超1000把刀的中央刀具库顺利运行 Fastems助力新鸿基二期柔性线落成 实现多品种、小批量生产模式的刀具全自动化管理

6台高性能机床设备一字排开，与右侧双排五层的超大容量立体库连成一体；高速率垛机将一个个物料托盘和机加托盘运送至装载站，再将装夹好的零件传输至机床；产线二层，机械臂在有着1000把刀的中央刀具库内自由穿梭，不时为机床传送、填补各类刀具；生产车间运转不停、热火朝天，却见不到几个工人。这就是苏州新鸿基精密部品有限公司（以下简称“新鸿基”）车间内的真实场景。

2020年年初，新鸿基与Fastems携手签约，一次签订了两期高端定制化FMS柔性生产线的购买与实施协议。2021年5月，一期产线落成，集成2台五轴加工中心与1台卧式加工中心，很快实现机器全天不停、夜班4-6小时无人值守的高效率生产。2022年7月，Fastems服务团队克服疫情影响如期交付了二期产线。“从方案设计到设备安装，再到调试运行，历时近3年，我终于将自己想象中的柔性产线付诸实际，我相信它一定能为新鸿基未来生产打开新局面，为我们向智能化阶段的跃升带来助益！”新鸿基总经理李坚先生不无兴奋地介绍说。

国内首例，真正意义上的全自动化刀具管理系统

对一条柔性产线的期望，莫过于能包容更多品种、更小批量的产品，面对如此复杂的加工，及时、精准且充分的准备工作是重中之中。新鸿基二期的最大亮点——拥有最多1024把刀的中央刀具自动化系统，正是一个充满智慧的“大容量武器库”，可实现6台机床全天候、全自动的刀具供给。

刀具管理系统，包括刀具传输、刀具寿命管理等，是柔性产线加工过程中节拍控制以及质量控制的关键环节。多品种、小批量零件，在加工中需要使用多种刀具，而加工中心内刀库容量有限，无法做到全自动及时送刀，需依赖人工装换；若刀具出现磨损或到达使用寿命时没有及时更换，还会造成零件报废，带来不可估量的损失。

Fastems自1990年代开始推广中央刀具库系统，在全球多个国家地区都有着良好应用。此次为新鸿基量身打造的中央刀具库，建立于机床上方，不占用地面空间。通过每把刀具刀柄上的芯片，集成对刀仪系统，可将刀具所有信息，如类型、刀长、半径、使用寿命等精准标记并传输至机床。而整个刀库系统又集成于柔性产线的管控软件中，当有订单时，系统就会进行自动排单，并预先计算好所需的用料数量、刀具数量等，垛机自动搬运物料，送至机床时，中央刀具库就会依据指令，由机械臂自动抓取对应刀具，传送至机床内进行加工。若某把刀到达了使用寿命或刀具破损，机器人会自动将该刀具取出，替换成新刀具。

新鸿基柔性产线技术负责人李宏吉先生表示：“中央刀具库运行的3个多月时间里，我们没有急于将刀库填满，而是特意留有一些空位，让刀具能在不同机床内频繁调换共享，以不断测试刀库系统的各项性能，运行结果令我们非常满意。目前，我们已经实现了整个刀库的无人化运转与刀具的全柔性统筹管理。”

“除了自动传输，中央刀具库的另一大优势就是能够帮助用户节省刀具成本。同一把刀可以在不同机床设备内进行共享，由此所带来的刀具寿命最大化、姊妹刀数量减少、价格昂贵的特殊刀无需专机专配等优势，都最大程度提升了刀具的利用率。”芬发自动化上海有限公司总经理丁永平先生补充道，“新鸿基中央刀具库系统是我们在中国市场的首例应用，其刀库规模、自动化程度，在国内市场是多品种、小批量产线的首创。”

三年清晰规划，将产线OEE提升至90%

作为通过引入智能产线来强化内生竞争力的民企先行者，新鸿基对于智能制造发展之路一直有着非常清晰的规划，李坚总经理在一期产线落成时所提出的“标准化、数字化、自动化、智能化”企业智造发展四阶段观点在行业中得到了广泛关注。如今二期落成，当被问到该产线是否达到预期时，他思索后回答：“虽然已与柔性线‘相处’了一年多时间，但我们还处在探索阶段。这是一个功能极其强大的系统，在我看来，只要夹具、刀具、托盘数量足够多，柔性产线能够做到无限种零件的自由切换。目前，我们制定了一个三年规划，即今年完成产线OEE（设备综合效率）超过 75%的目标，2023年超过85%，2024年达到90%。对于多品种、小批量企业来说，这样的目标对于工厂整个工艺流程、生产管理、人员、技术都是巨大挑战。但我和团队充满信心，因为我们能预见柔性制造无限的潜能，能看到未来的希望，我们明确了道路的方向，更享受每一次提升带来的欣喜。”

针对产线运行的具体情况，李宏吉也进行了补充：“目前柔性产线每月加工的零件种类在100~200种，并且每一季度还会进行其他零件的不停轮换。同时，我们还有一项大的生产管理调整，这也是未来整个生产部门的发展方向，即将更多批量小、产品复杂、精度要求高的零件转移到该柔性线中，做到零件种类与产线OEE的双重提升。”

也许有人会质疑，OEE 75%很高吗？现在很多工厂即使是传统产线也“宣称”达到了这个水平，这也是李坚总经理真实遇到的来自多位同行的疑问。事实上，很多企业对设备利用率的计算，是以机床计划加工时间为基数，实际切削时间占计划时间的比重算作OEE。这其中，很多因故障、工人放假等因素造成的机床停机时间被掩盖，OEE值便“虚高”。而新鸿基的OEE考核方式，是将一年固定时间（8760小时=365天X 24小时）作为总基数，再看机床切削时间的占比，这也是新鸿基在接触Fastems“8760”理念后进行的最大改变。如今，“8760”已成为新鸿基生产部门的唯一考核标准，所有的工艺流程也均围绕这一标准展开。

尽早实现柔性加工前期准备工程的模块化和标准化，是新鸿基当前紧锣密鼓进行中的工作。对比传统单机，Fastems柔性线的托盘交互模式，是将原来装夹、调试、检测、换装刀时机床停机等待的“非有效加工时间”，替换成其他零件的“有效加工时间”，从而让机床持续运转，设备利用率提高。而如何让“非有效加工时间”进一步缩短呢？新鸿基团队对生产辅助系统进行了全面优化，即建立完整的夹具、刀具、软件库，将所有加工工具按照所应用的零件种类分类标记并整理归纳，提升工具，尤其是夹具的通用性和复用率，在降低工具成本的同时，为公司技术传承打下了坚实基础。

默契合作，共赢未来

三年的合作，无数个日夜的陪伴，让新鸿基与Fastems早已成为彼此信赖的“伙伴”。尤其是此次二期交付正值国内疫情爆发，Fastems秉承用户第一的理念，全公司协同配合，调动一切资源，全力确保项目如期交付的举动，让新鸿基团队赞不绝口。“二期项目交付期间，Fastems原定的外籍工程师由于疫情影响无法到达现场，我们原本还有担心，但本地工程师用过硬的技术实力打消了顾虑。所有技术人员均驻厂调试，日夜陪产，任何问题都能第一时间帮助我们解决，其国外团队也做到了实时在线支持。最难得的是，中央刀具库的所有调试工作都是在产线正常运行的情况下进行的，完全没有耽误产能。”新鸿基李宏吉介绍说。

“近年来，Fastems一直致力于打造一支专业能力强的本土化服务团队，为快速响应用户做好充足准备。新鸿基二期项目的如期交付，表明我们本土工程师无论在安装还是调试能力上都已接近全球标准。这也是Fastems定位全球‘柔性方案供应商’的有力证明，我们给客户提供的不仅是高端的设备系统，更是设备所产生的价值，是经验带来的工艺实力，是贯穿全流程的技术积淀。”丁永平先生补充道。

李坚总经理也表示说，Fastems柔性产线对加工效率的大幅提升，在很大程度上强化了新鸿基的市场竞争力，促进了业务发展，“客户来到工厂考察，看到这条产线，他们对新鸿基的供货能力、产品品质有了更充足的信心。2023年，我们计划再投建一条柔性线，这条产线将加入车铣复合中心和五轴加工中心，将新鸿基在高精度薄壁零件加工的优势进一步凸显，并且还会装配一个同样规模的中央刀具库，将两条线的刀库通过连廊进行刀具的互相传输。在这其中，车铣复合技术与柔性托盘交互模式的集成融合是最大难点，国内还没有先例，而Fastems在国外的丰富应用经验将对我们的探索提供帮助。”

“‘多品种，小批量’的生产模式已是工业4.0时代发展所趋，世界范围内众多企业的成功案例也都在证明，柔性自动化系统是这一趋势下通往高效生产、精益生产、智能生产的正确道路。作为该领域全球最大的柔性制造解决方案供应商，自2012至今，Fastems已在中国市场成功交付了近80条柔性自动化生产线。与更多像新鸿基李总这样有远见卓识、踏实奋进的企业家们的交流中，我深切感受到中国制造的澎湃力量，也更加坚定了我们要在这里倾注更多资源，发挥更大价值的决心。”丁永平先生总结说道。

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图1：2022年7月底，Fastems如期交付了新鸿基二期产线。一、二期产线共集成6台机床（4台五轴加工中心，2台卧式加工中心），一个超大容量的立体库，包括152个加工库位托盘，120个物料托盘，以及一个拥有1024把刀的中央刀具库。

图2：中央刀具库是新鸿基二期产线的最大亮点，可实现6台机床全天候、全自动的刀具供给，并与柔性产线无缝对接，向24小时无人值守的自动加工迈进。这也是国内市场上第一个真正意义上的多品种、小批量产线的刀具自动化系统。