前一段时间,有许多关于工艺发展及信息化技术的文章,大家从各个方面都谈了自己的看法,我觉得都有道理。本人有几年和企业一线工艺技术人员及工艺管理人员打交道的经历,同时也是制造业企业信息化中的一员,本文想从企业工艺的需求出发谈谈自己的观点。
21世纪是知识经济时代,同时社会也进入了一定高度的信息时代,制造业企业技术部门设计、工艺及管理的信息化步伐也在不断跟进,虽然其在国内的普及程度还不及财务系统,应用的深度较国外也有一定的差距,但经过国内10多年的信息化建设与应用,制造业技术部门的发展取得了相当的进步。商品化的工具工艺编辑软件得到了一定的应用,个别行业、个别企业的个别专业形成了专业化的工艺系统,如在锅炉行业的管子工艺、机床行业的热处理工艺等。那么,企业工艺部门的日常工作都在做什么,他们需要什么样的工艺技术及信息化技术来帮助他们呢?
工艺在不同企业所处的地位和状态
工艺发展到现在,一般在严格控制加工过程、成本核算及技术资料归档等几方面给企业带来影响,不同的企业工艺处理方式和对企业的影响程度不一样,工艺技术文件在企业中的地位也有较大差别,大致可以分为三类:
第一、严格的工艺过程控制文件
在航空、航天、船舶、兵工、电子十大军工行业中,企业的组织特点大致分为总体设计部、分系统研究设计所、制造总装总调部三类,第一类负责总体方案和图纸设计,没有工艺部门,显然没有工艺需求;第二类既有设计部门,又有工艺部门,设计部门仍然是绝对的主体,工艺只是试制工艺或小批量工艺,需要工艺解决方案;而第三类一般是批量生产,需要大量的工艺定型批产技术准备,有工装设计需求,这类企业工艺是主要的技术资料,如一些总装制造厂,像这类企业的还有一些大型装备制造业中的工艺技术部,如机车、汽轮机、锅炉、发电机等企业的工艺技术部门。
这类企业的工艺文件格式和编写具有严格的要求,一般会遵循国标、部标、行标及企业标准,如航天部下属企业执行的QS9003A标准,工艺卡片的外形格式、字体要求、表头区公共信息、表中工艺编辑区、绘图区、表下方的签署栏,封面、过程卡首页、过程卡续页、附图页及其他工序卡填写顺序、页码编辑方式及打印装订方式都有明确的规定和要求,而且执行的过程非常严格。
这类企业把产品质量和产品交货期作为首要考察指标,工艺技术准备周期一般也比较长。工艺工作的一般顺序是:设计单位提供定版的图纸交付给加工单位(目前军工企业由于保密管理的原因,绝大部分企业还不能交付完全的电子数据,有的甚至根本不交付电子数据),为满足工艺设计和管理的要求,首先由专门的人员按照产品或部套对自制件进行工艺路线的分工,即该零件在不同车间进行扭转的顺序,接着有的企业还会进行材料定额的编写和计算,以便指导报价、预计原材料采购计划或指导工艺下料等工作,再接下来就是工艺的编制工作,按专业分工一般分为:机械加工工艺、热处理工艺、钣金工艺、焊接工艺、电镀工艺、装配工艺、喷漆工艺、电器调试工艺、电器装配工艺等,一个复杂零件加工工艺卡会有几十页甚至上百页,卡片的内容也比较全面,工序号、工序名称、工序内容、加工车间、工艺装备、设备、工时、备注等内容,均要求逐一填写完整(工时一般另填),并经过严格的编制、校对、审核、批准的过程才能下发,经过晒兰或打印随同图纸一起下发到车间,车间主任或调度方能开始安排加工,加工过程中如出现问题,需更改工艺时一般会需工艺技术部门的确认并下发技术更改单方可更改,特别大的问题如需牵扯到设计部门,需设计部门确认并下发技术通知单方可执行。整个过程严格有序,而且一定是先有技术文件准备到位,然后才能开制造工作,工艺文件的更改也严格控制。
第二、成本核算依据
还有部分企业工艺文件虽然比不上第一种企业复杂,但工艺文件仍然作为一种比较规范技术文件,企业所关心的是工艺文件中关于成本内容的描述。离散型制造业的产品成本除了最开始产品设计成本外,还包括原材料成本、制造设备及装备成本、制造装备及消耗工时等几大主要成本,在某些企业或行业对产品的成本要求比较精细,因此作为连接设计与制造桥梁的工艺技术文件,除了指导制造过程外,另外一个非常重要的因素就是作为企业成本核算的重要依据,这类企业对工艺文件关于描述加工制造过程的内容如工序名称及内容的关心往往小于对工艺文件中关于下料尺寸、设备、工装及工时等与产品制造成本密切相关的内容。这类企业对工艺的要求也比较高,但工艺技术文件的重要度比第一种企业要低。
第三、技术资料归档手段
另外还有部分企业,企业所生产的产品技术含量相对较低,技术文件的准备周期往往很短,没有足够的时间甚至没有时间准备工艺文件,现场技术人员或工人往往根据客户订单的要求,很少的书面工艺技术准备或没有书面工艺技术准备直接根据加工到产品交付。问题是一旦有经验的工艺技术人员流失后,新的人员往往需要经过大量的摸索甚至重复出现错误后才能熟练掌握,对于这类企业的管理者来讲,如何将事后的工艺知识积累起来是他们最关心的。因此,填写工艺文件是企业工艺知识保留的方式。
随着信息化的推进,工艺信息化也在不断的得到运用,工艺软件的发展开发思路也从早期的创成式、检索式、工具化的方式不断发展,到了90年代中期,基于工具化的工艺软件编辑思想得到了企业工艺人员较大的认可,并在90年代末期得到了大量普及和应用。当然,这些普及应用较好的企业在上述三类中的第一类和第二类企业中应用较为普遍,从一些比较大的商业工艺软件公司的典型用户中均可以看出软件应用的一些背景,如航空系统、航天系统、动力系统,值得一提的是,当时这些商业化的工具软件有主导基于文件格式的、也有主导基于数据库方式的,还有一个争论就是工艺系统本身应该带有一定的管理功能或管理功能就应该交给专业的管理系统(如PDM)来做呢,但是,现在看来,其实显得都不重要了,重要的是企业能够很好的应用起来才是最关键,企业可以选择不同的应用模式来达到最终的应用效果。
经过一定时间的发展,企业对工艺的要求可以包含两个方面的内容,一是从工艺技术深度方向发展,即如何提供工艺技术本身先进性和适用性,二是如何满足企业信息化发展的要求。
从工艺人员日常工作出发,工艺人员首先需要一个编辑方便工具系统,能实现图文并茂的编辑方式,并在编辑的同时能否方便的查找并自动填写相关资源信息,如工装、设备、材料等;其次是工艺人员编辑完毕工艺文件后,包含在工艺文件中的一些管理信息如何自动统计汇总出来,如零部件的关键工序、零部件的设备、零部件的工装、零部件的主要材料及零部件的辅助材料等;目前的工艺软件基本均能实现并满足工艺部门的这两种需求。
工艺技术本身发展的需求
在满足了以上两点基本需求外,一线的工艺人员还有更高层次的需求,一是如何更进一步提高工艺编制的效率及正确性,二是如何真正确指导现场的工人干活的问题。第一个问题即工艺知识的提炼问题,如对零部件的典型工艺路线或典型工艺的整理问题,
并逐步实现派生式或参数化的CAPP工具, 有了一定的工艺文件的积累,通过数据的挖掘和整理,是有一定方法实现这一步的,而且在国内部分企业也得到了一定的应用。除了完成工艺的技术准备外,工艺如何指导现场工人的实际加工又成为工艺的下一个课题,有了CAD/CAM等仿真技术的出现,一些零件的加工工艺是可以通过文字、图形及声音等多媒体的方式来辅助表达并指导加工过程了,这些技术在国外有一定的应用,但是在一些比较复杂的装配工艺中,国内应用多媒体技术来指导装配过程还相对较少。因此,对于应用多媒体技术来辅助装配工艺具有较大的实际意义,尤其是在一些比较复杂的电器装配和结构装配过程中,工人们很希望听到并看到正确的装配过程及装配过程中如何利用正确的装夹具、检测工具等手段保证装配过程的顺利进行,这是工艺人员和现场工人所十分期待的问题。
工艺对信息化的要求
信息化的发展往往都是从单元技术开始的,单元技术应用到一定程度之后就一定会产生对集成的需求,单元技术的发展成就了集成技术,集成技术的应用反过来会促进单元技术的发展。无论是建立在异构的单元技术基础上的集成技术还是建立在统一集成构建下的集成技术,都需要满足这种集成需求。工艺信息化的发展也是如此,早期的工艺软件目的只有一个,就是要让工艺人员甩掉纸和笔,强调的是工艺单元技术的应用,而随着企业应用的不断深入和软件技术的不断发展,产生了对工艺数据管理的要求,于是出现了面向工艺编制及工艺管理的工艺信息系统,再后来,应用软件也在进一步向着集成化和一体化的方向发展,企业的技术工作既有设计又有工艺,而且对二者的管理均要达到一定的要求,于是出现了能集成CAD和CAPP的产品数据管理系统,也因而诞生了在统一平台框架下的产品数据管理系统,就像现在有居于ERP的PLM系统构架一样(如:SAP的系统),毫无疑问,在单元技术应用日益成熟的之后,未来的信息技术肯定是要朝着信息系统集成的方向发展的,建立在统一构架的下的集成平台对集成的实现及集成的深度都有较大的优势。企业到底是选用异构集成技术还是统一集成矿架下的集成平台技术,要结合企业的实际情况而定。另外,未来的工艺信息系统除了要满足工艺人员日常的工作外,还要能为工艺知识的提炼和挖掘提供方便,即构建统一的企业工艺知识平台并提供全相关的面向对象的工艺数据检索方式。
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