211985本科生毕业论文工业工程专业论文终稿

1、 本科毕业设计(论文)说明书 HPKJ的负极片切片工序研究 学 院 工商管理学院 专 业 工业工程 学生姓名 李宏丽 指导教师 李世烜 提交日期 2012年 5月 3日 华 南 理 工 大 学 毕 业 设 计（论文）任 务 书兹发给 08工业工程 班学生 李宏丽 毕业设计（论文）任务书，内容如下：1、 毕业设计（论文）题目： HPKJ的负极片切片工序研究 2、 应完成的项目：（1）参加HPKJ位于深圳分公司的实习，了解负极车间的生产状况。 （2）阅读相关的文献，了解负极片切片领域的现状以及切片工序的分析方法。 （3）记录负极片生产过程中的用于完成毕业论文的相关数据。 （4）撰写毕业论文开题报告

2、及中期检查，不断修改和完善并最终完成毕业论文。 3 参考资料以及说明：（1）陈昊，浅谈影响工序质量的因素，研究了影响工序生产的各类因素。 （2）李蓓智，李鹏，杨建国，孙贵政，负极片自动化生产线总体及其关键技术研究，研究分析了在负极片自动化生产过程中最关键的应用技术。 （3）杨建国，周继华，负极片自动化生产线管控一体化系统研制，探索了负极片自动化生产中管控生产一体化的主要架构。 （4）彭正雄，自动称片机中极板的分类收集方法 ，讲解自动成片机中极板分类的主要几种先进的方法。 （5）Halimic,M,etc.,Kalman filter for dynamic weighing system,IE

3、EE，自动称重系统在负极切片自动化过程中的应用 （6）Chryssolouris,G., Laser Machining Theory and Practice，激光切片在负极切片工序中的应用。 （7）孔菊，李纲，亓玉敏，生产建设一体化的高效生产准备管理，莱钢科技 （8）Kalita D,Khargonekar P P.,Formal verification for analysis and design of reconfigurable controllers for manufacturing sustemsC,2000 （9）Kalita D,Khargonekar P P.,For

4、mal verification for analysis and design of reconfigurable controllers for manufacturing sustemsC,2000 （10）王爱虎，应用基础工业工程理论改善手工装配线布置方式，阐述了通过基础工业工程的基本方法改善企业的装配线控制。（11）葛安华，孙晶，应用基础工业工程理论提高装配线的生产效率，结合柏拉图分析，探讨生产线的改善方法。（12）周峰，浅谈基础工业工程实验项目分析与开发，提出了工业工程体系实验架构的构造方案。（13）刘训波，张绪柱，基础工业工程在XH家具厂开槽工序的应用，利用流程分析，方法研究等基

5、础工业工程基本分析原理对工序进行改善。（14）景国勋，张迪，基于人因工程学的工业设备人机界面安全分析，根据人因工程学，对人机工作界面进行安全分析。（15）金淑芳，王静芬，倪中华，基础工业工程实验开发，结合各大高校的基础工业工程授课情况，开发了以不同实际环境为背景的实验环境。4、本毕业设计（论文）任务书于 2011年12 月10日发出，应于2012年 5月 3日前完成，然后提交毕业考试委员会进行答辩。专业教研组（系）、研究所负责人 审核 年 月 日 指导教师 签发 年 月 日毕业设计（论文）评语： 毕业设计（论文）总评成绩： 毕业设计（论文）答辩负责人签字： 年 月 日摘 要摘 要本文主要针对H

6、PKJ公司负极车间的负极片切片工序进行优化，分析了在负极片的生产过程中，需要经过的裁片机、万能分切机的半自动化操作环节。首先进行了动素分析，确定现行的工人操作已经是公司可以达到的最大化速率，所以要想提高整体的生产速度，就需要引进自动化的操作流程。与此同时，对于负极车间的生产流程进行分析，发现影响负极片生产效率的主要原因在负极片切片工序和自动称重系统，本文主要分析切片环节的效率提高问题。通过对切片裁片工序的数据统计的分析，引入生产节拍概念，发现了半自动化环节生产节拍不平衡的问题以及负极片切片过程中出现的影响整个生产线生产效率的瓶颈问题。与此同时引入生产线平衡原理，通过对整个切片工序的自动化水平的

7、提高程度，解决生产节拍的不平衡问题，并且通过提高各个环节的生产效率，解决了万能分切机分切速度慢的瓶颈问题，从而提高了整个生产线的生产效率。本文重点在将HPKJ的负极片生产的切片工序部分，通过引入输送带、机械手以及在万能分切机上安装感应器的过程，减少了人工操作的环节，缩减了人工整理的时间。通过在输送带上装入感应器，自动感应负极片的位置，从而有利于万能分切机的分切，提高了整个流水线的工作速率，增加了公司的年收入。关键词：生产线平衡，生产节拍，动素分析IAbstractThis article mainly aims at optimizing the slicing process for the

8、 negative plate of HPKJ. This paper analyzes the slicing process of the negative plates including the segments through the cutting machine and the universal cutting machine which are semi-automated. First we analyze the process of the slicing process, and made the dynamic analysis, which results to

9、the perfect performance of the manually manipulation of the whole process line, which means that if we want to improve the production rate of the whole process, we need to adopt the automated operational process. At the same time, while analyzing the negative plate production process, the most effec

10、tive factors that influence the production rate is the slicing process and the automated weighing system, so this article mainly analyzes the rate improving problem of the slicing process of the whole production procedure.Through the statistical analysis of the slicing process, by using the concept

11、of production takt time, I find the semi-automated production line and the imbalance production rate are the most vital problem of the total slicing process. And in the meanwhile, by using the production line balancing principle which can improve the whole automated production rate of the slicing pr

12、ocess and solve the imbalance takt time and improve the production rate and solve the universal cutting machines neck problem, the rate of the production line is improved.This article focuses on the slicing process of the negative plate production, by using the conveyor belt, the robot hand and the

13、sensor installed on the universal cutting machine, we can reduce the manual manipulating time and the manually finishing time. By adding the sensor to the universal cutting machine, the machine can feel the position of the negative plate automatically, so that we can improve the total work rate of t

14、he process and in the meanwhile improve the annual revenue of the company.Keywords: Line balancing, takt time, action elements analysis目 录目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 研究背景及研究意义11.2 国内外文献综述21.3 主要研究内容与方法3第二章 负极片切片工序生产现状52.1 负极片切片工序生产车间概况52.2 负极片生产整体流程62.3 负极片切片工序分析82.3.1 负极片切片流程82.3.2 负极片切片动素分析92.4 负极

15、片切片工序仪器工作原理102.4.1 裁片机102.4.2 万能分切机132.5 本章小结13第三章 负极片切片工序问题分析153.1 生产效率153.2生产节拍与瓶颈工序163.2.1 负极片切片各工序的计数统计173.2.2 生产瓶颈193.3 本章小结20第四章 负极片切片工序优化方案214.1 优化方案模型214.2 优化方案数据设置214.3 优化方案与现有方案对比234.4 本章小结24结论25参考文献26致谢2727第一章 绪论第一章 绪论1.1 研究背景及研究意义深圳市HPKJ有限公司是隶属于香港HPKJ有限公司旗下的全资子公司，是一家集镍氢电池研发、生产、销售为一体的高新技术

16、企业。地处深圳经济特区平湖，毗邻港澳，交通便利。深圳市HPKJ有限公司现有建筑面积40000余平方米，资产3亿港元，在职员工2500余人，其中专业技术人员二百余人，由资深专家、博士、硕士、本科学历人员组成。公司产品销售网络已经遍布全球并占有10%的市场份额，其中产品外销占80%以上，主要市场包括欧洲、北美、中国大陆以及港澳等多个国家和地区，并已成为许多国际知名企业的指定供应商。入世十年来，人们愈发的认识到 “效率创造价值”的意义所在只有寻求到最高效、最经济的方式进行生产，才能够跟得上时代的步伐，甚至走在行业的前列，从而带来利益的飞速增长。作为生产镍氢电池的国内龙头企业，HPKJ真正实现了自我的

17、不断超越。专门针对其负极车间而言，经过科研部门的不断努力和改进，已经实现了从全手工生产到半自动化生产的跨越。公司自主研发的自动称重分拣系统，有效地在结合公司实际情况的基础之上，实现了生产的高效率化。64人的负极车间已经可以做到七条生产线同时运行，平均每条生产线白班加晚班全天生产出7000片负极片的有效运作。然而，接下来，如若能够实现负极车间生产的全自动化，将会为负极车间的生产带来质的飞跃。全自动化的生产线，必然带来高效的生产速率。从半自动化到自动化的有效改进，将促进生产的全面运行，在提高生产质量的同时，最有效的满足客户的订单需求。在深圳HPKJ有限公司负极车间进行实习的两天时间里，从其自主研发

18、的自动称重系统以及日益改进和优化的生产线中，个人很好的体会到了HPKJ对于技术创新的重视。然而，不置可否的是，作为全球排名前三十的生产充电类镍氢电池的企业，负极片生产车间的生产工序除了必须使用机械进行操作的工序外，其他工序的自动化程度仍然是不理想的：从原料的按比例配置，到拉浆后的大片切割，再到负极片的小片切割，人工操作仍然占了工序操作的50%以上，这就使得整个工序的生产效率大大降低。当自动称重分拣系统操作设备的部分线路出现故障的时候，操作人员要同时兼顾无障碍工作线路的正常材料摆放，又要协同机器维修员进行故障维修，使得整个工序的工作效率大打折扣。除了机器、工序方法之外，员工的工作环境也极大程度上

19、影响着整体的工作效率。在HPKJ的负极车间里，很欣慰的是工作时间上很好的分配了员工适当的休息时间，但是却没有富余的休息室进行休息，就导致出现这样一种现象机器在运转，员工趴在狭小的操作台面上进行休息，头部距离正在运转的生产线的距离仅有1厘米。缺乏良好的工作环境以及周全的员工人身安全考虑，也将是影响生产线效率的原因之一。通过对负极片生产的整个工序的有效改进，包括从拉浆到切片到自动称重分检系统的工序进行相应的工序分析，从而在现有工序的基础之上，找出影响工序效率的主要原因，并在此基础之上，结合人因工程学理论并引进自动操作系统，为负极片切片工序进行有效的全自动化优化改善，从而提高整个负极片切片工序的工作

20、效率，减少因机器故障所带来的损失，提升工人的工作安全指数，并最终使得利益最大化。1.2 国内外文献综述近几年，面对日益变化的制造业环境，制造型企业尤其是电池类以技术性占主导地位的企业只有不断地通过技术创新、技术革新来推动高效的自动化生产效率提升，才能够赢取更大的发展余地，从而在众多的竞争对手中脱颖而出，获得更大的市场份额和更长远的发展。陈昊1提出，只有将人的因素、机器的因素、原材料的因素、工序方法的因素、环境因素以及计量器具因素等六大因素进行有效的优化结合，才能够更好的提高工序生产的质量和效率。李付星2认为，在工业设计的制造和生产中，很多问题都是由于人为的原因产生的，尤其在镍氢电池负极片的生产

21、过程中，大量的镍氢悬浮物和接触物会很大程度上影响人们的工作，只有提高人员的工作环境指数，才能够带来更好的生产以及更高的效率。在镍氢电池负极片生产的过程中，李蓓智、李鹏、杨建国、孙贵政3提出创新性的自动输送系统是负极片自动生产中的关键因素，通过主输送线的传动原理及运动精度的有效控制能够很好的实现自动化生产。杨建国、周继华4也同样认为在负极片生产的重要环节称粉搅拌、铺纸、压片、切片、称重中，利用自动化设备进行生产能够有效的加强各工位的协调和连续性，从而达到整体的最优化操作。关于定量称量系统的研究和处理，Halimic,M等学者经过研究则指出，通过引用线性高斯法、卡尔曼滤波、模糊逻辑估计等发发，得出

22、关于动态称量的可依靠性结论：有效地利用滤波器和精度分析仪，有助于提高动态称量的速度，改善称量精度56借助于这一理论所形成的自动称重系统将很好的实现自动化生产的优化改善。对于大片人工称重，小片自动称重，徐亮、李超、陈玲7认为人工分选的缺点在于效率低、污染严重、分选精度低并且不稳定，所以，采用自动化称重分选是电池切片工序日后发展的主要方向，目前关于自动化称重的方法和系统的研究已经有了一些成果811，然而企业现实情况的不同，应用系统的要求也不尽相同，自动称选系统的选择要判断其是否可以和切片系统进行很好的吻合，能够很有效的合作完成一体化自动生产工序。孙耀明12认为在各个系统进行有效地自动化称重设备选定

23、后，如果能够采取以PLC为核心的自动控制技术将有效地提高重量的控制精度，并且，只需要局部改善软件程序即可，在适用的过程中较为方便，并且系统更加的可高，改进后的系统更有利于提高对于负极片称重的控制程度。赵忠芳、黄开胜、宋湛华、方向13也同样认为，基于PLC的负极片自动称重系统有利于提高自动化的程度和效率，降低成本和次品率。本次论文解决的关于切片方案，目前比较广泛使用的是激光切片，激光切割占到了激光加工的70%以上，也是切片方式中最重要的一项应用结束，被广泛应用于机械、电器以及电子等行业14。基于分布式工业过程的测量和控制系统功能块的标准（IEC61449），孔菊、李纲、亓玉敏15提出了负极片可以

24、进行自动化生产的可重构控制模型，这种模型可以帮助实现生产线底层的自动化设备分布，使得生产设备之间具有可以相互通讯和协调的功能，并且能够熟悉化的获取本身的物理状态和运行参数，帮助系统处于平稳的运行状态。在整个自动化的控制技术方面，美国密西根大学的RMS项目工程研究中心Kalita等16对在自动化系统中的逻辑控制器的设计、分析以及验证进行了详细的研究，并最终提出了离散型制造系统逻辑控制的设计与验证方法可以帮助模型更好的实现。结合这一模型，可以很好的帮助深圳HPKJ有限公司实现负极片切片工序的自动化一体化优化方案的改善。在负极片切片的系列工序中，一体化操作流程以及有效的作业环境将更好的提高切片和称重

25、的效率，将切片和称重进行有效地工序承接，能够减少工作时间，从而提高工作效率，降低员工的工作失误，从而更好的提升企业的竞争力。基于工业工程的基本理论，在解决实际遇到的过程问题时，要考虑到各个工序生产的节拍问题，葛安华、孙晶17认为应用ECRS四大原则对于节拍问题中存在的瓶颈问题进行研究，可以有助于改善企业的生产效率。王爱虎18认为通过巧妙的集成工作研究、设施布置以及进行合理的物流规划方法可以提高生产线的效率，增大生产线的生产输入。周峰19则提出在基础工业工程的实际应用过程中，可以通过事先的实验模拟环境进行模拟，从而能够有利于现实环境的真实有效操作。刘训波、张绪柱20则利用流程分析、方法研究、人机

26、共同操作等基础工业工程方法，结合ECRS方法，进行了有效的工序生产改善。景国勋、张迪21从人机界面的安全角度，分析了有效的提高生产线的方法。1.3 主要研究内容与方法本文采取理论结合实际的方法，主要是分析负极片切片工序的切片环节，主要包括裁片机的裁片以及万能分切机的收片两个部分进行负极片工序的研究。通过在HPKJ的负极车间的实习经历，进行实际的数据采集以及动作分解分析，将所得数据动作进行优化对比，并在公司现有物力的基础之上，提出有效的改善措施，从而有效地实现生产线的全自动化生产。主要的研究方法为基础工业工程的工序分析方法，通过引入生产节拍、生产平衡的原理，改上负极片生产过程中的现有存在问题，提

27、高生产线的自动化程度，从而增大企业生产线的生产效率。通过自动控制原理中系统的自动化操作，人因工程学理论中最有效的实现工作人员的工作效率，以及设施规划中操作设施的合理位置摆放，基础工业工程中各环节操作工时接近以实现生产线效率最大化等知识的综合运用，为公司现有的操作系统提出一系列优化方案，帮助公司更好地改进生产流程，从而在同样的时间内创造更多的价值。重点研究的内容是如何将拉浆切片的裁片工序、大片切小片的万能切片工序以及自动称重分检系统等三个方面，通过自动化系统的有效运用，减少人力，实现全自动化。引入自动化控制工序进行现有工序的完善。工业自动化是实现效率提高最有效的途径，本文将重点从负极片拉浆后的切

28、片以及切小片后的自动称重分检系统着重进行研究，旨在通过建立生产流水线化生产将切片、称重进行一体化生产，从而减少人工干预和人工影响，提高工序的效率和工作的准确性。本文将拉浆切片工序和切片自动称重分拣系统进行结合分析，以系统化的角度进行思考，将负极片生产后续的工序全部包括在内，能够全方位的考虑到实际操作过程中可能出现的问题，从而进行有效地工序改善。主要尝试通过引进自动化流水线中的如运输线、机械手等设备，试下整个负极片切片工序的自动化生产。第二章 负极片切片工序生产现状第二章 负极片切片工序生产现状2.1 负极片切片工序生产车间概况图 2-1 负极片生产工序所在负极车间平面图资料来源：作者调研资料整

29、理负极片生产工序所在车间的布局采取了传统的车间布局方式即工作区与生产区相分离，方便工人进行工作和休息。而且整个工作区的布局是按照负极片生产的流程来进行安排的，所以在一定程度上节省了相当大的空间，为更好的作业环境提供了基础，完全符合工业工程的基本原理。从平面图可以看出，负极片生产工序所在的负极车间的器械分布是完全按照负极片的生产流程而进行的（见2.2 节）。在负极片收片区域，主要分布着七条负极片切片生产线，每一条流水线都是由裁片机、万能分切机以及自动称重分拣机或人工称重台组成，实际生产的呃过程中，并不是每一条流水线都会同时投入生产，投入生产的机器主要是按照公司的订单要求，按照预定的尺寸和生产量来

30、进行安排。2.2 负极片生产整体流程如图2-2所示，负极片生产的主要流程包括了三个部分，分别是配浆、拉片和裁片收片环节。首先进行的是配浆环节，先将完备的胶水进行搅拌，然后将搅拌后的胶水进行静止处理，待到胶水的成分稳定之后，提取已经配置好静止后的胶水，进行称重，称量符合配置负极片原料重量的胶水。与此同时，一起进行的还有合金粉的配置以及称重，同样是称取符合负极片标准的合金粉进行称重。将符合标准质量要求的胶水和合金粉进行混合搅拌，搅拌直到完全均匀混合，此过程中会有抽样检测，如果抽样合格，则配置好的浆液直接进入下一环节的生产，如果抽样不合格，则根据抽样检验的结果相应的加入材料，重新进行搅拌混合，并最终

31、进行称重，记录。搅拌均匀后进入拉片区。拉片区的主要任务是将搅拌均匀的浆料均匀的附着在产品所需的钢带上，一般这个过程需要十米长的空间才能够成功的完成。所以在拉片区，钢带一般是从负一层的地方进入一层与浆料结合，随后再进入二层并回到一层，整个过程中主要是为了让浆料均匀的分布。拉片结束收，浆料已经附着在了钢带上，随后进行烘干，保证附着在钢带上的浆液能够更加牢固的固定在钢带上，而且钢带上的粉末不会在车间内到处飘落，影响工人的操作环境。随后进行的是刮粉步骤，对负极片中不需要浆粉的地方，把多余的配浆粉刮除掉，挂掉的粉尘会进行重回收利用，很符合可持续发展的思想理念。刮粉结束后，钢带上的浆料并不是很牢固的依附在

32、钢带上，这个时候就进入到对辊机中进行压片，压片主要有连个目的：1.让配浆牢固的依附于钢带上，保证不会有粉尘随处飘落。2.对辊机会将钢带压成一定的符合负极片要求的形状，方便感应器进行感应切割。从对辊机出来的负极片长片经过裁片机的感应定位，被切割成负极片四倍大小的负极大片，在切取负极大片过程中，由工人每隔一段时间进行随机称量。随后大片经过工人整理，进入万能分切机被分切成四个规格相同的负极片成品，成品切分完成后。按照生产类型的不同，一部分再次由工人整理码放到自动称重分拣机上，由自动称重分拣机进行自动称重，随后由工人进行整理存储，另一部分则由工人手工称重、整理、存储。在整个过程中，一旦发现切片的重量超

33、过要求规定的范围，不论是在裁片机结束后的大片人工随机称重环节还是在自动称重分拣系统中的称重环节，则整个流水线都会停止生产，而会有相关的技术人员进行校正处理。图 2-2 负极片生产流程图 资料来源：作者调研资料整理2.3 负极片切片工序分析由上述分析可知，在负极片的形成环节，除了配浆环节中需要人工进行浆料的配比和称重之外，最重头的人工操作环节就集中在了切片工序，这其中主要包括三部分的人工操作环节：1) 负极片在从裁片机中出来后形成的负极大片，落到裁片机的前方和一侧，需要人工的整理操作。2) 进入万能分切机中进行分切，成为负极小片的过程中，需要工人将之前整理好的负极大片重新拿回进行负极小片的切割。

34、3) 万能分切机在把负极大片分切结束后形成了负极小片，需要再次由工人进行手工整理和收集由上述的描述可知负极片切片工序中人工操作仍然占了很大一部分的比重。本文主要研究的是负极片切片的前两个环节。2.3.1 负极片切片流程负极片的切片工序主要集中在负极车间的收片区，仪器的立体分布图如下图所示：对辊机 万能分切机 自动称重分拣机 感应仪 裁片机 图 2-3 负极片切片仪器分布图 资料来源：作者调研资料整理由图2-3可知，被刮过粉后的负极片其实是很均匀的合金粉分布在钢带上，经过刮粉后，再次经过对辊机，被压制成具有特殊形状的负极片条，这种特殊形状的负极片条主要方便于后面的裁片机进行切分。还没有被裁剪的负

35、极片成条带状从对辊机中出来，由于裁片机的裁片速度和对辊机的压片速度之间存在一定的速度差，所以在对辊机和裁片机之间安装有一个感应仪，当负极片条的长度过长时，会触碰到感应仪的下方感应按钮，此时裁片机开始进行裁片，由于裁片速度是大于压片速度的，所以负极片条会被拉近从而缩短，此时就会触碰到感应仪的上方，这样裁片机就停止工作，直到再次触碰到下方的感应仪，就这样，一次次的循环。经过裁片机的负极片条在裁片机上方的感应钮作用下会被切割成成品大小四倍的负极大片，负极大片中同方向的切片会被运送到万能分切机方向进行堆积，而另一个方向的则直接从正前方落到桌面上，由工人进行收集。工作人员最终会将两个方向的负极大片进行整

36、理，再将负极大片摆放到万能分切机中，就会被裁剪成规定大小的负极小片，此时会有另外一名工人将裁剪后的负极小片进行收集整理，然后码放到自动称重分拣系统中，最后再进行称重就可以了。从对辊机中出来的负极片条如下图：a b A B D C c 图 2-4 负极片压片后侧视图资料来源：作者调研资料整理A/B/C/D四个区域共同构成了一个负极大片切片前的个体单位，其余部分为完全一样的重复个体。其中A区域和D区域是被刮粉的区域，只剩余钢带。A区和B区（C区和D区）共同构成了生产所需的负极片。裁片机需要在感应器的作用下切割的点就是a点、b点和c点，并且以此类推，从而可以保证每个负极片具有相同的形状。2.3.2

37、负极片切片动素分析下表为负责递送负极大片到万能分切机的工作人员的动素分析。表 3-1 万能分切机操作动素分析左手动素右手分析要点按住大片1从切口处收回大拇指推大片到分切机2滑动按住3滑往万能切片机按住4对位瞄准脚踩控制开关按住往前推5返回返回拿新的大片切割资料来源：作者调研资料整理从上表中可以很明显的看出，工作人员在日积月累的工作中已经形成了最有效最节省时间的工作方式。 对应的负极片小片码放到自动称重机上的主要过程基本上就是人工的码放，工作人员根据自动称重机的称重情况，将已经称重结束的空槽码放入已经整理好的负极小片，然后按动机器继续称量即可。2.4 负极片切片工序仪器工作原理2.4.1 裁片机

38、由切片工序的工序分析可知，当负极片从对辊机中出来后被压成的形状为下图，其中上面的图为负极片压片后的侧视图，下面的图为俯视图，上下图相对应的裁剪点都是a，b和c，并且其中A、D区域为形状相同的呈弧形的刮粉区域，在经过对辊机的时候被刮去了附着在钢带上的配浆粉，B、C区域则为平直的已经附着了配浆粉的钢带区域。a b A B D C c A B C D 图 2-5 负极片压片侧视图及俯视图资料来源：作者收集数据整理由于a、b、c三点是切割点，所以可以得出从裁片机中出来的切片机的形状如下图所示，两个负极大片的形状其实是完全一样的，但边角翘起的方向相反：D C c b a b A B 图 2-6 负极大片

39、侧视图资料来源：作者收集数据整理裁片机的主要工作原理是：整个裁片机的下部分是一个传送带，负责将从对辊机过来的负极片条向前传送从而进行感应、裁切、吸附。通过事先设定好的负极片大片的长度，在感应器的感应测量下，定长度的裁切负极片长条。由于如上图所示，负极片大片被切成的形状是相反的，吸附感应器的主要作用原理是感应负极大片的存在，通过机器本身的设置，每跳过一片负极大片，吸附感应器会感应吸附机将负极片吸附并送到裁片机右方。这样就会形成在裁片机的前方和裁片机的侧面分别有一叠堆积起来的负极片大片等待工人进行整理。P N M AB CD M 可以自由移动的吸附机 P 吸附感应器 N 裁片机刀口 AB 负极大片

40、 CD 反方向翘起负极大片图 2-7 裁片机工作状态1资料来源：作者调研资料整理如上图所示，M为可以上下左右移动的吸附机，P为吸附感应器，N为裁片机刀口。当负极片条AB和CD从对辊机经过传送带的传送经过裁片机时，裁片机机刀按照事先设定好的长度将负极片裁剪成等规格的AB和CD两个大片，且由图2-6可知，AB和CD片的边缘卷曲方向刚好相反。在两个负极片被裁剪出后，经由传送带向前传送，直到到感应器P的位置。AB CD P N M M 可以自由移动的吸附机 P 吸附感应器 N 裁片机刀口 AB 负极大片 CD 反方向翘起负极大片图 2-8 裁片机工作状态2资料来源：作者调研资料整理感应器P感知到AB的

41、经过，但因为经过设备本身的数据设定，感应器只有感应到每跳过一个的负极片大片的时候才会告诉吸附机将负极大片吸起来。所以当AB片经过感应器的时候，吸附机没有任何的反应，而传送带也只会带着AB片继续向前行走。但当CD片经过感应器的时候，感应器则会通知吸附机进行作业，此时吸附机上方的两个可伸长的拉杆开始伸长，并快速的向CD负极大片靠近。此时传送带也会带着CD继续向前运动，所以，吸附机刚好赶在CD负极大片离开传送带之前将CD负极大片吸起。AB CD P N M M 可以自由移动的吸附机 P 吸附感应器 N 裁片机刀口 AB 负极大片 CD 反方向翘起负极大片图 2-9 裁片机工作状态3资料来源：作者调研

42、资料整理由图2-9可知，吸附机将CD片吸起，与此同时，吸附机会在可定向移动的拉杆的作用下移向裁片机的一侧，这段时间里，CD负极大片会一直被吸附在吸附机M上，直到吸附机运动到指定的位置。P N M AB CD M 可以自由移动的吸附机 P 吸附感应器 N 裁片机刀口 AB 负极大片 CD 反方向翘起负极大片图2-10 裁片机工作状态4 资料来源：作者调研资料整理当吸附机运动到指定位置时，自动释放磁力，此时CD片会自动落在裁片机的一侧，而与此同时吸附机也会立即告诉按照既定路径回到原位继续工作。整个裁片机的工作原理如上所述，所以在裁片机工作的过程中，裁片机的前方和一侧会不断地有负极大片累积，而负责裁

43、片机的工人所需要做的就是当两个侧面的负极大片积累到一定的程度的时候，进行清空整理。2.4.2 万能分切机相比于裁片机，万能分切记得工作方式相对则比较简单。工人只需要将负极大片定位到万能分切机的刀口切片处，定位确定后，工人人工踩动万能分切机下方的感应踏板，分切机的刀口就会开始快速切割，按照预先设定好的模式，将负极大片分切成等份的四个负极小片。ABP Q AB 负极大片Q 负极小片O 刀片切口P踏板O图 2-11 万能分切机样板 资料来源：作者调研资料整理 如上图所示，当工作人员手工将负极大片AB的一边定位到万能分切机的到切口O的时候（此时O是和桌面的凹槽闭合的），工作人员一边踩动桌子下方的踏板P

44、，通过感应连接，刀口O开始作业，连续高速的将AB切成如图所示的四片负极小片Q。负极小片再由自动称重分检系统的工作人员进行清空整理。2.5 本章小结本章主要针对负极片切片工序的现状进行了分析。首先简单介绍了负极片生产工序所在负极车间的分布概况，明确了负极片切片工序所在的区域为收片区，覆盖了七条负极片切片生产线。接着介绍了负极片生产的整体流程，主要包括三个部分，从前期的配浆，到中期的拉片再到末期的收片，本文主要研究的是收片的切片环节。所以，紧接着进行了负极片切片工序的流程分析，进行了动素分析，发现现在负极片切片工序中工人的手工界面操作已经完全是最简化的操作工序，但是却因为各个环节之间存在冗余的操作

45、，比如裁片机结束后要将负极大片进行整理码放，到万能分切机使用负极大片的时候，工人再次将负极大片取出进行操作，整个过程需要工人进行两次的整理码放操作。在负极片切片工序的工作仪器分析环节，主要分析了负极片切片过程中所涉及到的两大仪器裁片机和万能分切机的工作原理和工作方式，解释了在一般状态下裁片机是如何将负极片进行切片堆放的，以及万能分切机是如何与工人进行配合将负极大片分切成小片的。第三章 负极片切片工序中问题分析第三章 负极片切片工序问题分析流水线型的制造生产类型，也就是指负极片作为加工对象按照事先设计好的工艺过程依次按照顺序经过各个工位，并且能够按照统一的生产节拍完成每一道工序的加工内容。这是一

46、种连续的、不断重复的生产过程。流水线生产的基本特征主要有以下三点：1) 工作地作业化程度高，按照产品或加工对象组织生产。2) 生产按照节拍进行，各个工序同期进行作业，重复相同的作业内容。3) 各道工序的作业时间与相应的工序地数比值相等。4) 工艺过程是封闭的，即加工对象全部都在线上连续工作，不接受线外加工，且工作地按照工艺的顺序呈线状连续排列，加工对象在工序间单向流动，各工序作业有先后顺序的约束，生产过程需要连续而均匀的进行。根据HPKJ的目前的生产状况来看，首先，整个负极片切片的生产是按照负极片这一加工对象进行生产；但是各个生产节拍却并不是同期作业，裁片机与万能分切机的工作是根据工人的工作进

47、度来进行调整的，而且在负极片切片工序，所有环节的负极片整理和码放均使用人工操作，所以生产过程一般不是连续而均匀的进行的。综上所述，可得知HPKJ负极片切片工序目前所使用的仍然是半自动化的流水线生产。由此可见，减少负极片生产工序中工人的操作环节，提高其自动化的操作水平有助于实现整个负极片切片工序的自动化实现。使用半自动化的流水线生产自然在人工的操作方面就会存在一些问题，这其中最主要的就是生产效率低的问题，另外可以从生产节拍以及生产瓶颈工序进行分析。3.1 生产效率企业的生产就是指投入一定的人力、设施等，通过一系列的转换，最终产出产品或者是相对应的服务的过程，进行投入和产出的对比也就是生产率的比较

48、，来判断企业的生产效率大小，从而决定其生产效率提高方向和提高标准。对于大多数组织企业而言，都需要以提高生产率，以较少的投入生产较多的产品为目的，这也是人类进步的主要推动力。对于HPKJ而言就是投入一定的工人和生产设施以及生产原材料，经过流水线的负极片整体加工环节生产，最终使得负极片作为产品输出。要提高整个流水线的生产效率，在于减小投入或者增大产出。所以说，衡量生产率的主要目的就是为了能够通过使用较少的投入生产相同的产品或者通过使用相同的投入生产出更多的产品。图3-1 生产系统的结构图 资料来源：作者调研资料整理对于企业而言，提高其效率，最主要在于其改善其生产运作流程或作业方法等方面，提高其生产

49、效率。对于HPKJ而言，却存在着作业的复杂化、流程的冗余等问题。具体表现在以下几个方面：1) 工人的具体操作复杂，重复性工作多，没有一套标准、规范的操作流程。HPKJ的负极车间生产工人所有的操作手段全部都是按照自己的摸索得来，没有一定的操作流程指导车间的工人进行规范化、高效率的工作，没有正规的工作指导，使得其工人自主操作的空间很大，导致工作效率低下。2) 企业的生产流程运作不规范、不科学，流程的整体流向不清晰，流程没有一定的标准，各分支公司或者各个部门都按照自己的一套流程来处理。这一点在HPKJ的体现是比较弱的，但是由于公司现在正在处于高速发展时期，所以，负极车间的流程化也不清晰，导致车间负极

50、大片时有堆积。3) 流程的重复性作业多，作业的等待时间长。但是负极片切片工序中，重复性动作极多，比如工人在进行操作的过程中，要将负极大片进行手工收集整理，码放存储到车间的存储区，待到负极片小片的切割环节，又要工人手工去搬运大片进行操作，这个过程中就造成了极大的时间浪费。3.2生产节拍与瓶颈工序生产节拍是指工序的各个生产工序环节能够按照同样的节拍同期进行作业，这种情况下所能达到的生产效率才是最高的。生产节拍又称客户需求周期、产距时间，是指在一定时间长度内，总有效生产时间与客户需求数量的比值，是客户需求一件产品的市场必要时间。在生产的各个环节，如果出现生产的节拍不一致，生产必要时间较长的工序就是整个生产环节的瓶颈工序，其所对应的时间也就是瓶颈时间，瓶颈工序的最后完成时间将决定着整个生产工序的完成时间。所以，想要提高整个生产线的速率，最重要的就是解决瓶颈工序，提高瓶颈工序的作业时间，使得其与其他工序的生产节拍一致，这样整条生产线的速率就会提高。3.2.1 负极片切片各工序的计数统计测量生产节拍，最主要的是进行负极片切片工序各个分工序的数据统计和整理，主要的工序环节包括了负极片大片的产出速率以及负极片小片的产出速率。整个切片工序的这两个分工苏的数据统计过程经过三组随机测量，每个组的测量次数为8次。主要测量的负极片为两种不同的型号。相对于这两种不同的情况，如下表所示，由于两种