自動化帶領生產力飛躍提升

前兩年，位于美國阿爾伯塔省艾爾德里的GN 公司，在生產制造過程中還不夠重視自動化加工。但最近，為了使公司能夠持續發展，GN制定了一個相當有遠見的戰略，即由自動化進一步帶領生產力飛躍式的提升，確保公司未來在全球范圍的競爭力。

GN公司可以根據客戶的要求，提供精密加工的石油天然氣工業設備，同時也有著行業內常規的產品線。據GN 公司總裁兼首席執行官John Ple?a分析，行業整體的波動和激烈的競爭對于任何一家相關企業來說都是一種挑戰。

自動化是關鍵

“僅僅在北美地區，競爭也是非常具有挑戰性的。如果再放眼全球，工廠還要面對與低成本制造國的競爭，比如中國、印度和墨西哥等。而這時，工廠的生產力最好要比世界其他地區的工廠高出20%-30%，”Ple?a 警示道，“這不只意味著企業之間將要在交貨期上展開抗衡。同時，價格上也要打敗競爭對手。對我們而言，自動化已被證明是實現這兩個關鍵目標的主要因素?！?br/>
在GN公司的工廠里，有著約60臺Mazak機床，可以說是GN生產的主力，其中14臺是新設備。值得一提的是，還有被稱為“先驅”和“尖兵”這兩條完全自動化的生產線，它們是由代表Mazak 先進技術的復合加工中心和機器人構成的。

這些都有助于提高零件一致性并顯著增加產量。因此，GN公司得以迅速適應具有挑戰性和波動性的北美及全球的石油天然氣行業，并在競爭中獲得成功。

先進的加工技術

四臺Mazak INTEGREX e-500復合加工中心為“先驅”生產線奠定了基礎，通常用于進行長型軸類零部件的加工。這些先進的機器具有用于單一設置操作的車削和銑削主軸以及完全可編程的車床尾座，以支持安全和準確的操作。

“尖兵”生產線的10臺Mazak INTEGREX i-200ST復合加工中心具有兩個轉動主軸、銑削主軸和下刀塔，可以為GN公司提供高效的DONE IN ONE? 零件加工生產。

這些機器還支持Mazak 新型SmoothX CNC系統，可以為工廠提供最短的加工周期，尤其是在高精度5軸聯動加工的程序中。該控制系統采用了各種先進編程功能，實現了簡單操作和高速、高精度加工。

GN公司的其他Mazak機床包括QUICK TURN NEXUS 450-II MY復合加工中心，帶有銑刀主軸和Y軸加工功能；INTEGREX i-400ST復合加工中心，每臺機器都有兩個轉動主軸和下刀塔；Mazak CYBERTECH TURN 5500，具有15″主軸孔，最大零件直徑加工能力為32″?！芭c我們一樣，Mazak 公司也在不斷進步。他們從簡單的2 軸車床和3軸銑床發展到復合加工中心，將自動化和數字化相連通，”Ple?a說，“我們購買Mazak產品的主要原因之一是他們的機床技術易與自動化相結合?！彼蠫N公司加工的零件都在使用中起著至關重要的作用，任何零件故障都可能導致現場災難性的后果。這就是為什么工廠要倡議“零缺陷”運作。根據Ple?a的說法，自動化可以提供生產流程的一致性從而保證“零缺陷”。大多數組件由4140和4340熱處理鋼以及一些外來的比如鉻鎳鐵合金、鎂或其他一些行業內特有的材料制成。根據零件的復雜性，偏差可被控制在±0.015″到±0.0005″之間。

增加產能

根據GN公司精益制造經理Chamith Rathnayake的說法，他們的工廠專注于精益生產，并遵守嚴格的零件加工標準和慣例。

“對我們來說，除了保證零件數量，”Rathnayake說，“我們的目標還要使生產的每一個零件符合其規格參數，對一項任務的方方面面都要進行計算和確定——從每個零件的成本、偏差再到加工過程。最終實現所有設定要求，并在最短的時間內完成零件生產和交付?！?br/>
對于每一個組件，GN公司都會從始至終標記并追蹤它們。任何缺陷都可以快速被追溯，誰生產了這個零件，誰測量了它，是誰裝的箱，甚至是誰發的貨。所有這些都可以精確到具體的某一天甚至某個時間，這樣就能確保相同的錯誤不會重復兩次。

“先驅”（Pioneer）和“尖兵”（Frontier ）生產線改善了零件設置和周期時間，同時還為GN公司提供額外的全自動化制造能力。但是，對于工廠來說最關鍵的是，這兩條生產線基本上消除了生產過程中任何必要的人為介入，從而大大降低了零件與零件之間發生錯誤和偏差的概率。

GN公司之所以將生產線命名為“先驅”，主要是因為它是一種全新的制造石油和天然氣工業設備的方法，同時，“先驅”生產線也是GN 公司在其重要自動化項目中的首次嘗試。

“先驅”生產線的四臺Mazak機床為GN公司實現了產能翻番，等同于另外八臺非自動化機床全天候運作。該單元將人力需求降低了75%。實行三班制，每周五天，通常一次運行八個小時或以上，沒有任何人為干預。

自動化加工流程

所有必要的加工，測量/質量控制（QC）和零件的去毛刺都在“先驅”內進行。 因為這四臺Mazak復合加工中心，使得GN公司可以在一個設置和兩個操作中完成零件加工。另外，如果需要，工廠可以快速輕松地將整個生產線切換到其他零件的制造中。

GN公司的制造主管，“先驅”生產線項目的負責人Adam Jarantowski表示，將生產線內某個特定的零件加工過程實現自動化是一種挑戰——主要是因為他們需要的零件和加工的過程非常復雜。

Jarantowski解釋說：“要用盡可能少的操作來完成自動化過程和零件加工，絕對需要復合加工中心。如果沒有Mazak，生產零件就不僅僅是四臺機器可以完成的，還會需要一些額外的操作?！?br/>
“先驅”生產線使用兩個Fanuc機器人。其中一個負載為600公斤，搭配軌道裝載和卸載Mazak 機床，另一個較小的機器人在零件測量站工作。嵌入式坐標測量機（CMM）測量零件并將結果數據反饋到機床中以進行即時偏移調整，并且對生產線中完成的零件進行100％檢查。

目前，“先驅”生產線處理4140 熱處理鋼零件，這需要兩個操作臺以及兩臺機床，這樣兩個零件可以同時完成。該單位選用一組特定的零件，并且每臺Mazak 機床都能夠運行這些零件來搭配變化。

因為GN公司在其INTEGREX e-500s上選擇了160個刀具庫，工廠可以使用三套相同的工具裝載每臺機器，并且可容納鉆桿長達24″長，零件直徑大到35.5″。富足的工具允許該生產線持續運轉并完全實現自動化生產。在不中斷生產線的前提下，操作員還可以在機器背面更換磨損的工具。

GN公司為所有“先驅”生產線的工具使用預調器和射頻識別（RFID）芯片/標簽。 一旦工具被設置，它的特定信息就會存儲在Mazak 機器讀取和使用的標簽中，可以自動進行必要的偏移調整。據Jarantowski表示，單元生產不會錯過任何一個節拍。

可持續發展

GN公司的生產助理Alex David負責公司的“尖兵”生產線。他表示成功的關鍵是能夠在Mazak 機床上通過單一設置來完成零件生產。“尖兵”生產線全天候運行，在大多數情況下都是無人操作，僅由一個操作員確保原材料供應。

像“先驅”生產線一樣，GN公司的全自動化前沿生產線也依賴于Mazak復合加工技術。“尖兵”名字代表其首次使用多功能裝載機器人。每個INTEGREX i-200ST都有自己的機器人來加載和卸載零件，并將它們移動到坐標測量機（CMM）進行在線測量。

該單元的坐標測量機為Mazak提供了生產過程中的偏移信息，并在零件完成后立刻對其進行檢查。如果零件超出偏差，則將它們移至質量控制部門進行評估以確定原因。

GN公司的工廠經理Juan Roubaud表示，Ple?a進一步加強了GN公司持續進步的動力，尤其是在先進的制造技術方面。Roubaud已經在GN公司任職超過13年，他說，這些年來，零件變得越來越復雜。將它們放在獨立車削中心和銑床上加工，效率很低，周轉時間極長。本著不斷進取的精神，GN公司率先采用復合加工技術。而如今，這正是推動公司自動化進程的催化劑。

GN 公司可以根據客戶的要求，提供精密加工的石油天然氣工業設備；同時也有著行業內常規的產品線。

Ple?a和Roubaud都認為，像“先驅”和“尖兵”這樣的自動化生產線是制造業的明日之星。對于GN公司來說，現在及未來，Mazak 公司都將是其關鍵的戰略性供應商。

Ple?a說：“我們與Mazak的合作關系可追溯到20多年前，這也是GN公司成功的一個重要因素，我們不僅是機床技術的合作伙伴，也是自動化領域的合作伙伴。近來，許多機床技術供應商在生產能力上已經開始捉襟見肘了?！?/p>