组装时间缩短至手工操作的1/3，节省40%的人力、空间

三菱电机成功挑战组装工序自动化

（动图）

策划：东方出版社

本文看点：

1 三菱电机经由产品组装机器人自动化获得成本及效率的竞争优势。

2 对复杂零部件进行优化，能让机器人顺利 “上岗”。

3 将复杂制造留在国内以保持技术优势；将简单制造放到人力成本低的国家以满足低价产品市场需求。

三菱电机在日本福山制造所用于配线的断路器工厂中，导入了机器人自动组装生产线，经由自动化提高了所有组装工程的生产能力和生产效率，强化了其向日本国内外进行输出的供给网点的作用。

图1 （a）

图1（b）

图1 配线用断路器的组装生产线

（a）是制造开闭机构组件的机器人单元；（b）是安装该组件、可动元件、门闩的自动化生产线。

自动化生产线成果：“WS-V”系列

三菱电机于2010年1月发售了用于新生产线制造的“WS-V”系列。该系列是以预先组装工序的自动化为前提进行的设计。2010年三菱电机一直采用人工生产线，2011年1月才开始转向自动化生产线。与此同时，三菱电机投资约50亿日元导入了85台机器人。

图2 “WS-V”系列

检测电气回路的异常电流和漏电现象，防止配线和机器异常过热/烧损。用于工厂等的控制盘和配电盘。

问题：组件结构复杂

断路器主要由①开关机构组件，②可动元件，③门闩构成。断路器的组装工序是：造出①后，以①—③为底座把零件安装到壳体内。

①既是手动操作开或关的地方，也是在电流经过时自动切断接点的机构，所以它是断路器中最重要的组件。②是接受①的动作之后活动的接头（接头与断路器中可连接的配线数相同）。③是将①的动作传达给多个②的机构。

实际上，一直以来①—③的组装工序都可以实现自动化，但因为①的结构复杂，所以制造重要组件①时无法实现自动化。

福山制造所生产系统推进部生产技术科课长妹尾彰表示：“对机器人自动化组装工序而言，在同一方向将单一形状的零件一个个堆叠是最理想的。”但是，开关机构组件上存在多个“U”字型零件，因为必须从多个方向对其进行安装，所以很难实现自动化。

图3断路器的构造

开关机构组件在断路器中承担着重要机能，因为有很多复杂形状的零件，所以实现组装工序的自动化很难。

开关机构组件的制造工序需要人工操作，三菱电机以往都会委托给其他企业，可以说开关机构组件的制造周期（从将零部件交给委托的企业，到委托的企业将组件返回给该公司的时间）基本上占据了整个生产周期。具体来说，整体的生产周期如果为5天，制造开关机构组件的生产周期将是4天。

另一方面，由于对客户是进行当天发货，所以必须用库存成品和半成品弥补因生产周期而延误的时间。要想提高工厂的生产效率，在专注改善开关机构组件组装工序的同时，还必须实现组装工序的自动化。

解决方案：对整体进行最佳设计

“WS-V”系列改变了开关机构组件中一部分零件的形状，以便进行自动化设计。具体来说，就是将复杂形状的零件分割成单一的形状，从而使组装工序自动化成为可能。一般来说，零部件的分工越细致越容易实现自动化，但这样做不但会加大满足性能和强度要求的难度，单还会增加单个零部件的成本。所以，要在满足性能要求、通过自动化实现最大程度成本削减效果的基础上分割零部件。

此外，多个机种共用分割后的零部件，可以削减成本。妹尾彰表示：“设计者对组装工序的自动化进行讨论之后，认为不应该对各个机种进行分别设计，而应该在考虑系列整体额基础上进行最佳设计，大家对此达成了共识。”

据此，由两台垂直六轴的机器人构成的机器人单元开始组装开关机构组件：将开关机构组件的13个零部件放在托盘上，供给给机器人单元即可。配置和供给托盘的零部件工作由人工完成，除此之外的工序全部交给机器人执行。自动化不仅使开关机构组件的组装时间减少了30—40秒、缩短至手工操作的1/3，还节省了40%的人力和空间。福山制造所已经开始着手智能计量表（具有通信功能等高级功能的电动计量表。有效地供给、利用电力及再生能源，扮演着重要的角色）等新事业，因自动化节省的人力资源正好可以投入到新事业中。

日本的经典案例

妹尾彰说，三菱电机为解决组装工序自动化课题，将设计和生产技术融为一体进行了研究。由此，连与自动化无直接关系的部分设计也得到了改善。以往，生产技术基本会原封不动地接受设计者画出来的图纸，如果设计中无用的部分也被保留下来，那么即使实现自动化，效果也不会很明显。

因此，三菱电机实施了与工序削减密切相关的设计变更。例如，在将可动元件安装进门闩的工序中，以往都会将可动元件压进门闩中，再将可动元件上带的弹簧边缘挂在可动元件上进行固定。而在新产品设计过程中，设计人员在对弹簧边缘和门闩的设计进行了重新审视，将其改良成了将可动元件安装在门闩上后可动元件自动挂在门闩上的构造。

福山制造所之所以通过机器人对自动化进行挑战，是为了使日本工厂的生产率晋升到世界顶级水平。三菱电机是三菱电机断路器的主要生产基地，生产面向日本国内外的产品。三菱电机占据了日本高达50%的市场份额，远超其他公司。福山制造所在弥补高昂人事费的同时，还确保了工厂的生产效率。三菱电机在中国大连也开设了断路器工厂，大连工厂生产的产品主要是面向中国的一些小型产品，所以产量不如福山制造所那么多。关于今后的计划，福山制造所所长吉永徹表示：“目前还是以福山制造所为主力。”

不可忽视的是，中国、印度、东南亚国家等对低价产品的需求会增加，发达国家市场对价格的要求也会越来越苛刻，所以必须进一步提高生产效率。此次实现的自动化是将设计、生产技术、制造融为一体的结果。这样的成果不仅是三菱电机，可以说是日本企业全体的模范案例。

Q：三菱电机应对组装工序自动化难的思路是什么？你还有哪些补充？

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