价值工程产品上应用研究

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编者按：本论文主要从提高金属材料利用率；减少辅助材料消耗；提高生产效率，降低加工成本；降低物流成本；优化产品设计等进行讲述，包括了现状、采取措施、经济效益分析、经济效益分析、经济效益分析、由于装载机的前车架是装载机四大结构件中加工难度最高的部分、工艺配重使用后，降低了同一动作的重复试验次数等，具体资料请见：

摘要:在工程机械系列产品的生产过程中，充分应用价值工程理论，以价值分析的方法判断产品及现行工艺的功能、成本及其价值，在改进产品结构、降低材料消耗、优化工艺及路线、专用机床与工装应用等多方面进行了探索，有效降低了成本，取得了较好的经济效益。

关键词：价值工程；工程机械；降成本

工程机械产品作为一拖集团公司的一大支柱产品，对保持公司可持续性发展具有重要的意义。但随着中国工程机械行业的高速发展，如何更好的提升公司的经济运行质量，扩大经营持续发展显得尤为重要。因此，自2007年初开始，一拖（洛阳）工程机械有限公司（以下简称工程机械公司）即开展了利用工艺优化与工艺创新降成本的工作，在项目组的指导下，通过产品及工艺优化分别在提高金属材料利用率、减少辅助材料消耗、提高生产效率降低加工成本、降低物流成本、优化产品设计等五个方面进行大胆的创新与改革，取得了较好的成效。

1提高金属材料利用率

1.1现状数控火焰和等离子切割机在工程机械公司已经普及，但是由于缺乏数控切割的经验与整张钢板套割等理念，使数控切割机在使用过程中普遍存在切割生产效率低，钢材和耗材浪费严重的问题，具体表现为：在钢板的局部进行切割，产生大量边角余料或剩余钢材，造成钢材的严重浪费；不能做到自动穿孔和自动切割，切割工人凭借经验和眼睛观察，通过手工方式调整和控制穿孔过程、切割速度和拐角加减速，造成数控切割机的生产效率不能得到有效发挥；每个零件要预热穿孔并逐个切割，没有使用共边、借边、桥接、连割等高效切割方式，不仅容易发生热切割变形，而且火焰预热穿孔耗时耗材，造成切割效率低，等离子割嘴损耗浪费严重。

公司的钢板材料利用率长期在73%左右徘徊，而行业内先进企业已达到80%以上，差距巨大，加上钢板价格的大幅度波动又进一步挤压了公司的盈利空间。

1.2采取措施项目组首先确立了全新数控切割理念，通过研究先进工艺方法，引进套料编程软件QuickNEST、建立切割下料图形库优化切割工艺，实现了高效高质量切割、节省钢材和耗材、建立全新数控切割理念和技术方法的目的。实现了数控切割机全时切割、自动切割、高效切割、高质量切割和高套料率切割；提供了完善的自动穿孔和自动切割工艺，通过调用板材切割参数库和自动切割程序，实现自动切割。通过调用切割下料图形库中同材质零件优化切割工艺，用共边、连割、借边、桥接等高效切割编程方式，利用不同钢材合理套料，既提高材料利用率，又有效减少预热穿孔，减少重复切割，防止零件热切割变形。

以装载机动臂板的数控热切下料为例，图1是以前的动臂板数控编程系统下料图，图2是引进套料编程软件后动臂板的下料图。

在以前的数控编程系统中，动臂板的下料边料很大，当需要利用边料切割其它零件时，则要采用仿形切割或手工切割，不仅材料利用率低，而且生产效率也很低。套料编程软件QuickNEST使用后在动臂板的边料中直接套入拉杆板（四件）、贴板两种（各八件），有效的提高了材料利用率与生产效率。

1.3经济效益分析此项目自2008年1月开始实施，通过重新核算材料消耗定额，钢板材料利用率提升3个百分点以上。效益分析见表1。

项目实施后，2008~2009年累计降成本348.91万元。

2减少辅助材料消耗

2.1现状路试试验是检验产品整机系统工作状况的重要步骤。装载机试验工艺要求进行2小时路试试验，3小时工况试验。前几年一直是在厂外郊区进行，距离较远装载机每次来回路程60km。因试验场地原用于拖拉机试验，许多设施并不适应装载机试验要求，以致油料消耗较大。

2.2采取措施设计装载机厂内工况试验配重块、装载机厂内上车台、规划厂内试验场地及平面布置图、制定厂内试验规程，实现了整机试验工艺（路况试验与工况试验）的优化。

通过以上试验工艺优化，减少了机械从厂区至郊外试验厂往返路途中的柴油消耗。由于土的密度较小，在郊外工况试验（如：动臂举升试验与沉降试验）时负载较小，往往需要重复同一动作进行试验，工艺配重使用后，降低了同一动作的重复试验次数，从而有效的节约了柴油的消耗。

2.3经济效益分析此项目自2007年3月开始正式实施，不仅成功的完成了装载机整机试验中各类试验项目的要求，达到了试验目的，而且节约了整机试验过程中0＃柴油的消耗。

项目实施后，2007~2009年累计降成本133.48万元。

3提高生产效率，降低加工成本

3.1现状公司装载机产品中80％的大型板类结构件上的孔，由于设计要求，均在镗床上加工，不仅加工成本高，更造成了镗床负荷过大，成为生产中的瓶颈。

3.2采取措施项目组通过调研，并结合公司现有的生产能力、设备状况，设计了钻床镗孔装置——钻镗模。此装置的成功应用，将80％大型板类结构件的镗床工序转移到摇臂钻床上加工，有效的降低了镗床的负荷，解决了生产瓶颈，同时也增加了钻床的加工优点，从而大幅度提高了生产效率，降低了生产成本。以装载机前车架侧板的加工为例，图3是装载机前车架侧板在钻床上使用钻镗模加工的示意图，图4是装载机前车架侧板在镗床上加工的示意图。与工艺改进前采用镗床加工相比，零件的装夹由竖直立装（采用专用吊具，装夹繁琐、困难）改为横向平装（采用普通吊带，装夹方便、安全），装夹速度快、效率高，零件加工时由原来的2人/机改为1人/机。同时，由于钻镗模内安装有定位轴承，加工时使用的专用刀杆与机床之间不易产生共振，加工精度较高，避免了镗床加工时精度受人为因素影响较大的现象。钻镗模在使用中采用一模一用（一种零件使用一种钻镗模），使用专一，操作难度小，非常适合批量生产。

钻镗模的推广应用，使钻床实现了的镗削加工，扩大了钻床在工程机械产品生产中的使用范围，提高了钻床的加工质量。

另一方面，通过对装载机各类结构件采用专用机床加工进行策划，如：前车架的加工采用一台镗铰接孔与铣桥连接面组合机床、一台镗两侧翼箱孔专机（四组孔能同时镗）等，使ZL50D装载机、ZL50F装载机、ZL30F装载机、ZL30-II装载机中的前车架、动臂焊合实现专机加工，大大提高了生产效率，降低了加工成本。

3.3经济效益分析大型镗床的加工费用为340元/小时，摇臂钻床和专用机床的加工费用为15元/小时，每小时可降成本：340-15＝325（元）。此项目从2007年2月开始实施

项目实施后，2007~2009年累计降成本2109.25万元。

4降低物流成本

4.1现状工程机械公司以往的生产主要以单件小批量为主，设备的布局较为分散，随着产量的不断增大，物流成本在生产成本中的比重愈发突出。同时，在批量生产的过程中，随着加工路线及工艺的调整，各生产工序越分越细，频繁的物流显然不能满足高效生产的需要。因此，如何实现规模化生产，有效减少物流在降低整机成本中显得尤为重要。

4.2采取措施根椐工程机械公司产业结构调整与生产纲领，项目组对加工设备进行了科学的布局调整，优化了工艺路线，达到了降低物流成本的目的。

4.2.1由于装载机的前车架是装载机四大结构件中加工难度最高的部分，体积大、精度高，装夹及更换零件极不方便，如果能够对前车架进行流水线式加工，将会大幅度提高生产效率，降低生产成本。因此，将机加车间Z310摇臂钻床调整到铆焊车间新增的ZL50F装载机前车架专机一侧，组成了ZL50F装载机前车架加工生产线，从而减少了前车架（重3吨）从铆焊车间向机加车间的一次转运，及其在机加车间内部的一次转运。每台ZL50F装载机节约物流成本120元。

4.2.2将机加车间Z35摇臂钻床调整到结构车间切割下料处，在此处直接使用钻镗模加工ZL30F装载机内、外侧板与动臂板，从而减少了ZL30F装载机中若干零件（共重2吨）从结构车间向机加车间的两次转运。每台ZL30F装载机节约物流成本80元。

4.2.3将结构车间3吨压力机调整到总装车间推土机装配线处，在此处对T140推土机后桥箱（重2吨）两侧半轴进行压装，减少了该后桥箱装配过程中在结构车间与总装车间之间的两次转运。每台T140推土机节约物流成本80元。

4.3经济效益分析该项目从2007年开始实施，具体效益分析

项目实施后，2007~2009年累计降成本11.47万元。

5优化产品设计

5.1现状ZL50F装载机后配重采用铸件结构，由于价格因素造成该零件成本很高，相对而言焊接式配重成本远远低于铸件配重，且装配方便。配重的作用仅仅是保持整机的平衡，配重的形式并不影响主机任何性能。因此，应重新设计更合理的焊接式配重。

5.2采取措施首先，对ZL50F装载机后车架工艺件图纸进行优化，使其既可以和新型的焊接配重连接，又能将原来的结构简化；其次，根据ZL50F后配重重量要求，重新设计焊接式后配重，使其满足ZL50F整机性能要求；最后，重新优化设计了后配重电瓶箱结构，使其适应ZL50F新型免维护电瓶的安装。

通过优化设计，将ZL50F装载机的铸件配重改换成焊接式配重，不仅节约了生产成本（焊接式配重主要原料为：废钢砂、钢板废边料、水泥、沙子），而且装配也比以前的铸造配重方便很多，如：减少了电瓶箱与脚踏板的安装等，提高了生产效率，同时，丝毫不影响整机性能。

5.3经济效益分析ZL50F装载机焊接配重比原铸造配重（含相关附件：电瓶箱、脚蹬、螺栓等）价格便宜4500元。此项目自2008年10月开始实施，截止到2009年底，共计生产ZL50F装载机108台。节约成本：4500×108=486000（元）。

通过以上项目的实施，2007~2009年工程机械产品累计降成本2651.71万元

6结束语

在此次产品及工艺优化的整个过程中，充分应用了价值工程的思想，以价值分析的方法准确判断产品及现行工艺的功能、成本及其价值，在改进产品结构、降低材料消耗、工艺及路线优化、专机与工装应用等多方面进行了探索。通过方案创新和优选，达到了以最低成本取得必要功能效果的目的，有效的降低了成本，取得了较好的经济效益。