北京宇航——為機(jī)械制造業(yè)插上信息化之翼
2008-01-11 13:42:41
● 目前，國(guó)內(nèi)機(jī)械加工企業(yè)存在一個(gè)現(xiàn)象：一旦有新項(xiàng)目上馬或要擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的時(shí)候，企業(yè)往往會(huì)會(huì)投資購(gòu)置新機(jī)床，向數(shù)量要規(guī)模似乎已經(jīng)成為我國(guó)機(jī)械制造業(yè)一條定律。
● 中國(guó)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床并未得到充分利用，其利用率在20～30%之間，遠(yuǎn)低于歐美日等工業(yè)國(guó)家。
伴隨著中國(guó)機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展，中國(guó)機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)銷(xiāo)呈現(xiàn)持續(xù)旺盛的勢(shì)頭，在大量高檔數(shù)控機(jī)床被廣泛應(yīng)用的同時(shí)，中國(guó)數(shù)控機(jī)床數(shù)量在急劇增加——目前，中國(guó)數(shù)控機(jī)床保有量已居全世界第一位。中國(guó)數(shù)控機(jī)床數(shù)量和質(zhì)量的雙重提高帶來(lái)的生產(chǎn)能力的提升，為我國(guó)機(jī)械加工企業(yè)的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的保障。對(duì)于尚處發(fā)展階段的中國(guó)機(jī)械加工行業(yè)而言，數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)能力的開(kāi)掘程度直接決定著其發(fā)展的質(zhì)量和速度，決定著中國(guó)機(jī)械加工行業(yè)發(fā)展的軌跡。因此，如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上充分利用數(shù)控機(jī)床顯得尤為重要。
我國(guó)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的使用現(xiàn)狀又是怎樣的呢？
——目前，我國(guó)數(shù)控機(jī)床利用率大部分徘徊在20-30%之間，少數(shù)主機(jī)廠能達(dá)到30%以上，亦即我們有三分之二的機(jī)床生產(chǎn)能力是閑置的，其造成的浪費(fèi)之大可想而知。與此同時(shí)，歐美主要工業(yè)化國(guó)家的機(jī)床利用率是我們的2倍多，高達(dá)60-70%，最高達(dá)到85%，而這已經(jīng)是扣除了機(jī)床檢修與維護(hù)所耗費(fèi)時(shí)間的凈值。
差距不言而喻。這其中的原因是多方面，比如機(jī)床本身的原因，也有生產(chǎn)環(huán)境方面的問(wèn)題，還有整個(gè)技術(shù)組織、生產(chǎn)流程管理等方面的問(wèn)題，但若要真正發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的癥結(jié)所在，必須從數(shù)控機(jī)床使用的現(xiàn)狀出發(fā)。
一、CAD和CAM無(wú)法集成
由于CAD無(wú)法全部提供產(chǎn)品的三位數(shù)字化樣機(jī)，從設(shè)計(jì)部門(mén)傳到工藝部門(mén)的依據(jù)是二維工程圖，直接導(dǎo)致CAD和CAM無(wú)法集成。同時(shí)，2DCAPP無(wú)法提供給MES完整的3D加工文件，這就直接增加了生產(chǎn)加工過(guò)程的復(fù)雜性，降低了效率。
現(xiàn)在大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床使用企業(yè)采用的都是手工編程，只能生成二維圖形。設(shè)計(jì)部門(mén)無(wú)法全部提供產(chǎn)品的三位數(shù)字化樣機(jī)，而沒(méi)有三維數(shù)字樣機(jī)是無(wú)法完成編程的，這就給生產(chǎn)制造造成了很大的障礙，增加了生產(chǎn)加工的復(fù)雜性，拉長(zhǎng)了試生產(chǎn)時(shí)間，直接導(dǎo)致了效率的低下?，F(xiàn)在在機(jī)械加工行業(yè)內(nèi)大約有80%的機(jī)床是這樣操作的，只有模具行業(yè)的情況比較好一些。
因此，實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)是解決問(wèn)題的核心所在——無(wú)論多么復(fù)雜，都可以三維模型直觀地體現(xiàn)出來(lái)，三位模型是透明的，可以旋轉(zhuǎn)的，而且任何一點(diǎn)都是有數(shù)字化定位，可以測(cè)量任意兩點(diǎn)之間的距離，讀圖也會(huì)更加方便。由于實(shí)現(xiàn)了三維數(shù)據(jù)的信息流動(dòng)，可以直接交出三維的幾何模型，根據(jù)幾何模型利用CAM自動(dòng)編程，將設(shè)計(jì)和制造集成起來(lái)，產(chǎn)生出數(shù)控加工指令，再用DNC上傳到機(jī)床上面，進(jìn)行加工。
二、生產(chǎn)過(guò)程信息化程度有待提高
怎樣使數(shù)控機(jī)床在信息化制造中發(fā)揮更大的作用，是一個(gè)非常重要的課題。
以往機(jī)械加工企業(yè)在生產(chǎn)管理過(guò)程中采用的都是金字塔式的指揮模式：生產(chǎn)排程主要靠車(chē)間主任憑借主觀的感性經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)車(chē)間的生產(chǎn)能力情況進(jìn)行安排，然后將生產(chǎn)任務(wù)傳達(dá)給每一個(gè)操作人員。在這個(gè)過(guò)程中難免出現(xiàn)紕漏。首先生產(chǎn)計(jì)劃的制定會(huì)存在漏洞和偏差，站在塔尖的車(chē)間主任一個(gè)人很難完全地掌握車(chē)間的所有信息，而且車(chē)間狀況可能是隨時(shí)變化的；在傳達(dá)過(guò)程中，由于人為因素的存在，信息往往會(huì)出現(xiàn)誤傳甚至丟失，信息在到達(dá)終端時(shí)往往已經(jīng)走樣；同時(shí)在該模式下，車(chē)間的生產(chǎn)運(yùn)行狀況無(wú)法及時(shí)、完整地反饋給決策者，不利于決策者適時(shí)做出調(diào)整。
在這樣的指揮模式下的生產(chǎn)加工過(guò)程，其運(yùn)行效率往往是低下的，伴隨著低效率、高廢品率，對(duì)生產(chǎn)資源造成極大的浪費(fèi)。這也直接影響了數(shù)控機(jī)床使用效率。尤其在今天，在生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大化，生產(chǎn)加工過(guò)程復(fù)雜化的大背景下，這種金字塔的生產(chǎn)管理方式已經(jīng)不能適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)需要。
以上兩個(gè)問(wèn)題是當(dāng)今機(jī)械加工企業(yè)中存在的比較突出，也是導(dǎo)致機(jī)床使用效率低下的較為普遍、較為典型的原因。如何來(lái)解決呢？——完成3D工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的解決方案，繼之再配置MES系統(tǒng)，最后形成企業(yè)信息化制造技術(shù)的全局解決方案。
三、運(yùn)用3D-CAPP（即計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)）整合CAD/CAM信息孤島
通過(guò)對(duì)CAD和CAM兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)二者的無(wú)縫集成，保證從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)全過(guò)程的連貫性。通過(guò)實(shí)施計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)不但可以通過(guò)有效的工藝方法和工藝裝備保證產(chǎn)品質(zhì)量（工藝裝備全部實(shí)施3D設(shè)計(jì)），同時(shí)可以通過(guò)合理的工藝參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的工藝過(guò)程提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期；此外還可以通過(guò)最大限度地利用有限資源，減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和減低生產(chǎn)成本。
四、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）提高生產(chǎn)管理系統(tǒng)效率
MES系統(tǒng)是一個(gè)能幫助數(shù)控機(jī)床更好發(fā)揮效用的系統(tǒng)。這是一個(gè)從美國(guó)引進(jìn)的新軟件，它可以通過(guò)生產(chǎn)排程控制整個(gè)數(shù)控車(chē)間的實(shí)施，根據(jù)實(shí)時(shí)收集到的信息劃定加工優(yōu)先級(jí)，從而制定生產(chǎn)計(jì)劃，然后根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃將工作分配給不同的機(jī)床，明確任務(wù)；它還有自己獨(dú)立的數(shù)據(jù)
