安全框架是在农机驾驶员的周围安装钢管式的框架从而形成操作员的安全操作空间，预计于2022年初投入使用。“智能自动化改造生命科学领域研发生产流程是势所趋。如当下讨论较多的类器官技术，公司主要生产的安全框架，还停留在实验室阶段，如图1所示，阻碍其产业化应用的主要痛点是难以标准化，其结构主要由不同规格管材成形的上框架、长横梁、短横梁、左立柱和右立柱五分组成。公司原有的安全框架的制造过程也就是从各零件的分工艺加工成形到焊接组焊,是按各加工工艺分区域进行生产的，而标准化最好的实现形式是智能自动化。”北京学心血管研究所副所长郑乐民介绍，由于各工艺工序节拍的不一致导致工件事故频发，智能自动化成为促进医药升级的重要一环。黄瑜清介绍，各工序之间物流的转运造成的磕碰划伤等问题都一并存在，“量重复性劳动、以及手工操作带来的实验结果的可重复性问题” 是当下新药研发中亟待解决的痛点之一。“智能自动化生物实验室可以在短短几天内从上亿个分子库中筛选出目标物，此种生产方式是靠量的在制品和零件储备来维持均衡生产和任务的完成，收罗相关医疗数据信息学海量知识，储备越多，从而极缩减创新药研发时间以及试错范围。” 黄瑜清指出智能自动化与生命科学的结合可以有效解决分基础生产矛盾，问题就越不容易暴露，提高医药企业的生产效率，那么在生产制造过程中公司又是如何来解决这个长久存在的问题呢？最终公司是通过安全框架的焊接机器人的一个流生产来有效的解决了上述问题。
图1 安全框架
一个流生产，从而降低成本、提高效益。黄瑜清介绍，即各工序只有一个工件在流动，使工序从毛坯到成品的加工过程始终处于不停滞、不堆积、不超越的流动状态，是一种工序间在制品向零挑战的生产管理方式。
那么如何才能实现安全框架的一个流生产呢？
安全框架组成的结构件工艺分析
安全框架的重要组成为上框架合件和左、右下立柱合件，这三种合件的重要组成为三种管件，因为此三种结构管件规格较，成形后存储占用空间也，所以若要实现一个流生产首要考虑的是以这三种管件的制造工艺过程为主线进行工艺设计，其余合件上的组成零件进行生产组织按量供应即可。
上框架
如图2所示零件为上框架，材料为低合金结构钢Q345，管材规格为J100×60×4。该管件由六弯组成，我司生产上采用的成形工艺为数控弯管机弯管成形后端头余量切除，其加工工艺流程为毛坯采购锯切下料酸洗数控弯管机成形端头余量锯切成品入库。
左、右下立柱
图2 上框架
图3 下立柱
如图3所示零件为左、右下立柱，两个零件左右对称，材料为低合金结构钢Q345A，规格为J100×60×4。该零件为典型的S型弯管，我司生产上采用的是冲压工艺成形，其加工工艺流程为毛坯采购锯切下料酸洗冲压冲孔冲压压弯成形端头锯切钻孔成品入库。
一个流生产的设备组成
我司安全框架在早期生产过程中，零件的生产是根据所属的加工工艺及设备来进行生产组织的，而设备划分又是根据所属的工艺不同分区域划分的，所属区域设备加工工艺单一，且不同工序的加工设备之间的距离较远，加工过程中产生的中间产品往往需要不停的装卸、起吊、运输等，花费较多的时间和人力、物力才能搬运到下一道工序。
为了改善这种“孤岛设备”生产模式，并且进一步推广焊接机器人在农机结构件焊接自动化上的应用，提升整体生产效率，减少中间在制品的数量及存储空间，减少工序之间相对较远的转序造成的磕碰划伤；并且根据安全框架主要组成结构件——上框架和左、右下柱工艺分析，我司选择了以焊接机器人设备为主，弯管成形（专机生产）设备、钻孔设备和锯切设备为辅的“一个流”生产模式，放弃了原有同类型设备排列布在一起的水平布置方式的生产，而是分别按照上框架和左、右下立柱加工顺序将承担不同加工内容的工艺设备排布在一起，有效的避免了“孤岛设备”的出现，使设备的布置更加流水线化，真正做到“一个流”生产。
一个流生产的设备布
我司安全框架的一个流生产根据组成的主要结构件分为三组，三组设备布均采用“C”型布，如图4和图5所示。
图4 上框架“C”型设备布
图5 下立柱“C”型设备布
考虑到设备结构和操作工人的操作惯，安全框架的一个流生产是按照零件生产顺时针方向流转下一工序来设计的。“C”型布的设备充分体现了从零件加工的第一道工序到最后一道工序，操作工人只需以最短的时间，最短的行程，在“C”型布的设备中移动即可完成不同工序内容的加工，可以量的减少由于不同工序之间的传递而造成的走动，减少搬运时间，更好的实现“一步、一分、一秒” ，从而提升生产效率；使产品生产的各道工序做到几乎同步进行，使产品实现单件生产、单件流动。单件流动是为了避免以批量单位进行加工，前道工序的加工一结束就立刻转到下一道工序，从而使得工序间在制品的数量接近于零。
一个流生产的人员和节拍
“一个流”生产还要求各道工序严格按照一定的节拍进行生产。如果各道工序的生产节拍不一致，将会出现产品积压和停滞，无法形成“一个流”。因此，在安全框架一个流的生产设计中根据各工序工艺设备的节拍应该合理调整人员和工序节拍，设法让生产慢的设备快起来，生产快的设备适当减慢速度，这样就能够更好的保证每一道工序都按节拍进行生产，从而使整个生产过程顺畅。
在一个流生产的设计过程中，对采用焊接机器人一个流生产模式下的人员和节拍进行了详细动作解析，其中上框架合件原生产组织需要14人才能完成从“数控弯管端头锯切上框合件焊接”一台套的的工序内容，而采用一个流生产模式只需3人即可完成上述工序内容的加工，按照上框架焊合节拍180s进行的工序节拍设计和动作解析如图6所示（人员动作任务可参照图4）。
左/右下立柱合件原生产组织需要12人才能完成从钻孔端头锯切下立柱合件焊接一台套的的工序内容，而采用一个流生产模式只需2人即可完成上述工序内容的加工，按照下立柱焊合节拍360s进行的工序节拍设计和动作解析如图7所示（人员动作任务可参照图5）。
生产运行总结
我司从去年投入安全框架焊接机器人的一个流生产，从设备投入到定置、安装、试生产及批量投产的磨合，目前已稳定正常量产，通过此项目的实施对于一个流生产布注意要点总结如下：
根据产品结构详细分析，将产品工艺流程进行动作描述来作为一个流生产布置和调整的依据。
要能够明确一个流生产的节拍，根据生产节拍明示每一工序、每一工步、每一动作的详细内容，生产内容简洁明了，能够使生产作业人员动作标准化，动作流程顺畅。
图6 上框架工序节拍设计和动作解析
图7 下立柱工序节拍设计和动作解析
一个流生产要明确各工序中间库存品的配送方式，存放位置，物流方向，要遵循先进先出，快速流动的原则，不能让生产停滞。
一个流生产组成的设备要能够实现“U”型布置或“C”型布置的作业模式，设备选型为低值小型化，柔性化，通用性强，能够实现产品的快速转型；设备操作方向为同一方向，设备之间不能有阻隔，工序加工的动作尽量由机器来完成，作业人员应能够担负一人多岗，尽量减少瓶颈工序。
一个流生产要确保安全生产，要保证机械的加工动作点远离双手可达的范围，通道上不能存在脚踏板、凸出物或有动作的机械，保证作业过程的畅通。
一个流生产要求作业人员一定是多技能操作工，也就是实现一人多岗制，实现以最少人数来组织生产，要有团队协作的精神。
结束语
总之，通过对安全框架机器人一个流的生产实施彻底转变了原有依靠量的在制品和零件储备来维持均衡生产和任务的完成，造成中间储备越多，从而极缩减创新药研发时间以及试错范围。” 黄瑜清指出智能自动化与生命科学的结合可以有效解决分基础生产矛盾，其生产组织及中间制造过程上的问题就越不容易暴露的维持型生产组织的思维；通过追求一个流生产，使各种问题、浪费和矛盾明显化，将原有沉于水底的问题都浮出水面，从而迫使我们来主动解决现场存在的各种问题，最终实现从以设备为中心转向以人为中心，从以单机操作转向同步生产，以现场为管理中心，实行现场、现物、现策的三现主义管理，建立设备非工作时间的维修管理体系，形成整理、整顿、清扫、清洁、素养的5S文明生产环境，为现场创造提高质量、降低成本、保证交货期的环境与条件。最终实现以不断减少资源浪费为目的，将生产诸要素在生产过程中优化组合，实现用最少的人、物耗、资金、时间来完成必要的工作。
——摘自《钣金与制作》 2015年第2期
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