日益激烈的市場競爭(zheng) ，令汽車製造企業(ye) 不得不認真考慮一下自己未來的發展問題。為(wei) 此，他們(men) 提出了整體(ti) 壽命周期費用的研究要求，希望能夠幫助自己做出正確的決(jue) 策。

對於(yu) 汽車動力總成製造企業(ye) 來講，合理規劃生產(chan) 是非常重要的。因為(wei) ，正確的選擇可以進一步提高生產(chan) 係統的使用價(jia) 值，提高生產(chan) 效率，讓生產(chan) 流程更加合理化，為(wei) 企業(ye) 節省大量的開支。

就發動機生產(chan) 所采用的自動化生產(chan) 係統而言，其整體(ti) 壽命周期費用的計算並非是件簡單的事情。首先，企業(ye) 要在先期投入大量資金購置生產(chan) 設備。然後，還需要考慮在後期的使用過程中，這套能夠將鑄件加工成成品（缸體(ti) ）的生產(chan) 係統需要花費多少操作費用和維護費用？打個(ge) 更好的比方，如果以10年為(wei) 期限計算，在這一係統上生產(chan) 400萬(wan) 件這樣的缸體(ti) 需要投入多少運營成本？

我們(men) 的答案是：該項花費將在1.10～1.60億(yi) 美元之間。這5000萬(wan) 美元的差額不但與(yu) 動力總成製造企業(ye) 所選用的生產(chan) 設備機型有著密切的關(guan) 係，而且與(yu) 該零件（缸體(ti) ）在未來10年內(nei) 的改型也有著密切的關(guan) 係。為(wei) 適應這些設計上的變化，動力總成製造企業(ye) 就必須對其生產(chan) 係統進行相應的改造。此外，選用的設備型號對日常消耗的刀具、備品備件（如主軸）、公用設施及勞務操作和維修費用等因素也都會(hui) 有很大的影響。

製造技術的發展

過去漢陽科技，能夠年產(chan) 成千上萬(wan) 件大型動力總成零件的惟一切實可行和具有較高成本效益的方法是，建造采用順序加工工藝的專(zhuan) 機生產(chan) 線。加工內(nei) 容按工序分配給不同的單獨工位順序完成，並由一條剛性的輸送帶連接起來。毛坯從(cong) 生產(chan) 線的一端上料，成品（缸體(ti) 或缸蓋）從(cong) 另一端下線，然後進入裝配工序。

這種生產(chan) 係統適合對生產(chan) 線柔性要求不高的、設計變化較小的係列零件的生產(chan) ，而對於(yu) 設計變化較大的零件則需設計新的工位。改造采用順序加工工藝的專(zhuan) 機生產(chan) 線成本很高，動力總成製造企業(ye) 需要投入大量的時間和金錢。

隨著製造技術的發展，敏捷製造係統和混合型生產(chan) 係統的出現給生產(chan) 帶來了改變。

敏捷製造係統由裝配有機械手的數控機床和機床間的自動化輸送設備組成，采用並聯加工工藝，可以實現連續生產(chan) ，一台機床發生故障並不會(hui) 導致整條生產(chan) 線停工。此外，這種采用並聯加工工藝的生產(chan) 係統具有很好的柔性，很容易根據生產(chan) 需要做進一步擴展。

對於(yu) 大批量生產(chan) ，傳(chuan) 統的專(zhuan) 機生產(chan) 線的購置成本較低。如果生產(chan) 零件的預期變化很少，專(zhuan) 機生產(chan) 線將是最佳的選擇。隨著製造技術的發展，相對前幾代的自動生產(chan) 線，如今的生產(chan) 線改造成本已有所降低。

混合型生產(chan) 係統是前兩(liang) 種生產(chan) 方式的組合，兼有專(zhuan) 機生產(chan) 線和柔性製造單元的特點。

如何進行選擇

發動機缸體(ti) 就是設計變化中等的一個(ge) 實例。其新的特點將給生產(chan) 帶來一定的影響，需要增加必要的加工量。在這種情況下，專(zhuan) 機生產(chan) 線需要增添多軸加工頭和2～3個(ge) 新工位，需要更改夾具。安裝新設備及改造舊設備將會(hui) 導致生產(chan) 線停機，因此在更換前需要調整成品的庫存。

在人們(men) 考慮選用何種生產(chan) 方案應對產(chan) 品的中等變化時，敏捷製造係統的柔性就得到了充分體(ti) 現。因為(wei) 敏捷製造係統更容易進行擴展，設備的安裝調試並不會(hui) 影響到線上其他數控機床的正常工作。

對於(yu) 產(chan) 品變化較大的方案，如果使用的是專(zhuan) 機生產(chan) 線，那麽(me) 就必須考慮設計和製造幾個(ge) 全新的加工工位，以代替現有的工位。這必將涉及到多台機床，還有相當數量的新型多頭加工頭、夾具，大量更新機械、電氣、液壓係統和PLC設計、刀具總圖、工藝表、相關(guan) 說明書(shu) 。而在敏捷製造係統上，我們(men) 可能隻需增添兩(liang) 台新型數控機床。此外，由於(yu) 生產(chan) 工藝的變化，還需更改數控機床的加工程序。

在一條發動機生產(chan) 線10～20年的壽命周期中，產(chan) 品發生2次較大變化、4～5次中等變化及10～20次較小變化的情況是罕見的。這樣看來，敏捷製造係統是動力總成製造企業(ye) 的最佳選擇。但是當產(chan) 量很大時，專(zhuan) 機生產(chan) 線的初始投資成本則相對於(yu) 敏捷製造係統更低。當產(chan) 量達到每年60萬(wan) 件時，專(zhuan) 機生產(chan) 線的成本要比敏捷製造係統的成本低40%，後期的運行及維護成本也較低。

目前的專(zhuan) 機生產(chan) 線屬於(yu) 高標準化的加工係統，這類係統非常適合於(yu) 零件的大批量生產(chan) 。如果生產(chan) 零件的預期變化很少或設計變化不頻繁，其投資成本是相對較低的。各個(ge) 工序可分為(wei) 幾個(ge) 工位，按順序安排在一條生產(chan) 線上，並由剛性傳(chuan) 送係統連接起來。

然而在許多應用領域中，對專(zhuan) 機生產(chan) 線的重新安裝改造所花費的高昂費用可能會(hui) 抵消其初始投資及操作運行成本較低的優(you) 勢。因為(wei) ，較小的產(chan) 品變化可能需要花費幾百萬(wan) 美元，中等變化的花費約需1000萬(wan) 美元，而較大變化的花費通常可能會(hui) 超過2000萬(wan) 美元。

在未來，產(chan) 品變化的頻率和可能性還會(hui) 進一步提高。與(yu) 缸體(ti) 相比，這一係列的變化將會(hui) 更多地體(ti) 現在缸蓋產(chan) 品上，從(cong) 而使一些動力總成製造企業(ye) 更傾(qing) 向於(yu) 采用敏捷製造係統來生產(chan) 缸蓋。

此外，生產(chan) 係統的比較還包括機床利用率等因素，預測這些操作變量是判斷生產(chan) 係統整體(ti) 壽命周期費用的一個(ge) 重要組成部分。我們(men) 可以根據生產(chan) 企業(ye) 的勞動率來計算這兩(liang) 種生產(chan) 方式的勞務成本。運行敏捷製造係統所需要的操作人員和維護人員，其數量相當於(yu) 專(zhuan) 機生產(chan) 線所需人員的2～3倍。事實上，無論采用哪一種生產(chan) 方式，其公用設施的費用（供電和供氣）以及冷卻液和油耗也都是可以計算出來的。

設備維護及備品備件的費用評估也包含在內(nei) 。主軸的更換，包括庫存備件，占了相當大的比重。通常，並列加工工藝采用的數控機床擁有更多的主軸。在整個(ge) 規劃好的係統壽命周期中，如果將係統中的主軸數量乘以所需的預計更換件數量，再乘以每根主軸3～5萬(wan) 美元的購買(mai) 費用，所得的金額是十分可觀的。此外，平均無故障時間（MTBF）以及確定故障和排除故障所需的可變勞動力技術水平，也需納入自動生產(chan) 線維修項目的輸入值進行計算。

除此之外，還有一些因素對生產(chan) 係統壽命周期費用也具有很大的影響。刀具的消耗是必須考慮的。隨著機床主軸轉速和進給率的不斷提高，刀具的消耗也隨之提高。在傳(chuan) 統加工方式中，冷卻液費用約占操作費用的15%左右。由於(yu) 提取係統的不斷更新，微量潤滑變得更加切實可行。其關(guan) 鍵是重新設計機床的底座，利用重力幫助排除切屑，而不是采用衝(chong) 洗的方法排除切屑。事實上，一旦采用了這種特殊設計的機床底座，所需冷卻液要比濕加工減少很多。

對生產(chan) 係統整體(ti) 壽命周期費用的研究表明，在許多應用領域中采用柔性加工單元與(yu) 專(zhuan) 機生產(chan) 線相結合的混合生產(chan) 方式更為(wei) 理想。專(zhuan) 機用於(yu) 進行特點穩定的粗加工和精加工，數控機床用於(yu) 設計特色易於(yu) 發生變化的工位。

現在，動力總成製造企業(ye) 又有了一種新的選擇——采用專(zhuan) 機式加工中心。專(zhuan) 機式加工中心是以加工中心和專(zhuan) 機的組合形式來加工工件的一種新工藝，將機床轉化為(wei) 一個(ge) 獨立的加工單元。專(zhuan) 機式加工中心更加簡單、可靠，主軸比專(zhuan) 機要少，換刀時間短，加工效率高。此外，它的初期投資和運轉周期都要低一些。 #p#分頁標題#e#

根據最近的一項研究，我們(men) 對這三種生產(chan) 方式的整體(ti) 壽命周期費用進行了比較。生產(chan) 期限為(wei) 20年，產(chan) 品和工具改造轉換的較大變化為(wei) 3次、中等變化為(wei) 5次、較小變化為(wei) 10次，係統的整體(ti) 壽命周期費用見表。係統的整體(ti) 壽命周期費用是由產(chan) 量決(jue) 定的：當年產(chan) 30～40萬(wan) 件時，敏捷製造係統的整體(ti) 壽命周期費用最低；當年產(chan) 60萬(wan) 件時，專(zhuan) 機生產(chan) 線的整體(ti) 壽命周期費用最低。如果按同樣的設備投資和生產(chan) 規模，以10年（代替20年）生產(chan) 期限進行計算，盡管產(chan) 量降低了，但在生產(chan) 係統的選擇上仍采用同樣的推薦數字。

根據壽命周期費用分析，以上三種生產(chan) 係統方案均占有一定的優(you) 勢。如果產(chan) 量較低塑料工業(ye) 網，敏捷製造係統占有優(you) 勢；如果產(chan) 量屬於(yu) 中等水平，則采用混合型生產(chan) 係統或敏捷製造係統最為(wei) 理想。當產(chan) 品發展變化達到最低預測水平時，專(zhuan) 機生產(chan) 線在大批量生產(chan) 規模中非常具有優(you) 勢。麵對大批量生產(chan) ，敏捷製造係統初期投資較高，但其柔性和易擴展性不但能滿足當時的市場需要，同時還能適應未來的發展變化。專(zhuan) 機生產(chan) 線的初期費用較低，如果產(chan) 品在一定時期內(nei) 不會(hui) 發生大的變化，選擇這種生產(chan) 方案是切實可行的