什么是单元制造？——精益制造方法

单元化制造是一种将多种生产工艺组合在一个制造单元中的制造系统。在美国，制造布局领域有超过 1,000 个系统，拥有超过 8,000 名员工。该系统可以缩短设置时间、降低库存成本并简化生产流程。更多关于单元化制造各个方面的详细信息，请参阅这篇博客。那就让我们开始吧！

什么是细胞制造？

单元制造将机械和工作站排列成“单元”来制造产品。它在单个单元中创建一条微型生产线，从而提高效率和灵活性，并减少浪费。该策略是精益制造的关键组成部分。精益制造是一个注重消除浪费、优先考虑客户价值并持续改进流程的系统。单元制造可以生产汽车阀体、航空航天支架、医疗器械手柄、电子散热器和自行车轮毂等产品。

精益制造方法的类型

精益制造采用不同的方法来减少浪费和成本，提高效率并提高产品质量。这些方法包括：

• 准时制（JIT）生产。
• 持续改进的 Kaizen。
• 工作场所组织采用 5S 制度。
• 拉动系统的看板。
• 防错法 (Poka-Yoke)。
• 平准化用于生产平衡。
• 价值流图使流程流程可视化。
• Jidoka 自动进行错误检测和纠正。

如何定义单元制造

它是一种精益生产策略，将机器和设备组合到专用工作站（称为单元）中，以生产类似的产品。

单件流

单件流也称单件流。这是一种精益生产方法，每次只有一个产品单元通过生产线，而不是大批量生产。

单元制造示例

一些常见的例子是汽车装配线、电子制造和定制产品制造。

单元制造与传统装配线

单元制造和传统装配线之间存在一些差异，如下所示：

流程和 WIP 差异

传统生产线生产标准化产品。而单元式制造则生产具有多种变化的产品。例如，每个工作单元生产产品中使用的单个子组件，并利用零件系列形成子组件的变体。

灵活性和产品组合

单元式制造在产品组合和小批量生产方面具有更高的灵活性。传统装配适用于大批量和单品生产。单元式制造具有快速重新配置的能力，并能集成不同产品类型的质量控制。而传统的装配布局会导致物料流更长，产品组合灵活性更低。

质量和返工处理

单元式制造能够更有效地处理质量问题并减少返工。它将相关机器和多技能工人整合到单元中，并直接对缺陷进行团队问责，而不是进行单独的检查。在传统装配中，缺陷产品通常会被送往单独的返工工位。

随着时间的推移而变化

单元式制造的转换时间更短。单元式制造布局根据特定产品系列安排设备，设置速度更快。而传统装配通常需要大量的机器调整和重新配置。

成本比较

由于物料搬运、在制品 (WIP) 库存、设置时间和交付周期更少，单元式制造更具成本效益。而传统装配的工艺布局则采用大型且用途单一的机器。

何时单元制造效果最佳

细胞制造在以下几种情况下效果最佳：

重复零件系列

将相同的零件分组到不同的系列，并为每个系列创建一个高效的 CNC 加工工作单元。这样可以执行最重要的加工步骤，并减少行程时间和设置时间。

重叠路线

单个单元可以高效地处理在同一台机器上具有相同加工顺序和路线的不同订单的零件系列。这提高了灵活性和资源利用率。

短节拍，小批量

单元式生产是一种连续的单件生产流程。这对于频繁的小批量生产和快速周转时间非常有效，并能更快地根据生产需求进行调整。

紧凑型零件

将机器和工人分组到一个小的专用单元中，用于生产较小的零件，这种单一单元比传统制造方式效率更高。

单元制造布局类型

Cellular Manufacturing-ng 具有不同类型的布局，它们是：

U型电池

在这个单元中，机器以U形布局排列，形成紧凑且节省空间的布局。当产品需要工人进行高水平沟通和协作时，会使用这种布局。这种布局将技术人员紧密排列，由于空间效率高，因此是最常见的布局。

I-/线性单元

在此布局中，机器以直线排列。它适用于操作简单、顺序性强的产品，使它们沿单一方向移动。

O型/笼状细胞

该工厂的机器采用循环排列，用于生产需要多次通过同一台机器的产品。工厂配备一名技术精湛的技术人员，负责操作所有机器。

L/T/S/Z 形状

L 形适用于流程简单、产品简单的产品。T 形适用于不同来源的材料。S 形用于绕过障碍物并保持生产流程。Z 形与 S 形相同，用于绕过障碍物。

单元制造布局示例

这些布局的一些真实示例是：

• U型用于消费电子设备的最终组装
• I形用于简单的加工过程
• 笼式单元适用于加工工艺复杂的产品

如何实施单元制造流程

要了解如何实施单元制造过程，请考虑这些提示。

将您的零件系列分组

首先，根据设计、加工工艺或客户需求的相似性，将产品分组到零件系列中。然后，确定合适的机器和工具，并将它们布置在工作单元中。

编码和分类基础知识

收集零件数据，并使用目视检查或生产流程分析等方法将零件分类并编码到相应的系列中。建立零件-机器关联矩阵，并将相似的机器排列到单元中。

每个家庭选择机器和工具

在为类似的系列安排类似的机器和工具后，整合精益原则，培训工人，并创建持续改进流程以优化新的单元系统。

更好实施的技巧

为了更好地实施，请考虑以下提示

• 实施类似看板的拉动系统
• 标准化程序并培训单元内的人员
• 监控性能并做出改进

CNC加工中的单元制造

这种制造方式优化了数控工艺，并将相关设备和资源物理分组到专用的“单元”中，以生产一系列零件。该系统具有更高的生产力、效率、质量和灵活性，同时减少了物料流动，并缩短了交付周期。

车削和铣车单元

CNC 车削和铣车单元简化了需要车削和车铣复合操作的圆柱形零件的生产。它们将车削和铣车机床整合到一个单元中，并提供紧密结合的单件式生产流程。它们可生产用于汽车或航空航天应用的轴或环等零件。

铣削/5轴单元

3/5 轴铣削单元可优化复杂、多轴和棱柱形零件的加工。它们整合 3 轴和 5 轴机床，在单一流程中创建精密复杂的几何形状。例如，散热器外壳或无人机部件等电子产品。

硬质金属加工单元（钛、不锈钢）

这些单元可以加工钛或不锈钢等难加工材料。数控设备和刀具高效组合，可制造硬质金属零件。例如航空航天和医疗器械零件。

单元制造的优点和缺点

单元制造具有许多优点，但也存在一些局限性。

单元制造的关键优势

单元制造提供：

• 减少材料处理时间并缩短交货时间。
• 更好的质量控制和更快的缺陷识别。
• 更高的生产率和更好的在制品（WIP）库存管理可提高产量。
• 减少废物产生。
• 员工士气更高，工作满意度和积极性更高。
• 更好的沟通和灵活性。
• 成本效益高且设置时间短。

单元制造的主要缺点

单元制造的局限性在于：

• 较高的初始资本投资：
• 延误和中断的风险很高：
• 平衡工作量具有挑战性。
• 总体而言，流程复杂性更高。
• 极有可能丧失灵活性。

单元制造的风险控制

风险控制包括原材料可用性的供应链管理、防止网络威胁中断的网络安全措施、工人的复杂安全协议以及适应需求变化和降低延误风险的灵活设计。

细胞生产如何减少浪费？

它通过将机器组织成产品系列的工作单元来减少浪费。它简化了流程，并最大限度地减少了物料搬运、运输、等待时间和库存。连续的流程通过单元内的即时质量控制改善了沟通并减少了缺陷。

结语

单元式生产是一种精益生产方法。它将工作站和设备布置成小型专用单元，并生产有限种类的类似产品。所有必要的机器都集中放置，团队成员以U形布局操作这些机器。这种生产方式减少了物料移动和浪费，并创造了顺畅、连续的“单件流”。它提高了整体生产速度和灵活性。

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常见问题

细胞生产的例子是什么？

单元生产最常见的例子是戴尔这样的公司将其计算机工厂安排成多个单元。

单元制造和柔性制造之间有什么区别？

单元式生产将机器排列成单元。而柔性制造则是一种自动化系统，适用于更广泛的产品种类和产量。