一、市場經濟下企業經營生產管理的改進
市場經濟下，企業為了能在競爭中取勝，除了在技術上開發先進制造技術的應用外，在生產管理上開發先進管理技術的應用也成了不可缺少的內容。20世紀60年代中期，美國管理學家約瑟夫·奧列基(Josoph.Orlicky) 提出了物料需求的新思想來安排生產計劃，稱“物料需求計劃 (MRP)”，后來發展成為以MRP為核心的制造資源計劃(MRP-Ⅱ)，20世紀80年代以來日本提出了準時生產(JIT)等等。MRP改變了傳統的庫存控制法來組織生產，提出了制造業中優化生產計劃的根本思想——按需求來組織生產，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。需求計劃一般以周為單位，甚至可落實到天為單位。日本豐田公司根據這一思想開發了“看板管理”，這是物料需求、準時生產的一種形式，把制造業的生產方式由“推動”變為“拉動”，開發了零庫存、零缺陷活動，從而使企業生產周期大大縮短，減少了加工、裝配的等待時間，庫存與在制品減少，流動資金周轉加速，成本降低，創造了良好的經濟效益。20世紀90年代美國把這一系列思想方法總結為精益生產方式(LP)。以上這些方法從20世紀80年代初傳入我國，為管理專家、學者所接受，并結合計算機的應用在企業中推廣。這些先進生產方式(模式)其實質正是從粗放式的經營轉變到集約式的經營。從庫存控制到物料需求到準時生產，這是粗放到集約的演變；物料需求到資源需求到準時生產到精益生產，這是保證需求按時、按質、按量而且在最經濟的狀態下完成，所以這是最優化的生產組織管理，當然也必然產生最優的經濟效益。
由于機械產品是由少則幾十個零件，多則成千上萬個零件所組成，其生產過程是離散型，尤其是占機械行業80%以上的多品種，單件和中、小批量生產企業，在組織一種產品生產中有成千上萬個零件，每個零件又有少則2～3道工序，多則幾十道工序，還要進行從零件組裝到組件到部件……最后裝配成產品的逐級裝配，才能成為用戶的需求。在這一復雜的制造過程中，要能按“需求”的方式組織生產，首先必需弄清楚裝配過程中的“需求”，即什么時間？需要什么物料？數量是多少？才能進一步推導什么時間加工，什么時間制造毛坯……等等。而裝配過程中的物料需求正是裝配工藝設計的內容，一個復雜的產品的裝配不但有嚴格的工藝要求，而且與企業的生產組織、裝配工藝裝備、工人的技術水平有關，否則不能保證裝配的質量與按期完成產品的裝配。從裝配周期分析，簡單的產品裝配在一天或幾天內完成，最復雜的產品裝配從一個月到幾個月甚至1年～1年半。所以其裝配過程的物料（零件等）的需求也是陸續的，應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。根據國外統計，在不良的生產過程中，零件從加工到裝配其中有95%的時間處于等待狀態，只有5%的時間進行加工或裝配，因而造成生產過程庫存與在制品的增加、資金的積壓，惡化了生產過程。所以MRP提出從裝配開始安排生產計劃，從下道工序向上道工序發出需求指令（看板管理的形式），形成“拉動”的生產方式。分析這一“拉動”的過程，就是研究生產過程中的物料需求，這一需求正是由裝配工藝設計首先確定的，這就是MRP軟件中所提到的物料清單(BOM)。為了最大限度的優化生產，提出零庫存與準時生產，計劃時間要求縮短到天，所以其BOM必需提供裝配工藝決定的順序要求，否則不可能準確到這種程度，愈是復雜、大型的產品，裝配周期長的產品，BOM要求愈細。從以上分析可知要使MRP、JIT運行有良好的效益，首先必需解決工藝設計的適應性，如果不按工藝設計的要求提供BOM，只按傳統的設計BOM(設計物料明細表)來組織生產，使用任何一種MRP為核心的軟件(MRP-Ⅱ、JIT、EMS、ERP等)都將不可能獲得應有的效果。這也是我國近十年來應用MRP/ERP效果不理想的原因之一。
二、先進生產方式需要相適應的工藝技術文件
根據國外介紹，在產品生命周期內將產生不同的BOM，在概要設計階段、技術設計階段、工藝設計階段，雖然是同一種產品，由于時間不同、目的不同所以其BOM的內容也不相同，安排產品全面計劃MRP/ERP所需的是裝配BOM，必須反映整個產品的裝配結構、層次、順序及所需物料的數量，只有這樣才能做為提供裝配過程中所需物料的依據。
根據我國現行的設計、工藝文件分析，JB/T 5054.1～5054.6-2000“產品圖樣及設計文件格式”其中明細表、匯總表只表達了產品設計結構、組成及所需物料數量，并沒有反映出裝配過程中的結構、組成與數量，更沒有裝配的順序�，F行的工藝設計技術文件JB/T 9165.1～9165.4-1998規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要求、方法等。雖然也提到了可用工藝附圖、裝配系統圖來描述裝配過程，但無詳細說明。沒有提出要求提供具有裝配順序的物料明細表概念。所以現行的設計、工藝技術文件不能達到MRP/ERP、JIT所要求的BOM。在1997年8月原機械部科技與質量監督司召開的裝配工藝編制與裝配CAPP研討會上，根據到會的汽車、機床、通用、重型、農機、輕工、紡織、電機、汽機等行業企業介紹，只有汽車等大批量生產的企業裝配工藝非常仔細，能達到MRP的要求，輕工行業的許昌煙草機械廠， 使用裝配系統圖指導裝配與全廠生產計劃的安排。其余均根據設計物料明細表作為計劃的依據，即使用MRP軟件也使用設計物料明細表。
因此改進現行的裝配工藝文件與設計的內容成了細化計劃管理，使企業由粗放型發展到集約型的一個重要環節。也是使MRP/ERP軟件運行能發揮作用獲得應有經濟效益的關鍵。
三、適應MRP/ERP、JIT需求的裝配工藝設計方案
1.名詞、術語定義
為了對裝配工藝設計過程中有關名詞、術語有統一的理解，下面對有關名詞、術語進行定義。
構件：組成機械產品的物料在裝配過程中獨立存在的如零件(自制或外購外協)，分件、合件、組件、部件、總成(大部件或一級部件)、整機等統稱為構件。
零件：不經裝配而構成的構件。
分件：用永久性結合方法(焊、鉚、澆鑄、粘結)組成的構件。
合件：用永久性結合方法將二個以上分件組成的構件。
組件：用非永久性結合方法，將二個以上零件、合件組成的構件。
部件：用非永久性結合方法，將一個以上組件與其它零件、合件組成的構件。
總成：用非永久性結合方法，將一個以上部件與其它零件、合件、組件組成的構件，但本身無獨立的整機功能。
整機：由幾個部件或（和）總成及其它零件、合件、組件所構成，且具有用戶需求獨立作業功能的構件。
裝配基準件：在一組裝配構件中，其裝配尺寸鏈的共同基準面或線所在的構件。
裝配單元：在裝配過程中，有一個裝配基準件為基礎，可以獨立組裝達到規定的尺寸鏈與技術要求，作為進一步裝配的獨立組件、部件、總成或最終整機的一組構件。
裝配層：在裝配過程中，為了便于作業劃分，對類似作業的裝配階段的劃分，如總裝層、部裝層。一個裝配層，可以是一個裝配單元，也可以是幾個裝配單元所組成。
基層單元：只用零件、合件組成的裝配單元。
上層單元：有幾個基層單元或下層單元組成的高一層次的構件。
2.裝配作業過程的分析
機械產品是離散性生產，是由若干零件按一定的結構要求組合成為用戶需求具有一定功能、性能的產品。由零件逐步組合的裝配過程中，為了保證產品的功能與性能，又能方便地進行作業，所以其裝配工作過程是分層次，分單元進行的，尤其是復雜的機械產品。在裝配單元內，為了保證產品的質量與要求，其構件在組合過程中不但有嚴格的工藝技術要求，也有工藝順序要求。工藝的技術要求由裝配工序卡提供，裝配順序應該由裝配程序來提供。作業過程如圖1。
圖1 裝配作業過程
圖中表示，整機可以由多層裝配關系來組成，最簡單的整機也至少有二層組成，組成結構如下：
●每層可以由各種不同的單元及獨立的零件、分件、合件所組成。
●上層裝配單元是由下層或基層單元及獨立的零件、分件、合件所組成。
●產品的裝配過程，從最基層的裝配單元開始。
3.裝配作業順序的分析
1)工作程序的分析
為了有效的裝配作業必須：
●按裝配結構及裝配要求將產品進行逐層分解，使產品逐層分解為能夠進行獨立裝配的構件，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。
●研究確定單元內部各構件的裝配順序。
2)裝配順序的工藝技術上的原則
●串聯尺寸鏈：以簡單、方便為原則安排裝配順序。
●并聯尺寸鏈：先裝精度高的尺寸鏈，相同精度時先裝，對多數尺寸鏈是先裝公共的尺寸鏈組成環所在的那個尺寸鏈。
●每個尺寸鏈組成環裝配順序：應先從基本尺寸鏈開始，先公共，后一般，先下后上，先內后外，先難后易，先重后輕，先精后一般的原則。
3)裝配順序的經濟性原則
●按裝配層次，先低層、后高層進行裝配。
●裝配層次多的先裝。
●裝配復雜、精度高、時間長的最先裝。
4.裝配設計的描述
根據以上的要求分析，裝配工藝技術文件可由裝配系統圖、裝配工藝過程卡、裝配工序卡、裝配明細表組成。
1)裝配系統圖
系統圖是用來表示系統內各獨立部分互相之間的關系的圖表1用系統圖的方式來描述裝配作業對象的作業順序、組成及裝配方法。裝配作業的構件形狀、尺寸等非常復雜，為了能夠表示它們的裝配關系與裝配順序，以方框統一表示參加裝配作業的構件，用聯線來表示和構件之間的關系，從左到右表示裝配順序，并可用各種符號代碼來說明各構件裝配作業的方法。這樣可以把復雜的裝配設計用系統圖的方法來描述。其基本圖形如圖2。
圖2 裝配系統圖的基本圖形
2)裝配工藝過程卡片
裝配工藝過程卡片是描述組成產品各級裝配單元的裝配過程，裝配作業的內容、作業的順序以及使用的設備、工裝、輔助材料等，是組織裝配作業的必須的技術文件，見圖3。
圖3 裝配工藝過程卡片
3)裝配工序卡
裝配工序卡是對重要、復雜的裝配工序進行作業指導的技術文件，詳細地說明該工序的各工步及作業順序、每一工步的內容與要求以及達到要求的作業順序與方法、使用設備與工裝的方法及注意事項，并以裝配工序圖說明無法用文字表達的內容，裝配工序卡格式如圖4。
圖4 裝配工序卡格式
4)裝配零部件明細表（物料表)
過去規定的裝配明細表只說明裝配所需的物、料，沒有表示物料需求的先后順序，所以對指導作業與生產計劃沒有起到應有的作用。為了適應細化管理與MRP/ERP的要求，用分層次的零件明細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的實現
1.裝配CAPP的實現方案
1）裝配CAPP實現方案的分析
根據前面的裝配工藝的設計要求，完成裝配工藝的設計首先必須分析產品各層裝配圖，了解產品結構、性能及裝配技術規范、要求和該產品的技術標準，才能決策產品裝配的層次順序與方法，由于輸入信息主要是現行工程圖紙(或CAD圖形文件)， 而且是比較復雜的圖紙，所以在目前計算機系統沒有解決圖紙識別的條件下，要自動分析復雜的裝配關系，是很困難的，即使用很復雜的方法有可能實現，但往往無法實用。根據機械產品結構分析，產品性能各不相同，但是組成產品的零件有70～80%具有相似性，由這些相似零件組成的構件其裝配關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品、部件、組件的裝配程序庫；
（2）按相似性原理建立標準、典型裝配工藝方法(裝配工序)庫；
（3）建立人機交互模塊，執行數據庫、圖形庫檢索、調用、輸入、修改等操作功能；
（4）建立裝配系統圖生成模塊，輸出各層次裝配系統圖；
（5）建立裝配明細表生成模塊。
2.實現裝配CAPP的方法
1）充分應用組成技術與標準化原理，開展裝配工藝標準化、規范化工作
根據機械產品結構分析，產品性能各不相同，但是組成產品的零件有70～80%具有相似性，由這些相似零件組成的構件其裝配關系也必然存在相似性，而且部分通用機構的裝配方法與要求，國家、行業已制定了標準或規范、手冊，所以在編制裝配工序時應采用。沒有標準、規范的可以按相似性原理，把相似構件的裝配內容進行統一，建立企業標準。這樣就能形成相似結構的裝配工序卡，達到通用化、標準化。對于那些專用的構件，可以編制專用工序卡，這樣形成通用標準裝配工序卡與專用工序卡。在裝配工藝設計是調用、組成裝配工藝卡片，也可把這些卡片按一定的編碼規則進行編碼，表達到裝配系統圖上，使操作者不但從裝配系統圖上了解整個構件的組成及裝配過程，還可以根據系統圖上的裝配碼，找到每一工序的裝配工序卡，從而按卡片的要求進行裝配作業。這為裝配CAPP建立通用、標準裝配工藝卡片庫打下了基礎。
2）充分應用CAD/PDM成果
●利用CAD系統模擬，應用三維CAD系統進行裝配模擬，將模擬過程記錄下來，作為新結構裝配工藝的設計基礎資料。
●利用CAD系統圖形庫，調用其圖形庫中圖形，完成裝配工藝設計中需要的圖形。
●利用PDM系統生成設計BOM的功能，自動生成裝配BOM。
●利用PDM系統產品結構配置功能，人機交互生成裝配BOM。
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本文標題：適應先進生產方式的現代裝配工藝設計
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