基于產(chǎn)品族思想縮短新產(chǎn)品工藝準(zhǔn)備周期

孫捷夫 劉哲

摘? 要：工藝準(zhǔn)備環(huán)節(jié)是新產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中重要環(huán)節(jié)，而工藝規(guī)程的編制工作是工藝準(zhǔn)備的最核心內(nèi)容，產(chǎn)品族思想是解決工藝準(zhǔn)備工作中各項(xiàng)問(wèn)題的根本方法，文章以產(chǎn)品族思想為核心，結(jié)合零件特征提取、成組碼編制、聚類分析、構(gòu)造復(fù)合零件等手段，實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)程的成組化，進(jìn)而縮短新產(chǎn)品工藝準(zhǔn)備周期。實(shí)踐表明，文章提出的方法不僅對(duì)縮短工藝準(zhǔn)備周期效果顯著，而且有效地提高工藝規(guī)程編制質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：航空制造;工藝規(guī)程;工藝準(zhǔn)備;產(chǎn)品族思想;復(fù)合零件法;成組化管理

引言

在航空制造領(lǐng)域，“多品種、小批量”產(chǎn)品所占比例高達(dá)90%[1]。該生產(chǎn)模型具有產(chǎn)品更迭快速的特點(diǎn)，在新產(chǎn)品完成設(shè)計(jì)后投入生產(chǎn)前需要進(jìn)行工藝準(zhǔn)備工作，工藝準(zhǔn)備階段工作一般包括工藝規(guī)程編制、工裝設(shè)計(jì)制造、刀量具選用等，而工藝規(guī)程的編制是工藝準(zhǔn)備階段的核心內(nèi)容，以工藝規(guī)程編制為例，傳統(tǒng)工藝規(guī)程編制方法是按人工方式逐件設(shè)計(jì)企業(yè)零件的工藝過(guò)程，也稱之為單獨(dú)工藝，單獨(dú)工藝的明顯缺陷是忽視了零件之間的內(nèi)在聯(lián)系，一方面導(dǎo)致工藝規(guī)程的質(zhì)量在很大程度上取決于工藝人員的個(gè)人主觀因素;另一方面，采用手工方式對(duì)零件逐件編制工藝規(guī)程的勞動(dòng)量極大，而且效率低、出錯(cuò)率高，使得工藝人員沒(méi)有精力去改進(jìn)現(xiàn)行工藝[2]。

針對(duì)該問(wèn)題，本文提出以產(chǎn)品族思想為核心的工藝準(zhǔn)備成組化方法，對(duì)零件進(jìn)行分組歸類;以復(fù)合零件法為手段，對(duì)每一組零件進(jìn)行工藝準(zhǔn)備工作，實(shí)現(xiàn)工藝準(zhǔn)備成組化。

1.以產(chǎn)品族思想為核心的工藝準(zhǔn)備成組化實(shí)施步驟

以產(chǎn)品族思想為核心的工藝準(zhǔn)備成組化實(shí)施主要包括兩個(gè)階段：成組工藝數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和新零件工藝數(shù)據(jù)檢索和編輯。

（1）建立成組工藝數(shù)據(jù)庫(kù)階段：

①對(duì)所采集零件特征情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，設(shè)計(jì)零件特征的成組碼編制規(guī)則;

②以成組碼為基礎(chǔ)，利用聚類分析法對(duì)現(xiàn)有零件進(jìn)行分組歸類;

③利用復(fù)合零件法，對(duì)每組零件設(shè)計(jì)虛擬復(fù)合零件，編制該復(fù)合零件的成組工藝規(guī)程、工裝設(shè)計(jì)圖紙、刀量具選用情況表等內(nèi)容。

（2）新零件工藝數(shù)據(jù)檢索與編輯階段

①提取新零件關(guān)鍵特征并對(duì)其編碼;

②利用聚類分析法按相似程度檢索類似零件及其所在分組，提取該組的成組工藝數(shù)據(jù);

③對(duì)類似零件或成組工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯。

2.2零件成組碼的設(shè)計(jì)

零件編碼的目的是用規(guī)定的字符代表復(fù)雜繁多的特征內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)“以碼代性、以碼代型、以碼代形”。主要編碼原則如下：

（1）碼位數(shù)值分布必須以零件特征值分布情況為依據(jù)，力求特征值分布均勻，且具有可擴(kuò)展性，增加成組碼的柔性;

（2）作為代碼還必須易于辨認(rèn)，以便于記憶和彼此區(qū)分，防止發(fā)生混淆和差錯(cuò)。

按照上述原則，本文采用數(shù)字和字母混合的代碼兼有上述兩原則的優(yōu)點(diǎn)。

3.基于聚類分析法的零件分類

通過(guò)聚類計(jì)算形成產(chǎn)品族，在進(jìn)行聚類計(jì)算之前，引人相似系數(shù)的概念，令加工零件的成組碼的位數(shù)為C，兩零件相同碼位的數(shù)量為Cij，則兩零件之間相似系數(shù)Sij為：

若Sij=1則兩個(gè)零件完全相似，若Sij=0則兩個(gè)零件完全不相似。將把相似零件進(jìn)行分組需要利用相似系數(shù)矩陣表，設(shè)有5個(gè)零件分別為X1、X2、X3、X4、X5，利用聚類分析法對(duì)零件進(jìn)行分組的主要步驟如下：

①利用公式（1）計(jì)算出所有零件之間的相似系數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果填入原始相似系數(shù)矩陣表中，如表2所示。

②將表1中相似系數(shù)數(shù)值最高的一對(duì)零件聚合為一組。表2中Sij（max）=S23=0.97，因此。X2和X3聚合為一組X11。

③將表1中X2和X3兩項(xiàng)取消，取而代之的是X11，按公式（2）重新計(jì)算相似系數(shù)，并將計(jì)算結(jié)果填入表2中。

其中，設(shè)組Xp與Xq聚合成新組Xr，它們分別有np，nq及nr個(gè)零件，Skr代表任意一組零件與新組Xr之間的組相似系數(shù)。

④由表2可知，X5和X11相似系數(shù)最高，將X5和X11聚合成新組X12，重新上述過(guò)程，直至零件分類終止條件滿足為止。。

4.成組工藝準(zhǔn)備的設(shè)計(jì)

將零件進(jìn)行分組之后，需要對(duì)每組零件編制成組工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)工裝刀量具等工作，作為后續(xù)編制新零件工藝準(zhǔn)備的依據(jù)，設(shè)計(jì)成組工藝準(zhǔn)備方法選用復(fù)合零件法。

復(fù)合零件既可以是零件族中實(shí)際存在的某個(gè)具體零件，也可以是一個(gè)實(shí)際上并不存在的假象零件。作為復(fù)合零件都必須擁有同組零件的全部待加工的表面要素。由于組內(nèi)其他零件所具有的代加工表面要素都比復(fù)合零件的少，所以按復(fù)合零件編制的成組工藝必然可以包括加工零件組內(nèi)所有零件，再組織經(jīng)驗(yàn)豐富的專家和技術(shù)骨干對(duì)每組的成組工藝規(guī)程、工裝刀量具等進(jìn)行編制，工藝人員只是需要從成組工藝數(shù)據(jù)中刪除部分新零件不具有的加工特征表面，即可得到新零件的工藝信息。這樣保證工藝準(zhǔn)備工作的準(zhǔn)確性和標(biāo)準(zhǔn)化。

5.結(jié)論

對(duì)本單位240項(xiàng)新零件進(jìn)行工藝準(zhǔn)備工作，整體工藝準(zhǔn)備時(shí)間縮減50%，其中編制工藝規(guī)程平均時(shí)間縮短65%。本文所提出的方法對(duì)其他企業(yè)的同類問(wèn)題的解決具有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]司徒渝，武友德，許明恒. 成組工藝技術(shù)在軸類零件數(shù)控車削加工中的應(yīng)用[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造.2008，8（8）184-186.

[2]英鳳雷. 飛機(jī)機(jī)械加工零件成組加工的做法與體會(huì)[J].對(duì)策建議，2015，7（1）128.