【正文】 動的方式組織研制生產(chǎn)，效率低、成本居高不下、質(zhì)量難以保證，職工抱怨、客戶抱怨，企業(yè)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為占領(lǐng)市場競爭高地，必須盡快提升響應(yīng)市場能力，滿足客戶在產(chǎn)品質(zhì)量、交付周期、配套服務(wù)等方面的要求。 (三)推進(jìn)企業(yè)轉(zhuǎn)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(shè)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(zhuǎn)變發(fā)展方式，尋求技術(shù)結(jié)構(gòu)、管理制度的調(diào)整和升級，以提高資源使用效率。適應(yīng)企業(yè)多品種、小批量特點(diǎn)的需要，打造依托信息技術(shù)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(yīng)能力的總線型柔性生產(chǎn)方式勢在必行。 二、適應(yīng)多品種小批量特點(diǎn)的總線型柔性生產(chǎn)管理內(nèi)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(biāo)，針對產(chǎn)品多品種、小批量的特點(diǎn)，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(yīng)用編碼技術(shù)，并通過編碼技術(shù)與成組技術(shù)的有效集成，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)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(luò)為平臺，實現(xiàn)柔性生產(chǎn)系統(tǒng)與產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)計劃、作業(yè)調(diào)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(yīng)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”?！拔寤卣鳌奔垂に嚁?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(shù)支持、布局調(diào)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(shù)與成組技術(shù)，奠定柔性生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ) 近年來，鄭飛不遺余力改變多品種、小批量的生產(chǎn)狀況，應(yīng)用編碼技術(shù)深入分析研究產(chǎn)品零組件結(jié)構(gòu)、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(jié)合的方式，靈活表達(dá)零件的加工特征屬性，使分類成組更趨科學(xué)。以鄭飛編碼技術(shù)為基礎(chǔ)，并與成組技術(shù)有效集成，利用零件的共性、相似性和成組性，設(shè)立柔性加工單元和裝配單元，按照零件結(jié)構(gòu)、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(zhuǎn)化為較大批量生產(chǎn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。 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(shè)，通過利用零件分組編碼系統(tǒng)，對產(chǎn)品和零組件進(jìn)行編碼。按照唯一性、合理性、可擴(kuò)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(xì)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(guān)系，將產(chǎn)品零組件按功能、形狀歸類，確定產(chǎn)品零組件細(xì)類碼；依據(jù)產(chǎn)品零組件的外形特征或工藝特性，在同細(xì)類下，確定適合標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)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(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)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(diǎn)，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(jié)構(gòu)，建立零件數(shù)據(jù)庫，詳盡描述產(chǎn)品零組件的形狀結(jié)構(gòu)、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(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，集成企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與零組件相關(guān)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(nèi)的協(xié)同、動態(tài)、安全。圖l 編碼體系 2．應(yīng)用成組技術(shù)，形成產(chǎn)品零件族 在編碼技術(shù)基礎(chǔ)上，通過相似性分析，借助成組技術(shù)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(jié)在一起。根據(jù)零件設(shè)計、加工、數(shù)控和管理等方面的屬性，制定零件的相似性標(biāo)準(zhǔn)。按照零件加工屬性，將通過編碼技術(shù)劃分的65類產(chǎn)品二次集成，分為止動器類、掛鉤類、側(cè)板類、殼體類、作動筒類、襯套類、圓柱類標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計工藝制造集成平臺 編碼技術(shù)與成組技術(shù)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(shè)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(guān)聯(lián)、能夠獲得與制造相關(guān)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(shù)基礎(chǔ)。 運(yùn)用產(chǎn)品零組件結(jié)構(gòu)特征的分類編碼成果，利用成組技術(shù)分析每類零組件的結(jié)構(gòu)特征，制定相應(yīng)的工藝加工方法。根據(jù)產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)、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(shè)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?yán)^承性，抑制工藝多樣性，縮短產(chǎn)品的工藝準(zhǔn)備周期，加快產(chǎn)品生產(chǎn)節(jié)奏。成組技術(shù)用于零件加工，使往日分散的多品種小批量生產(chǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗥贩N較大批量生產(chǎn)。 (二)搭建總線型架構(gòu)，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(shè)備布局、工藝流程等進(jìn)行調(diào)整。鄭飛打破傳統(tǒng)的物流布局，通過設(shè)備自動化和工藝數(shù)控化實現(xiàn)零件在機(jī)床內(nèi)部的多工位加工、流轉(zhuǎn)，并對若干條精益生產(chǎn)線進(jìn)行集成，搭建起總線型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)架構(gòu)。該架構(gòu)由一條物流總線(自動化物流系統(tǒng))、若干臺數(shù)控機(jī)床以及軟件包組成，并以編碼和成組技術(shù)為基礎(chǔ)，以多臺、不同種類數(shù)控機(jī)床為核心，并混搭少量加工流程所必須的普通設(shè)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(wù)器和相關(guān)MES等軟件進(jìn)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(shè)備大量引入，鄭飛實現(xiàn)了設(shè)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(shù)先行。鄭飛不斷優(yōu)化工藝，構(gòu)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(shè)備自動化的特點(diǎn)，進(jìn)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(shè)備上使用回轉(zhuǎn)夾具及旋轉(zhuǎn)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(shù)相結(jié)合，進(jìn)行三維數(shù)控工藝設(shè)計和仿真，優(yōu)化數(shù)控程序，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。 2．科學(xué)制定加工規(guī)范，實現(xiàn)節(jié)拍匹配 在對各工序進(jìn)行時間、物流匹配基礎(chǔ)上，適應(yīng)新的工藝路線需要制定生產(chǎn)線工藝方案。針對零組件結(jié)構(gòu)、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(nèi)所有零件。各工序加工內(nèi)容相對獨(dú)立，加工量基本相當(dāng)，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(chǔ)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(nèi)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(shè)計，確定生產(chǎn)線建設(shè)方案。 3．深化MES系統(tǒng)應(yīng)用，搭建總線型柔性生產(chǎn)架構(gòu) 打造由三維工藝系統(tǒng)、DNC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、刀具管理系統(tǒng)、機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)、配餐式生產(chǎn)準(zhǔn)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(luò)化生產(chǎn)管理集成在內(nèi)，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(guān)聯(lián)、生產(chǎn)均衡和多類零件的上線需求，設(shè)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(shè)的企業(yè)文化，設(shè)計成由多條精益生產(chǎn)線構(gòu)成的帶自動傳輸系統(tǒng)的生產(chǎn)線，其工藝思想是“外設(shè)備，內(nèi)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(jìn)行物流控制的傳輸總線，總線由一臺服務(wù)器控制?？偩€是連接數(shù)控設(shè)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(jié)構(gòu)的通訊網(wǎng)絡(luò)?？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(luò)與控制系統(tǒng)的集成。總線完成系統(tǒng)通訊功能，使主控服務(wù)器與現(xiàn)場設(shè)備之間能夠進(jìn)行生產(chǎn)任務(wù)分配通訊，完成各種控制信息與狀態(tài)信息的傳遞。各設(shè)備或工位在傳輸總線兩邊依次排列，每臺設(shè)備或工位有與傳輸總線相連的支線，支線上有與調(diào)度服務(wù)器相連的工作節(jié)點(diǎn)，與MES關(guān)聯(lián)，能夠?qū)崟r顯示生產(chǎn)任務(wù)、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(yù)先設(shè)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(zhuǎn)。設(shè)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(yīng)的加工程序，自動傳輸給操作設(shè)備，并向設(shè)備發(fā)出加工指令，設(shè)備便可以按接收到的加工程序?qū)庸ο筮M(jìn)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(yīng)用成組技術(shù)，結(jié)合編碼技術(shù)和準(zhǔn)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(shè)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(shè)備或工位間的自動傳輸，無需人為干預(yù)，節(jié)省人力，并能做到安全、準(zhǔn)時、無差錯。通過改善布局和建立總線型物流傳輸網(wǎng)絡(luò)，減少工位間的搬運(yùn)和等待浪費(fèi)，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(jī)器的維護(hù)柔性?；诔山M技術(shù)的各類零件生產(chǎn)線占用設(shè)備少，若生產(chǎn)線內(nèi)某臺機(jī)床出現(xiàn)故障，可盡快引入其它機(jī)床進(jìn)線，使生產(chǎn)線的加工不停，減少斷線對生產(chǎn)進(jìn)度的影響，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。另一方面是生產(chǎn)能力的擴(kuò)展柔性。各類零件生產(chǎn)線占用設(shè)備較少，當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)大量增加時，就將該零件的加工模式快速復(fù)制至其它設(shè)備，增加生產(chǎn)模塊，形成新的制造能力。 (三)構(gòu)建協(xié)作網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)物流與信息流集成 鄭飛以協(xié)作網(wǎng)絡(luò)平臺為基礎(chǔ)，以提高敏捷制造能力為目標(biāo)，全面集成高速計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、高性能數(shù)據(jù)庫、計算機(jī)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(shù)，實現(xiàn)離散型生產(chǎn)模式向流水線型生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)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(fù)責(zé)將兩邊的設(shè)備或工位上加工后的在制品按設(shè)計指令在目標(biāo)設(shè)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(shè)置信息終端，與數(shù)控設(shè)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(shè)計、生產(chǎn)準(zhǔn)備等管理、技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集成，實現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)、工藝文件、切削仿真、程序傳輸、質(zhì)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(shù)、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(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，構(gòu)筑信息協(xié)作平臺 按照成組工藝要求，對生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化布局，結(jié)合柔性生產(chǎn)線建設(shè)，建立骨干千兆、接入百兆的高速網(wǎng)絡(luò)平臺，將生產(chǎn)線上每臺加工設(shè)備、控制設(shè)備、顯示設(shè)備聯(lián)入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，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(jìn)行處理?，F(xiàn)場信息查詢處理要分別進(jìn)入不同的應(yīng)用系統(tǒng)，導(dǎo)致生產(chǎn)現(xiàn)場信息處理復(fù)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(jìn)行有效整合，對加工信息、控制信息、狀態(tài)信息進(jìn)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(guān)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行處理。 3．整合各種應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)物流與信息流協(xié)調(diào)統(tǒng)一 傳統(tǒng)以紙介質(zhì)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(jìn)度的協(xié)調(diào)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(zhì)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(luò)平臺為基礎(chǔ)，整合各種計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)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(yùn)行，各類生產(chǎn)信息的傳遞全部在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(shè)備忠實執(zhí)行各類計劃、進(jìn)度指令，準(zhǔn)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(shè)備、工位和生產(chǎn)設(shè)備上的在線采集裝置，實時將各類物流信息傳遞回網(wǎng)絡(luò)。全閉環(huán)的總線型柔性生產(chǎn)管理系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)物流和信息流的完全協(xié)調(diào)統(tǒng)一。 網(wǎng)絡(luò)平臺上公司級的ERP系統(tǒng)下達(dá)生產(chǎn)線作業(yè)計劃(工單)和生產(chǎn)準(zhǔn)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(shù)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(jìn)行排產(chǎn)、排程，并通過生產(chǎn)線信息平臺發(fā)送生產(chǎn)準(zhǔn)備信息給生產(chǎn)準(zhǔn)備人員，生產(chǎn)準(zhǔn)備人員根據(jù)接收到的生產(chǎn)準(zhǔn)備信息將物料準(zhǔn)時發(fā)至對應(yīng)的生產(chǎn)線工位；生產(chǎn)線管理人員確定生產(chǎn)準(zhǔn)備就緒后，啟動該生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)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(shè)備?，F(xiàn)場操作人員即可開始該任務(wù)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(diǎn)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(shè)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(guān)指令信息在不同的加工設(shè)備間自動流轉(zhuǎn)