军工电子企业柔性制造系统的组织方式构建

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doi：10.3969/j.issn.1006-3269.2O13.03.008现代市场需求的多样化使多品种、小批量生产逐步成为现代生产 的主要形式口].柔性制造就是在这样的背景下得到迅速发展 ，成 为生产管理发展重要趋势的.随着社会进步 ，特别是近十几年来 电子技术、信息技术的迅猛发展，市澈争 日益激烈，作为首先应用和发展 的军工 电子行业来说 ，产品需求在不断发生变化，产品更新速度不断加快 ，竞争的成败不仅撒于产品性能、价格，并且，产品质量、生产进度也成了竞争成败 的重要 因素.这不仅要求企业在产品开发上具有较强的实力 ，同时在产品制造上也提出了更高要求 ].企业必须调整传统 的生产组织方式，建立具备较强应变能力的柔性制造系统来适应市场需求的快速变化。

1 柔性制造1.1 柔性制造方法柔性制造[3]是-种生产方式，更是-种全新的制造理念。

收稿 日期 ：2013-05-04作者简介：刘振华(1979 )，男，山西长治人，硕士，工程师，主要研究方向为生产管理、先进制造技术。

1.1.1 细胞 生产方 式细胞式生产方式又称为 自律分散型生产方式，它是指多个独立的制造生产线根据生产 的产品 、环境和人员的不同，配置不同的顺序进行生产.与传统的大批量生产方式 比较 ，细胞生产方式有两个特点：-个是规模小(生产线短，操作人员少)；另-个是标准化之后的小生产细胞可以简单复制。

1.1.2 -个流生产方式- 个流生产，即各工序只有-个工件在流动，使工序从毛坯到成 品的加工过程始终处于不停滞 、不堆积 、不超越的流动状态 ，是-种工序间在制品向零挑战的生产管理方式.它通过追求-个流”，使各种问题、浪费和矛盾明显化，迫使人们主动解决现场存在的各种问题，实现人尽其才、物尽其用、时尽其效。

1.1.3 台车生产方式我们 经炒到-个产品在制造过程中，从-条线上转移到另-条线上 ，转移工具 就是 台车.着眼于搬动及转移过程 中的损耗 ，有人提出了台车生产线，即在台车上完成所有的装配任务.这样做，不仅省去了生产线，而且搬运和转移效率大大提高。

1.1.4 固定线和变动线方式根据某产品产量的变动情况 ，设置两类生产线 ：- 类是满足某-相对 固定产量 的固定生产线；另-类是用来满足变动部分的变动生产线.通 常，传统的生产设备被用作固定线，而柔性设备或细胞生产方式等被用作变动生产线。

1.2 柔性制造系统(1)柔性制造系统 是在成组技术的基础上 ，以多台(种)数控机床或数组柔性制造单元为核心，通Group Technology & Production M odernization Vo1.3O，No.3，20 1 3过 自动化物流系统将其联接，统-由主控计算机和相关软件进行控制和管理，组成多品种变批量和混流方式生产的自动化制造系统.柔性制造系统按照规纳以分为 4种类型 ，即柔性制造 系统 (FMS)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造线(FML)和柔性制造工厂(FMF)。

(2)柔性制造系统具有如下特点：①较高的柔性和通用性 ；②转产快 ，准备时间短 ：③设备利用率高；④加工质量高且稳定；⑤所需费用低；⑥相同产量的占地面积是传统设备的60 。

由此可见 ，正是 由于柔性制造系统这种高效 、灵活的特性使其成为实施敏捷制造、并行工程、精益生产和智能制造系统的基础 ，且应用 日益广泛 ，已成为整个机械制造领域的核心技术。

2 企业制造系统存在的主要问题2.1 生产制造系统组成本企业过去的生产制造系统相当于-个加工制造工厂 ，工厂除了厂部外 ，下设 6个生产车间，其 中有 4个加工车间、-个装配车 间和-个化工车间.4个加工车间的具体布置采用了产品对象专业化为主的类型：-车间主要负责腔体产品加工；二车问主要负责机柜类产品加工 ；三车间主要负责工装、模具类产品加工 ；四车间负责微波天线类产品加工.这种设置方式也基本和不同领域的研究室的产品相对应。

2.2 存在的主要问题采用产品对象专业化为主的布置方式 ，其-可以减少工序之间的流转环节，缩短非生产时间；其二每个车间都设置了车、钳、铣等主要工种，容易实现车间内部各工种之间生产能力的均衡；其三，各车间内部调度效率较高.但是 ，随着企业产品结构的不断变化，这种布置方式的弱点也越来越突出：①企业在逐步走向多品种小批量生产过程中 ，由于各领域发展的不平衡，车间之间任务不平衡的矛盾越来越突出，经常出现有 的车间加班加点任务完不成而有 的车间没任务的现象 ；即使是 同-车间内部也会 出现不同工种之间任务不均衡的状况，使得整个加工制造系统的资源利用效率较低 ；②各车间的技术工人长期从事某-类产品的生产加工，技能单-，对其他产品的适应性较差；③由于加工制造设备和人员分属不同的车间，而各车间又有各自的利益考虑，因此在资源调配上有较大的阻力 ；④ 随着 电子技术 的发展，对零部件的质量要求也越来越高，零件的复杂程度和加工难度也相应提高，而过去加工设备主要以七、八十年代的设备为主，人员基本上是低层次技术工人，对于难度大的零件主要凭个人经验来完成，这样的状况已经很难满足市场在加工质量、生产效率等方面的要求。

综上所述，产品专业化布置方式所表现出来的人员 、设备 、组织结构的硬性”已经影响到了整个企业的进-步发展 ，柔性制造系统的构建势在必行。

3 柔制造系统的总体构成为解决上述问题 ，我们首先对整个加工制造系统进行了调整，将过去以产品对象专业化为主的布置方式调整为以工艺专业化为主的布置方式.在新的布置方式下 ，设备按照其所具有的功能来布置，也就是将企业所有车问的同类设备进行集中放置，而工种之间设备的布置方式主要根据产品的生产流程来合理分布。

经过工艺专业化布置方式 的调整 ，撤销 了原工厂、车间等所有行政单位，成立了制造事业部.事业部框架下不设车间，而是按照工艺专业化的布置方式进行布置，将过去分属-、二、三、四车间的车床、铣床、钻床以及特殊加工设备集中在-起，成立了制造工段，主要负责机械零件的车、铣、刨、磨、钳、焊等主要机械加工工作，并撤销了化工、装配车间，分别成立了化工工段和装配工段.各工段按照事业部的计划安排组织生产，是生产任务的具体执行机构，其他的如产品齐套管理、成本利 润核算 、人事管理、物资管理等职能收归事业部统-管理.这种布置方式的实施，使得整个加工制造系统的运转更加有效。

4 柔性制造系统的作用4.1 系统资源的柔性工艺布置方式的调整使所有加工制造资源，包括人员、设备等，可以在整个企业的加工制造系统内进行合理调配，避免了过去同-工种 、在不 同车间出现忙闲不均 ，而协调起 来阻力又 比较大 的现象 ；另外 ，过去 由于资源分属不同车间，当某车间的某-个设备出现故障时，整个车间就会像流水生产线的某个环节受到阻碍-样，生产的正厨行就会被打乱，而现在 由于同-工种设备量 的增加 ，可 以及时在工段 内部进行调整 ，个别设备和人员出现异常状况后《成组技术与生产现代化》20l3年第3o卷第 3期对整个系统影响较小，提高了整个系统资源的利用效率，系统柔性增加。

4.2 技术工人的柔性- 方 面，同工种的人员集 中在-起 ，有利于相互交流和学习，而且在承担任务上也会扩大加工产品的范围，从而提高自身的技能水平，产品加工的局限性减小了；另外，每-工段都由许多相似工种的人员组成，为了解决工种之间忙闲不均的状况，各工段从每-工种都抽调了部分年轻的技术工人进行多工种培训，使这些人员可以根据任务情况在各工种之间进行调配 ，进-步增加 了系统的柔性.目前 ，企业 已实现 了数铣与普铣之间 ，加工中心与钻削中心之间 ，车工与普铣之间，真空焊接、电焊、电子束焊之间，钳装与电装之间等 10类多技能人员的交叉使用，有效地解决了工种之间任务的不均衡。

5 柔性制造系统局部先进组织方式的应用企业在整个加工制造系统 的布置上采用 了工艺专业化的布置方式，使得产品生产可以在各专业设备和专业技术工人之间实现合理调配，提高了系统资源的使用效率，但随着产品生产任务量的增加以及需求不均衡情况的出现，在个别工种上还是出现了生产瓶颈 ，阻碍了生产进行.因此 ，企业着手对 出现生产瓶颈的局部环节实施新 的组织方式 ，即-人多机和成组技术方式，进-步提高资源的利用效率。

这种组织方式的主要 目的是 ：在产品产量不足 以达到使用流水生产线的情况下，尽量根据产品的-定批量、工艺相似性，使产品生产有-定顺序，让物流流向有-定秩序，以达到提高生产效率、减少中间在制品、缩短生产周期的 目的。

5.1 -人多机生产组织方式的应用- 人 多 机 (0ne Worker，Multiple Machine，OWMM)的基本原理是：如果生产量不足以使-个人看管- 台设备就足够忙的话 ，可以设 置-人看管的小生产线，既可使操作人员保持满工作量，又可以在这种小生产线内使物流流向有-定秩序.这个小生产线 ，即指 由-个人 同时看管的几台设备 ]。

企业加工制造系统的生产设备从种类看主要有车床、铣床、钻床、线切割等设备，加之企业生产的特点是多品种 、小批量生产 ，产 品具有-定 的复杂程度.因此，在这些设备中实现-人多机，需要具备-定的条件：①实行-人多机的设备应当是数控设备，可以由程序 自动进行控制，实现 自动换刀、工作台的自动移动等 ；②产品具有-定 的生产批量，需要-定的加工时间，且加工时间要足以让操作人员去控制下-台机器；③操作人员具备较高的素质，具备基本的装夹经验，熟悉多个操作系统；④实现-人多机的设备应当相对集 中，以便 于操作控制和管理.根据以上这些条件，我们将可实现-人多机 的设备确定在了 7台 VMC750型数控铣加工中心、3台钻削加工 中心和 5台线切割设备上。

在 7台 VMC750型数控铣加工中心配备了 3名技术工人，进行 3人 7机工作模式；在 3台钻削加工中心配备 了 2人 ，进行 2人 3机工作 模式 ；在5台线切割设备配备 了 1人 ，进行 1人 5机的工作模式.所配备的这些人员都具有大专学历，素质较高 ，并工作多年 ，具有 丰富的工作 经验.这种搭配方式的主要依据是设备的生产效率、产品的生产量和加工周期.VMC750型数控铣加 工 中心生产效率较高，每分钟旋转速度可达到 8 000转，而普通设备 只有1 000多转 ；但 由于不 同产 品加工 时间不同 ，有 的产品加工 时间只有 2～10 min，而有的产品加工时间可达到 l0～60 min.为 了减少 准备时间，提高设备效率，这几台设备主要承担小批量产品的生产.因此 ，进行 3人 7机的工作模式可以使 人员 和设 备 的使用 达 到最 佳状 态.3台ZH5120钻削中心 由于生产效率较高，且零件加工时间相对较短 ，1人 1机较 闲 ，1人 3机又会 出现设备闲置状况，因此采用了 2人 3机工作模式。

线切割 CC1O0设备属 于辅助加工设 备 ，加工效 率较低 ，-般零件加工时间都在 0.5～2 h，并且设备操作和编程都相对简单，因此采用了 1人 5机的工作模式。

通过-人多机的生产模式 ，过去 7台数控铣加工中心、3台钻削加工中心需要 10个人操作，现在只需要 5个人 ，而剩余的 5个人，又可以组成-个工作小组，实行 2班工作制.线切割设备也由过去 1人 1机，变成了现在 1人 5机、2班工作模式.因此，在设备 、人员数量不变的情况下，新生产模式增加了相当于 15台设备 1个班次的生产时间，使得生产能力提高了近-倍，有效解决了生产瓶颈问题.而且，这两种生产模式 的转变是相 当灵活 的，在 中小批量生产结束，生产任务量减少的时候，生产系统可以很快恢复到原有的-人-机工作模式。

Group Technology& Production Modernization Vo1.30，No.3，20135.2 成组技术的应用成组技术 (group technology，GT)是按照产 品和零件在某种特征上的相似性把他们分组归类，然后在不同的设备群上进行加工的-种方法[7].所谓某种特征上的相似性”是指形状的相似性 ，加工工艺和加工路线 的相似性.企业产 品是多 品种、小批量生产 ，每种产品的生产量还不足以达到组成流水线的程度，但基于拈化设计思想的推广和应用，企业多种小批量生产产品的组成都有许多相似性，工艺路线也相对 固定.因此 ，我们根据这个特点，将部分铣、钻设备进行相对集中，形成铣-钻-铣加工单元 ：将部分车、铣 、钻设备相对集中，形成车-铣-钻加工单元 ；将铣、线切割设备相对集 中，形成铣-线加工单元.这些加工单元构成了-个个小的生产线，对-定批量的产品或相似性很强的产品实施流水生产加工。

航空类产品基本上是 由 220 mm×110 rnlTl大孝厚度 20～40 ITI1TI不等的拈组成.按照工艺对象专业化布置方式进行生产 ，产品首先要在机加工段进行粗加工；然后转到钳工工段并 根据设备使 用情况进行钻孔等加工，再 由钳工工段 转到机加工段进行精加工.-个拈的加工时间累计起来不足40 min，但加上流转 、工序等待等 环节最少需要 -天.运用成组技术以后 ，把铣加工设备和钻加工设备组成-个小的加工单元 ，进行相对集 中，再局部进行流水生产方式，不到 60 min就可以完成-个拈的加工.企业每年生产类似拈 9 000个左右，过去需要 6个月才能完成，而现在基本上在 3个月 内就可以完成生产 ，效率提高了 5O 。

6 结束语军工电子行业 随着市朝改制 的推进 ，开始面临日益激烈的竞争环境.本文以柔性制造为线索，结合企业在生产组织方式上运用柔性制造思想整合企业 的整个生产加工制造系统 ，来获群争优势 ，分析、提炼和总结，为企业从其他先进管理思想中更为系统、综合地汲全华，提高企业竞争能力提供了参考 ，也可为其他类似企业在生产组织方式 的变革方面提供借鉴。