一、市場經(jīng)濟(jì)下企業(yè)經(jīng)營生產(chǎn)管理的改進(jìn)
市場經(jīng)濟(jì)下，企業(yè)為了能在競爭中取勝，除了在技術(shù)上開發(fā)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用外，在生產(chǎn)管理上開發(fā)先進(jìn)管理技術(shù)的應(yīng)用也成了不可缺少的內(nèi)容。20世紀(jì)60年代中期，美國管理學(xué)家約瑟夫·奧列基(Josoph.Orlicky) 提出了物料需求的新思想來安排生產(chǎn)計(jì)劃，稱“物料需求計(jì)劃 (MRP)”，后來發(fā)展成為以MRP為核心的制造資源計(jì)劃(MRP-Ⅱ)，20世紀(jì)80年代以來日本提出了準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)(JIT)等等。MRP改變了傳統(tǒng)的庫存控制法來組織生產(chǎn)，提出了制造業(yè)中優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃的根本思想——按需求來組織生產(chǎn)，這種需求不僅是用戶的最終需求，包括制造過程中加工、裝配各工序間的需求。需求計(jì)劃一般以周為單位，甚至可落實(shí)到天為單位。日本豐田公司根據(jù)這一思想開發(fā)了“看板管理”，這是物料需求、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)的一種形式，把制造業(yè)的生產(chǎn)方式由“推動(dòng)”變?yōu)?ldquo;拉動(dòng)”，開發(fā)了零庫存、零缺陷活動(dòng)，從而使企業(yè)生產(chǎn)周期大大縮短，減少了加工、裝配的等待時(shí)間，庫存與在制品減少，流動(dòng)資金周轉(zhuǎn)加速，成本降低，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。20世紀(jì)90年代美國把這一系列思想方法總結(jié)為精益生產(chǎn)方式(LP)。以上這些方法從20世紀(jì)80年代初傳入我國，為管理專家、學(xué)者所接受，并結(jié)合計(jì)算機(jī)的應(yīng)用在企業(yè)中推廣。這些先進(jìn)生產(chǎn)方式(模式)其實(shí)質(zhì)正是從粗放式的經(jīng)營轉(zhuǎn)變到集約式的經(jīng)營。從庫存控制到物料需求到準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)，這是粗放到集約的演變；物料需求到資源需求到準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)到精益生產(chǎn)，這是保證需求按時(shí)、按質(zhì)、按量而且在最經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下完成，所以這是最優(yōu)化的生產(chǎn)組織管理，當(dāng)然也必然產(chǎn)生最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。
由于機(jī)械產(chǎn)品是由少則幾十個(gè)零件，多則成千上萬個(gè)零件所組成，其生產(chǎn)過程是離散型，尤其是占機(jī)械行業(yè)80%以上的多品種，單件和中、小批量生產(chǎn)企業(yè)，在組織一種產(chǎn)品生產(chǎn)中有成千上萬個(gè)零件，每個(gè)零件又有少則2～3道工序，多則幾十道工序，還要進(jìn)行從零件組裝到組件到部件……最后裝配成產(chǎn)品的逐級(jí)裝配，才能成為用戶的需求。在這一復(fù)雜的制造過程中，要能按“需求”的方式組織生產(chǎn)，首先必需弄清楚裝配過程中的“需求”，即什么時(shí)間？需要什么物料？數(shù)量是多少？才能進(jìn)一步推導(dǎo)什么時(shí)間加工，什么時(shí)間制造毛坯……等等。而裝配過程中的物料需求正是裝配工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容，一個(gè)復(fù)雜的產(chǎn)品的裝配不但有嚴(yán)格的工藝要求，而且與企業(yè)的生產(chǎn)組織、裝配工藝裝備、工人的技術(shù)水平有關(guān)，否則不能保證裝配的質(zhì)量與按期完成產(chǎn)品的裝配。從裝配周期分析，簡單的產(chǎn)品裝配在一天或幾天內(nèi)完成，最復(fù)雜的產(chǎn)品裝配從一個(gè)月到幾個(gè)月甚至1年～1年半。所以其裝配過程的物料（零件等）的需求也是陸續(xù)的，應(yīng)按裝配工藝的要求提供，如果不按這一要求提供物料，不是停工待料，就是物料積壓。根據(jù)國外統(tǒng)計(jì)，在不良的生產(chǎn)過程中，零件從加工到裝配其中有95%的時(shí)間處于等待狀態(tài)，只有5%的時(shí)間進(jìn)行加工或裝配，因而造成生產(chǎn)過程庫存與在制品的增加、資金的積壓，惡化了生產(chǎn)過程。所以MRP提出從裝配開始安排生產(chǎn)計(jì)劃，從下道工序向上道工序發(fā)出需求指令（看板管理的形式），形成“拉動(dòng)”的生產(chǎn)方式。分析這一“拉動(dòng)”的過程，就是研究生產(chǎn)過程中的物料需求，這一需求正是由裝配工藝設(shè)計(jì)首先確定的，這就是MRP軟件中所提到的物料清單(BOM)。為了最大限度的優(yōu)化生產(chǎn)，提出零庫存與準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)，計(jì)劃時(shí)間要求縮短到天，所以其BOM必需提供裝配工藝決定的順序要求，否則不可能準(zhǔn)確到這種程度，愈是復(fù)雜、大型的產(chǎn)品，裝配周期長的產(chǎn)品，BOM要求愈細(xì)。從以上分析可知要使MRP、JIT運(yùn)行有良好的效益，首先必需解決工藝設(shè)計(jì)的適應(yīng)性，如果不按工藝設(shè)計(jì)的要求提供BOM，只按傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)BOM(設(shè)計(jì)物料明細(xì)表)來組織生產(chǎn)，使用任何一種MRP為核心的軟件(MRP-Ⅱ、JIT、EMS、ERP等)都將不可能獲得應(yīng)有的效果。這也是我國近十年來應(yīng)用MRP/ERP效果不理想的原因之一。
二、先進(jìn)生產(chǎn)方式需要相適應(yīng)的工藝技術(shù)文件
根據(jù)國外介紹，在產(chǎn)品生命周期內(nèi)將產(chǎn)生不同的BOM，在概要設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段、工藝設(shè)計(jì)階段，雖然是同一種產(chǎn)品，由于時(shí)間不同、目的不同所以其BOM的內(nèi)容也不相同，安排產(chǎn)品全面計(jì)劃MRP/ERP所需的是裝配BOM，必須反映整個(gè)產(chǎn)品的裝配結(jié)構(gòu)、層次、順序及所需物料的數(shù)量，只有這樣才能做為提供裝配過程中所需物料的依據(jù)。
根據(jù)我國現(xiàn)行的設(shè)計(jì)、工藝文件分析，JB/T 5054.1～5054.6-2000“產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件格式”其中明細(xì)表、匯總表只表達(dá)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、組成及所需物料數(shù)量，并沒有反映出裝配過程中的結(jié)構(gòu)、組成與數(shù)量，更沒有裝配的順序�，F(xiàn)行的工藝設(shè)計(jì)技術(shù)文件JB/T 9165.1～9165.4-1998規(guī)定了裝配工藝卡與裝配工序卡，前者反映了裝配工藝與工序的技術(shù)要求、方法等。雖然也提到了可用工藝附圖、裝配系統(tǒng)圖來描述裝配過程，但無詳細(xì)說明。沒有提出要求提供具有裝配順序的物料明細(xì)表概念。所以現(xiàn)行的設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)文件不能達(dá)到MRP/ERP、JIT所要求的BOM。在1997年8月原機(jī)械部科技與質(zhì)量監(jiān)督司召開的裝配工藝編制與裝配CAPP研討會(huì)上，根據(jù)到會(huì)的汽車、機(jī)床、通用、重型、農(nóng)機(jī)、輕工、紡織、電機(jī)、汽機(jī)等行業(yè)企業(yè)介紹，只有汽車等大批量生產(chǎn)的企業(yè)裝配工藝非常仔細(xì)，能達(dá)到MRP的要求，輕工行業(yè)的許昌煙草機(jī)械廠， 使用裝配系統(tǒng)圖指導(dǎo)裝配與全廠生產(chǎn)計(jì)劃的安排。其余均根據(jù)設(shè)計(jì)物料明細(xì)表作為計(jì)劃的依據(jù)，即使用MRP軟件也使用設(shè)計(jì)物料明細(xì)表。
因此改進(jìn)現(xiàn)行的裝配工藝文件與設(shè)計(jì)的內(nèi)容成了細(xì)化計(jì)劃管理，使企業(yè)由粗放型發(fā)展到集約型的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。也是使MRP/ERP軟件運(yùn)行能發(fā)揮作用獲得應(yīng)有經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。
三、適應(yīng)MRP/ERP、JIT需求的裝配工藝設(shè)計(jì)方案
1.名詞、術(shù)語定義
為了對(duì)裝配工藝設(shè)計(jì)過程中有關(guān)名詞、術(shù)語有統(tǒng)一的理解，下面對(duì)有關(guān)名詞、術(shù)語進(jìn)行定義。
構(gòu)件：組成機(jī)械產(chǎn)品的物料在裝配過程中獨(dú)立存在的如零件(自制或外購?fù)鈪f(xié))，分件、合件、組件、部件、總成(大部件或一級(jí)部件)、整機(jī)等統(tǒng)稱為構(gòu)件。
零件：不經(jīng)裝配而構(gòu)成的構(gòu)件。
分件：用永久性結(jié)合方法(焊、鉚、澆鑄、粘結(jié))組成的構(gòu)件。
合件：用永久性結(jié)合方法將二個(gè)以上分件組成的構(gòu)件。
組件：用非永久性結(jié)合方法，將二個(gè)以上零件、合件組成的構(gòu)件。
部件：用非永久性結(jié)合方法，將一個(gè)以上組件與其它零件、合件組成的構(gòu)件。
總成：用非永久性結(jié)合方法，將一個(gè)以上部件與其它零件、合件、組件組成的構(gòu)件，但本身無獨(dú)立的整機(jī)功能。
整機(jī)：由幾個(gè)部件或（和）總成及其它零件、合件、組件所構(gòu)成，且具有用戶需求獨(dú)立作業(yè)功能的構(gòu)件。
裝配基準(zhǔn)件：在一組裝配構(gòu)件中，其裝配尺寸鏈的共同基準(zhǔn)面或線所在的構(gòu)件。
裝配單元：在裝配過程中，有一個(gè)裝配基準(zhǔn)件為基礎(chǔ)，可以獨(dú)立組裝達(dá)到規(guī)定的尺寸鏈與技術(shù)要求，作為進(jìn)一步裝配的獨(dú)立組件、部件、總成或最終整機(jī)的一組構(gòu)件。
裝配層：在裝配過程中，為了便于作業(yè)劃分，對(duì)類似作業(yè)的裝配階段的劃分，如總裝層、部裝層。一個(gè)裝配層，可以是一個(gè)裝配單元，也可以是幾個(gè)裝配單元所組成。
基層單元：只用零件、合件組成的裝配單元。
上層單元：有幾個(gè)基層單元或下層單元組成的高一層次的構(gòu)件。
2.裝配作業(yè)過程的分析
機(jī)械產(chǎn)品是離散性生產(chǎn)，是由若干零件按一定的結(jié)構(gòu)要求組合成為用戶需求具有一定功能、性能的產(chǎn)品。由零件逐步組合的裝配過程中，為了保證產(chǎn)品的功能與性能，又能方便地進(jìn)行作業(yè)，所以其裝配工作過程是分層次，分單元進(jìn)行的，尤其是復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品。在裝配單元內(nèi)，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量與要求，其構(gòu)件在組合過程中不但有嚴(yán)格的工藝技術(shù)要求，也有工藝順序要求。工藝的技術(shù)要求由裝配工序卡提供，裝配順序應(yīng)該由裝配程序來提供。作業(yè)過程如圖1。
圖1 裝配作業(yè)過程
圖中表示，整機(jī)可以由多層裝配關(guān)系來組成，最簡單的整機(jī)也至少有二層組成，組成結(jié)構(gòu)如下：
●每層可以由各種不同的單元及獨(dú)立的零件、分件、合件所組成。
●上層裝配單元是由下層或基層單元及獨(dú)立的零件、分件、合件所組成。
●產(chǎn)品的裝配過程，從最基層的裝配單元開始。
3.裝配作業(yè)順序的分析
1)工作程序的分析
為了有效的裝配作業(yè)必須：
●按裝配結(jié)構(gòu)及裝配要求將產(chǎn)品進(jìn)行逐層分解，使產(chǎn)品逐層分解為能夠進(jìn)行獨(dú)立裝配的構(gòu)件，直到不能分解為止。
●研究確定同一層各組成單元及非單元零件的裝配順序。
●研究確定單元內(nèi)部各構(gòu)件的裝配順序。
2)裝配順序的工藝技術(shù)上的原則
●串聯(lián)尺寸鏈：以簡單、方便為原則安排裝配順序。
●并聯(lián)尺寸鏈：先裝精度高的尺寸鏈，相同精度時(shí)先裝，對(duì)多數(shù)尺寸鏈?zhǔn)窍妊b公共的尺寸鏈組成環(huán)所在的那個(gè)尺寸鏈。
●每個(gè)尺寸鏈組成環(huán)裝配順序：應(yīng)先從基本尺寸鏈開始，先公共，后一般，先下后上，先內(nèi)后外，先難后易，先重后輕，先精后一般的原則。
3)裝配順序的經(jīng)濟(jì)性原則
●按裝配層次，先低層、后高層進(jìn)行裝配。
●裝配層次多的先裝。
●裝配復(fù)雜、精度高、時(shí)間長的最先裝。
4.裝配設(shè)計(jì)的描述
根據(jù)以上的要求分析，裝配工藝技術(shù)文件可由裝配系統(tǒng)圖、裝配工藝過程卡、裝配工序卡、裝配明細(xì)表組成。
1)裝配系統(tǒng)圖
系統(tǒng)圖是用來表示系統(tǒng)內(nèi)各獨(dú)立部分互相之間的關(guān)系的圖表1用系統(tǒng)圖的方式來描述裝配作業(yè)對(duì)象的作業(yè)順序、組成及裝配方法。裝配作業(yè)的構(gòu)件形狀、尺寸等非常復(fù)雜，為了能夠表示它們的裝配關(guān)系與裝配順序，以方框統(tǒng)一表示參加裝配作業(yè)的構(gòu)件，用聯(lián)線來表示和構(gòu)件之間的關(guān)系，從左到右表示裝配順序，并可用各種符號(hào)代碼來說明各構(gòu)件裝配作業(yè)的方法。這樣可以把復(fù)雜的裝配設(shè)計(jì)用系統(tǒng)圖的方法來描述。其基本圖形如圖2。
圖2 裝配系統(tǒng)圖的基本圖形
2)裝配工藝過程卡片
裝配工藝過程卡片是描述組成產(chǎn)品各級(jí)裝配單元的裝配過程，裝配作業(yè)的內(nèi)容、作業(yè)的順序以及使用的設(shè)備、工裝、輔助材料等，是組織裝配作業(yè)的必須的技術(shù)文件，見圖3。
圖3 裝配工藝過程卡片
3)裝配工序卡
裝配工序卡是對(duì)重要、復(fù)雜的裝配工序進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)的技術(shù)文件，詳細(xì)地說明該工序的各工步及作業(yè)順序、每一工步的內(nèi)容與要求以及達(dá)到要求的作業(yè)順序與方法、使用設(shè)備與工裝的方法及注意事項(xiàng)，并以裝配工序圖說明無法用文字表達(dá)的內(nèi)容，裝配工序卡格式如圖4。
圖4 裝配工序卡格式
4)裝配零部件明細(xì)表（物料表)
過去規(guī)定的裝配明細(xì)表只說明裝配所需的物、料，沒有表示物料需求的先后順序，所以對(duì)指導(dǎo)作業(yè)與生產(chǎn)計(jì)劃沒有起到應(yīng)有的作用。為了適應(yīng)細(xì)化管理與MRP/ERP的要求，用分層次的零件明細(xì)表和匯總表既表示需要量，也表示需求的先后。裝配物料表如圖5。
圖5 裝配物料表
四、裝配CAPP的實(shí)現(xiàn)
1.裝配CAPP的實(shí)現(xiàn)方案
1）裝配CAPP實(shí)現(xiàn)方案的分析
根據(jù)前面的裝配工藝的設(shè)計(jì)要求，完成裝配工藝的設(shè)計(jì)首先必須分析產(chǎn)品各層裝配圖，了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能及裝配技術(shù)規(guī)范、要求和該產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，才能決策產(chǎn)品裝配的層次順序與方法，由于輸入信息主要是現(xiàn)行工程圖紙(或CAD圖形文件)， 而且是比較復(fù)雜的圖紙，所以在目前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)沒有解決圖紙識(shí)別的條件下，要自動(dòng)分析復(fù)雜的裝配關(guān)系，是很困難的，即使用很復(fù)雜的方法有可能實(shí)現(xiàn)，但往往無法實(shí)用。根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析，產(chǎn)品性能各不相同，但是組成產(chǎn)品的零件有70～80%具有相似性，由這些相似零件組成的構(gòu)件其裝配關(guān)系也必然存在相似性，按相似性原理建立派生式裝配CAPP是可行的。
2）建立派生式裝配CAPP的方案
（1）按相似性原理建立相似產(chǎn)品、部件、組件的裝配程序庫；
（2）按相似性原理建立標(biāo)準(zhǔn)、典型裝配工藝方法(裝配工序)庫；
（3）建立人機(jī)交互模塊，執(zhí)行數(shù)據(jù)庫、圖形庫檢索、調(diào)用、輸入、修改等操作功能；
（4）建立裝配系統(tǒng)圖生成模塊，輸出各層次裝配系統(tǒng)圖；
（5）建立裝配明細(xì)表生成模塊。
2.實(shí)現(xiàn)裝配CAPP的方法
1）充分應(yīng)用組成技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化原理，開展裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化工作
根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析，產(chǎn)品性能各不相同，但是組成產(chǎn)品的零件有70～80%具有相似性，由這些相似零件組成的構(gòu)件其裝配關(guān)系也必然存在相似性，而且部分通用機(jī)構(gòu)的裝配方法與要求，國家、行業(yè)已制定了標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范、手冊(cè)，所以在編制裝配工序時(shí)應(yīng)采用。沒有標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的可以按相似性原理，把相似構(gòu)件的裝配內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一，建立企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這樣就能形成相似結(jié)構(gòu)的裝配工序卡，達(dá)到通用化、標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于那些專用的構(gòu)件，可以編制專用工序卡，這樣形成通用標(biāo)準(zhǔn)裝配工序卡與專用工序卡。在裝配工藝設(shè)計(jì)是調(diào)用、組成裝配工藝卡片，也可把這些卡片按一定的編碼規(guī)則進(jìn)行編碼，表達(dá)到裝配系統(tǒng)圖上，使操作者不但從裝配系統(tǒng)圖上了解整個(gè)構(gòu)件的組成及裝配過程，還可以根據(jù)系統(tǒng)圖上的裝配碼，找到每一工序的裝配工序卡，從而按卡片的要求進(jìn)行裝配作業(yè)。這為裝配CAPP建立通用、標(biāo)準(zhǔn)裝配工藝卡片庫打下了基礎(chǔ)。
2）充分應(yīng)用CAD/PDM成果
●利用CAD系統(tǒng)模擬，應(yīng)用三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行裝配模擬，將模擬過程記錄下來，作為新結(jié)構(gòu)裝配工藝的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料。
●利用CAD系統(tǒng)圖形庫，調(diào)用其圖形庫中圖形，完成裝配工藝設(shè)計(jì)中需要的圖形。
●利用PDM系統(tǒng)生成設(shè)計(jì)BOM的功能，自動(dòng)生成裝配BOM。
●利用PDM系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置功能，人機(jī)交互生成裝配BOM。
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本文標(biāo)題：適應(yīng)先進(jìn)生產(chǎn)方式的現(xiàn)代裝配工藝設(shè)計(jì)
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