【正文】 動的方式組織研制生產(chǎn)，效率低、成本居高不下、質量難以保證，職工抱怨、客戶抱怨，企業(yè)面臨嚴峻挑戰(zhàn)。為占領市場競爭高地，必須盡快提升響應市場能力，滿足客戶在產(chǎn)品質量、交付周期、配套服務等方面的要求。 (三)推進企業(yè)轉型升級、實現(xiàn)“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略的需要 鄭飛確立了“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，提出到2020年建設成為世界一流制造企業(yè)，實現(xiàn)人均收入超l0萬元，不斷創(chuàng)造鄭飛人的幸福生活。傳統(tǒng)依靠加大生產(chǎn)要素投人的粗放式生產(chǎn)組織，已成為制約企業(yè)生存發(fā)展的瓶頸，必須加快轉變發(fā)展方式，尋求技術結構、管理制度的調整和升級，以提高資源使用效率。適應企業(yè)多品種、小批量特點的需要，打造依托信息技術的生產(chǎn)管理模式，建立能夠彈性改變產(chǎn)品類別、生產(chǎn)批量的柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，提升企業(yè)敏捷制造能力、提高市場響應能力的總線型柔性生產(chǎn)方式勢在必行。 二、適應多品種小批量特點的總線型柔性生產(chǎn)管理內涵和主要做法 鄭飛以滿足軍工產(chǎn)品需求為使命，以提升企業(yè)核心能力為目標，針對產(chǎn)品多品種、小批量的特點，以零組件的固有特性為依據(jù)，以數(shù)控加工中心為主體，創(chuàng)造性應用編碼技術，并通過編碼技術與成組技術的有效集成，進行標準化設計、成組化工藝，革新制造模式，以現(xiàn)場總線為紐帶，形成由物流自動傳輸系統(tǒng)鏈接到多個小數(shù)控生產(chǎn)線的總線型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，并以開放式、數(shù)字化、分布式協(xié)同網(wǎng)絡為平臺，實現(xiàn)柔性生產(chǎn)系統(tǒng)與產(chǎn)品設計、生產(chǎn)計劃、作業(yè)調度的集成，最終實現(xiàn)多品種、小批量產(chǎn)品流水化、柔性化制造的生產(chǎn)組織方式。 適應多品種小批量特色的總線型柔性生產(chǎn)方式可概括為“五化特征”和“六大模塊”。“五化特征”即工藝數(shù)控化、加工成組化、作業(yè)流水化、排產(chǎn)數(shù)字化、換產(chǎn)柔性化；“六大模塊”即技術支持、布局調整、協(xié)作平臺、勞動組織、指揮系統(tǒng)和協(xié)同環(huán)境。主要做法是： (一)集成編碼技術與成組技術，奠定柔性生產(chǎn)技術基礎 近年來，鄭飛不遺余力改變多品種、小批量的生產(chǎn)狀況，應用編碼技術深入分析研究產(chǎn)品零組件結構、工藝特征，建立零組件數(shù)據(jù)庫，采用編碼與零件數(shù)據(jù)庫相結合的方式，靈活表達零件的加工特征屬性，使分類成組更趨科學。以鄭飛編碼技術為基礎，并與成組技術有效集成，利用零件的共性、相似性和成組性，設立柔性加工單元和裝配單元，按照零件結構、材料和工藝的相似性組織生產(chǎn)，形成同組零件的“迭加批量”或“成組批量”，為小批量生產(chǎn)轉化為較大批量生產(chǎn)奠定技術基礎。 1．完成零組件編碼，建立產(chǎn)品零件數(shù)據(jù)庫 2003年，鄭飛開始實施ERP信息平臺建設，通過利用零件分組編碼系統(tǒng)，對產(chǎn)品和零組件進行編碼。按照唯一性、合理性、可擴充性、簡單性、適用性、規(guī)范性原則，將所有產(chǎn)品零組件的編碼確定為七位，由大類碼(1位)、細類碼(2位)、屬性碼(1位)和順序碼(3位)四個部分組成：依據(jù)企業(yè)資源編碼的統(tǒng)一規(guī)劃確定產(chǎn)品零組件大類碼；打破產(chǎn)品隸屬關系，將產(chǎn)品零組件按功能、形狀歸類，確定產(chǎn)品零組件細類碼；依據(jù)產(chǎn)品零組件的外形特征或工藝特性，在同細類下，確定適合標準化設計、成組化工藝及成組加工的產(chǎn)品零組件屬性碼；在同一屬性分類代碼下，按自然順序號編制順序碼。鄭飛對涉及在產(chǎn)的共計264項產(chǎn)品近2萬項零組件和5千項標準件進行分析研究，將產(chǎn)品分為65類、309個屬性。 根據(jù)產(chǎn)品零件特點，遵循共性原則、區(qū)分原則、特征原則和簡潔原則，定義零件數(shù)據(jù)實體結構，建立零件數(shù)據(jù)庫，詳盡描述產(chǎn)品零組件的形狀結構、尺寸大小、毛坯材料、熱處理狀況、精度要求、工藝特性等主要特征及其必要信息(見圖l)。通過計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫技術，集成企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與零組件相關的信息和過程，統(tǒng)一管理，保證零組件數(shù)據(jù)在其生命周期內的協(xié)同、動態(tài)、安全。圖l 編碼體系 2．應用成組技術，形成產(chǎn)品零件族 在編碼技術基礎上，通過相似性分析，借助成組技術建立產(chǎn)品零件的零件族。同一零件族擁有多種不同的零件，它們的相似性使其具有相同的制造屬性。通過分類成組，將若干特征相似的零件歸結在一起。根據(jù)零件設計、加工、數(shù)控和管理等方面的屬性，制定零件的相似性標準。按照零件加工屬性，將通過編碼技術劃分的65類產(chǎn)品二次集成，分為止動器類、掛鉤類、側板類、殼體類、作動筒類、襯套類、圓柱類標準件、螺栓類、接頭叉耳類、整流罩類等28個類別(簇)。 3．建立“三維數(shù)字零件庫”，搭建設計工藝制造集成平臺 編碼技術與成組技術的共同作用，實現(xiàn)從源頭上解決零件品種的無序膨脹，完成零件族的成組歸類，將現(xiàn)有零件最終歸入按成組特征分類的三維零件數(shù)據(jù)庫，它是設計、工藝、制造的資源庫，組成新產(chǎn)品的所有零件均從庫中提取、成熟的工藝文件和加工方法均與庫相關聯(lián)、能夠獲得與制造相關聯(lián)的各種資源，為后續(xù)模塊化定制和柔性生產(chǎn)管理奠定技術基礎。 運用產(chǎn)品零組件結構特征的分類編碼成果，利用成組技術分析每類零組件的結構特征，制定相應的工藝加工方法。根據(jù)產(chǎn)品零件的結構、尺寸及制造工藝過程等的相似性，將產(chǎn)品零件分組；根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有加工制造能力和精益生產(chǎn)要求，設計出該零件組主樣件的典型工藝路線，再針對各成組的零件組織生產(chǎn)。這樣，使得加工同樣品種的產(chǎn)品所需建線數(shù)量大大減少，避免頻繁換產(chǎn)。編制成組工藝，保持同類零件的工藝繼承性，抑制工藝多樣性，縮短產(chǎn)品的工藝準備周期，加快產(chǎn)品生產(chǎn)節(jié)奏。成組技術用于零件加工，使往日分散的多品種小批量生產(chǎn)，轉變?yōu)槎嗥贩N較大批量生產(chǎn)。 (二)搭建總線型架構，提升柔性制造能力 改變傳統(tǒng)批次加工的生產(chǎn)方式，實行總線型柔性生產(chǎn)方式，必須要對原有的集群式設備布局、工藝流程等進行調整。鄭飛打破傳統(tǒng)的物流布局，通過設備自動化和工藝數(shù)控化實現(xiàn)零件在機床內部的多工位加工、流轉，并對若干條精益生產(chǎn)線進行集成，搭建起總線型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)架構。該架構由一條物流總線(自動化物流系統(tǒng))、若干臺數(shù)控機床以及軟件包組成，并以編碼和成組技術為基礎，以多臺、不同種類數(shù)控機床為核心，并混搭少量加工流程所必須的普通設備，通過生產(chǎn)線中間總線型自動化物流系統(tǒng)將其聯(lián)接，統(tǒng)一由主控服務器和相關MES等軟件進行控制和管理，組成多品種變批量和混流方式生產(chǎn)的自動化制造系統(tǒng)。 1．優(yōu)化工藝流程，實現(xiàn)工藝數(shù)控化 隨著企業(yè)快速發(fā)展，數(shù)控設備大量引入，鄭飛實現(xiàn)了設備自動化。生產(chǎn)方式的變革必然帶來生產(chǎn)流程的再造，再造生產(chǎn)流程需要技術先行。鄭飛不斷優(yōu)化工藝，構建適用于總線型柔性生產(chǎn)線的工藝流程，實現(xiàn)工藝數(shù)控化。 工藝數(shù)控化就是利用數(shù)控設備自動化的特點，進行工序的集中，優(yōu)化工藝路線，減少加工過程中大量的中間環(huán)節(jié)。例如，在數(shù)控設備上使用回轉夾具及旋轉工作臺等，實現(xiàn)一次裝夾完成多方位加工。將工藝優(yōu)化與數(shù)字化制造技術相結合，進行三維數(shù)控工藝設計和仿真，優(yōu)化數(shù)控程序，穩(wěn)定產(chǎn)品質量，提高生產(chǎn)效率。 2．科學制定加工規(guī)范，實現(xiàn)節(jié)拍匹配 在對各工序進行時間、物流匹配基礎上，適應新的工藝路線需要制定生產(chǎn)線工藝方案。針對零組件結構、外形的共同特征制定生產(chǎn)線加工規(guī)范，界定工藝路線、工序數(shù)量、資源配置等基本要素，力求覆蓋組內所有零件。各工序加工內容相對獨立，加工量基本相當，各工序間界限明顯。針對特定零件，在加工規(guī)范中加人程序、夾具、刀具等加工要素后，在工藝數(shù)控化基礎上，經(jīng)過節(jié)拍分析，研究使用多供一、工步分解和回流方式，實現(xiàn)加工節(jié)拍匹配，形成組內特定零件的生產(chǎn)線工藝規(guī)程，經(jīng)過物流分析、工藝布局設計，確定生產(chǎn)線建設方案。 3．深化MES系統(tǒng)應用，搭建總線型柔性生產(chǎn)架構 打造由三維工藝系統(tǒng)、DNC網(wǎng)絡系統(tǒng)、刀具管理系統(tǒng)、機床監(jiān)控系統(tǒng)、配餐式生產(chǎn)準備系統(tǒng)、MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)等組成的數(shù)字化制造平臺，建立包含三維數(shù)字化工藝和網(wǎng)絡化生產(chǎn)管理集成在內，貫穿制造全過程的一整套數(shù)字化制造體系。為實現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)現(xiàn)場的彼此關聯(lián)、生產(chǎn)均衡和多類零件的上線需求，設備布局在考慮物流便捷和制造柔性的同時，還兼顧管理的可視化以及體現(xiàn)班組建設的企業(yè)文化，設計成由多條精益生產(chǎn)線構成的帶自動傳輸系統(tǒng)的生產(chǎn)線，其工藝思想是“外設備，內物流，自動控制，精確排產(chǎn)”，即“總線型柔性生產(chǎn)”。 生產(chǎn)線的中間位置是一條可以進行物流控制的傳輸總線，總線由一臺服務器控制?？偩€是連接數(shù)控設備和制造執(zhí)行管理系統(tǒng)MES的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結構的通訊網(wǎng)絡?？偩€控制系統(tǒng)和現(xiàn)場的工位報警裝置相連，組成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)場總線通訊網(wǎng)絡與控制系統(tǒng)的集成?？偩€完成系統(tǒng)通訊功能，使主控服務器與現(xiàn)場設備之間能夠進行生產(chǎn)任務分配通訊，完成各種控制信息與狀態(tài)信息的傳遞。各設備或工位在傳輸總線兩邊依次排列，每臺設備或工位有與傳輸總線相連的支線，支線上有與調度服務器相連的工作節(jié)點，與MES關聯(lián)，能夠實時顯示生產(chǎn)任務、電子圖紙，可以反饋信息、發(fā)出報警。 生產(chǎn)排程時，系統(tǒng)為加工件預先設計好固定的流動路線，接到操作人員的流動指令后，加工件會通過物流傳輸系統(tǒng)按指定路線流轉。設備開始工作前，操作人員根據(jù)待加工件的加工要求，從DNC系統(tǒng)中提取相應的加工程序，自動傳輸給操作設備，并向設備發(fā)出加工指令，設備便可以按接收到的加工程序對加工對象進行加工。 4．建成總線型生產(chǎn)線，提升生產(chǎn)管理柔性 在數(shù)字化平臺上應用成組技術，結合編碼技術和準時生產(chǎn)工具．由信息控制系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和數(shù)控加工設備共同組成總線型柔性生產(chǎn)線。 整個生產(chǎn)過程中，工件根據(jù)各自加工節(jié)拍按流水作業(yè)方式生產(chǎn)，自動物流傳輸線可以根據(jù)排產(chǎn)的要求實現(xiàn)工件在各個設備或工位間的自動傳輸，無需人為干預，節(jié)省人力，并能做到安全、準時、無差錯。通過改善布局和建立總線型物流傳輸網(wǎng)絡，減少工位間的搬運和等待浪費，形成生產(chǎn)的連續(xù)流，實現(xiàn)柔性制造。其中柔性表現(xiàn)在：一方面是機器的維護柔性。基于成組技術的各類零件生產(chǎn)線占用設備少，若生產(chǎn)線內某臺機床出現(xiàn)故障，可盡快引入其它機床進線，使生產(chǎn)線的加工不停，減少斷線對生產(chǎn)進度的影響，保證生產(chǎn)正常進行。另一方面是生產(chǎn)能力的擴展柔性。各類零件生產(chǎn)線占用設備較少，當生產(chǎn)任務大量增加時，就將該零件的加工模式快速復制至其它設備，增加生產(chǎn)模塊，形成新的制造能力。 (三)構建協(xié)作網(wǎng)絡平臺，實現(xiàn)物流與信息流集成 鄭飛以協(xié)作網(wǎng)絡平臺為基礎，以提高敏捷制造能力為目標，全面集成高速計算機網(wǎng)絡、高性能數(shù)據(jù)庫、計算機控制、自動物流傳輸、數(shù)字化制造、成組工藝、現(xiàn)代管理方法等技術，實現(xiàn)離散型生產(chǎn)模式向流水線型生產(chǎn)模式的轉變，最大限度提高生產(chǎn)效率。 生產(chǎn)線的中間是一條自動物流傳輸線，負責將兩邊的設備或工位上加工后的在制品按設計指令在目標設備或工位間自動傳送，實現(xiàn)生產(chǎn)線物流的總線集成。每個工位設置信息終端，與數(shù)控設備控制系統(tǒng)等同時聯(lián)入局域網(wǎng)，與車間的計劃排產(chǎn)、工藝設計、生產(chǎn)準備等管理、技術系統(tǒng)進行網(wǎng)絡集成，實現(xiàn)生產(chǎn)任務、工藝文件、切削仿真、程序傳輸、質量檢測、報警監(jiān)控等各類信息的集成式交互，形成生產(chǎn)、技術、管理等信息流的集成。信息流帶動物流集成，物流受控于信息流集成，最終形成物流和信息流的高度集成(見圖2)。圖2 物流與信息流集成 1．建立基礎網(wǎng)絡架構，構筑信息協(xié)作平臺 按照成組工藝要求，對生產(chǎn)現(xiàn)場設備進行優(yōu)化布局，結合柔性生產(chǎn)線建設，建立骨干千兆、接入百兆的高速網(wǎng)絡平臺，將生產(chǎn)線上每臺加工設備、控制設備、顯示設備聯(lián)入計算機網(wǎng)絡，實現(xiàn)加工信息、控制信息、狀態(tài)信息的高速傳輸與處理，使加工過程可視可控。 2．集成現(xiàn)場生產(chǎn)信息，實現(xiàn)信息可視管理 生產(chǎn)現(xiàn)場按信息類型包括加工信息、控制信息、狀態(tài)信息，由不同的信息系統(tǒng)進行處理?，F(xiàn)場信息查詢處理要分別進入不同的應用系統(tǒng)，導致生產(chǎn)現(xiàn)場信息處理復雜、操作繁瑣，無法滿足對現(xiàn)場操作簡單易行的要求。鄭飛建立新的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，對生產(chǎn)線所涉及到的各種信息系統(tǒng)(如PDM、ERP、MES、DNC、刀具管理系統(tǒng)等)進行有效整合，對加工信息、控制信息、狀態(tài)信息進行有效集成，實現(xiàn)各種信息的可視化管理，操作簡單，方便現(xiàn)場操作人員的使用。 伴隨生產(chǎn)線上在制品的流動，其背后是在生產(chǎn)管理系統(tǒng)管控下的各種信息的有序流動，信息流與物流的協(xié)同，實現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)拍的可靠、穩(wěn)定執(zhí)行。一方面可將在制品加工過程所需的各種信息傳遞到加工現(xiàn)場(如作業(yè)計劃、工藝路線、加工程序、工藝文件等)，另一方面可將加工過程產(chǎn)生的各種信息傳遞給相關應用系統(tǒng)進行處理。 3．整合各種應用系統(tǒng)，實現(xiàn)物流與信息流協(xié)調統(tǒng)一 傳統(tǒng)以紙介質為信息載體的生產(chǎn)線物流傳遞，信息流和物流是相互割裂的。物料、成品及在制品的帳物卡相符，以及同計劃、進度的協(xié)調統(tǒng)一，始終是生產(chǎn)管理的核心，但生產(chǎn)線物流時刻在變化，而數(shù)量、品種、狀態(tài)、流向、增減、工藝、質量、交付、資源等信息也在時刻產(chǎn)生，傳統(tǒng)管理背景下要做到物流和信息流的完全統(tǒng)一幾乎是不可能的。 鄭飛實施總線型柔性生產(chǎn)，以協(xié)作網(wǎng)絡平臺為基礎，整合各種計算機應用系統(tǒng)。網(wǎng)絡平臺首先作為各類人員的日常工作平臺，已經(jīng)實現(xiàn)無紙化運行，各類生產(chǎn)信息的傳遞全部在計算機網(wǎng)絡上實現(xiàn)，而通過數(shù)字化管理系統(tǒng)實時控制的自動化物流設備忠實執(zhí)行各類計劃、進度指令，準時精確地將各類物料、成品及在制品送往指定工位，同時通過物流設備、工位和生產(chǎn)設備上的在線采集裝置，實時將各類物流信息傳遞回網(wǎng)絡。全閉環(huán)的總線型柔性生產(chǎn)管理系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡平臺實現(xiàn)物流和信息流的完全協(xié)調統(tǒng)一。 網(wǎng)絡平臺上公司級的ERP系統(tǒng)下達生產(chǎn)線作業(yè)計劃(工單)和生產(chǎn)準備計劃的同時,將工單傳遞給MES系統(tǒng)，工藝人員通過工單產(chǎn)品信息將該產(chǎn)品工藝文件、工藝規(guī)程、加工仿真等各類技術數(shù)據(jù)信息上傳至MES系統(tǒng)，工藝確定后生產(chǎn)線管理人員通過MES系統(tǒng)對ERP傳遞的工單進行排產(chǎn)、排程，并通過生產(chǎn)線信息平臺發(fā)送生產(chǎn)準備信息給生產(chǎn)準備人員，生產(chǎn)準備人員根據(jù)接收到的生產(chǎn)準備信息將物料準時發(fā)至對應的生產(chǎn)線工位；生產(chǎn)線管理人員確定生產(chǎn)準備就緒后，啟動該生產(chǎn)任務進行線上加工，啟動加工后生產(chǎn)現(xiàn)場的操作人員將加工程序、數(shù)控程序等制造數(shù)據(jù)信息通過同MES集成的DNC系統(tǒng)下載至加工設備。現(xiàn)場操作人員即可開始該任務的加工，所有加工零件的流向均由MES制定的工藝流程提供，操作人員通過點擊生產(chǎn)線信息系統(tǒng)的“開始”和“完成”按鈕實現(xiàn)零件加工以及對WCS自動化物流傳輸設備的控制，使指定物料和在制品按照MES系統(tǒng)中工藝路線的加工順序，按相關指令信息在不同的加工設備間自動流轉