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獨(dú)立制造島模式的車(chē)間生產(chǎn)系統(tǒng)的研究
閱讀:505 發(fā)布時(shí)間:2011-4-61、引言
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)需求的發(fā)展變化,中小批量、多品種、高質(zhì)量、交貨期短和低生產(chǎn)成本已逐漸成為制造業(yè)明顯的特征。這要求企業(yè)對(duì)市場(chǎng)和用戶(hù)的需求變化能作出快速響應(yīng),并具有較高的柔性和應(yīng)變能力,從而增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。制造業(yè)立足于發(fā)展*制造技術(shù),提出了許多*的制造理論,例如:計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)、并行工程(CE)、靈捷制造(AM)等。加工設(shè)備的高度自動(dòng)化無(wú)力進(jìn)一步降低企業(yè)的生產(chǎn)成本,而必須在適度自動(dòng)化的基礎(chǔ)上,采用*的生產(chǎn)管理模式。我國(guó)制造業(yè)除設(shè)備相對(duì)落后外,更突出的問(wèn)題是生產(chǎn)管理模式的落后,尤其是中小批量、多品種生產(chǎn)類(lèi)型車(chē)間的生產(chǎn)管理和控制方式,已成為企業(yè)發(fā)展的障礙。因此,改革現(xiàn)有的車(chē)間生產(chǎn)組織形式,采用計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理和控制手段成為一項(xiàng)緊迫任務(wù)。
針對(duì)車(chē)間中隨時(shí)隨地都會(huì)發(fā)生干擾的情況,直接采用MRPⅡ系統(tǒng)進(jìn)行車(chē)間生產(chǎn)管理和控制不能達(dá)到預(yù)期效果。一種面向中小批量、多品種生產(chǎn)類(lèi)型車(chē)間的生產(chǎn)管理和控制方案——獨(dú)立制造島生產(chǎn)模式,成為當(dāng)前一種較為*的可選方案[1,2]。獨(dú)立制造島是在成組技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種車(chē)間柔性制造形式。它在對(duì)車(chē)間傳統(tǒng)生產(chǎn)組織形式進(jìn)行變革的同時(shí),不盲目追求加工設(shè)備的高度自動(dòng)化,而強(qiáng)調(diào)在現(xiàn)有設(shè)備條件下信息流的自動(dòng)化,其主要特征如下:
(1)封閉性 以成組技術(shù)為基礎(chǔ),在島內(nèi)構(gòu)成一個(gè)相對(duì)封閉、獨(dú)立的制造單元;
(2)兼容性 數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床并存,不盲目追求物料流的自動(dòng)化;
(3)分布性 將過(guò)去集中式的生產(chǎn)準(zhǔn)備、計(jì)劃和控制改為分布式,將權(quán)力下放給車(chē)間、制造島,以人為本、責(zé)權(quán)分明,充分發(fā)揮人的積極因素。
(4)集成性 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃和制造過(guò)程有機(jī)地連成一體,在制造島內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息流的自動(dòng)化。
2、獨(dú)立制造島生產(chǎn)模式的原理及實(shí)施方案
采用獨(dú)立制造島生產(chǎn)模式的車(chē)間,要按照成組技術(shù)的原則,將零件劃分為制造族,在島內(nèi)僅完成某特定零件族的加工。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將數(shù)控編程系統(tǒng)、各制造島內(nèi)的CAPP、車(chē)間作業(yè)計(jì)劃系統(tǒng)等在車(chē)間范圍內(nèi)聯(lián)網(wǎng),建立車(chē)間生產(chǎn)管理和控制的集成環(huán)境。
2.1 車(chē)間生產(chǎn)管理和控制原理
本文對(duì)車(chē)間生產(chǎn)管理、控制系統(tǒng)以及獨(dú)立制造島的分析、討論,是以天津液壓機(jī)械(集團(tuán))有限公司的泵體加工為背景。該公司生產(chǎn)的泵類(lèi)系列品種廣泛,其泵體加工屬中小批量、多品種生產(chǎn)類(lèi)型。本文在原泵體加工生產(chǎn)線(xiàn)的設(shè)備條件下,按獨(dú)立制造島生產(chǎn)模式,提出如圖1所示的機(jī)床布局方案,在該島內(nèi)完成泵體加工所需的各種工序。采用該種布局方案明顯改善了物料流。
圖1 泵體制造島機(jī)床布局
車(chē)間生產(chǎn)管理和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。首先,車(chē)間生產(chǎn)管理系統(tǒng)接受MRPⅡ系統(tǒng)下達(dá)的加工任務(wù)信息或直接輸入加工任務(wù)信息,并從設(shè)計(jì)部門(mén)的CAD系統(tǒng)調(diào)入零件技術(shù)圖紙。然后,生產(chǎn)管理系統(tǒng)根據(jù)成組技術(shù)的原則將零件分類(lèi)、編碼,并按照零件分類(lèi)、編碼的情況,將加工任務(wù)分配給相應(yīng)的制造島。zui后,在車(chē)間及相應(yīng)的制造島內(nèi)完成工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控編程、作業(yè)計(jì)劃編制等,并生成、打印各種工藝文件。在系統(tǒng)方案中還包括相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),如加工任務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、車(chē)間(制造島)資源數(shù)據(jù)庫(kù)、工藝方案數(shù)據(jù)庫(kù)、在制品數(shù)據(jù)庫(kù)、排序方案數(shù)據(jù)庫(kù)、工廠(chǎng)日歷數(shù)據(jù)庫(kù)等。
圖2 生產(chǎn)管理和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在車(chē)間生產(chǎn)管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)采用Windows NT Server 4.0,工作站采用Windows 95,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用FoxPro 5.0 for Windows,開(kāi)發(fā)語(yǔ)言采用Borland C++5.0 for Windows。圖3為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
圖3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
2.2 獨(dú)立制造島作業(yè)計(jì)劃的調(diào)度規(guī)則
采用獨(dú)立制造島生產(chǎn)模式的車(chē)間,將車(chē)間作業(yè)計(jì)劃進(jìn)一步分解成各個(gè)獨(dú)立制造島的作業(yè)計(jì)劃,車(chē)間生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃及實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)研究、開(kāi)發(fā)的工作轉(zhuǎn)變?yōu)楠?dú)立制造島作業(yè)計(jì)劃及實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)的研究、開(kāi)發(fā)。其目的是:
(1)保證工期、按時(shí)完成所接受的任務(wù);
(2)提高制造過(guò)程的柔性和完成“急件”任務(wù)的應(yīng)變能力;
(3)減少庫(kù)存。
獨(dú)立制造島作業(yè)計(jì)劃的調(diào)度規(guī)則是指。通過(guò)給定加工點(diǎn)次序的規(guī)則,確定一隊(duì)加工任務(wù),可采用優(yōu)先權(quán)規(guī)則作為作業(yè)計(jì)劃的調(diào)度規(guī)則。一隊(duì)加工任務(wù)按優(yōu)先權(quán)的次序進(jìn)行加工。一項(xiàng)任務(wù)完成后,就將其納入加工路線(xiàn)中的下一個(gè)加工點(diǎn)的任務(wù)隊(duì)列中,成為下一加工點(diǎn)的機(jī)床負(fù)荷[3,4]。
對(duì)于泵體制造島作業(yè)計(jì)劃的調(diào)度規(guī)則,采用下列優(yōu)先權(quán)規(guī)則:
(1)工期zui短的任務(wù)優(yōu)先權(quán)zui高;
(2)加工時(shí)間zui短的任務(wù)優(yōu)先權(quán)zui高;
(3)“緩沖zui少”的任務(wù)優(yōu)先權(quán)zui高。
無(wú)論采用哪種優(yōu)先權(quán)規(guī)則,“急件”任務(wù)的優(yōu)先權(quán)總是zui高。采用上述調(diào)度規(guī)則可獲得多種作業(yè)計(jì)劃方案,對(duì)上述方案進(jìn)行評(píng)價(jià)后,選擇一種相對(duì)*的方案作為獨(dú)立制造島的作業(yè)計(jì)劃方案。如果制造島內(nèi)發(fā)生干擾情況,可根據(jù)新情況重新生成新的作業(yè)計(jì)劃來(lái)滿(mǎn)足工期要求。
3、結(jié)束語(yǔ)
采用獨(dú)立制造島生產(chǎn)模式將車(chē)間分解成多個(gè)相互獨(dú)立、各自封閉的獨(dú)立制造島,是對(duì)車(chē)間傳統(tǒng)生產(chǎn)組織形式的變革。獨(dú)立制造島建成后打破了原來(lái)的部門(mén)界限,緊密了生產(chǎn)過(guò)程中各環(huán)節(jié)的,提高了車(chē)間的交貨能力。在獨(dú)立制造島中應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助作業(yè)計(jì)劃系統(tǒng)可縮短零件的制造周期、緩解生產(chǎn)中的瓶頸問(wèn)題,提高了企業(yè)(車(chē)間)生產(chǎn)活動(dòng)的柔性和對(duì)市場(chǎng)需求變化的應(yīng)變能力。
參考文獻(xiàn)
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[4] [美]M.P 格羅斯,E.W 小齊默斯.翁世修,王鷺等譯. CAD/CAM.北京:科學(xué)出版社,1991