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如何利用夹具改善生产

资料来源:《印艺》2003年第8期 作者:Francis To 更新日期:2003-11-10

前言:彩盒和儿童咭书印刷是需要大量工人的工业。由于国内改革开放,提供大量低廉劳动力及土地,吸引港商投资。他们利用国内的优势,加速香港印刷业走向国际市场,亦晋身为世界四大印刷中心之一。可是,南中国生产成本如工资、地租、杂费、税务等不断增加,国内印刷业近年巳发展至香港水平。为维持竞争力,香港印刷业不外乎使用「开源节流」等方法。「开源」即开发新客源、新技术及提供产品增值服务(Value-Added
Service),而「节流」就是如何减省成本,例如把厂房迁至更北地方或减省人手。

可是,现在投资国内的印刷厂,其员工动辄几百至几千,手工部占其大半,所谓削减成本就是利用一些方法增加产量,或利用机器取代劳力。本文旨在介绍一些简单夹具,以达到节省人力、减低废品及增加产量的目标。

夹具的介绍:

夹具的定义非常广泛,简单如定位的「靠山」—怏速夹、橡皮圈,甚至复杂如气动装置、机械手、自动送料系统、光纤电眼等都可说是夹具。夹具用于印刷主要是协助生产,提高产量,减低废品,并非完全取代人手。

1.数控XY台:

不少公司都会接触以下书中藏小对象的儿童咭书或彩盒中贴上胶片的玩具彩盒订单。其生产方法不外乎用胶水擦在其边缘,然后贴上对象或胶片。好处是灵活、成本低,但是出产慢、次品率高,甚至必须依靠熟手工人。

一些工厂在处理玩具彩盒方面会用丝印胶水方法,其好处是省时及废品率低,但又要制作菲林、丝网,且丝网有时会被堵塞或破烂,故生产成本非常高。又要花地方保存网架。

http://www.qualityprinting.com.hk/qpl_awards.html

http://www.hhop.com.hk/szhunghing/index.html

http://china.alibaba.com/athena/homepage?id=qilingtoys

事实上电子行业已用「数控XY台」帮他们的线路板上胶水多年,其方法是利用计算机存入数据(如Auto Cad),「数控XY台」便根据指示运作,下次翻单时只要把档案抽出便可立即生产,例如ATTA
Technology Ltd (http://www.atta.com.hk/),很久以前已有此产品出现。可是这些机器可涂面积非常少,并不适合彩盒制作之用。

http://www.atta.com.hk/

其实只要把两个气动的棹丝装置连起来,再加上气动胶水笔装置,便可做到以上效果,SMC(http://www.smchk.com.hk/)的「CY1H
Series」和FESTO(http://ftp.festo.com/)皆有这些装备。

http://ftp.festo.com/

简单来说,其原理就是把绘图机的绘图笔改装为胶水笔而已。

http://www.zund.co.uk/

近年来,SMC的技术已把气动棹丝价钱调低,只花5-6万元便可做一台「数控XY台」自动涂胶水装置。例如人手涂胶水花30秒涂一只,这些「数控XY台」自动涂胶水装置只花不多过2秒而已。如果每天工作10小时,这些「数控XY台」自动涂胶水装置便能生产18,000只。相反,我们要花15个工人才能达到此数。如果此机器要用2个人操作,生产量共增加15倍但节省了13个工人。如果每个工人工资为$600一个月,差不多8个月便可归本(60,000/(13工人x
600)=7.69月)。虽然首次成本比人手及丝印胶水高,但是废品率低,灵活性大,生产时间缩短,不阻碍地方,除去每次做丝网的成本,甚为划算。

2.压书工具:

当儿童咭书或彩盒涂上胶水后,便把小对象或胶片盖上,然后利用重物如压书机压成型。其缺点是:整台都是半制成品,工人不停用工具在上面压,结果令他们非常疲倦但产品不稳定。一些工厂用压书机把产品压成型,但工人为了产量,顺便压一下便算,结果产品不稳定。

http://www.guangxiong.com/pr1.htm

SMC 和FESTO 的气缸装置,可独立把每件产品压实。如果把几个汽缸连起在一个转盆,一则产生稳定的动力,而且把台面整理,并可定时出产产品。

http://ftp.festo.com/

以制作有胶片的彩盒为例,如果们把「数控XY台」、压书工具和运输带结合,便成为一条省工、省力、省地方的流水线。

其方法是利用一工人控制「数控XY台」,然后交「压书工具1」工人贴胶片,「压书工具1」工人把已压一圈的彩盒取出并放在流水在线,再压上一个刚贴好胶片的彩盒,另一工人把流水在线的彩盒在盒边涂上胶水;再交「压书工具2」埋盒并用压书工具把盒压实。整个过程只用4工人和4至6秒完成一个盒。如果用传统方法生产,可能要8至10个工人花40至60秒完成一个盒。台面放满了彩盒,其合格率亦不多过90%。此流水线在制作附有对象的咭书最为有效。

当然,以气缸装置压书效果最佳,但成本亦高。其实「快速夹」可代替大部分气缸装置的,其成本亦不过每只60元而已。

如果把8至10个「快速夹」组装成一个旋转盆,其成本亦不多过2,000元。相比之下,气缸装置的旋转盆可能多至万多元。

3.其它工具:

Keyence(http://www.keyence.com.hk/)的PZ-V/M
系列光电传感器对我们检查产品作用非常大。如在印刷品加小配件的产品上,此传感器可以测出有否漏装。

http://www.keyence.com.hk/

此外,此传感器可以测出在书本合板上是否漏了、多了一手、倒转等问题。如每一手书脊的指定位置印黑色,整本书合板后便形成梯形的色阶,此时传感器如果测不到指定的色阶,可以相信此书合板错误。

此外,笔者曾利用Keyence的FS-V20系列双值显示数字光纤感应器解决了数游戏咭的问题。以「大富翁」游戏为例,里面的游戏咭必须准确无误,但人手组装往往有很大误差,就算用人手复检亦会有看漏眼的情况。数字光纤感应器便可准确无误地数出游戏咭是否准确,而价钱只是2千元而已。

可是,数字光纤感应器的缺点是:只可检测210克或以上的咭纸,否则便很容易出错。Keyence
的CV-700影像系统价钱虽高至5万至7万元,但可检测薄至128克的印刷纸,平均5分钟内便可数完4,000张纸。相比现在一些公司每天动用超过10人数纸,此系统只花10个月便归本了($600一个月x
10工人)。其实此影像系统用途非常广泛,它可检测对位、对漏印、对肮脏和一些简单的对色。笔者在展览会曾看过有人把它改装为「锌版对十字系统」出售。

面对的困难及解决方法:

印刷行业已花不少精神在纸、油墨、机器操作等问题上,根本无法花精神在夹具上。事实上此等夹具耍花不少时间开发、研究、调校,并不是买些组件装嵌便成。如果我们再花时间在此等问题上,其机会成本(opportunity
cost)会十分高。当然,在人才市场中有不少人是此等专才,尤其是他们曾经从事电子业、家俬业、玩具业等。但他们通常只精于一、两科(精于气动装置而不了解光纤、压书、擦胶水等等),而且他们对印刷业陌生,要花一些时间适应胶水、纸张、印刷流程,甚至做出来的夹具并不合用。所以这些人才可算是可遇不可求。其解决方法不外乎:

在人才市场中寻找适合人才;

训练此类人才;

把各类专才合成一团队;

联络SMC或FESTO等供货商,他们会介绍一些伙伴协助制造夹具;

利用IVE和各大学协助开发

事实上印艺学会已和城大合作研究「千里耳」项目,我们可以利用他们发展适合我们的夹具。与其IVE学生每年都做机械手等习作,倒不如要求他们帮助印刷业制作一些实用的夹具,我们亦可补偿他们材料的花费。一则我们得到合用的夹具,而且亦可减轻他们的教育经费,学生亦可了解市场对产品的要求,如是否通用(Flexible)、可靠(reliable)、耐用(durable)、方便(user
friendly)等,以学以致用,可算是三嬴局面。

再者,印艺学会亦可担当各印刷公司和各大学的中介人,转介印刷公司找合适大学协助研发夹具。其方法有二:其一是成果可以公开,大学或IVE可把成果转到市场,国内将成潜力巨大的买家,从而将之推广至其它地区。其二是印刷公司保留版权,大学不可把内容公开,但可得到一些金钱补偿。由于这些公司本身已有特别技术/专长,再加上夹具协助,便可吸引更多订单。

当印刷公司和各大学合作后,各自都可自我增值(Value-Added)。一方面大学和IVE把他们的研究用于实际市场,他们的成果亦增加印刷业的竞争力,如CTP就是由温哥华工业学院研制出来的。另一方面,夹具设计为香港工业开辟一条新战线。印刷业人士和这些研制夹具的大学生又可以多一条从事夹具设计和生产的工作机会。

总结:

夹具的使用可增强印刷业竞争力,以笔者的水平只可以有能力介绍以上工具,但如印艺学会现在研究的「千里耳」项目,巳远远超过笔者的水平。笔者只想抛砖引玉,希望各行家能够介绍多些协助印刷生产的夹具。

再者,笔者更希望这些夹具能够在市场推广,在展览会出现的「锌版对十字系统」便是很好例子。如果未来印刷展多一些以上工具出现,实在是香港工业之福。除印刷制作外,香港印刷业亦可发展出工具设计这门项目。每年国内都有多次大型印刷展,在推动香港夹具设计方面有很大帮助,更能巩固香港印刷业地位。