北京宇航——为机械制造业插上信息化之翼
2008-01-11 13:42:41
● 目前,国内机械加工企业存在一个现象:一旦有新项目上马或要扩大生产规模的时候,企业往往会会投资购置新机床,向数量要规模似乎已经成为我国机械制造业一条定律。
● 中国现有数控机床并未得到充分利用,其利用率在20~30%之间,远低于欧美日等工业国家。
伴随着中国机械加工行业的发展,中国机床行业的产销呈现持续旺盛的势头,在大量高档数控机床被广泛应用的同时,中国数控机床数量在急剧增加——目前,中国数控机床保有量已居全世界第一位。中国数控机床数量和质量的双重提高带来的生产能力的提升,为我国机械加工企业的发展提供了坚实的保障。对于尚处发展阶段的中国机械加工行业而言,数控机床生产能力的开掘程度直接决定着其发展的质量和速度,决定着中国机械加工行业发展的轨迹。因此,如何在现有基础上充分利用数控机床显得尤为重要。
我国现有数控机床的使用现状又是怎样的呢?
——目前,我国数控机床利用率大部分徘徊在20-30%之间,少数主机厂能达到30%以上,亦即我们有三分之二的机床生产能力是闲置的,其造成的浪费之大可想而知。与此同时,欧美主要工业化国家的机床利用率是我们的2倍多,高达60-70%,最高达到85%,而这已经是扣除了机床检修与维护所耗费时间的净值。
差距不言而喻。这其中的原因是多方面,比如机床本身的原因,也有生产环境方面的问题,还有整个技术组织、生产流程管理等方面的问题,但若要真正发现问题的症结所在,必须从数控机床使用的现状出发。
一、CAD和CAM无法集成
由于CAD无法全部提供产品的三位数字化样机,从设计部门传到工艺部门的依据是二维工程图,直接导致CAD和CAM无法集成。同时,2DCAPP无法提供给MES完整的3D加工文件,这就直接增加了生产加工过程的复杂性,降低了效率。
现在大部分数控机床使用企业采用的都是手工编程,只能生成二维图形。设计部门无法全部提供产品的三位数字化样机,而没有三维数字样机是无法完成编程的,这就给生产制造造成了很大的障碍,增加了生产加工的复杂性,拉长了试生产时间,直接导致了效率的低下。现在在机械加工行业内大约有80%的机床是这样操作的,只有模具行业的情况比较好一些。
因此,实现三维设计是解决问题的核心所在——无论多么复杂,都可以三维模型直观地体现出来,三位模型是透明的,可以旋转的,而且任何一点都是有数字化定位,可以测量任意两点之间的距离,读图也会更加方便。由于实现了三维数据的信息流动,可以直接交出三维的几何模型,根据几何模型利用CAM自动编程,将设计和制造集成起来,产生出数控加工指令,再用DNC上传到机床上面,进行加工。
二、生产过程信息化程度有待提高
怎样使数控机床在信息化制造中发挥更大的作用,是一个非常重要的课题。
以往机械加工企业在生产管理过程中采用的都是金字塔式的指挥模式:生产排程主要靠车间主任凭借主观的感性经验,根据车间的生产能力情况进行安排,然后将生产任务传达给每一个操作人员。在这个过程中难免出现纰漏。首先生产计划的制定会存在漏洞和偏差,站在塔尖的车间主任一个人很难完全地掌握车间的所有信息,而且车间状况可能是随时变化的;在传达过程中,由于人为因素的存在,信息往往会出现误传甚至丢失,信息在到达终端时往往已经走样;同时在该模式下,车间的生产运行状况无法及时、完整地反馈给决策者,不利于决策者适时做出调整。
在这样的指挥模式下的生产加工过程,其运行效率往往是低下的,伴随着低效率、高废品率,对生产资源造成极大的浪费。这也直接影响了数控机床使用效率。尤其在今天,在生产规模扩大化,生产加工过程复杂化的大背景下,这种金字塔的生产管理方式已经不能适应企业生产需要。
以上两个问题是当今机械加工企业中存在的比较突出,也是导致机床使用效率低下的较为普遍、较为典型的原因。如何来解决呢?——完成3D工艺过程设计的解决方案,继之再配置MES系统,最后形成企业信息化制造技术的全局解决方案。
三、运用3D-CAPP(即计算机辅助工艺过程设计)整合CAD/CAM信息孤岛
通过对CAD和CAM两个过程进行整合,实现二者的无缝集成,保证从设计到生产全过程的连贯性。通过实施计算机辅助工艺过程设计不但可以通过有效的工艺方法和工艺装备保证产品质量(工艺装备全部实施3D设计),同时可以通过合理的工艺参数和标准的工艺过程提高生产效率,缩短生产周期;此外还可以通过最大限度地利用有限资源,减少生产准备时间和减低生产成本。
四、MES(制造执行系统)提高生产管理系统效率
MES系统是一个能帮助数控机床更好发挥效用的系统。这是一个从美国引进的新软件,它可以通过生产排程控制整个数控车间的实施,根据实时收集到的信息划定加工优先级,从而制定生产计划,然后根据生产计划将工作分配给不同的机床,明确任务;它还有自己独立的数据