成组技术在现代制造中的应用

第19卷济南大学学报（自然科学版）Vol.192015年1月JOURNALOFUNIVERSITYOFJINAN（Sci.&Tech.）Jan.2015成组技术在现代制造中的应用摘要：本文主要通过对一款数码产品（锤子手机）遭遇到的诸多问题着手引入问题，进行了分析，着重对其中生产中的产能问题做了分析和研究，对解决其产能问题的方法做出了探讨。由此也引出现代制造企业普遍所面临的挑战，并对这一些挑战提出一些新的技术进行解决。本文着重介绍了成组技术在解决多品种、中小批量生产中遇到的困难，而且柔性制造技术的出现，标志着人类基本上解决了中小批生产自动化问题，它具有划时代的意义。关键词：锤子手机；产能；柔性制造；Abstract：Inthispaper,basedonadigitalproduct(hammer)encounteredmanyproblemsbegintointroduceproblems,areanalyzed,andtheissueoftheproductioncapacityoftheanalysisandresearch,themethodstosolvetheproblemofitscapacitytomakeisdiscussed.Whichleadstothechallengesfacedbymodernmanufacturingenterprises,anditputsforwardsomenewtechnologytosolvesomechallenges.Thispaperintroducedthegrouptechnologytosolvethedifficultiesencounteredinthemanyvarieties,smallbatchproductionof,andtheemergenceofflexiblemanufacturingtechnology,markedthehumanbasicallysolvetheproblemofthemediumandsmallbatchproductionautomation,itisofepoch-makingsignificance.KeyWords：SmartisanT1；Productivity；FlexibleManufacturing1,成组技术产生的背景SmartisanT1做为2014年最具话题性的手机，它究竟发生了什么呢？1.1锤子科技简介：成立于2012年5月15日，初期天使投资时公司估值5000万人民币；2013年3月，发布基于安卓的SmartisanOS操作系统；2013年5月第一轮正式融资结束时，资本市场估值4亿7000万人民币；2014年，以10亿元的估值获得2亿元的投资；北京时间2014年5月20日，锤子手机CEO罗永浩正式发布锤子手机SmartisanT1；预订单数很快破十万。随后，初创公司出现问题：1.2生产供应链中的问题：1，“考虑到我们是一家小厂商”订单量不够大，不具备大批量生产的条件。2，“对完美的偏执”，工艺要求高，良品率低。元器件品种多样，手机内部构造不同于很多手机，如光线感应器装在听筒里的技术革新。3，元器件供应商出现问题。制造周期变长，错过黄金销售期。1.3现代制造企业所面临的挑战1，大市场和大竞争；2，产品生命周期缩短；3，交货期成为主要竞争因素；4，用户需求个性化,多品种小批量生产比例增大。2,成组技术的基本原理2.1品种、中小批量生产中存在的问题批量法则：在大批量生产中，由于采用专用、高效和自动化的生产设备，可以获得高的生产率，低的生产成本，短的生产周期；而多品种、小批量生产则相反。机床利用率：例：CA6140车床，最大加工直径φ400，实际加工90％以上工件直径不足100mm，机床利用率极低。制造周期：在多品种、中小批量生产中，加工时间仅占生产时间的约5％，其余95％均为周转等待时间；加工时间中真正进行切削的时间不足30%。让我们来看一下多品种、中小批量生产中的时间分配是怎样的:第4期文档12大批、大量生产相比，小批生产水平和经济效益都是很低的。因此，如何摆脱传统的小批生产中由于品种多、产最小所造成的困境。而使之获得接近大批生产的经济效益是一个很值得重视的技术经济问题。为此。近代在组织上、技术上提出了不少措施和办法。例如，生产专业化、产品设计的三化(标准化、系列化及通用化)及模块化、数控机床及加工中心的应用等等。目前，单件小批量生产的产品占机械产品总数的70％以上，并有继续增大的趋势。解决多品种、中小批量生产的有效途径是采用GT。2.2GT的概念2.2.1一般性定义：GT是一门工程技术科学，研究如何识别和发掘生产活动中有关事物的相似性，并充分利用它，即把相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题的相对统一的最优方案，以取得最佳效果。机械制造领域中定义：将多种零件（部件或产品）按其相似性分类成组，并以这些零件组（部件组或产品组）为基础组织生产，实现多品种、中小批量生产的产品设计、制造工艺和生产管理的合理化。GT被认为是一种“制造哲理”—（ManufacturingPhilosophy），是现代制造技术的一个重要理论基础2.2.2GT工作原理:将多种零件按其相似性分类成组，人为扩大生产批量。2.2.3GT的客观基础机械零件之间存在相似性这种相似性主要表现在三个方面：正是由于70%左右的零件属于相似件，构成实施成组技术的客观基础。2.2.4分类的方法视检法：视检法是由有生产经验的人员通过对零件图样仔细阅读和判断，把具有某些特征属性的—些零件归结为一类。它的效果主要取决于个人的生产经验，多少带有主观性和片面性。生产流程分析法：生产流程分析法(PFA-ProductionFlowAnalysis)是以零件生产流程为依据的。为此，需要有较完整的工艺规程及生产设备明细表等技术文件。通过对零件生产流程的分析，可以把工艺过程相近的，即使用同一组机床进行加工的零件归结为一类。采用此法分类的正确性是与分析方法以及所依据的工厂技术资料有关。显然，采用此法可以按工艺相似性将零件分类，以形成加工族。编码分类法：按编码分类，首先需将待分类的诸零件进行编码，即将零件的有关设计、制造等方面的信息转译为代码(代码可以是数字或数字、字母兼用)。为此，需选用或制定零件分类编码系统。应指出，采用零件分类编的系统使零件有关生产信息代码化，将有助于应用汁算机辅助成组技术的实施。3，成组技术应用及其技术经济效果成组技术是应用系统工程学的观点，把中、小批生产中的设计、制造和管理等方面作为—个生产系统的整体，统—协调生产活动的各方面，全面实施成组技术，第4期文档13以取得最优的综合经济效益。3.1产品设计方面产品设计图样是后继生产活动的重要依据。用成组技术指导产品设计代替传统的设计方法，可以使设计合理化，扩大和深化设计标准化工作。在深刻认识零件结构和功能的基础上，根据拟定的设计相似性标准可将设计零件分类成组形成设计族，针对设计族可以制定不同程度的标准化的设计规范，节约了时间，加快了设计速度。以成组技术指导的设计合理化和标准化工作，将为实现计算机辅助设计(CAD)奠定良好的基础。3.2制造工艺方面成组工序即把加工方法、安装方式和机床调整相近的零件归结为零件组，设计出适用于全组零件加工的成组工序。成组工序允许采用同一设备和工艺装置，以及相同或相近的机床调整加工全组零件，这样，只要能按零件组安排生产调度计划，就可以大大减少由于零件品种更换所需要的机床调整时间。成组夹具应用于成组工序的公用夹具—成组夹具。只要进行少量的调整或更换某些元件，成组夹具就可适用于全组零件的工序安装。成组工艺过程将零件按工艺过程相似性分类以形成加工族，然后针对加工族设计成组工艺过程。成组工艺过程是成组工序的集合，能保证按标准化的工艺路线采用同一组机床加工全加工族的诸零件。以成组技术指导的工艺设计合理化和标准化为基础，能够实现计算机辅助工艺过程设计(ＣＡＰＰ)及计算机辅助成组夹具设计。3.3生产组织管理方面成组生产单元成组生产单元是以加工族为生产对象的产品专业化或工艺专业化(如热处理、磨削成组生产单元等)的生产基层单位。由于简化了物料和信息的流程，便于采用现代化管理手段，提高管理效率。所以成组生产单元是实施成组技术的—种有效的生产组织和劳动组织。如前所述，成组技术的核心是充分利用生产活动中有关事物的相似性。它的应用可概括为以下三种主要方式。(1)事务的集中进行把具有一定相似性和重复性的事务集中起来进行，由此可避免总是频繁地由一种事务转换列与之无联系或甚少联系的另一种事务时所必须花费的时间。要求摒弃“单打一”的工作方式。(2)事务的标准化和规范化把具有一定相似性和重复件的事务汇集起来并使之标准化、规范化。要求对具有相似性的一组事务提出统一的最优解决方案。(3)信息的重复使用把具有一定相似性和重复性的有关事物的信息进行合理化处理，使之更有效地存储和重复使用这些信息。要求摒弃“一切从头开始”的工作方式。4,成组技术发展概况随着科技的飞速发展，为适应瞬息多变的市场需求，近代不断涌现出一些先进制造技术。主要包括：数控技术、计算机集成制造、精益(精节)生产、敏捷制造、成组技术、并行工程技术、准时生产、智能制造，以及仿真和虚拟制造等等。它们之间往往相互渗透和融合，从而进一步推进技术的发展，成组技术在这方面将发挥着它的特殊作用。4.1柔性制造系统柔性制造系统可理解为由计算机控制、管理的若干台数控机床(包括加工中心)和物料(工件、刀具等)输送及储存等子系统所组成的—个生产系统，用于加工制造中小批量的多种零件。所似，可以认为柔性制造系统是计算机化、数控化的成组生产单元。柔性制造系统除有较大的工作柔性外，还可以提高设备利用率，这是因为它是计算机控制管理的生产系统，能很好地协调机床、运贮装置及工件的工作和第4期文档14运行。柔性制造技术的出现，标志着人类基本上解决了中小批生产自动化问题，它具有划时代的意义。5，总结成组技术是特别适用于多品种、中小批生产的一门工程技术科学。实践证明成组技术的应用对提高中小工厂企业的技术水平和经济效益是十分显著的。因此，学习成组技术科学原理及其应用方法是十分必要的。成组技术是计算机集成制造(CIM)的重要技术基础。因此，学习成组技术对研究和开拓计算机集成制造及其有关的新技术是十分重要的。成组技术的哲理也是指导生产技术工作的一般法则。成组技术关于工程技术事务中有关共性与个性的分析相处理方法是完全符合唯物辨证法的。学习成组技术科学原理对改进传统的技术工作方法是大有裨益的。参考文献：[1]魏青贵.大规模定制发展的必然趋势[J].有色金属工业,2004,3:44-45.[2]邱茂银,杨永金.成组技术的应用[J].机械工人,2003,5.[3]安定荣.用成组技术实现工艺文件标准化[J].机械管理开发,2004,3:44-45.[4]孙亮波,应宝胜,等.企业产品分类编码系统研究[J].湖北[5]杨海成.云制造是一种制造服务[J].中国制造业信息化,2010,39(6):22-23.[6]顾新建,葛昌跃,祁国宁.支持大批量定制的Web2.0技术[J].成组技术与生产现代化,2009,26(2):22-25.[7]顾新建,祁国宁.科研管理中/并行0标准化[J].科研管理,1998,(3):73-77.