組裝時間縮短至手工操作的1/3，節省40%的人力、空間

三菱電機成功挑戰組裝工序自動化

（動圖）

策劃：東方出版社

本文看點：

1 三菱電機經由產品組裝機器人自動化獲得成本及效率的競爭優勢。

2 對複雜零部件進行優化，能讓機器人順利 “上崗”。

3 將複雜製造留在國內以保持技術優勢；將簡單製造放到人力成本低的國家以滿足低價產品市場需求。

三菱電機在日本福山製造所用於配線的斷路器工廠中，導入了機器人自動組裝生產線，經由自動化提高了所有組裝工程的生產能力和生產效率，強化了其向日本國內外進行輸出的供給網點的作用。

圖1 （a）

圖1（b）

圖1 配線用斷路器的組裝生產線

（a）是製造開閉機構組件的機器人單元；（b）是安裝該組件、可動元件、門閂的自動化生產線。

自動化生產線成果：“WS-V”系列

三菱電機於2010年1月發售了用於新生產線製造的“WS-V”系列。該系列是以預先組裝工序的自動化為前提進行的設計。2010年三菱電機一直採用人工生產線，2011年1月才開始轉向自動化生產線。與此同時，三菱電機投資約50億日元導入了85臺機器人。

圖2 “WS-V”系列

檢測電氣迴路的異常電流和漏電現象，防止配線和機器異常過熱/燒損。用於工廠等的控制盤和配電盤。

問題：組件結構複雜

斷路器主要由①開關機構組件，②可動元件，③門閂構成。斷路器的組裝工序是：造出①後，以①—③為底座把零件安裝到殼體內。

①既是手動操作開或關的地方，也是在電流經過時自動切斷接點的機構，所以它是斷路器中最重要的組件。②是接受①的動作之後活動的接頭（接頭與斷路器中可連接的配線數相同）。③是將①的動作傳達給多個②的機構。

實際上，一直以來①—③的組裝工序都可以實現自動化，但因為①的結構複雜，所以製造重要組件①時無法實現自動化。

福山製造所生產系統推進部生產技術科課長妹尾彰表示：“對機器人自動化組裝工序而言，在同一方向將單一形狀的零件一個個堆疊是最理想的。”但是，開關機構組件上存在多個“U”字型零件，因為必須從多個方向對其進行安裝，所以很難實現自動化。

圖3斷路器的構造

開關機構組件在斷路器中承擔著重要機能，因為有很多複雜形狀的零件，所以實現組裝工序的自動化很難。

開關機構組件的製造工序需要人工操作，三菱電機以往都會委託給其他企業，可以說開關機構組件的製造週期（從將零部件交給委託的企業，到委託的企業將組件返回給該公司的時間）基本上佔據了整個生產週期。具體來說，整體的生產週期如果為5天，製造開關機構組件的生產週期將是4天。

另一方面，由於對客戶是進行當天發貨，所以必須用庫存成品和半成品彌補因生產週期而延誤的時間。要想提高工廠的生產效率，在專注改善開關機構組件組裝工序的同時，還必須實現組裝工序的自動化。

解決方案：對整體進行最佳設計

“WS-V”系列改變了開關機構組件中一部分零件的形狀，以便進行自動化設計。具體來說，就是將複雜形狀的零件分割成單一的形狀，從而使組裝工序自動化成為可能。一般來說，零部件的分工越細緻越容易實現自動化，但這樣做不但會加大滿足性能和強度要求的難度，單還會增加單個零部件的成本。所以，要在滿足性能要求、通過自動化實現最大程度成本削減效果的基礎上分割零部件。

此外，多個機種共用分割後的零部件，可以削減成本。妹尾彰表示：“設計者對組裝工序的自動化進行討論之後，認為不應該對各個機種進行分別設計，而應該在考慮系列整體額基礎上進行最佳設計，大家對此達成了共識。”

據此，由兩臺垂直六軸的機器人構成的機器人單元開始組裝開關機構組件：將開關機構組件的13個零部件放在托盤上，供給給機器人單元即可。配置和供給托盤的零部件工作由人工完成，除此之外的工序全部交給機器人執行。自動化不僅使開關機構組件的組裝時間減少了30—40秒、縮短至手工操作的1/3，還節省了40%的人力和空間。福山製造所已經開始著手智能計量表（具有通信功能等高級功能的電動計量表。有效地供給、利用電力及再生能源，扮演著重要的角色）等新事業，因自動化節省的人力資源正好可以投入到新事業中。

日本的經典案例

妹尾彰說，三菱電機為解決組裝工序自動化課題，將設計和生產技術融為一體進行了研究。由此，連與自動化無直接關係的部分設計也得到了改善。以往，生產技術基本會原封不動地接受設計者畫出來的圖紙，如果設計中無用的部分也被保留下來，那麼即使實現自動化，效果也不會很明顯。

因此，三菱電機實施了與工序削減密切相關的設計變更。例如，在將可動元件安裝進門閂的工序中，以往都會將可動元件壓進門閂中，再將可動元件上帶的彈簧邊緣掛在可動元件上進行固定。而在新產品設計過程中，設計人員在對彈簧邊緣和門閂的設計進行了重新審視，將其改良成了將可動元件安裝在門閂上後可動元件自動掛在門閂上的構造。

福山製造所之所以通過機器人對自動化進行挑戰，是為了使日本工廠的生產率晉升到世界頂級水平。三菱電機是三菱電機斷路器的主要生產基地，生產面向日本國內外的產品。三菱電機佔據了日本高達50%的市場份額，遠超其他公司。福山製造所在彌補高昂人事費的同時，還確保了工廠的生產效率。三菱電機在中國大連也開設了斷路器工廠，大連工廠生產的產品主要是面向中國的一些小型產品，所以產量不如福山製造所那麼多。關於今後的計劃，福山製造所所長吉永徹表示：“目前還是以福山製造所為主力。”

不可忽視的是，中國、印度、東南亞國家等對低價產品的需求會增加，發達國家市場對價格的要求也會越來越苛刻，所以必須進一步提高生產效率。此次實現的自動化是將設計、生產技術、製造融為一體的結果。這樣的成果不僅是三菱電機，可以說是日本企業全體的模範案例。

Q：三菱電機應對組裝工序自動化難的思路是什麼？你還有哪些補充？

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