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