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家用电器的柔性制造
Gordon Todd

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为降低生产成本，如今的现代家用电器通常都有着相似的形状及基本设计，但由于其尺寸和精度水平各不相同，因此，在市场上还是能将他们区分开来。在如今的家用电器设计中，当设计师在其设计内增加了一些特色以使其更有特点时，在很多情况下，都会是因其与其他家用电器之间关系的疏远而告终。而利用现代柔性生产系统便可轻易生产出那些选材精良、设计完美、布局合理的家用电器。材料对不同的样式加以区分的最为常用的方法之一就是使用不同的材料 (或不同的材料涂层)来加工家用电器的外表，就是人们可以看到的部分（例如电冰箱门、洗衣机的前挡板、洗碗机门等）。最常用的材料包括从低端的油漆喷涂的钢材，到覆盖乙烯聚合物的钢材，再到顶端的不锈钢，可以生产出一系列的具有各种不同厚度和拉伸性能的材料。这些特性的变化会使切割和产品成型过程变得极为混乱，而且有时为了解决这些问题需要花费很多，而这些花费是可以通过仔细挑选材料而可以节省的。当你为不同部分选择材料时 (例如：冷轧钢、饰以浮饰的冷轧钢及不锈钢—所有这一切都可以使用这种或那种涂料，要么是保护性的，像是不锈钢这种情况；或是装饰性的，像是覆盖了乙烯聚合物的钢材)，一定要仔细，以确保所有材料的厚度要相对保持一致。材料的厚度等于加工的间距，而实际上不可能对加工间距进行调整，尤其是在冲压加工过程中。这样便生零件低产量的状况。更换工具不但损耗工厂的地板，还得将宝贵的生产时间用在因需确保质量而必须更换工具校对设备上。找到一些能够处理所有这些材料的各种拉伸特性和成型特性方法同样也是个问题。把这种后果降低到最小的方法之一就是仔细地选择具有类似的拉伸特性和成型特性等级的材料构件。如今的钢材生产商能够生产出范围极为广泛的产品，而其中有很多产品有一些溢价，而这些额外的成本可以通过一致的生产质量，较低的设备资本，以及由于使用了一些简单的机械而带来的经济成本而得到恢复。而这些机械不需要经常更换工具，也不需要经常进行校准来处理材料特性的变化。然而，仅凭着其特性而选择材料还远远不够，还要考虑到底层金属的厚度、随后的电镀、涂层和覆层。从整体全面的均衡厚度开始，家用电器的设计师应当与钢材供应商及应用涂料的服务中心合作，来发现那些在拉伸特性和成型特性上相类似的材料。最近几年，不锈钢在家用电器中的应用越来越广泛，尤其是在诸如门和前板这类大型表面部件上。这也给设备生产商带来了诸多问题，因为他们必须要想办法找到在同一个设备上既要使用不锈钢成型、也要使用炭钢成型，并且能解决其成型特性不同的方法。由于现在许多钢材供应商可以提供用乙烯聚合物覆盖的，看起来好像“用刷子刷过的[拉丝，亚光]金属”，所以为解决这个问题提供了帮助。现在所提供的这种“看起来很像”的奇异的金属的范围越来越大，从铝制品、到不锈钢、再到钛应有尽有。这些用乙烯基覆盖而成的“金属”所具有的优势还包括：便于清洁、不易刮伤，而且比原拉丝不锈钢更加耐用。特色位置各种特性的正确位置可以使家用产品很容易变成自动化，而错误的位置会让你开销巨大，而且使设备更加复杂。当给家电产品的特色定位时，重要的是要把他们放在与产品上一系列的位置相关的公用位置上。在大多数的产品设计中都有许多就像是用于锚定家用电器中的其他特色的基础这样的点，这些是用于把设备的复杂性降低到最低程度。这些基础项目如下 (按照优先选择的顺序) 1. 毛坯的终端或角落 2. 折叠位置的角落凹槽 3. 毛坯的中心(纵向) 4. 成品零件面板上的中心不仅要将这些特性锚定到这些点上，而且要将其锚定在与整个家庭有关的公用位置上。通过把一些可以选择的特性锚定在这些点上，那么对他们的加工通常就可以一来用于这些点的加工上，或者被包含在内。作为一个实例，这就意味着当一个零件在一个穿孔位置上停下来以便接收角落凹槽时，一定要对准它的位置以便接收另外一个只是用于一种或两种型号的特色。由于所选择的特性被锚定到所有尺寸的柜体的角落凹槽特色中，所以可以很容易地在改变尺寸的过程中改变凹槽的位置，而且可以知道，无论尺寸如何，这个特色肯定一直在正确的位置上。没有锚定到这些点上的特性很快就会变得越来越难以添加，而且在改变尺寸和型号时必须要作出选择。通常情况下，没有锚定到这些点上的特会导致整个位置的增加。（图片）理想的洗衣机生产设备特色设计在使用柔性机械时，保持特色设计的一些公用性在降低设备成本方面十分重要。如果每次使用时，他们都不一样，那么只是放到正确的位置所起的作用也不会很大。在同一个区域需要对一些特色加以区分的地方，要通过一种添加的方法来进行，其样式特色从没有特色，到简单的特色，再到复杂的特色，一步一步地建立起来，每一步都增加一些洞孔或框架等，以便安装显示器、贴标签、进行装饰或做其他项目。在同一个地方需要显示不同特色的地方，可以使用一些可以更换的工具安装框架。在产品设计中的相同位置上保持可更换的特色可以使自动更换工具安装得以使用。使用自动工具更换可以提高生产力，缩短设备更换的周期，降低生产成本，并减少装配和维护工具的时间。它同时可以形成一条简便的、在将来把新的特色引进产品的更新道路，只需另外增加一些工具，把产品混合起来，使其可以选择的数量提高很多倍。特色设计还带来另外一个巨大差别还体现在将元器件装配到柜体等方面，如果有可能的话，这些元器件要尽可能地与其尺寸的变换一样，否则就会需要成倍多的操作人员来处理这些零件。对此，可以举一个洗碗机柜在顶上所加载的角托架的例子。如今，人们所使用的许多洗碗机上要么有一个带弧度的外表，要么就有一个平直的外表。在很多情况下，这就意味着放在柜体上的角托架有一个用于平直外表柜体的直角形状，但是应当为有弧度的外表的柜体准备一些其他的形状（包括大于或等于90℃的角）。过去，Scott公司与一些客户合作设计既可以用于平直外表的柜体也可以用于有弧度的外表的柜体、形状相同的角托架，由此降低了零件操作者的成本，缩短了更换零件的所需时间，并且因为无需不断地更换工具而提高了柜体的质量。且客户无需再库存大量不同形状的元器件，这是一个全赢的局面。（图片）简便的冰箱内部橱格生产设备范例下面所注明的是融入了诸多此类概念的产品设计的范例。 ● 洗衣机/烘干机的柜体美国的一个主要的家用电器生产商在1990年代引进了一个新的洗衣机和烘干机的系列。这两个系列的产品都是从前面向里放东西的，而且需要设计得要使他们能相互配套使用。然而，有趣的是这两个产品所使用的是同一种单一柜体的设计，由此，两个柜体都是在同一个设备上加工的。这些柜体的设计都是经过精心考虑的，所以所有的特色改变都是在柜体的背板上进行的。在使用烘干机的情况下，在背板上有传统的、从深处拔出的框架和天窗，而在使用洗衣机的情况下，在背板上有一些与烘干机相同的拔出框架。其结果就是只需另加一个位置（如天窗）便可以在同一条生产线上生产两个柜体了。而且该生产线不需太多的机械上的改动，且可以很快地从一种样式换成另外一种样式。 ● 电冰箱门近来，Scott公司为全球的家用电器公司提供了一种用于冰箱门生产的柔性机械。这种机械的柔性生产程度很高，能够生产出40多种门，而且在尺寸范围方面都有很大的可设计性。这种机器所生产的冰箱门具有不同的折叠半径、不同的把手设置、以及不同的端盖款式，所使用的是3种不同的材料（不锈钢、重漆软钢和覆盖了乙烯基的钢材），一切工作只需按一下按钮。由于其聪明的产品设计，以及与Scott公司的协力开发，这种机器十分简便。所有这些冰箱门都是用于那些从顶到底都安装冷柜的那种类型的电冰箱的，而没有生产那种并排型的。在比较中，Scott公司还生产了用于制造并排安装和从头到底进行安装的门的设备，但是通过比较，这种设备不但复杂而且昂贵。事实上，我们希望为客户提供那些花费较少的专用生产线（从顶部安装及并排的类型），而不是那种复杂的集成机器，但是也不能偏离到采用简单化的道路上，因为这虽说是降低了资本成本，但是一旦出现了问题，就会带来众多繁重的工作，而且维护的效率也很低。与那些根据客户愿望所集成的生产线相比，这种较为简单的生产线要么是循环周期较慢，要么就是生产能力较高。 ● 电冰箱的柜体 Scott公司曾经给一家北美的家用电器生产商提供过两条简单的冰箱柜体生产线。在这些生产线上所做的柜体设计十分简单，完全符合上面所提出的那些方法。在项目的开始时期，所有特色的锚定点都得到了确定，而特殊设计的特色在一系列的样式和尺寸中都变成了通用的。通过柜体的尺寸、形状和材料可以对产品进行区分。完全可以自动对尺寸和形状进行更改，而且可以在一个周期之内完成。这些经过精心设计的柜体是在简单、低成本、低停工检修时间和低维护成本的生产线上制造的。 Scott科技有限公司是新西兰的一家为家用电器制造商提供柔性生产设备的专业公司，在全球处于领先地位。 6/5/2005


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