制造技术 14

第五章先進製造系統管理技術第一节概述先進製造系統管理技術研究製造企業和製造系統的組織及管理模式。

有什麽生産製造方法就有什麽組織和管理模式作坊生産方式——工廠的組織結構分散，管理層次簡單，由作坊主與所有的顧客、雇員和協作者直接聯繫。

工業革命大批量生産方式——製造業實現勞動分工的科學管理。

功能專業化，採用剛性生產線，各個部門各司其職。

中、小批量生産方式——採用柔性生産技術，相應地，最近20年來，人們創造出各種全新的組織和管理模式，推動製造業的發展。

這些新組織和管理模式具有如下特點：(1)重視人的作用將人視爲企業一切活動的主體日本豐田公司首創精益生産模式，改變傳統大批量生産的組織和管理模式，將企業中每個人的作用淋漓盡致地發揮，創造了良好的經濟效益。

美國提出的21世紀製造業模式——敏捷製造，也強調發揮人的作用。

(2)重視發揮電腦的作用現代製造企業信息量大，種類複雜，資訊貯存、加工、交換要求即時、準確，因此，在現代製造業的組織和管理中，特別重視電腦的應用。

管理資訊系統和CIMS，完全是在電腦的支援下運行。

在敏捷製造企業中，虛擬公司，柔性化的生産系統，都需要電腦及其網路的支援。

(3)強調柔性化生産爲了適應當前及未來的單件小批量生産模式，生産系統（包括加工設備）必須具備足夠的柔性，以適應産品的多品種變化。

相應地企業的組織機構和管理模式也應有足夠的柔性。

以實現組織機構的快速重構。

(4)強調資訊集成爲了使整個製造系統始終運行在最佳狀態，必須實現資訊集成，資訊共用，保持資訊流的暢通。

(5)強調簡化組織結構即向基層下放權力，簡化領導層次、組織機構，給企業“消腫”，去掉一切不産生效益的環節。

這也是精益生産的特點。

(6)強調人、管理和技術三者的有機集成在現代製造系統中，光重視人還遠遠不夠，還應有良好、健全的組織機構和管理模式，來充分發揮人的作用。

同時還應有先進的技術支援，來設計、製造出高質量的産品。

實現人、管理和技術三者的有機集成，才能使系統始終運行在最佳狀態，取得最大效益。

歸納起來，先進製造系統管理技術是以電腦爲手段，以用戶爲上帝，調動企業的一切積極因素，實現柔性化生産，提高企業的市場競爭能力，取得盡可能高的經濟效益。

第二節成組技術（Group Technology）背景：單一品種大批量生産方式比重逐步下降→多品種小批量生産增加→大批量定制生産（新的生産模式）→在單件小批生産過程中産生像大批量生産效益→成組技術一、成組技術的基本概念1.成組技術(GT)的基礎即相似性-------指屬性或特徵相同，但在數值上有差別。

零件的相似性是GT的基礎。

早期的GT是在20世紀50—60年代由前蘇聯斯·帕·米特洛範諾夫所倡導，內容是：在成批生産條件下，通過零件結構和工藝的相似性，擴大批量，以便在剛性自動化設備上，繼續以大批量生産方式生産中小批量零件來提高生産率。

但這一良好願望當時大多數仍不能實現。

2.GT的本質利用相似性帶來的“重復使用”手段，重復使用設計圖樣和工藝文件、重復使用工藝設備、重復使用生産和作業計劃等等。

在企業一切工作中，發現並利用重復機會加以，可節約生産中的大量人力物力，降低成本，短期內供應市場，對市場作出快速反應。

3.新GT與傳統GT區別以零件族爲加工物件建立FMS，可擴大系統能加工的零件品種，簡化系統結構，減少投資。

GT形成CIMS構造系統基礎GT的應用對於系統的集成有重大意義。

GT和FMS、CIMS等新技術結合，就是區別于傳統GT的新GT。

二、零件分類編碼系統GT的基本方法是對零件分類編碼，以識別相似零件。

1.零件分類編碼含義：是用字元(數位、字母或符號)對零件各種特徵或屬性進行描述、識別的一套特定規則。

根據分類編碼系統制定的規則，用字元標識和描述零件就是對零件進行編碼。

代表零件特徵或屬性的每一字元稱爲特徵碼。

這些特徵碼的有序組合産生零件代碼。

一個零件的代碼，代表一種零件的某些特徵，也代表若干種與之非常相似的其他零件的相應特徵。

2.零件分類編碼系統的結構工程圖紙可以詳細、完整地表達清楚零件的幾何形狀、結構及其技術條件，提供了從製造到裝配的基本資訊。

但對許多決策過程，過多的資訊會使決策困難（花多眼亂）。

GT 的編碼卻可以構造一個零件模型而無需細節。

（1）構造一個編碼系統考慮因素1)零件的大類(例如回轉體、不規則零件等)。

2)編碼內容應表示的詳細程度。

3)編碼系統的結構：鏈式、樹式和混合式。

如下圖所示。

（課本P202圖6-1）4)每一碼位元選用的字元。

（2）鏈式結構各碼位元的特徵或屬性具有獨立含義，與前位或後位碼無關。

鏈式結構在相同的碼位元數時，所包含的特徵 信息量即分類環節總數比樹式結構少，但結構簡單，編碼和識別代碼比較方便。

資訊容量Cc 爲：（3）樹式結構碼位元之間是遞階隸屬關係，即除第一碼位元內的特徵外，其後各碼位元特徵含義都要根據前一位元確定，因此形 成樹狀分枝。

樹式結構在碼位元數相同時能包含大量的分類環節，但結構複雜，編碼和識別代碼均不方便。

設樹式結構的分類環節總數爲Ct ，Ct = ∑M K式中 N —— 樹式結構碼位元數；M —— 碼位元的特徵項數。

（4）混合結構系統中部分碼位元爲鏈式，部分爲樹式，故稱混合結構，利用了鏈式和樹式兩者的優點。

現有編碼系統絕大部分爲混合式。

混合式結構的分類環節總數C K 爲C C 與C t 之和C K = ∑M K混合結構見下圖（課本P202圖6-1）每一碼位元中的特徵項數與選用的字元有關，下表列出各類字元所能容納的最多項數。

由於十進位簡單並爲人們所熟悉，所以分類系統中大都採用十進位。

3.零件分類編碼系統零件分類編碼系統是一種多用途的分類編碼系統。

目前主要用於設計、檢索和零件標準化以及零件的統計分析。

當今世界工業中約用3100餘種GT 分類編碼系統。

開發較早、比較典型，影響較大的是德國的Opitz 系統。

以後的各種零件分類系統都吸取了其中的特點。

(1)德國奧匹茨(Opitz)零件分類編碼系統Optiz 零件分類編碼系統是60年代由德國阿亨工業大學機床與生産工程實驗室在奧匹茨教授主持並指導下，所制定的通用零件分類系統。

Optiz 分類編碼系統由9位元十進位數字字代碼組成，前5位(1—5碼位)稱主碼，表示零件幾何形狀的特徵，稱形狀碼。

後4位(6—9碼位)稱爲輔助碼。

每一碼位元包含10項特徵碼，用數位0—9分別表示零件的特徵。

此編碼系統的總體結構如下圖所示。

有關Opitz 零件分類編碼系統各碼位元代碼的詳細表格可查閱有關資料。

(2)JLBM-1分類編碼系統Cc= M NNK=1 M N + NK=1我國原機械工業部於1982年制定的JLBM-1多用途分類編碼系統，適用於機械製造廠在設計、工藝、製造和生産管理部門的成組技術應用。

此系統採用15個碼位元，每個碼位元包含10項特徵碼。

第1、2位碼構成一個功能名稱矩陣，反映零件功能和主要形狀，零件是各行業具有共性的常用零件，便於設計檢索和分類。

企業在應用此系統前，應對本企業的零件名稱作標準化處理。

第3～9位元碼表示零件的主要形狀和加工特徵。

第10—15位碼爲輔助碼，表示零件的材料、毛坯、尺寸和精度等。

JLBM-1系統結構圖（略）（3）面向工藝的分類編碼系統前述零件分類編碼系統，用於製造時，按工藝相似性分零件組(或族)，則其中包含的工藝資訊不能滿足編制成組工藝文件的需要。

德國斯圖加特大學圖奮查莫爾等人研製了一種以工藝分類爲目標的工藝分類編碼系統。

此系統按不同的加工方法如車、鑽、銑、磨有不同的編碼表。

每一種編碼表的第一位碼都是該種加工方法所用爲工件安裝用的夾具。

課本P205表6-2爲車削用工藝分類編碼系統表。

此工藝編碼系統設計的思想和GT技術先行者，前蘇聯的米特洛範諾夫早期在工廠推行GT的經驗一致。

（英雄所見略同）應用相同夾具的零件，可分在同一組(族)內。

可使同一組內零件更換時調整時間最短。

加工中的各種工藝裝備，尤其是夾具對分組很重要。

這使工藝和工藝裝備各有繼承性，提供了各種工藝裝備和工藝“重復使用”的機會。

恰好體現了GT的本質所在。

由於不同工廠在工藝和工藝裝備上有差別，這類工藝編碼系統在移植時工作量大，影響其推廣應用。

（4）零件分類編碼系統綜述上述零件分類編碼系統的主要應用領域是在設計中，可以促進設計的標準化，增加圖紙重復使用的機會，減少設計和繪圖工作量。

但在以後的生産準備和製造過程中作用不是很大。

面向工藝的分類編碼系統能不完全受零件總體幾何形狀的限制，考慮較多的工藝和工藝裝備因素。

加工過程中，工序相似的零件能組織成組加工，便於重復使用工藝文件和工藝裝備。

體現了GT原意。

在當今FMS和CIMS迅速發展條件下，以上分類編碼系統都未能滿足這一發展要求，尚應努力研究開發突破性的新的分類編碼系統。

三、.零件的分組(族)方法從相似性原理出發，按一定目的將零件分類成組，然後從可重復利用角度出發，提高産品設計、製造、管理效率，是GT 基本手法和本質所在。

由此可見零件分組的重要性。

根據GT在企業生産中的應用，可分出如下表所示零件族(組) ，它們有：設計組、工藝組、調整組、數控組、管理組、同期投産組。

分別應用於不同場合。

在企業中推行GT時，對零件的分組工作需要經常進行，以適應不斷變化的生産情況，如上表中所反映的情形。

研究簡便、有效、快速的分組方法是實施GT的關鍵問題。

下面討論目前在零件分組(族)中應用最廣泛的編碼分組方法（1）特徵碼位元法含義：以零件集合中某些特徵和屬性作爲分組成族的標準，進行分組。

要點：把握相似零件特徵相似性的尺度。

極端：A-----以零件全部編碼相同作依據進行分組，結果是零件組數太多，分入每組內的零件種類太少。

B-----相似性的尺度太寬，結果是同一組內零件種數太多，零件間差異太大，無法達到某種應用目的。

實例：（參見本課36、37兩頁幻燈片）用Opitz系統將軸類零件劃分工藝組時，考慮到第1、2、6、7四位代碼最重要，即以此四位碼作爲分組的尺度。

右圖爲待分組的軸類零件及其編碼。

由圖可見6種零件可分爲兩組。

第1組特徵碼位元爲：[2613]，第2組特徵碼位元爲：[2313)。

因此零件號1、3、4、6爲一組，而零件號2、5爲另一組。

上述零件分爲兩組的必要性：以工件加工時是否調頭的工序差別爲分組依據第1組零件都是雙向階梯外圓柱面小軸，加工時需要調頭。

第2組零件都是單向階梯外圓柱面短軸，加工時不需要調頭。

如果分組的目的不同，則分組的結果也不同例如將零件集合分成管理組時，以上六個零件就是一個組了。

特徵碼位元法分組特點：用部分代碼作分組依據，只考慮主要問題而忽略次要問題，是一種較粗放的分組方法。

常憑人的主觀經驗決定取捨哪幾個碼位作爲分類尺碼，，這些是此種分組方法的主要缺點。