用于管理生产碳纤维部件的制造厂的方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及优选用于航空工业中的碳纤维部件或结构的制造。
[0002]更具体而言，本发明涉及用于管理制造碳纤维部件的工厂内的多个设备和操作的方法，以便提高生产率并且由此降低制造成本。本发明的方法还允许关于缺陷或低质量的原因的检测和修正，因此本发明的方法还能提高最终产品的质量。
[0003]本发明提供用于在低生产力节奏的行业中检测和修正降低生产效率的原因的方法论。
【背景技术】
[0004]用于提高工厂效率的传统方法论主要在汽车工业中进行了实施，其中，全面生产维护(TPM)方法通过更好地利用维护资源和生产资源而用于提高机器的可用性。
[0005]设备综合效率(OEE)是用于测量工厂中的每套设施或设备的效率的众所周知的方法论。根据标准，通过OEE能够计算出百分比数值，该百分比数值表明实际效率在不同情况下需要达到什么程度才能够实现原计划的生产率。OEE将制造单元的性能分为三个单独的但可测量的概念:可用性、生产力和质量。因此，OEE以如下方式计算:
[0006]OEE =可用性X生产力X质量。
[0007]该等式的每个概念均代表工艺的能够改进的一个方面。
[0008]OEE的特征在于以下方面:
[0009]-考虑良好部件而不是有缺陷的部件。
[0010]-考虑实际制造的部件而不是原计划的部件。
[0011]-对于要计算的OEE而言，各种部件是必要的。
[0012]-OEE最适于以下工艺，在这些工艺中，质量控制基于“通过-不通过”的选择，其中，将有缺陷的产品转化成废料是经济上可接受的，因为部件的价值或工艺的附加值不是太尚。
[0013]-OEE由在一个时间段内制造的“X”部件构成，例如:关于在2天内制造出的2000个部件的OEE为85%。
[0014]-根据关于部件的标准(100%0ΕΕ)，从计划时间中减去还未有生产性的时间。
[0015]-OEE起始于100%，该百分比代表计划用于生产各种部件的总时间。一旦经过了计划的时间，则判定所有期望的部件是否已经制造完成。当存在较少的单元时，则将差额分配至六个OEE损失类别中的每一个类别。通过将生产出的良好部件除以计划的部件的数量计算OEE百分比。
[0016]美国专利申请US2008/0010109A1、US2002/0099463A1是以OEE的计算为基础的用于管理多个设备的系统的示例。
[0017]根据定义，OEE(设备综合效率)是对机器总体效率的测量，因此，其只能在已经生产出大量单元之后测量该机器的效率。然而，OEE不能够在制造单个部件或单元所需要的每个操作或子工艺的期间测量效率。特别地，OEE不是适于在如下操作中测量效率的方法论，这类操作属于不能一生产出部件来就测量部件的质量，而是在若干天甚至若干个星期之后才能进行测量的类型，如同生产用于航空工业的碳纤维部件的情况。
[0018]因此，OEE是适于在传统行业中测量效率的方法，该传统行业诸如冶金相关、汽车工业、电子部件等，在这些行业中，每天生产大量具有标准质量的部件，并且其中，质量控制是基于良好部件通过/有缺陷的部件不通过的理念。
[0019]然而，在构想本发明的过程中，已经意识到对于具有不同的生产动态并且生产部件的节奏低(low cadence)的其他类型行业一这些行业中，制造工艺高度地精细和复杂一而言，OEE不是用于提高效率的良好的方法论，因为OEE不能够充分地测量影响最终产品的质量、工艺效率以及最佳设备性能的所有方面。
[0020]在生产节奏低的工厂的情况下，例如用于为航空工业生产碳纤维部件的工厂，其可能花费甚至若干天来生产例如由碳纤维制成的单个板。
[0021]诸如带铺设技术(ATL)设备、纤维铺放设备等的用于加工碳纤维的设备和工艺的操作是高度复杂的，并且受许多直接影响最终产品的质量的工作参数的影响。
[0022]OEE应用在这种设备和工艺中，只能用来修正次要因素，以及起到很少的粗略修正的作用，而对提高工艺的效率没有实际作用。许多有关的工作参数可能未被OEE考虑到，因此，关于低有效性(effectiveness)的重要的问题或原因对该方法而言仍然是隐藏的，并且未得以修正。
【发明内容】
[0023]本发明涉及一种用于管理生产碳纤维部件的制造厂的方法，该制造厂包括用于加工碳纤维的一个或更多个设备，该方法包括如下步骤:收集涉及需要供应至所述设备的碳纤维的质量参数的数据，收集涉及所述多个设备中的至少一个设备的操作参数的实时数据，收集与至少一个操作相关联的生产时间，该至少一个操作是用于制造一个碳纤维部件的工艺的一部分，根据预定的分类表将收集到的生产时间分类为附加值生产时间或分类为浪费的生产时间，计算用于该操作的效率参数，其中，该效率参数作为多个所述附加值生产时间的和与完成所述操作所需的生产时间段的比例来计算，将计算出的效率参数与该效率参数的理想数值相比较，如果存在偏差，那么基于该实时收集到的数据识别关于所述浪费的生产时间的原因，修正多个参数中的至少一个参数，以便减少关于该操作的浪费的生产时间。并且本发明通过提供用于有效地管理生产碳纤维部件或结构的多个设备和工艺的方法，圆满地解决现有技术的上述缺点。
[0024]本发明中开发的方法论能够在制造如下产品并且不接受有缺陷的部件的生产的工厂中提高效率，从而降低生产成本，其中，该产品为在制造方面其复杂度、价值和难度使得必须避免在其中存在任何随附的干预的类型。不同于0ΕΕ，在本发明的方法中，假定(在大多数情况下)良好部件的数量等于生产出的部件的数量，即，没有生产出有缺陷的部件。
[0025]本发明的一个方面涉及一种用于管理生产诸如CFRP的碳纤维部件的工厂或制造厂的方法，其中，该制造厂包括用于加工碳纤维的一个或更多个设备。术语加工在此处解释为包括任意操作步骤，该操作步骤包括在工厂内处理固化的或未固化的碳纤维(例如碳纤维的预成型)，或者甚至是将已完成的部件运送至客户的过程，其中该客户例如是将数个部件组装在一起的另一个工厂。
[0026]用于加工碳纤维的所述设备通常是自动化设备，并且由以下设备的任意组合构成:ATL(带铺设技术)设备、纤维铺放设备、碳纤维切割设备、切边机、热压罐、非破坏性试验设备、热成型设备等。
[0027]本发明的方法包括收集数据的步骤，该数据涉及将要供应至设备或正由设备加工的未固化的和固化的碳纤维的质量参数。质量参数的示例如下:
[0028]-未固化碳纤维的增补值(tackingvalue)，该增补值能够例如通过超声波测量装置收集。未固化碳纤维的不理想的增补会由于缺乏材料吸附力(grip)而导致孔隙的产生。
[0029]-切边过程:产生分层。以超声波检验的方式检测。
[0030]-缺层:在部件中不能产生足够的抵抗力。以自动化检验的方式检测。
[0031]-碳纤维条之间的间隙。
[0032]-用于检查正在制造的碳纤维部件的质量的检查时间。
[0033]在本发明的方法中，还收集与所述设备中的至少一者的操作参数相关的实时数据。这些参数的示例如下:
[0034]-压实机压力:如果该压实机压力不充足的话会产生孔隙。这能够通过超声波检验来检测。
[0035]-用于将碳纤维层压实的压实时间。
[0036]-1MAS:偶然触及部件的异物，例如困在层之间的塑料部件。这能够以自动化检验的方式检测。
[0037]-工作环境的温度和湿度。
[0038]-设备的计划性停止和非计划性停止。
[0039]-运行之间的间隔=>质量
[0040]-水分含量=>质量
[0041]-操作者=> 不直接影响结果，但是在某些情况下与微小的停止(Micro-stops)相关联
[0042]-叶片循环的次数=>微小的停止
[0043]-马达消耗=> 故障
[0044]-超声波监测的频率=>质量
[0045]-压实时间=>质量
[0046]-检验层的时间=>质量
[0047]-部件的P/N= >不直接影响结果
[0048]-废料的长度=>微小的停止
[0049]在工厂运转的同时持续地收集这些涉及碳纤维的质量以及设备的操作的数据，并且将这些数据储存在例如计算机中，以便于其后续的加工。
[0050]从将新的碳纤维拆封的步骤到将最终产品运输到工厂之外的用于制造碳纤维部件的整个工艺划分为数个操作。
[0051]相应地，每个操作均能够方便地划分为数个子操作，以便于对其进行监测。
[0052]更具体地，对于本说明书，一个工艺限定为在用于将原材料(未固化的碳纤维)转化成对客户有用的最终产品的工厂(最终客户或相同公司的另一个工厂)中的一系列操作(包括在机器、