系統工程原理在平面分段生產線中的應用

趙 東

(江蘇科技大學船舶與海洋工程學院，江蘇鎮江212003)

0 引言

1 平面分段生產線系統三維結構及矩陣

現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。根據成組技術的原理，對每一制造級的中間產品按其工藝過程的相似性分類成組，形成不同種類、一定批量的中間產品，這為單件小批量的造船業提供了運用大批量流水作業的可能。

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，將減少分段的生產時間，從而大大縮短整個船舶造船周期，增加我國造船業的競爭力。

構建一條平面分段自動裝配生產線，涉及到許多方面。如平面分段裝配工藝流程、廠房、設備、產量要求等，錯綜復雜，各項工作相互關聯、相互影響。而系統工程是一門現代的組織和管理技術，以確定的系統為對象，把所要研究的對象作為一個有機組成的整體，按系統科學的思想方法，以計算機為工具對其進行規劃、研究、設計、制造、試驗和使用，使其在整體上達到最優目標。因此應利用系統工程提出平面分段自動裝配生產線系統的三維結構，對影響平面分段自動裝配生產線生產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能力。平面分段自動裝配生產線系統的三維結構圖如圖1所示。

圖1平面分段自動裝配生產線系統的三維結構圖

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

表1 系統活動矩陣圖

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

2 系統的建立

2．1 明確問題

平面分段自動裝配生產線應該具備如下功能:將已經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線看作一個大系統，利用系統工程原理，構建高效、穩定的平面分段自動裝配生產線，在保證質量的基礎上，大力提高造船生產效率。

2．2 建立系統模型

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

2．3 確定系統目標

3個子系統具有各自的功能。裝配子系統主要是把零、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，從而實現零、部件的自動裝配。焊接子系統保證自動焊焊接質量高，焊接速度快，達到企業質量要求。運輸子系統重點是及時、準確、安全地將分段輸送給下道工序。這3個子系統之間存在著相互依賴、相互制約的作用，焊接質量要靠裝配質量保證，而裝配質量要靠運輸裝置輸送到位，符合裝配要求。3個子系統共同作用方可生產出合格平面分段，3個子系統有機組合，才能實現高效、穩定的目的。

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

圖2 系統模型圖

2．4 系統分析

(1)系統功能分析

平面分段自動裝配生產線是由一系列工序來實現的，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線系統應具有如圖4所示功能。系統通過各相關工藝環節，充分發揮各環節的效能，最終實現穩定、高效地生產出平面分段的目標。

圖3 系統目標圖

圖4 系統功能圖

(2)系統狀態分析

對于國外同類設備，由于國外人力少，相應的機械設備多，生產線的裝配設備不能滿足國內企業實際情況。結合企業實際情況及該套設備的技術要求，引進關鍵設備，其余應自行設計。

(3)系統方案及關鍵技術分析

為實現設計目標，考慮到企業實際情況及國內配套能力，在引進關鍵設備的基礎上，利用自身的技術力量，自行制造平面分段自動裝配生產線。本方案中的關鍵技術設備是移動零、部件進行精確定位安裝的行車，它應該具有如下功能:

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

3 系統的實施

3．1 進行工序質量控制點管理

(1)為使各工序能夠處于較好的控制狀態，保證生產過程達到規定的質量要求，對影響產品質量的關鍵部位、薄弱環節，設置工序質量管理點進行控制管理，發現偏離工藝要求，及時調整系統設備參數，使生產過程的質量情況始終處于受控狀態。

(2)建立質量體系，完善質量檢驗過程。

(3)把所有的設備按其操作要求，加強檢查，觀察設備運行情況，維護保養，發現設備故障隱患及時處理。

3．2 健全設備檔案工詐

做好設備說明書、備品配件手冊、設備臺帳等管理工作，為正確使用設備、充分發揮設備效能提供基礎資料。

4 結語

運用系統工程的原理和方法，對平面分段生產線系統方案進行優化，為企業構建平面分段生產線系統提供科學指導，實現系統的最優化，提高了企業的生產效率。

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