系統(tǒng)工程原理在平面分段生產(chǎn)線中的應(yīng)用

趙 東

(江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212003)

0 引言

1 平面分段生產(chǎn)線系統(tǒng)三維結(jié)構(gòu)及矩陣

現(xiàn)代造船將船體建造劃分成零件加工、零件裝配、部件裝配、小分段裝配、分段裝配、分段總組、大合攏等7個制造級，不同制造級有著不同的制造工藝。根據(jù)成組技術(shù)的原理，對每一制造級的中間產(chǎn)品按其工藝過程的相似性分類成組，形成不同種類、一定批量的中間產(chǎn)品，這為單件小批量的造船業(yè)提供了運用大批量流水作業(yè)的可能。

在船體建造中，平面分段建造的工作量占船體總建造工作量的50%上。目前船體分段的裝配自動化率低，依然停留在手工裝配的水平上，效率特別低。把工藝相似的分段，按照一定的工藝流程，采用自動化作業(yè)，將減少分段的生產(chǎn)時間，從而大大縮短整個船舶造船周期，增加我國造船業(yè)的競爭力。

構(gòu)建一條平面分段自動裝配生產(chǎn)線，涉及到許多方面。如平面分段裝配工藝流程、廠房、設(shè)備、產(chǎn)量要求等，錯綜復(fù)雜，各項工作相互關(guān)聯(lián)、相互影響。而系統(tǒng)工程是一門現(xiàn)代的組織和管理技術(shù)，以確定的系統(tǒng)為對象，把所要研究的對象作為一個有機組成的整體，按系統(tǒng)科學(xué)的思想方法，以計算機為工具對其進行規(guī)劃、研究、設(shè)計、制造、試驗和使用，使其在整體上達到最優(yōu)目標。因此應(yīng)利用系統(tǒng)工程提出平面分段自動裝配生產(chǎn)線系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)，對影響平面分段自動裝配生產(chǎn)線生產(chǎn)效率的因素認真分析、研究，采取措施，大力提高平面分段生產(chǎn)能力。平面分段自動裝配生產(chǎn)線系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1平面分段自動裝配生產(chǎn)線系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)圖

為了使三維結(jié)構(gòu)易于處理和運行，將時間維6個階段和邏輯維7個步驟歸納為一個系統(tǒng)工程活動矩陣圖，見表1。

表1 系統(tǒng)活動矩陣圖

在矩陣圖里可以清楚地看到，系統(tǒng)的各項活動是相互聯(lián)系、相互影響的。為了使生產(chǎn)管理按系統(tǒng)的思維開展，列出了在6個階段和7個步驟所進行的活動內(nèi)容。即在規(guī)劃階段通過信息搜集、調(diào)查分析、明確問題;在方案階段，作好系統(tǒng)目標設(shè)計，確定目標;在研制階段，進行系統(tǒng)分析、綜合，優(yōu)化方案，做出決策;在生產(chǎn)、運行、更新階段，要對系統(tǒng)的實施認真檢驗、評價，糾正偏差，進入下一個循環(huán)。針對存在的問題不斷調(diào)整，直到達到確定的工作目標。

2 系統(tǒng)的建立

2．1 明確問題

平面分段自動裝配生產(chǎn)線應(yīng)該具備如下功能:將已經(jīng)做好的零件和部件放入裝料架、自動行車能自動有序的從裝料架上取料，并自動精確地移動到指定的零件位置上固定。整個框架固定成型后，用自動、半自動或手工進行焊接，然后整體吊離工作臺。將平面分段自動裝配生產(chǎn)線看作一個大系統(tǒng)，利用系統(tǒng)工程原理，構(gòu)建高效、穩(wěn)定的平面分段自動裝配生產(chǎn)線，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上，大力提高造船生產(chǎn)效率。

2．2 建立系統(tǒng)模型

平面分段自動裝配生產(chǎn)線生產(chǎn)效率是由生產(chǎn)線的節(jié)拍來決定的，生產(chǎn)線的節(jié)拍由裝配、焊接、運輸3個小系統(tǒng)來決定。各個小系統(tǒng)本身以及它們之間是按一定方式聯(lián)系的，彼此之間相互依賴、相互制約。根據(jù)系統(tǒng)的整體性原則和相關(guān)性原則，要保證平面分段自動裝配生產(chǎn)線穩(wěn)定、高效生產(chǎn)，不能孤立地強化某一工序(或工位)，而應(yīng)把整條生產(chǎn)線視為一個大的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)又是由3個子系統(tǒng)——裝配子系統(tǒng)、焊接子系統(tǒng)、運輸子系統(tǒng)所組成的系統(tǒng)模型，如圖2所示。焊接子系統(tǒng)中拼板采用FCB(Flex Cooper Backing，焊劑銅襯墊單面埋弧自動焊)法。

2．3 確定系統(tǒng)目標

3個子系統(tǒng)具有各自的功能。裝配子系統(tǒng)主要是把零、部件按指定的工藝流程快速裝入料架，且裝配精度高，符合工藝要求，從而實現(xiàn)零、部件的自動裝配。焊接子系統(tǒng)保證自動焊焊接質(zhì)量高，焊接速度快，達到企業(yè)質(zhì)量要求。運輸子系統(tǒng)重點是及時、準確、安全地將分段輸送給下道工序。這3個子系統(tǒng)之間存在著相互依賴、相互制約的作用，焊接質(zhì)量要靠裝配質(zhì)量保證，而裝配質(zhì)量要靠運輸裝置輸送到位，符合裝配要求。3個子系統(tǒng)共同作用方可生產(chǎn)出合格平面分段，3個子系統(tǒng)有機組合，才能實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的目的。

應(yīng)用系統(tǒng)工程原理，對生產(chǎn)線系統(tǒng)進行分析，確定以下目標:當前，年生產(chǎn)平面分段約x1個以上，平均每班生產(chǎn)y1個。如果要達到每年建造N艘萬噸級貨船，則每年需生產(chǎn)平面分段x2個以上，即每班平均生產(chǎn)y2個平面分段。所以新的生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力定為每班生產(chǎn)y2個平面分段，即每h生產(chǎn)1個(假定每班8 h)，生產(chǎn)線上所有工位都以h為一個生產(chǎn)節(jié)拍同步工作。系統(tǒng)目標圖如圖3所示。

圖2 系統(tǒng)模型圖

2．4 系統(tǒng)分析

(1)系統(tǒng)功能分析

平面分段自動裝配生產(chǎn)線是由一系列工序來實現(xiàn)的，工藝流程主要包括拼板、FCB焊接、號料、切割、骨材裝配、骨材焊接、輸送等。因此，平面分段自動裝配生產(chǎn)線系統(tǒng)應(yīng)具有如圖4所示功能。系統(tǒng)通過各相關(guān)工藝環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮各環(huán)節(jié)的效能，最終實現(xiàn)穩(wěn)定、高效地生產(chǎn)出平面分段的目標。

圖3 系統(tǒng)目標圖

圖4 系統(tǒng)功能圖

(2)系統(tǒng)狀態(tài)分析

對于國外同類設(shè)備，由于國外人力少，相應(yīng)的機械設(shè)備多，生產(chǎn)線的裝配設(shè)備不能滿足國內(nèi)企業(yè)實際情況。結(jié)合企業(yè)實際情況及該套設(shè)備的技術(shù)要求，引進關(guān)鍵設(shè)備，其余應(yīng)自行設(shè)計。

(3)系統(tǒng)方案及關(guān)鍵技術(shù)分析

為實現(xiàn)設(shè)計目標，考慮到企業(yè)實際情況及國內(nèi)配套能力，在引進關(guān)鍵設(shè)備的基礎(chǔ)上，利用自身的技術(shù)力量，自行制造平面分段自動裝配生產(chǎn)線。本方案中的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備是移動零、部件進行精確定位安裝的行車，它應(yīng)該具有如下功能:

其中自動定位是核心的關(guān)鍵技術(shù)。零部件的固定可通過設(shè)計機械裝置或其他的工裝來實現(xiàn)，其目的是為了使零部件之間的間隙能滿足焊接要求。

3 系統(tǒng)的實施

3．1 進行工序質(zhì)量控制點管理

(1)為使各工序能夠處于較好的控制狀態(tài)，保證生產(chǎn)過程達到規(guī)定的質(zhì)量要求，對影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵部位、薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)置工序質(zhì)量管理點進行控制管理，發(fā)現(xiàn)偏離工藝要求，及時調(diào)整系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)，使生產(chǎn)過程的質(zhì)量情況始終處于受控狀態(tài)。

(2)建立質(zhì)量體系，完善質(zhì)量檢驗過程。

(3)把所有的設(shè)備按其操作要求，加強檢查，觀察設(shè)備運行情況，維護保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障隱患及時處理。

3．2 健全設(shè)備檔案工詐

做好設(shè)備說明書、備品配件手冊、設(shè)備臺帳等管理工作，為正確使用設(shè)備、充分發(fā)揮設(shè)備效能提供基礎(chǔ)資料。

4 結(jié)語

運用系統(tǒng)工程的原理和方法，對平面分段生產(chǎn)線系統(tǒng)方案進行優(yōu)化，為企業(yè)構(gòu)建平面分段生產(chǎn)線系統(tǒng)提供科學(xué)指導(dǎo)，實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。

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