产成本与减少碳排。

面对全球环境永续变革浪潮,我国以出口为导向的产业将面临碳关税的风险,例如计算机通信及视听电子产品业(面板、资通讯……)、钢铁、机械设备业等。对机床产业而言,减碳从产品设计及材料选取,后续加工方式(包含加工机与制造方式)至最终产品包装出货,都可重新考虑。我国企业应及早做好减碳的准备,借助数字与智能科技减少生产过程的排碳,并积极响应RE100、EP100、EV100、ESG等倡议,加速绿色转型布局,以实现供应链的永续价值。

基于冲压大型覆盖件模具生产效率提升浅析

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近年来,随着汽车市场竞争越来越激烈,整车厂在投入车型的整体周期都在逐步缩短。

对应的生产效率要求在逐步提高,所以本文主要是对冲压大型覆盖件模具生产效率提升进行浅析。

主机厂的冲压生产车间,衡量模具的生产效率指标为模具故障率,即在一定的生产时间,因模具故障产生的时间除以总的生产时间得出的百分数,即为模具的故障率,如表1、简单说明我司冲压车间逐年首月降低模具故障率。 

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表一

模具故障率通常主要是麻点、卡废料、压痕、检测器异常、拉伤等,下表2、主要是通过介绍某车型零件在量产初期到达成终验收过程中,各种常见模具故障率:麻点、卡废料、压痕、检测器异常等出现的频次,通过对各种模具率产生的原因及解决对策浅析,以达到削减模具故障率,快速达到模具验收标准,从而快速交模。

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表二

 麻点

主要是由于生产过程中,带入异物,在OP10工序上形成的轻微的凸点,此凸点,需要通过软油检查才能发现,麻点在板件上的异物如图1、麻点虽然需要通过专业的工具才能检测出来,但是在钣金件喷涂完成后,在特定的角度与灯光的配合下,此轻微的凸点,也能检测出来,会影响整车的美观性与工艺精致性,所以麻点的管控率要求也极高。对于大型覆盖件冲压模具的生产车间,尤其是外板件生产线为封闭性生产,所以麻点主要由4个方面产生:

①麻点主要来自材料上面的异物;

②生产线体内的机器设备的异物;

③模具长期生产,清洁未能做到位,导致异物带入生产线;

④拉延筋的局部位R角不顺,脱锌带入模具型腔内,零件脱锌现状如图2。

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图1 某零件的麻点及检测工具  图2 某零件拉延筋上脱锌

针对上述麻点产生的原因,主要是分为3种:异物带入、生产过程产生均是由异物产生,所以主要是从3方面着手:生产做好管理:模具、材料、生产线做到定期生产清洁,并做好生产清洁记录。模具做好生产维护:在量产初期,模具未镀铬前,定期开展拉延筋槽的检查,推研修顺。

拉延筋槽良品:拉延筋建议侧壁单边间隙为板厚+0.3mm底面间隙为板厚+1mm若流入量超过30mm,局部R角根据实际情况选用R4/R5角,有效减少模具拉伤。外板件非外观区域的工艺补充、拉延筋、拔模角等上下模R角必须进行热处理,确保硬度内板件的拉延筋、拔模角及其它材料流入易磨损拉伤区域上下模凸圆角必须进行热处理,确保硬度麻点均是由于异物带到模具型腔内产生的,所以在模具型腔内进行局部位置避空,现在比较先进的为网格模具,网格模具实际上最初是为了防止油污而在凸模上开的油槽,在实践中发现对冲压件凸凹的减少有很好的效果,可以暂存模具型面多余的油,减少零件在冲压过程中形成油膜凸。方格模槽可以藏住异物,减少90%以上麻点产生,减少生产停机时间提高生产效率、零件返修成本。

如图3就可以减少麻点率的发生。

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图3 某车型发盖外板网格模具

卡废料

卡废料常出现在修边工序上,主要是产生的原因有:卡废料常出现在修边工序上,因刀口布局设计不合理、刀口刃入量不足或过深刃入都会引起废料掉落不良产生、同时废料刀顶料失效与废料滑槽设计不规也会造成卡废料。

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图4 刀口刃入量不足卡废料案例

此类卡废料的主要是通过加大废料的刃入量,使局部位置的废料先行滑落,从而确保废料废料快速滑落,刀口的刃入量为3~5mm,局部要先落料的可以调整为8mm。

废料空间滑落不足:主要是废料滑落的空间不足,废料在滑落设计空间,不满足废料的大小。

此类卡废料主要是通过加大落料空间,通过确认模具结构,能加大的地方尽量加大,以确保废料能滑出,原则上要求废料的落料空间需要大于废料最大尺寸+80mm。

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图5 某车型模具由于落料空间不足卡废料照片

废料槽设计角度不良、装配不合理:废料滑槽的设计角度不合理、废料滑槽上的波纹板未按照要求进行安装、第一级废料滑槽与第二级废料滑槽之间的连接方式不合理等原因。

废料卡在一级与二级废料滑槽拼接缝里。

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图6 某车型模具废料滑板样式

原因:波纹板废料滑槽做工不良、拼缝位置露出易卡废料。

对策:更换标准波纹板。

废料掉落二级滑槽后、后劲不足停驻二级废料滑槽。

原因:废料滑槽倾斜度过缓、向下动能不足。

模具外部滑道尽可能和模具是个整体,但是如果这部分超过150mm或是超过模具轮廓线很多(挂钩除外),用折叠式滑道。

滑道长度等于模座边缘+0~20mm,折叠滑板高度大于模座10~20mm防止滑板和模具安装螺栓的干扰,滑槽倾斜角度≥25度、二级废料滑板角度≥15度如不能满足以上两条件时,滑道须采用波纹板或其它方式(在废料滑板上增加圆棒或滚轮,采用振动式滑板、电动输送滑板)保证废料排出(废料要在一个行程内掉下来)。

压痕

压痕多发、都是因为刀口间隙不良、前后工序不符型,导致切边的时候有碎屑产生,此类小碎屑在生产过程中,随零件带到下一工序,掉落在模具型腔内产生板件压伤,此类通常的改善方法有:

①改善刀口间隙良品条件确认:

先切废料观察切断面状态,废料有毛刺或扯断情况,刀口需补焊研合,适当放大至红/蓝丹轻轻被擦到。废料切断面无异常,刀口先不做处理。

②做好刀口良品条件确认:

刀口垂直度确认:刀口如果不垂直、出现大肚子、铲刀风险、容易造成碎屑。

刀口底面着色确认:底面着色≥85%,刀块受力点和螺栓锁附位置着实色,刀块每次拆装后状态不会变化,不容易出现崩刀或切不断现象。

压料板做好避空确认:常见的改善方案为,在后工序的压料板上增加藏屑孔,避免残留在板件上的碎屑被压料板压住,如图7所示。

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图7 某车型模具废料滑板布局

③前后工序不符型:

工序件晃动不符型上模废料刀接触板件时导致板件变形,易产生小月牙状碎屑,如图8。

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图8 生产过程中刀口碎屑

前工序件扣合模具型面时,凸模/废料刀口需随型,工序件底面涂红丹检查凸模/废料刀干涉位置,并避空。

检测器异常

①检测器异常产生在OP10工序,主要是在生产过程中,板件投入后。

测器不能检测,导致异常停机,产生的原因主要有:现有的投料检测开关感应量、检测量不足,投料检测器开关活动机构的运动灵敏性不足。

基于以上原因,如图八、某型号规格的投料检测器开关,我们会在现有的检测器机构构进行改造,增加配置,加长感应器距离,增加检测面积等。

②检测器异常发生在后工序:主要是因为检测的安装距离不合理,以及在后续生产过程中发生震动,导致螺栓松动,或者是拆卸模具工程中,导致线路接触不良,发生异常。

基于以上原因,后工序的检测器异常做好3个改善措施如图9:

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图9 某车型压料板上的藏屑孔

严格控制检测器与板料之间的距离,常规距离控制为2~3mm。

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图10 某车型下模板件不符型、切除月牙状碎屑

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图11 某模具使用的检测器开关改造示意图

检测器的固定增加卡板。

检测器的设计过程中,使用固定在下模座上,即对凸模进行拆装作业时,不需要对检测器进行作业。

综上,我们在对生产过程中出先的异常,进行汇总统计,并在持续改善的基础上做出改善,总结出了我们快速提升生产效率的一套良品条件,如我们的麻点改善、卡废料、压痕、检测器等良品条件,在模具到达冲压厂后进行母线匹配时,就提前开展,已便在正式量产后,不仅能为新车型的生产效率提升做出贡献,同时也在为模具厂节约交模成本,促进行业共同发展。

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普玛宝:柔性线助正泰电气提升竞争力

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浙江正泰集团始创于1984年,是全球知名的智慧能源解决方案提供商。集团积极布局智能电气、绿色能源、工控与自动化、智能家居等产业板块,形成了集“发电、储电、输电、变电、配电、售电、用电”为一体的全产业链优势。业务遍及140多个国家和地区,全球员工超3万名,年营业收入达893亿元,连续20年上榜中国企业500强。

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2020年,正泰集团旗下的正泰电气股份有限公司嘉兴分公司投产了意大利普玛宝公司制造的一条LPBB(激光切割+冲压+缓冲+折弯)的柔性化钣金生产线,用来生产中高压和低压电气开关控制系统。这条线的情况如何呢?我们采访了正泰电气嘉兴工厂的生产部技术主管盛利东先生和普玛宝的陈利平先生。

MFC:请简单介绍一下采购本条生产线的正泰电气股份有限公司的简单情况。

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盛利东:正泰电气是正泰集团的子公司,是一家具备总包服务能力的输配电整体解决方案供应商,为中国本地及全球140多个国家能源、工业、基础设施及民用领域的用户提供产品和专业解决方案与服务。正泰电气凭借2020年88.9978亿元的营业收入,再次入选“2021上海企业100强”企业。

正泰电气主要生产和销售110~500kV电力变压器、10~35kV配电变压器、126~252kV气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)、高压断路器和隔离开关、500kV及以下避雷器、互感器、绝缘子,0.66~40.5kV成套开关设备、箱式变电站、配电自动化设备、以及35kV以下电线电缆等产品,并可承接电力工程总包业务。

2019年,位于嘉兴的正泰智慧能源华东科创产业园由正泰电

气股份有限公司投资开始兴建,项目总投资约35亿元,规划用地约421亩,总建筑面积约35万平方米。项目将建设成为智慧能源产业示范基地,致力于面向全球中高端行业用户提供智能电气设备、智能制造与加工中心、智能制造及数字化工厂示范基地、智能微电网示范等项目以及科创产业开发与孵化运营。正泰电气到2025年项目全部达产后可实现年产值100亿元,实现年税收3亿元。

MFC:正泰电气定制的由普玛宝生产的这条LPBB生产线的构成是什么样的?

盛利东:正泰电气和普玛宝2012年就开始合作,购置了大量普玛宝的自动化钣金加工设备。这次科创园投资选择了普玛宝的LPBB智能数字化柔性生产线,包括一套双列40米智能立体料库、一台激光冲床复合机CS1225设备(含自动上料系统,自动分拣系统)、板材自动翻面功能、自动插单单元、一台EBe2720系列折弯中心(含自动上下料及分拣码垛系统)、一套安全防护系统、一套料库管理系统及一套中央控制系统,共同组成了自动化柔性钣金生产线FMS系统。

其中,双列40米COMBOTOWERLASER智能立体激光机专用料库内嵌有二维激光机上下料功能的灵活存储系统。激光机专用料塔是材料流自动化的关键模块,能随时自动及时地供应所需的不同材料,可存储已切好的部件和框料。该激光机料库支持直接从托盘架上提取原材料,或连同木质托盘一起提取原材料,可根据生产要求选择托盘架的间隔和堆码高度。

激光冲床复合机CS1225设备:包含LD+LST大工件自动上料码垛卸料系统,自动分拣系统、板材自动翻面功能、自动插单单元。这是一台现代化的数控复合机,配有伺服电动轴,能源效率高,维护要求低,操作速度快。刀具容量大,能够提供各种特殊刀具冲孔和立体成形,并且无论是设置还是转换刀具都简单快速,带来极高的生产力。

这台机床的轴行程2500mm,板材尺寸2500mmx1250mm,冲压力17~23t,冲孔速度700l/分钟,板料移动速度108米每分钟,满足正泰电气的中低压开关柜加工的大部分需求。

EBe2720系列折弯中心:这是全自动伺服电动技术,高度的自动化水平和高度的个性化定制的机床,含自动上下料及分拣码垛系统、BTD自动翻转装置加两个加强小车和PCD自动插单装置,还有USS自动码垛卸料系统,最大加工范围为2720毫米。

这条柔性生产线的工作流程是这样的:

第一步,原材料上料入库

人工使用叉车将最多可承重3吨、放满板材的托盘放置在料库上料位置,堆垛机自动将托盘放入立体料库指定库位。

第二步,仓储自动送料冲切加工系统

板材加工前由堆垛机自动运送至激光冲床复合机上料位,上料位配置板材分张器,由上料机械手将板材吸起,吸起后进行单张厚度检测,检测无误后将板材输送至激光冲床复合机上料位进行板材定位。此时伺服夹钳机构夹住板材进行加工,实现特殊不规则形状激光切割、冲孔、切边、滾筋、凸包成型、攻丝或凸台等立体冲压的工序加工,实现一次定位,改变以前激光切割机和压力成形机的分开的两次加工工序,减少了物料上下流转的辅助时间,一次定位提升了加工精度。

第三步,自动码垛及入库系统

加工一个零件后分拣系统立即取走该工件,并完成码垛工作,该种零件加工完成并码垛到指定高度后,板材自动输送至料库,加工完成后的板材由伺服夹钳机构运送至下料输送位置,完成骨架余料收集。

第四步,I/O插单系统和翻转机构

料库系统配置线外插单功能,线外半成品通过插单入口进入,翻面机构进行翻面工作,料库中的半成品也可以直接进入翻面系统进行翻面后进入折弯中心进行折弯。

第五步,自动折弯系统

折弯中心将送过来的零件进行折弯加工,自动调整间隙和长度。结束后自动分拣码垛,由叉车直接整堆取走。

MFC:这条柔性线使用之后,和原来的生产线相比有哪些提升呢?

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盛利东:我们这条生产线主要用来生产KYN28A、KYN61、XGN2、XGN77、XGN15、NXL、NGC8、NMNS、GCS、GCK1、SIVACON8PT、MDmax等系列精密低压开关柜、环网柜、间隔柜和猎头柜等产品,主要给国家电网、机场、铁路、石油化工、数据中心等国内重点工程配套。

使用LPBB柔性线之后,效率和质量获得了显著的提升。首先,材料自动出入库,加强了材料管理,提升了管理和运行水平,减少了库存和流转时间,减少材料的浪费和流失,这在最近两年原材料暴涨的背景下,尤为重要。

冲激一体式复合一次加工,通过装夹装置夹持,实现切割和冲压成形两种工艺,节省了上下料的物料流转时间,也让加工精度更有保障,产品的合格率增加,废品率减少。

折弯自动化之后,大大减少了人工误差,降低了工人的劳动强度,同时将产品的一致性精度提升到更高水平。

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折弯效率获得显著提升,尤其是折弯背板门板2.5米大工件,原来需要3~4人抬板配合折弯,费时费力,现在新的生产线上折弯,效率是原有折弯机加工的5倍。LPBB整线只需要单班2人即可,原有的单机产线需要单班16人,才能达到同样产能,新线节省了14人,由此节省了人力成本是非常可观的,要知道,折弯工是钣金工厂工资最高的工种之一。

这条线在不同品种之间切换也非常方便,强大的插单装置和软件系统,让小批量多品种的订单能很快完成。这条生产线是定制化的生产线,和我们产品的匹配度极高,因为维护运行成本也很低。

MFC:正泰电气所从事的低压电行业有什么特点?对生产线有什么特殊要求?

盛利东:低压电器产品具有量大面广、品种繁多的特点,具备下游分散且广泛、每隔数年需重新购买、需求长期持续存在等特性,其本质是工业消费品。这是一个充分国际竞争、市场化程度高的行业,形成了跨国公司与各国国内本土优势企业共存的竞争格局。中国是全球增长最为迅速的庞大低压电器市场,全社会用电量稳定增长,5G通信和新能源带来增量需求,自然更换和智能化升级需求持续增长。

正泰电气是低压电器行业的龙头企业,具有营销网络优势、品牌优势、技术及管理优势和成本优势,持续受惠于行业的结构性变化,开拓国际市场的后发优势。目前低压电器行业规模逾800亿元,正泰的市场占有率排名第一,大约占据19%的市场份额,预计低压电器行业将保持10%增长,而正泰的低压电器市占率将持续提升。

这些特点意味着,在制造端,我们的生产线既要能高效稳定大批量生产量产的标准产品,也要能很快交付小批量多品种的订单。

国产低压电器产品性能逐渐接近外资,当前价格差异主要源自品牌,国产品牌已经越来越多被下游用户认可。行业出现了强者恒强的趋势,市场从1000多家中小企业向头部大企业集中。正泰电气已经进入中国移动、华为等行业龙头客户核心供应链。正泰不仅提供低压电器,更可提供智能电气解决方案,这正是公司核心竞争力,公司已陆续为牧原等数个大客户提供相应产品。在国内低压电器下游分类中,正泰已在电网、建筑、工业OEM和个人用户四个应用领域享有最高份额,持续展示出强大的品牌影响力和市场美誉度。

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而要赢得这些大客户的订单,价格、品质和交货期都要做到极致,各种柜体常常需要在条件恶劣的环境中工作,经受高温、高冷、潮湿、风吹日晒、沙尘侵蚀、盐雾腐蚀等恶劣条件的考验。这些对钣金柜体的结构强度、加工精度、表秒处理和密封性等诸多指标有远超普通柜体的要求。任何一个环节的疏忽,将给下游客户带来不可弥补的损失。

这也是我们投资普玛宝的LPBB柔性生产线的根本原因,高效稳定的柔性线让正泰电气获得更强的竞争力。非常感谢普玛宝团队的积极响应和辛勤付出,现场解决了大量的技术难题,让生产线如期顺利投产。

追求创新价值的企业

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过去国内企业的创新多以既有技术演进与客户需求导向为本,难脱产品本质,不易创高价值。执行改变对产品认知的创新,更能提高产品价值并扩大销量。因为科技的演变,大量产品认知创新产生的时代正在发生,国内特殊的历史文化背景与产业环境,让我们拥有于目前执行产品认知创新的较佳条件。故建议企业应快速改变产品创新的思维与流程,突显相关所需能力,以把握此一机会、顺势而起。

创新是国内企业最常引用的经营理念之一,现行企业执行的创新,大多为以下两种方式,第一种是技术演进的创新,企业依循着既有技术发展,不断寻求突破,期望能持续降低成本、增加功能、提高性能、强化耐用。另一种创新,是近几十年来政府单位、专家学者及研究机构大力鼓吹的客户需求导向创新

(亦称市场拉力创新),乃针对目标客户,以焦点团体、问卷调查等方式,去发现客户的需求与痛苦点,在此满足需求与解决痛苦点进行产品开发。但不论技术演进创新或市场拉力创新,客户对于创新后的产品本质、使用方式与预期目的并不会有太大改变,对产品既有认知持续,无法大幅提升产品价值。

改变客户对于产品认知的创新,才能创造更大价值。

因为对于产品的认知改变了,可由单纯使用机能提升至表彰身份、愉悦经验等不同的意义创造,产品对于客户与厂商就可能有更高的价值。以此观点,试以激光产业为例说明,如把激光切割机从摆在冰冷工厂由穿着单调制服作业员操作的生产工具,转换认知为摆放于缤纷空间的创意产品实现机,并以此认知,整合各项技术所开发出的创新产品,也许可改变既有客户对于激光产品的认知,成为可改造客户公司的环境、文化、产品的创新设备,如此我们产品提升了客户企业的价值,我们产品的价值就能充分展现。除改变既有客户对于原产品的认知,产品认知的创新亦可改变一般人对原产品的认知,以引进更多客群。例如现有激光客户多为生产厂商等企业用户,如把激光的认知改为如扫地机器人一般;可深入家庭改善特定机能的工具,再整合人工智能。

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自动控制等技术降低其使用困难度,以此目标开发实践之,应可加大现有客户的范围,增加销售量。故知改变产品认知的创新,一则可以提高产品价值,二则可以扩大产品销售客群,是业者执行产品创新的较佳方向。

技术演进创新与市场拉力型创新属于创新管理中的接续型创新,多发生在产品成长周期中的成长期或成熟期,为延续产品生命所进行的质量提升、成本降低等改善行为。改变产品认知的创新则属激进型创新,是革命式的行为,多发生在产业大变动之时,创造出全新使用方式与目的的产品。

目前主导全球市场的产品正由手机等纯数码产品转换到如自驾车等强调机电整合的自动化产品,使得产业关键技术也由数字网络转换为AI人工智能,让全球产业最重要的资源也由电力、石油等能源变为硅晶圆。全球产业的重要资源、关键技术、主导产品都正在进行重大变革,将会几年之内改变颠覆整体的产业、经济、生活样貌,如此的巨大的变革将引领各项激进型产品认知创新迅速且大量的出现。

改变产品认知的创新,又称为设计力创新。创新的构想是由创新者去观察整体社会的改变,思考定位未来的生活模式与文化形态;再以自己为镜,深度探索自身在此未来中可能的隐性与显性需求;并理了解全球整体科技的变化,规划出可满足这些需求的基本产品样貌。最后整合内外部资源,进行从规划、设计、生产、销售、营销与服务等完整产业价值链的创新。

相较于客户需求出发的创新,改变产品认知的创新,更适合国内厂商来执行。客户需求导向创新的源头是客户的现有使用效益改善,需贴近客户才能获得完整的创新规划概念。国内的产业多以外销为主,客户分散于全球各地,无论物理距离与文化距离都遥远,难以确实掌握客户的真正需求,所以目前此类的创新产品,其实多为模仿产业领先者而产生。

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进行设计力创新,企业内部需拥有诠释力与整合力两种的能力,诠释力着重观察环境演变、自我反省以诠释出未来产品样式。整合力则是并协调整合大量内外资源以实践产品的创新。国内因为短小浅薄的经济基础,易受整体环境变化影响,所以多数厂商都保持警觉与自省之心,随时关心外部环境的演变。特殊的历史背景与政治环境,经历过不同的文化熏陶,长年执行的通才教育,一般民众都具有多元思维观点,容易养成产品诠释力。且过去数十年来重点培养,目前已成为全球最大的之通讯产业发展聚落,如果搭配与中部一样优秀的激光产业,则可快速整合架构当今最热门的智能化机电产品的所有相关技术。故目前相对于其他地区,国内具备进行产品认知创新的优势。

到访过许多钣金、冲压以及上下游企业,创新几乎都出现在每家公司的标语中,凭心而论,多数的创新都存留在最基础的技术演进创新,产品还在原有架构下与同业进行性价比之争。过去产官学研所鼓吹的市场拉力型创新,仍是在产品本质内的创新,难创高价值;再来也不适合远离市场的国内厂商进行,一样难以奏功。科技的演变让大量产品认知创新的时代正在发生,国内特殊的产业环境与文化背景,让我们具有于目前执行产品认知创新所需的诠释力与协调力,建议业者应把握机会,以产品认知创新的方法与程序,快速重新架构整体产品创新开发流程,并培养员工所需的诠释力与整合力。如此不仅可以摆脱长期强调性价比下,只能不断追求高质量及降低成本的泥沼。更有机会脱颖而出,成为各个产业的领先开拓者,获得产品创新应有的价值与利润。

汽车覆盖件副棱线造型调试浅析

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前言

随着社会发展,汽车行业在国内的快速发展,消费者的消费观越来越成熟,使得汽车行业竞争愈演愈烈。为了抢占市场份额、吸引消费者眼球,各车企除对整车质量的提高外,对车辆外观造型要求也越来越高;外造型的新颖化、复杂化,对模具设计制造调试的要求越来越高。本文主要根据某车型车门外板现场调试实际,对车身副棱线造型的制造过程中的要点进行浅析。

车身副棱线对外观的影响

副棱线在车身外覆盖件中对零件强度的增幅有限,主要是配合主棱线,提升车型侧面的饱满度,给消费者带来外观造型的新颖感。

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图1 副棱线

副棱线的形式

从副棱线在车身上的体现来划分的话,分为两种:渐变式和贯穿式。

渐变式:是指车身某一部位的特征线延伸至另一部件逐渐消失,或在车身某一部位增添的特征线向两边渐变至消失,如传祺GS4COUPE。

贯穿式:简而言之,就是从车头至车尾才消失的造型特征线,或是从车身外观零件的边部延伸至另外部件的边部才消失的特征线,如大众朗逸。

副棱线的加工

棱线的加工调试难易程度,其影响因素有两个:夹角和长。其中弦长如图2中所示R值。

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图2 弦长

以下主要介绍,某车型门外板棱线夹角为、弦长为0的渐变型副棱线研合调试方法。弦长为0的棱线,行业内称之为锐棱。此棱线,采用精加工前淬火工艺;锐棱在生产过程中,受力和磨损都是最大的,所以在加工前要保证其硬度,在后期调试过程中才能避免因硬度不足磨损导致的造型差异。淬火时,采用激光淬火,确保淬火宽度、厚度均衡性。如图3所示。

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模具加工时,为避免棱线干涉,同时也是为了方便后期对模具的调试研合,凹型面需加工出长宽约0.3mm的避让槽。如图4所示。

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副棱线调试研配

对于研配调试大夹角锐棱线,特别考验一个钳工的耐心和作业手法,稍有不注意就会改变棱线相对位置和棱线的弦长。

首先,工具的选择和准备。油石:120#、180#、240#、400#,如图5所示。砂纸:240#、400#、600#、

800#,如图6所示。另外,还有辅助工具合金锉和毛刷,如

图7所示。

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图5 油石

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图7 合金锉和毛刷

以上工具,在实际工作中根据模具状态、型面研磨量进行适当选用,使用过程中遵循由粗到细的原则进行使用。这样有利于工作效率的提升,以及良好的抛光效果。如果反向操作的话,不但工作效率低;而且相对增加工作量,抛光处理后的效果也差。后期模具量产前对模面进行表面处理时,还要进行返工,这样前期对模具的研合工作就失去了意义。其次,模具棱线研合的作业手法。研合手法在整个模具研合调试过程中属于核心;手法得当工作事半功倍,,考验钳工师傅们的就是手上的力度,也就是一次的研磨量。根据蓝油或红油压出的着色判断,确定相应的研磨量进行研磨。对于研合,先从手法上浅谈一下。如图8所示,油石运行轨迹和加工刀。

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图8 油石运行轨迹和加工刀

痕轨迹成夹角(θ)运行,其中夹角范围尽量保持在;推研过程中要用力均匀,油石运行平稳,要有距离感,不能反复只推一处。因为油石属于易耗品,容易磨损。与刀纹得的夹角过小或过大,难以将刀纹去除磨平,这样就达不到模面平整度要求。同时,还会不同程度的改变材料成型是的摩擦系数,影响零件的稳定性;如图四A、B面,作为棱线夹角面,通常做成强压面,刀纹没有磨平的情况下就会体现到零件上,影响零件表面质量。

棱线两侧刀纹的去除,尤其是弦长为0的锐棱刀纹去除。方法和普通刀纹的去除方法一样,重点是不能改变棱线的弦长和棱线的相对位置。为避免以上情况发生,在作业时会沿棱线将一侧贴上胶纸进行保护,如图9所示,。贴胶纸的好处是油石运动。越过棱线时加大阻力,警示钳工作业人员。这时钳工作业人员就要掌控好力度和油石的运动轨迹。另外一侧作业和抛光作业的方法类同。

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图9 贴上胶纸进行保护

棱线的基础研磨完成后,利用300mm或150mm的合金锉(如图7中所示)进行轻柔推研,检查棱线的顺直度。选择用合金锉检查棱线,主要是合金锉具有一定的柔韧性又不至于产生集聚变形,能更好的贴合模具型面,检查出棱线的顺直度。如果发现棱线局部不顺,可以很好地做出调整。检查确认完,再用砂纸进行抛光。下一步就是确认,上下型面的贴合度,也就是行内说的研合着色率。如果贴合度不好,钳工需要根据蓝油或红油的着色情况进行研配,研配过程要重复文中提到的作业方法。直到达到上下模面的贴合度要求。例如图10所示。模面的贴合度越高,对于生产的零件质量、面品稳定性越高。

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图10 模面的贴合度较高

结束语

完美的呈现车身副棱线对整个汽车造型的实现有着积极的意义,一些情况下可能是是造型设计者实现车身造型的点睛之笔。改变了棱线线条就改变了外观元素,改变了车身整体外观。所以,在外覆盖件加工制造调试过程中,保持棱线的完整度,对车身覆盖件副棱线区域的加工工艺、研配推演方法,生产保养,都提出了较高的要求。本文借助某一车门外板的副棱线的制造过程做了一定的浅析,希望能对后续副棱线的制造提供一些参考。

幸福企业:在家工作而非以公司为家

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此次疫情驱使许多公司不得不推行WFH(WorkFromHome)远距在家办公,改变大家对于工作空间的使用习惯,让移动办公室真正的落实。数字通讯的进步与普及,消弭经营管理者对于沟通实时性的疑虑。几个月的实际执行,员工感受到自主空间的幸福感,提升了工作的效率与效益,反映在实际业绩之上,移动办公室的优点确实展现。此空间的改变,更引发企业内涵文化的调整,公司成为真正为员工创造幸福的平台。

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01

疫情改变对办公空间的定义

最近我到一位经营船舶销售的朋友办公室去坐坐,发现他办公室有了巨大变化,原来一张张格栅围起的员工办公桌不见了,整个公司改变为一间可容纳全体员工的会议室、一间更大型的简报室以及摆设数张小方桌的联谊空间。他说几个月的员工远距办公,让大家习惯利用数字工具来沟通,作业流程及联系方式比起以前都更有效率。所以干脆就把办公室的格局改了,就算疫情警戒完全解除,员工还是一样可以自行选择在家或公司内适合的场所工作。公司转型定位成一个平台,作为同事间,或与厂商、客户面对面讨论需求时使用,所以只留下了会议、简报以及联谊的空间。

02

移动办公室曾是管理风潮

30年前由美返国就业时,适逢因特网以及笔记本电脑的运用开始普及,移动办公室(mobileoffice)成为热门管理话题。也曾计划在个人服务的单位推动,重新定义办公空间,不局限员工在一固定位置工作,可依据个人当日的需求与期望,随时选择更换作业地点。除预期提高人员作业效率、办公空间使用效益,更期许藉此强化同事间的跨部门交流,形塑和睦的企业文化。为此还多次到刚好也在其机构内推行mobileoffice的公司参访,亲自向其董事长与总经理等高层主管请教推行的方法与注意要点。但推行一阵子之后,因员工惯性使然、主管常抱怨找不到人,不知不觉,又回到以部门别为区隔、个人固定位置的办公环境了。再次造访当时请教的管顾机构,发现也一样恢复固定位置的办公空间配置!

以公司为家是经营者个人的心愿许多经营者花费心力与费用,希望把办公室打造成像家一样的幸福空间,期望员工以公司为家,更加投入公司作业。但不管如何的努力,公司就是公司、工作的场所,工作时的积极紧绷与在家的放松自在是不容易并存的,员工很难真正把公司当做是家。

而且同事在工作上难免意见不同,如果大家一直共处在同一空间,缺乏缓冲所在,对于整体的感情融合反而不利!这一点,常见于海外设厂的企业,将所有员工集中生活于一栋厂内宿舍,驱使所有员工以厂为家,工作与生活都在一起。原想让同事在下班后还可以随时看顾公司、一起讨论公事、相互交流。但却让工作上的不佳情绪延伸至下班生活,成为恶性循环,进而影响企业文化与员工士气,使得经营绩效难以彰显。

最后怪罪这些员工向心力不足,态度不佳,再来寻找外部协助。其实主要问题之一,是出自经营者希望以厂为家所规划出的员工生活与工作空间。

03

拥有主导权才会自在

更重要的是,在公司内的空间布置主控权掌握在少数主管上,员工对于如:电视转频道、变动摆设、更换设备环境等等,大大小小环境控制的权限非常有限,深深左右了在此环境之中的自在程度,难以认同这样的环境是家、是幸福空间。曾经参观过许多经营者自豪拥有休闲咖啡厅、地中海式员工餐厅、时尚健身房、豪华影音室、养生休憩空间等等员工福利设施的幸福办公室,但私底下询问该公司员工对这些空间的感受时,往往得来的都是一抹淡淡的苦笑。

04

家长般的仁慈成就过去的幸福企业

由经营者主导设立幸福公司的想法,类同于组织行为中的家长式领导,经营者自许企业是我家、我是大家长、员工是我孩,对于视为子弟的员工,展现权威、仁慈、与德行的领导管理风格。二十多年以前的中国企业,是全世界最普遍执行家长式领导的地区之一。因经营者认为家长要对子女展现仁慈,需对员工的工作与生活进行全面的规划与照顾,所以塑造出如此依经营者个人理念建设而成的幸福企业。

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05

幸福企业是自主、自在的空间

真正的家,是个人可以独立自主的空间。在其中绝对自在的地方,幸福感才能展现。在员工可以完全掌握与控制之处,个人的信心及情绪平衡与稳定,工作效率就能提升。同时运用数字通讯设备,实时无界与分处各地的同事、厂商与客户联系,维持原有工作效能。当有意见相左或工作摩擦产生时,只要一下线,大家迅速回归自在之处,得到一个缓冲,紧绷的思考与情绪获得缓解。自主规划的工作环境、实时无障碍的联系沟通,这才是移动办公室与幸福企业展现的方式。

06

由空间改变重新定义企业文化

过去建构幸福企业的概念来自家长式领导的思维,家长式领导是阶级社会的产物,阶级的形成绝大部分来自信息落差。数字网络的普及已弥补了信息落差。所以过去普遍认为的幸福企业也应该重新定义。此次意料之外的疫情,驱使企业不得不推行员工在家工作,移动办公室被落实执行,因此展现了工作上的实质效益,让经营者开始思考个人对企业认同的思维。如果可以藉此放下家天下的想法,形塑全新的企业文化,将公司由私人领域,重新定位为维系分处各地工作者的公众平台,也许可以真正实现员工工作自在快乐、公司效率效益兼顾的幸福企业。

当全球吹起大离职潮 你的生活,能有其他选择!

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这两年疫情影响下,欧美职场的大离职潮也吹到中国。许多上班族开始思考:除了朝九晚五的生活,人生是否还有其他选择?

高薪、头衔不再是工作第一顺位,而是人生意义、工作与生活的平衡、斜杠可能,以及最重要的——抢回生活自主权。

本文针对近来职场氛围的转变,分别为企业主、一般上班族提供建议。

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因为这次新冠的冲击,欧美职场上演大离职潮。WFH的工作模式,意外地让多数上班族开始反思:自己人生是否还有其他选择,除了通勤上班的办公室模式,也开始思考自己想过什么样的日子,应该发挥什么样的价值,连带促成了很多人离开职场,想尝试不同的生活体验。

大离职潮也影响到中国。虽不像欧美那么剧烈,但同样改变了很多上班族的想法。现在的年轻人,已经不把高薪、头衔放在工作第一位思考,反而思考更多人生意义、工作与生活的平衡

(work-lifebalance),以及斜杠人生的可能,其中最重要的是,希望抢回生活自主权。

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根据机构调查数据显示,6成工作者希望未来1周能够有2天在家工作。这个数据反映着:大部分工作者还是喜欢自主、弹性安排时间。在家工作可能效率不彰,但省去了通勤的劳累,多了与家人互动的时间,心理相对感觉比较健康。

企业主:提出弹性方案

顺应这样的趋势,企业主和个人可能都要做出改变。企业主为了让优秀的人留下来,可能要提出工作时间更加弹性的方案。

这一两年的疫情发展,让各家企业和上班族意外地做了一次实战演练,提早实现在线办公、在线学习。视频会议的频密发生,带动通讯软件更新,也使得在家工作的便利性加速实现。企业必须着手寻求科技的帮助,提出办公室上班和在家上班的混合模式,才有可能留住优秀人才。

上班族:组织外部联盟

在个人方面,越来越多上班族开始思考尝试不同的人生体验,他们离开了现有企业,以个人名义、工作室模式尝试创业,开始运用个人专长与他人合作配合,以策略联盟的方式,让单个个体形成一种新的部落模式,提供企业服务或自创品牌。这些现象将会在后疫情时代持续发酵,形成新生态链。

个人如果希望能够拥有自主安排时间的工作形态,就必须多发展自己的专长,建立个人品牌,让自己在特定领域做出名声。

举例来说,我一个朋友是文案工作者,他写房地产的文案非常动人,很多建案因此指名跟他合作。他除了文案之外,自己也懂得策略联盟,和外部团队合作,形成生态圈,同时着重影音平台的策划和制作。他的小工作室,俨然成了房地产战队,忙得很有感。

另外有一位年轻人,因为喜欢吃美食,经常在抖音分享美食及料理。久而久之,大家把他当成美食专家,从他推荐的商品委托团购开始,渐渐地,他开始直播、PO文分享食物背后的故事,目前已经变成厂商会付费的微网红。

疫情固然改变了许多,但危机也是转机,新世代、新趋势、新思维,在此波疫情催化之下,发挥得淋漓尽致。人们的人生观、工作观及价值观都改变了。

赚钱固然重要,但人生苦短,不能只有工作,必须工作与生活平衡,必须工作得有趣、有意义,能让这个社会更好。这是年轻世代的思考,企业也必须转型思考做出调整,让员工更愿意为意义及理念而工作。

星巴克和苹果为何不打价格战?

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如果你坦承犯罪,而且愿意作证另一名嫌犯有罪,同时对方并没有作证你有罪,那么你的指控就会被撤销,你变成无罪释放。如果你不认罪,但另一名嫌犯作证你有罪,你就会被判刑,检方会判你最高刑期10年。如果你们两个都承认犯罪,你们都会被判2年徒刑。

如果你们两个都没承认犯罪,你们就会被指控轻罪,被判处1年徒刑。

这时嫌犯应该怎么做?最好的状况明显是两个人都不要承认犯罪,最后结果是只会被判处1年徒刑。但是对两人来说,如果对方认罪,自己却没认罪,就会被判处10年;若两人都认罪,只会被判2年徒刑。这时嫌犯会觉得认罪才是上策。

最后,两人无可避免落入被判刑的命运,这就是囚徒困境的本质。

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囚徒困境给管理者的启示

囚徒困境让我们知道,同业竞争对手如果采低价策略,公司很有可能也必须跟着降价,自此两方只会陷入杀价循环。

对消费者来说,哪边低价就往哪边去,消费者只会响应价格变化,不会认同公司的品牌。因此管理者需要思考品牌经营策略,清楚定位。通常可以采2种方向:

创新产品导向:苹果在众多手机品牌中脱颖而出,而且手机价格不受其他竞争对手影响,仍然采高价位策略,全是因为苹果公司的创新产品能力。

客户服务导向:例如星巴克强调第三空间,重视消费者在星巴克的消费体验,提供高质量的咖啡和服务。也因此,星巴克的咖啡价格不玩低价策略,并且成功凸显出它的品牌特质。

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“囚徒困境”有哪些实例?

同业竞争

同产业若有2个主要竞争对手,就会遇到典型的囚徒困境的情况。

例如,可口可乐vs百事可乐;星巴克和加拿大的咖啡连锁品牌TimHorton’s;苹果和三星。

假设可口可乐在考虑降价,百事可乐最后为了保持市场份额,别无选择可能会效仿可口可乐。若用囚徒困境的框架来看,情况如下:

如果两家公司都维持高价,各自利润会增加5亿美元(因为需求会增长),如果一家降价、另一家没有,前者利润增加7.5亿美元,因为市场份额会增加,而后者没有变化。如果两家都降价,因为需求增加会抵消低利润,所以两家公司的利润都会增加2.5亿美元。

最后,两家公司都会陷入利润下降的困境。只要一家公司降价,打破业界的潜规则,同业就无法保持高价、维持最大化利润,陷入杀价竞争的循环。

英国脱欧

英国脱欧,却希望能够延续欧盟单一市场成员的身分,享受没有关税壁垒的好处。但另一方面,欧盟立场偏硬,也不太可能重启脱欧谈判,因为欧盟害怕这桩首例,会影响其他欧盟国家相继退出,形成脱欧骨牌效应。

双方若共同达成互利的协议,就能规避囚徒困境;但若双方都坚持个人利益,那么两方都不会受益。

启动数位转型强化企业韧性与不确定性共存

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数字转型是以通讯技术及新兴数字科技为基础,藉由流程的优化以及产品与服务的创新,协助企业发展出更具竞争力的营运及商业模式,进而使企业能够持续成长及发展。

在新冠疫情爆发后,不仅影响企业营运,也冲击全球的经济发展,虽然疫苗问世使市场对于经济复苏的前景乐观,然而疫情走向仍会左右经济活动,使不确定性成为新常态,我们发现许多企业纷纷加速数字转型的脚步,数位转型使企业在遭逢不确定性时,能够展现充分的韧性来抵御外在的冲击,同时也能提升企业的竞争力。而对于制造业来说,除了疫情之外,未来仍需面对劳动力人口不足、原物料上涨、节能减碳等挑战,以及少量多样和定制化的生产趋势等,因此数字转型将成为未来制造业发展的重要课题与方向。

外部冲击加速驱动数字转型

2020年新冠疫情爆发后,可观察到数字转型的推动与否,是企业能否维持营运能力的关键,数字转型强化了企业在面对外部冲击时的适应能力,因此我们发现在疫情之下,许多企业纷纷加速其数字转型的布局及脚步,而这其中当然也包含了制造业,尤其近年来制造业面临许多来自外部因素的冲击,包含疫情蔓延、少子化、人力成本上扬、劳动力缺口、原物料上涨等,因此数字转型将成为未来制造业发展的重要课题与方向。

数字转型是以通讯技术及新兴数字科技为基础,透过组织运作、生产流程、产品及服务的优化和创新,协助企业发展出更具竞争力的营运和商业模式,进而使企业能够持续成长及发展。为何我们要探讨制造业数字转型的议题,以下列三个方向探讨。

贸易冲突加剧产业竞争,促使全球供应链重组

自美国发动贸易战发生以来,国家之间的竞争已逐渐从贸易冲突演变成高科技主导权的争夺,包含像是5G、半导体,导致产业竞争加剧,这也使得各国开始意识到自主研发关键技术的重要性,也因此促进了全球供应链的移转与市场分化形成,制造企业开始重建其生产基地,发展第二生产地以降低对单一国家的依赖程度,由于近年我国经济快速成长,导致人力成本逐年攀升,因此迁移地点包含东南亚、印度、墨西哥等人力成本较为低廉的国家,或是就近在贴近目标市场的国家进行生产。

美国发动贸易战开始后,欧美工业国家也体认到制造业是国家成长的基础,部分先进国家甚至运用政策吸引制造业者回归企业所在的母国建厂,借由机器人、自动化、智能制造等先进制造技术来降低人力成本,以缩小与新兴国家人力低廉的优势差距。制造业回流不但能够创造就业机会,还能带动其他产业发展,并促进经济成长,由此可知制造业弱势在国家发展上便缺少坚实的根基,反之,制造业强大则国家强大。

企业需建立韧性,以应对疫情、贸易战及少子化等不确定性

新冠肺炎疫情,造成全球供应链断链以及市场萎缩,在供需两端都严重冲击制造企业,政府或企业为了防疫,不得不采取人员管制或隔离措施,包含无人化、远距工作、自主运作等新型态的营运方式,保护供应链成员、企业员工及客户,不仅影响了企业的工作模式(如:居家/异地上班),在消费端也影响了民众的消费方式(如:电子商务快速成长),因此,即使在疫情风波过后,未来全球企业的日常营运模式也都将会与过去截然不同,企业需要具备比以往更强产业韧性。

过去两年,贸易战与肺炎疫情是影响制造业发展的最主要因素,然而制造业所需克服的挑战不仅只是如此而已,还有生产效率停滞、原物料成本上升、人力成本及运输成本上升等问题,全球少子化及人口高龄化的趋势也导致了劳动力不足,这些问题都会对制造业在疫后复苏的过程中带来更多的不确定性。因此企业在面对全球供应链重组及建立第二生产地的课题下,必须积极思考如何建构企业韧性,使自身在充满不确定性的情势中,能够对于可能或即将发生的突发性事件,进行预测、觉察、实时应对及响应,以迅速恢复关键营运动能,从中汲取经验并成长茁壮。

面对全球气候变迁风险,制造业要落实节能减碳能,减少碳足迹

除上述挑战之外,世界经济论坛每年都会发布全球风险报告,根据2021年1月发布的报告中显示,发生可能性最高的前三大风险都是与环境议题相关的,这三个风险分别是:极端气候、气候行动失败,以及人为造成的环境破坏,其中极端气候已经连续多年占据风险发生可能性排行榜第一的位置,2020年疫情爆发时期,人员流动性降低,以及工厂停工或减产,使全球温室气体排放量大幅下降,然而在疫后复苏情况下,碳排放量恐将会强力反弹。以电子业为例,在电子产品的生命周期(包含原料采购、生产制造、消费者使用、产品回收)之中,有将近八成的碳足迹主要来自于生产供应链,由此可知电子制造业的生产及营运效率,能够对电子产品的碳足迹造成很大的影响。然而,除了电子产品制造之外,所有的制造及工业领域业者都必须针对环境议题做出回应以履行企业社会责任。近年开始出现企业购买绿电的趋势,带动再生能源的发展,不过企业本身也需要针对自身的生产及营运流程进行优化,来提升整体的运作效率,以降低能源的消耗及使用。

总结来说,制造业面临的挑战包括贸易战、肺炎疫情、少子高龄化,以及气候变迁,这也衍生出产业复苏时需应对的课题:建构企业韧性、劳动力缺口及节能减碳。因此制造业要如何运用通讯技术及智能科技建立数字化的营运方式,以及藉由挖掘数据及数据的价值来针对流程进行优化及改善,企业需要审慎的思考及布局。

与此同时,从业者也需要满足来自于终端市场的客户产品需求,包含产品多样性的提升,少量多样的定制化产品生产需求(尤其是电动车、运动鞋、手持电子产品),以及愈来愈短的产品生命周期。借由通讯技术及智能科技的导入,结合机台设备、生产制程、质量检验等,建立关键制程的预测模型,针对生产过程进行监控及预测性维护,实时预测生产的质量与良率,优化生产的效率以因应大量定制化生产的挑战。

数字化是数位转型的基石

数字在电学上是指不连续变化的数量表示法,对于不连续变化的数量,可以用位元(bit)的组合来计数,位是数字数据的基本粒子,也是计算机储存或传递数据的最小单位,常用0或1来表示。计算机会采用位表示数据,主要是电子元件的稳定状态有2种,分别是开与关,以1和0来表示,单一的1和0称为位(bit),而早期计算机以8个位为存取单位,因此8个位称为字节(byte)。在计算机里,需要处理的数据型态主要有数字、文字、语音、音乐、图片、影像、动画等,这些资料都会编码成位字符串储存在计算机里,等到要与人沟通显示时,再被译码成原来的数据格式。

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全球工业发展的历史,大致能分气为三个阶段,一是蒸机的发明,使用蒸气与水所产生的动力来源改变传统以劳力为主的生产型态,机器取代了人力;二是电动机的发明,电力成为新的动力来源并导入了原先的制造流程,电力化后的生产设备能够实现自动化及大量生产,诞生全世界第一条生产线;三是信过运算能力降低人为因素,提升自动化生产的精准度,产能也因此随之提升。

广义来说智能制造就是透过先进的通讯技术及智慧科技,包含工业物联网、大数据分析、人工智能、云端/边缘运算、机器人、数字双生、信息安全等技术,使生产制造变的智能化。制造业迈向智能制造的进程,主要可以分为五个阶段:数字化、可视性、透明度、预测能力,以及自适应性。

数据及数据是智能制造应用发展的核心,透过数据分析能够了解事件发生的原因,像是分析设备的参数(如设备的温度、振动频率等),并与设备的异常状况相互连接,或是制程参数与产品的良率,以此为基础可以建立预测模型,仿真各种条件下的可能状况,借由预测性维护及维修计划的规划,并进一步培养机台的适应性,使机台拥有自主式反应的能力,进行自我最佳化,而且不需要人为的介入。因此发展智能制造必须在于数字化的阶段建立好基础,以获取数字化信息,数字化信息的好处包含:方便编辑、处理、储存、传输及播放,能够更精确有效地传达。

数字转型的重点不在于数位,而是转型,制造业迈向数字转型大抵上能够分为数字化、数位优化、数位转型三个主要阶段,以数字化为基础逐步朝向数字转型迈进。在数位化阶段,将计算机及信息技术导入生产环节以提升生产的效率;随着通讯技术进步,数字优化阶段导入更多的数字科技,将生产制造所产生的数字化信息,整合企业的价值活动(如:采购、销售、财务、组织发展等),进行编辑与整合应用,并强化对客户的掌握度,在不改变商业模式的情况下,达到营运的优化;最后数字转型阶段是运用新兴数字科技进行产品及服务的创新,在数字化及数字优化的基础上,创造新的商业模式。

举例来说,借由新一代的智慧科技,提供多元的数据互动体验,像是虚拟现实或扩增实境,透过先进的物联网技术相互连结,使这些数字化信息能够实时进行传输及处理,进而演变为完整的智能制造应用方案,最终目的是要协助企业发展出更具竞争力的营运和商业模式。从上述数字转型的三个阶段来看,在企业进行数字转型的过程中,必须先建立扎实的数字化基础,充分将数字科技运用于企业经营,才能实现后续商业模式的创新。

制造业的数字转型将是系统性变革

数字转型的范畴包含了运作流程的数位化(Digitalization)与营运模式的转型(Transformation),换言之,若只是单纯采用数字化方案来提升产线效率或质量良率,并不能算是实现数字转型。实际的数位转型,是运用了数字科技来改变企业体质,需要企业从上到下、从里到外紧密结合,如员工管理、生产制造、营运、供应链管理等,透过流程再造及组织变革,衍生出不同的策略形成方法,并以数字化方案及其产生的数字信息作为决策基础,创造新的产品和服务、新的商业模式,并开拓出新的市场商机。

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因此,数字转型对于整体制造业体系的运作,会引发系统性的变革。过去产业经济时代的规模经济模式,到了现今的数字经济时代已截然不同,可以从三大面向、共十个构面来进行差异性的比较,如图所示。在发展特征方面,因为数字科技的加入,已变成不同的面貌,然而在生产方式和组织模式方面,生产方式的变革导致生产要素的变革,而组织模式的变革则影响过去的体制和机制,而且这两者会彼此交互作用、相互影响。

现今的生产方式由于数字化方案的加入,使人与机器的界线变得模糊,机器不再只是取代人力进行生产,而是具备数字化及智能化功能,能够与人进行人机交互协作,生产过程产生的数据及数据结合公司日常营运的营销、采购、财务等信息,以及外部伙伴和供应链的信息,能够挖掘出比物质材料更多元的价值;在组织模式方面,企业及供应链范围也藉由数字化加以整合,形成相互依存的生态系统,不再像过去是上对下的支配关系,利益分配也因为生产方式的变革,劳动比例已无法直接反映生产贡献多寡,会依据价值来进行分配。

数位转型趋势下的创新思维

跨域创新指的是企业运用或整合两种或两种以上的专业知识、技术或方法进行跨领域的创新活动,藉由跨域创新活动可以创造满足客户需求的产品和服务,以及提升企业自身的经济利益。跨域创新所涵盖的范围包括:新的产品及服务、应用于新市场的产品及服务、新的生产方法与制造体系、新的供应链体系或模式、新的企业组织或架构。而数字转型的核心在于运用数字科技,发展创新的技术、产品与应用服务,并打造更具竞争力的商业模式以促进企业持续成长。

虽然跨域创新的范畴不限定于数字科技,但我们仍可以发现跨域创新的概念与数字转型有着异曲同工之妙,或是也可以将数字转型视为是跨域创新的其中一环,尤其数字转型的重点不在于数位,而是转型,因此在数字转型趋势下, 对数位转型进行策略研拟与布局,除了在制造生产方面导入数字化工具外,更需要整合跨领域技术来开创新的产品和服务,进而建立新的商业模式,使企业转型升级。

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国际上著名的企业数字转型案例有美国Netflix和美国John Deere这2家公司。Netflix于1997年8月成立,总部位于美国加州,现今在许多国家提供网络随选串流。

影片的OTT服务公司,如同iPhone改变人类的生活方式,Netflix也改变了人们看电影和戏剧的习惯。美国John Deere公司为农业机械和柴油引擎生产制造公司,1837年由铁匠John Deere创办,并以其命名品牌。

John Deere从铁匠店发展成为美国最大的农用机械制造公司。Netflix从一家DVD出租店转换为在线串流影片业者,JohnDeere从割草机厂变身成农业大数据服务商。2间公司都是先从本业开始进行数字化,但除了把通讯科技运用于光碟出租服务及降低农机制造成本外,在进行数字优化及改善既有营运的同时,也打好了转型的底子,顺势蜕变让企业脱胎换骨。

新常态新思维,企业终将以数位转型突围

国家与国家间的贸易冲突及肺炎疫情后,不确定性已成为新常态,企业需建构比以往更强韧的韧性,才能实时应对各种突发事件,缩短冲击的影响时间,并迅速从事件中恢复。在新常态下,制造业同时需面对少量多样生产、定制化产品需求、节能减碳等挑战,因此数字转型将会成为制造业持续发展的重要解方,数字转型能够强化企业在面对外部冲击时的适应能力,并借由数字科技进行产品及服务的创新,开创出新的商业模式,使企业具备能够持续成长与发展的竞争力。

数字转型不仅仅只是导入数字化来提升产线效率或质量良率而已,而是要以数字化方案为基础,从企业上到下紧密结合,针对整体营运进行优化和改善,提升企业对外部事件的反应速度。以制造业为例,导入智能制造可以提升制造技术精进,但仍需要以设备的数字化基础与企业营运流程结合,包含采购、营销或财务等,并透过串连供货商、物流业者、客户之数据,将传统制造业体系转变为基于互利合作的生态系。我国制造业多为中小企业,基于成本考虑,对于数字转型意愿也较低,虽如此,建议我国制造业者还是必须针对数位转型进行审慎评估,我国具备有强大的通讯及数字科技产业能够支持业者数字转型,倘若我国企业无法跟上全球这一波数字化进程,未来在市场竞争上可能会变成跟随者或后进者,在竞争力上也会与其他竞争对手拉大差距。

模具组成零件成组加工制造技术

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汽车模具在汽车制造中占有举足轻重的地位,被誉为“汽车工业之母”,一直以来困扰汽车模具发展三大难题:模具加工质量的提高、加工周期的缩短与生产成本的降低,如何开发与应用先进的加工技术则是解决这三大难题的有效途径。

模具组成零件成组加工制造技术则是在解决上述三大难题的背景下应运而生的,主要针对模具相似或镜像组成件(活动凸模、压料板、镶块)的加工问题:通过简化相似件的制造加工工艺、优化NC数控编程、实现线下装夹、柔性化地数控加工,有效的提高了模具加工精度、加工效率、有力地把控了设备与人力成本。

在模具组成零成组加工制造技术的项目中,开发与应用了一些关键技术,为后续的先进技术打下了良好的基础。

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模具镶块件

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模具镜像压料板件

现状

模具活动凸模、压料板、镶块是模具中重要的工作零件, 原始加工方式采用单件数控加工,一台设备每一次加工仅装 夹一件镶块,每一件都需要找正一次。镶块加工的周期和质 量直接影响到模具制造周期和质量。

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存在问题

1. 活动凸模、压料板、镶块加工工序复杂;

2. 由于镶块数量较多,压料板加工内容多,导致与底板、 滑块的加工节拍不匹配;

3. 由于加工基准不一致,会产生加工误差累积,导致拼 装过程中问题频繁

4. 设备的柔性化程度较低,操作者单件辅助时间长,成 本消耗大。

技术思路及目标

以模具镶块件为例:

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技术目标

1. 加工效率由 3 件 / 天到 10 件 / 天的提升;

2. 通过制造精度提升最大程度逼近设计理论值,还原设计意图,满足拼装要求;

3. 实现线下装夹,缩短加工辅助时间 20% ~ 30%;

方案

1. 成组加工工艺方案的制定

2. 垫板的设计与制定

3. 成组件在工艺安装板上的排版

4. 开发编程模板及 NC 程序的生成

5. 成组件 NC 程序快速机床仿真及后处理技术

6. 型面凹 R 分层清根技术的开发

7. 指导线下装夹

8. NC 程序在线评价与现场互通

技术难点

1. 线下快速装夹与线上精准找正技术的开发

2. 垫板制作的设计方案

3. 成组零件的 NC 程序编程排版技术

4. NC 程序快速机床仿真技术的开发

5. 如何将 NC 程序快速后置成数控设备所识别的代码文件

6. 影响型面加工精度与刀具寿命的平稳切削技术的解决

7. 如何更快更有效的让工艺、NC 程序与数控加工形成 一个互通的系统

核心技术与创新

模具成组件(镶块)快速装夹、精准找正技术

针对模具零件形状相似、件数多且单件加工,造成加工工序复杂、耗时长与成本高的问题,通过开发、应用模具成 组技术一次装夹、找正技术,实现成组件件线下装夹,数控 设备加工一次找正完成多件镶块加工。

这种成组装夹的基础是工艺指示做出零件的螺钉孔,然 后选取零件最远的两个螺钉孔,一个做定位螺钉、一个做安 装螺钉,最终快速装夹在 T 槽内;精准找正技术采用安装板 上的 D10 基准销,采取基准统一的原则,减小单件加工所产 生的误差累积,提高加工精度。

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现场成组装夹图

模具成组件(活动凸模、压料板、滑块)快速装夹、精 准找正技术

模具的组成零件活动凸模与压料板在工艺安装板上的定 位靠的是十字键进行定位,基准找正活动凸模上的基准球与 压料板上的三销孔。

模具组成零件中的滑块由于外形、结构、尺寸差异大, 在工艺安装板上用原始的定位方式会因为夹紧力过大,导致 滑块变形;若夹紧力不足,工件容易松动,还会出现加工与 压板、螺钉干涉问题,为了解决此问题,利用双磁路转换原 理设计的新型夹具,靠电控装置转换磁路实现磁力线在系统 内、外的两种循环方式的转换,达到放松与夹紧的目的。

以上描述是针对模具组成零件(活动凸模、压料板、滑 块)的在工艺安装板上线下成组装夹与线上精准找正的技术, 此技术为后续项目的顺利达成提供了良好的前提条件。

垫板的设计方案的制定

1. 制作专用 T 型槽式工艺安装。

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压料板用十字键定位

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滑块用4 个磁台并排组合装夹

①工艺安装板 T 槽宽度、位置度公差在 ±0.05mm

② X、Y 向每个 T 槽做标识,区分 T 槽位置。

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工艺安装板简图

2. 制作专用定位螺钉,定位十字键。

①专用定位螺钉既起定位作用有起紧固作用

②定位十字键用以确定镶块在工艺安装上的位置

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工艺安装板实物图

工具:十字键、定位螺钉

NC 程序中成组件的编排与刀轨生成技术

按照零件加工依据,Linker3D 实体、型面用 MP 工艺 造型片体、刃口与轮廓用 DL 工艺线,应用 UG 软件中的 Transform 与重定位功能进行排版编程,保证编排的合理性。

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成组件排版

排列规则如下:

1. 保证镶块定位螺钉在工艺板定位点上,

2. 安装螺钉和定位螺钉在一水平线或者垂直线上,

3. 镶块底面在工艺板上。

4. 安装板上最里一排的的键槽严禁装夹镶块,以防干涉碰撞。

NC 程序的刀轨生成:在 UG 编程软件中调用我司开发的 镶块加工模板,定加工坐标系于现场找正的基准销上,起始 出零轨迹检测程序检测毛坯的正确性,由于粗精加工的设备 不同以及考虑后续需要进行的热处理工艺,将粗精程序分开 生成,根据现场刀具库的配备与粗精加工的精度要求,生成 程序中对机床的主轴转速、进给以及切削的余量都进行测试, 最终固化参数。

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镶块加工模板

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平坦型面加工方式(圈切或者行切)

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陡峭型面加工方式(等高)

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轮廓加工

一种高效型面分层清根切削技术 

高效分层清根技术的开发及应用 通过引入残留毛胚计算凹角区域加工余量,成功开发出

分层清根技术,此技术切削余量均匀、切削力稳定,更改了 以往单层清根方式的不良,保证了加工过程的顺畅

问题:

1.常规清根耗时长,约占型面加工 25%;

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常规清根

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分层清根

2.清根加工余量不均匀,刀具易破损;

刀具破损

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3. 余量不均匀,清根加工易过切。

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余量随夹角的变化而变化

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NC 程序的发布与后处理技术

在 NX4.0 上生成 NC 程序刀轨之后,需要将程序后置处 理成数控设备所识别的 Funuc 与 Fidia 代码文件,最终用于 现场的数控加工。

1. 后置程序单

出镶块装夹示意图(A4 幅面),标注定位螺钉和安装螺钉位置

粗加工、半精加工、精加工各出一张程序单

一种机床头仿真技术

刀具、机床干涉检查 – 程序安全

1. 刀具与工件的干涉碰撞检查

2. 机床头与工件的干涉碰撞检查

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刀柄干涉

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机床头干涉

一种 NC 程序在线评价技术

数控铣操作者根据生产任务在网上下载好数控程序单与 后置处理文件,依据工艺指导进行生产作业,对于加工内容 应用程序,完成作业后,对照 3D 实体检测加工零件的形状、 尺寸、精度,对编程者所出程序进行线上评价,更加方便编 程者与现场作业者的技术沟通

创新点

创新点1

实现线下成组件快速装夹与线上精准找正

创新点2

工艺垫板的设计思路与制定

创新点3

成组技术的开发与应用具有集成化、高效化、精密化的 特点

价值

通过运用活动凸模、压料板、镶块成组加工技术,可实 现一次加工多件的技术(受机床台面限制,镶块最多只能加 工 5 块,活动凸模与压料板 2 块)

预计可实现以下效益(按单块镶块计算):

1.T(周期):镶块减少制造周期 =0.44+0.4=0.84 小时/ 块,压料板与活动凸模减少制造周期 4.5 小时 / 块; 2、C(成本):镶块减少制造成本(人工成本 + 数控成本)

2.=(0.44+0.0.4)×150=126 元 / 块,压料板与活动凸模减 少制造成本 4.5*500=2250 元 / 块;

3.Q(质量 ):通过多件找正一个基准,减少了因找正 产生的误差,提高了镶块、压料板等相似件加工质量;

4.Q+(能力):减少数控机床线上作业时间=0.5+0.14+0.4=1.04 小时 / 块,提高了数控机床的加工能力。 每年按 450 标套模具,每标套模具镶块数按 25 件;

平均一个标套有 2 个压料板与活动凸模计算,可减 少制造周期(0.84×450×25)+(450×2×4.5)=9450+4050=13500 小时,3 年减少制造成本 =3×(126×25×450)+3×(2250×450*2)=1032.75 万元。

  1. 模具组成零件加工由单件加工向多件加工发展,对模 具制造的能力提升具有里程碑式的意义;

2. 作业人员通过成组加工技术的有效掌握,作业能力得 到大幅度提高,疲劳度降低。

3. 规范成组件加工流程,增强了现场加工的管理能力;

4. 通过对此项技术开发中的关键技术对今后的项目有很 好的铺垫作用,有持续性。

结束语

模具组成零件成组加工制造技术解决了模具相似件与镜 像件的加工制造问题,成组加工中进行批处理,大大简化了 工艺流程、提升模具的数控加工效率、提升了模具表面的加 工品质、缩短模具制造周期,减轻了操作工的劳动强度 。严 把了在模具装配合格率的达成,为后序的模具调试争得足够 的时间;模具自动化加工已成为模具制造的主流趋势,接下 来要把成熟的成组加工技术更好地服务于模具自动化加工。

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