成組技術(shù)“管件族制造法”的應(yīng)用與探索

PAGEPAGE1成組技術(shù)“管件族制造法”的應(yīng)用與探索張凱峰、楊心江、鄭琳、于雪梅、李淑珍、婁錦博（大連中遠(yuǎn)船務(wù)）一、概述船舶管路系統(tǒng)是船舶舾裝工程中的重要組成部分，其涉及面廣、作業(yè)量大、設(shè)計(jì)和制造安裝周期長(zhǎng)。船舶管子制作又是管路系統(tǒng)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)：船舶管路生產(chǎn)工時(shí)約占造船總工時(shí)的8%-12%，而管子加工工時(shí)約占管路總工時(shí)的65%以上。近年來(lái)，隨著單元組裝率和預(yù)舾裝率的不斷提高，特別是托盤配盤管理體制的不斷改進(jìn)，使大量外場(chǎng)工作轉(zhuǎn)移到內(nèi)場(chǎng)進(jìn)行，內(nèi)場(chǎng)管子加工的工作量亦隨之增加，因此大幅度提高管子加工效率，對(duì)縮短造船周期意義重大。長(zhǎng)期以來(lái)，管子制造一直沿用傳統(tǒng)的單件制造方法，根據(jù)測(cè)繪的管子零件圖，按照管子下料-曲彎-平臺(tái)裝配-焊接-打磨-水壓試驗(yàn)-探傷交驗(yàn)-表面處理-分揀儲(chǔ)存的工藝流程組織管子加工生產(chǎn)。隨著船舶設(shè)計(jì)軟件的不斷開(kāi)發(fā)和升級(jí)，世界造船業(yè)已經(jīng)普遍解決了管子零件的設(shè)計(jì)問(wèn)題。然而，從目前多數(shù)造船企業(yè)來(lái)看，我國(guó)國(guó)內(nèi)管子制作仍以單件生產(chǎn)為主。過(guò)去是設(shè)計(jì)落后，生產(chǎn)緩慢；現(xiàn)在是設(shè)計(jì)超前，生產(chǎn)滯后。單件制造方法不能批量進(jìn)行管材套料，管材利用率低；大小口徑的管子同時(shí)彎制作業(yè)，彎管機(jī)的彎模頻繁更換，耗時(shí)費(fèi)力；管子校對(duì)裝配作業(yè)笨重復(fù)雜，過(guò)程銜接差；管子法蘭、支管等的焊接無(wú)法采用自動(dòng)焊接，均需采取逐個(gè)焊口手把焊接，生產(chǎn)效率低。落后的傳統(tǒng)工藝，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)適應(yīng)不了造船生產(chǎn)的需求。目前國(guó)外一些先進(jìn)船廠正在應(yīng)用的“管件族制造法”，國(guó)內(nèi)有些船廠，通過(guò)技術(shù)改造和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，也在積極探索應(yīng)用這種方法，不斷尋求管件制作的工藝改革，以期大幅度提高工作效率。近年來(lái)，大連中遠(yuǎn)船務(wù)管加工工區(qū)根據(jù)“管件族制造法”的先進(jìn)理念，按照“管件族制造法”的原理和原則進(jìn)行管子加工工藝設(shè)計(jì)及生產(chǎn)管理優(yōu)化組合，率先進(jìn)行先進(jìn)技術(shù)的嘗試和創(chuàng)新。“管件族制造法”摒棄了以往落后的管子單件制造的傳統(tǒng)方式，實(shí)行以成組技術(shù)理論為指導(dǎo)的批量制造方法，對(duì)管系生產(chǎn)工藝及作業(yè)模式等進(jìn)行了根本性的改革。二、管件族制造法的基本原理成組技術(shù)的相似原理與制造原理是管件族制造法的理論基礎(chǔ)。一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家早于20世紀(jì)三四十年代就開(kāi)始了成組技術(shù)的相似原理與制造原理研究，美國(guó)“自由輪”的批量建造就是成功運(yùn)用成組技術(shù)的結(jié)果。從20世紀(jì)80年代初，國(guó)內(nèi)造船行業(yè)開(kāi)始研究并探索成組技術(shù)在管子、柴油機(jī)零件制造中的應(yīng)用。研究證明，管子制造應(yīng)用以成組技術(shù)相似原理與制造原理為基礎(chǔ)的管件族制造法，可極大地提高生產(chǎn)效率。（一）成組技術(shù)相似性原理世界上所有事物都可以進(jìn)行相似性的比較和分析，通過(guò)劃線、歸類和分組，劃分成屬性相同或相似的若干組，每組事物可以通過(guò)相同或相近的規(guī)律來(lái)辨識(shí)，以便采用相似的簡(jiǎn)單方法處理好同一組內(nèi)的相近事物，去獲得事半功倍的效果。這一分組解決的辦法就稱之為成組技術(shù)相似性原理。將這一基本原理應(yīng)用于管子制造，就可以根據(jù)管子屬性和加工方法的相似性，將全船雜亂無(wú)章的管子進(jìn)行劃線、歸類和分組，劃分成若干個(gè)屬性相同、加工有序的管子零件加工組合，這個(gè)加工組合也就是一個(gè)“家族”，因此可稱之為管子零件族，簡(jiǎn)稱為“管件族”。（二）成組技術(shù)制造原理把整體的無(wú)序組合變?yōu)閭€(gè)體的有序組合、把全局的復(fù)雜組合變?yōu)榫植康暮?jiǎn)單組合后，由于同一管件族內(nèi)的每一根管子的基本屬性相似，加工的工藝方法相近，所以可對(duì)每族管子零件采取與其相適應(yīng)的加工方法來(lái)制作，此方法使用于同族內(nèi)的所有管子，這樣就可以預(yù)先設(shè)定其工藝流程，加工設(shè)備可根據(jù)工藝流程的需要建立成組平面布置的生產(chǎn)小單元，以生產(chǎn)線甚至流水線來(lái)組織大批量專業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)有秩序、有節(jié)奏的高效率生產(chǎn)。對(duì)相同屬性的零件，利用其加工方法相同或相似的有利條件來(lái)實(shí)施批量、高效生產(chǎn)的理論就是成組技術(shù)制造原理。用這個(gè)制造原理對(duì)所有的各族管子零件進(jìn)行專業(yè)劃分，有利于重復(fù)簡(jiǎn)單工作提高工作效率；有利于提高機(jī)械化操作水平，有利于測(cè)定修改勞動(dòng)定額。三、管件族制造法的工藝探索目前，管子加工“管件族制造法”在國(guó)內(nèi)一些船廠基本處在積極探索和效仿階段，至今還沒(méi)有一個(gè)完整的可以照搬借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)；而且各個(gè)船廠各自的經(jīng)營(yíng)綱領(lǐng)、生產(chǎn)組織原則以及船舶產(chǎn)品對(duì)象都不盡相同，所以必須根據(jù)自己船廠的特點(diǎn)及現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，加緊進(jìn)行“管件族制造法”工藝設(shè)計(jì)。（一）、管子制作產(chǎn)品管件族的劃分成組技術(shù)“管件族制造法”的核心是管件族的相似性組合。大連中遠(yuǎn)船務(wù)管加工工區(qū)根據(jù)管子的屬性及管子零件的結(jié)構(gòu)形式和工藝特征，首先將管子按屬性劃分為I、II、III級(jí)鋼管，不銹鋼管，銅管，銅鎳管等；然后按管子的結(jié)構(gòu)形式和工藝特征劃分為直管，彎管，直管+直支管（彎支管），彎管+直支管（彎支管），彎頭管等；再按管子的大、中、小口徑將上述劃分再細(xì)分幾個(gè)管件族。并按連接附件或連接方式的不同再細(xì)分。按照上述管子零件族的劃分原則，將管子制作劃分為“A”、“B”、“AA”、“AB”、“B(1)”、“IIIA大”、“IIIB中”、“IIIB（1）小”...等二十多個(gè)工位，確定其管件族編碼，編制“管子制作流程卡”，按“工位”拆分圖冊(cè)，將相同類型的“直管”、“彎管”、“直管+支管”、“彎頭對(duì)接管”等管件歸類分組編卡，集合二十幾個(gè)工位組織流水作業(yè)生產(chǎn)。（詳見(jiàn)表管件族工位劃分表）（二）、管子加工場(chǎng)平面布置及工位流程我廠目前生產(chǎn)的船舶從30000—92500噸，工區(qū)制作的管子口徑大多在DN20-DN500mm，工區(qū)每年生產(chǎn)的管子達(dá)到20萬(wàn)根以上，根據(jù)各種規(guī)格管子的負(fù)荷比例、加工產(chǎn)品管件族的單元?jiǎng)澐旨坝嘘P(guān)原則要求，加工區(qū)域工藝生產(chǎn)流程設(shè)置如下：1、四大區(qū)域。管子零件的制造是通過(guò)特定的加工區(qū)域來(lái)完成的，為了滿足一組工藝相似的管件加工需要，針對(duì)各族管子零件的材質(zhì)和管徑大小不同，需加工的設(shè)備功能也有差異的情況，就需要按管徑和材質(zhì)來(lái)分別組建加工區(qū)域。目前，管加工工區(qū)將廠房按跨劃分為四大加工區(qū)域。1）小型加工區(qū)域DN15-DN50的鋼管、不銹鋼管、銅管。2）中型加工區(qū)域DN65-DN150的鋼管、不銹鋼管、銅管。3）大型加工區(qū)域DN200以上的鋼管、不銹鋼管、銅管。4）有色金屬加工區(qū)域2、每個(gè)加工區(qū)域又按管件族的工位要求劃分成若干加工單元。管子加工單元是指為完成一組相似管件族而布置在一個(gè)封閉區(qū)域內(nèi)的一組設(shè)備，在一個(gè)設(shè)備組內(nèi)完成一個(gè)零件系列加工所需要的全部工序，形成封閉的生產(chǎn)能力。加工單元與管件族工位相對(duì)應(yīng)，所以每個(gè)加工單元又是管件族工位單元，設(shè)備的配備以管件族工序內(nèi)容而定。3、每個(gè)單元又按管件族的工位形成各自工序內(nèi)容加工路線。設(shè)備進(jìn)行成組平面布置后，各管件族按其工位特點(diǎn)形成特定的分道加工線，工人可以在特定工位的設(shè)備上操作，只受零件完成時(shí)間的限制，形成有節(jié)奏的生產(chǎn)。零件在加工過(guò)程中的傳遞或輸送不是按批進(jìn)行，而是盡量按單件轉(zhuǎn)移，幾乎沒(méi)有多少停頓時(shí)間，完全以一定節(jié)奏生產(chǎn)的生產(chǎn)線或流水線方式進(jìn)行。這樣，每個(gè)管件族按照工位設(shè)定的動(dòng)作要領(lǐng)和作業(yè)節(jié)奏，實(shí)行分道作業(yè)的機(jī)械化、自動(dòng)化的高效生產(chǎn)。四、管件族制造法的生產(chǎn)管理措施及控制手段成組技術(shù)“管件族制造法”是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。就像一個(gè)社會(huì)，每個(gè)人都有自覺(jué)的行為規(guī)范，整個(gè)社會(huì)才會(huì)有穩(wěn)定的秩序。每個(gè)工位各自有效運(yùn)作，才會(huì)保證整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)一致。所以要使整個(gè)系統(tǒng)順暢運(yùn)作起來(lái)，必須有統(tǒng)一的布局和全局管理辦法及局部管控手段。（一）、計(jì)算機(jī)輔助管理1、全盤掌握管件制作信息，錄入數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)。按照以下29個(gè)內(nèi)容為一行建立單船數(shù)據(jù)庫(kù)，每條船需錄入近2萬(wàn)5千行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，基本可以掌握管件制作的全部信息。2、編程管子零件圖“圖紙審閱小程序”，確保圖紙的正確性。3、按工位拆分圖冊(cè)，必須達(dá)到一定的數(shù)量，才能滿足各個(gè)工位的需要。一般管子在500根左右編一個(gè)批次，一個(gè)批次可能是一本圖冊(cè)，也可能是10本、20本圖冊(cè)，編程自動(dòng)《工藝分卡系統(tǒng)》小軟件，減輕了圖紙拆分的工作量，避免了圖紙拆分的混亂。4、建立信息共享平臺(tái)等。技術(shù)組建立數(shù)據(jù)庫(kù)等各項(xiàng)信息，為生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)提供全過(guò)程的信息服務(wù)。（二）、編制作業(yè)流程卡根據(jù)單船數(shù)據(jù)庫(kù)的批次數(shù)據(jù)，編制“管段制作流程卡”、“管段制作流程卡材料統(tǒng)計(jì)表”、“管段制作流程卡下料單”等。首先把雜亂無(wú)章的管件有秩序地編制成工位卡，然后按照流程卡的要求組織工序流程、材料配送、工時(shí)測(cè)定、質(zhì)量檢驗(yàn)、管件分揀集配等。1、“管段制作流程卡”。表述一個(gè)管件族卡號(hào)，管件下料長(zhǎng)度、附件型號(hào)、管型、磅壓要求、管子內(nèi)外表面處理方式等，并規(guī)定了管件的流動(dòng)方向。2、“管段制作流程卡材料統(tǒng)計(jì)表”。把這個(gè)管件族卡上所統(tǒng)計(jì)的材料附件送到該工位，并能準(zhǔn)確掌握其作業(yè)工時(shí)。3、“管段制作流程卡下料單”。根據(jù)該的精確料長(zhǎng)計(jì)算，進(jìn)行一次無(wú)余量切割，并按工位卡號(hào)準(zhǔn)確送到指定工位。（三）、加強(qiáng)崗位技術(shù)培訓(xùn)，培養(yǎng)智能型管理人員及多能化、復(fù)合型生產(chǎn)技術(shù)工人按照成組技術(shù)管件族的生產(chǎn)方式，局部的快捷節(jié)奏和整體的協(xié)調(diào)一致，對(duì)管子加工生產(chǎn)的全過(guò)程提出更高的要求。工位的劃分和作業(yè)程序簡(jiǎn)約，對(duì)操作者來(lái)說(shuō)，并不意味著操作技術(shù)簡(jiǎn)單了，而是技術(shù)更細(xì)化、更嚴(yán)謹(jǐn)、更專業(yè)。這就要求操作者必須明確每一個(gè)工位的作業(yè)基準(zhǔn)，全面掌握從管子下料開(kāi)始直至完工交驗(yàn)全過(guò)程的各個(gè)工位的操作技能，通過(guò)不斷的全面的技術(shù)培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)工人多能化，大力培養(yǎng)復(fù)合型人才。（四）、嚴(yán)格工藝管理1、編制工序作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，明確作業(yè)要求、檢驗(yàn)程序及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。2、實(shí)行管子無(wú)余量下料，編制《彎管無(wú)余量計(jì)算表》及編寫《管子無(wú)余量計(jì)算方法》等。3、推行管子先焊后彎新工藝編制《管子先焊后彎法蘭孔旋轉(zhuǎn)的計(jì)算及其操作方法》和《管子先焊后彎設(shè)備要求參數(shù)表》4、加強(qiáng)管子標(biāo)識(shí)、字頭管理及管子分揀配送的嚴(yán)格制度管子制作過(guò)程是按照作業(yè)單元?jiǎng)澐值模茏蛹涫切枰凑辗侄芜M(jìn)度要求來(lái)進(jìn)行分揀裝盤，在各個(gè)船只開(kāi)工前就制訂《XXX系列船打字頭規(guī)定》，為管子配盤配送創(chuàng)造必要條件。五、效果大連中遠(yuǎn)船務(wù)管加工工區(qū)是一個(gè)新組建是管加工單位，采取成組技術(shù)管件族的管加工方法，在生產(chǎn)上始終處于主動(dòng)地位，從2008年至今，船廠相繼開(kāi)工交驗(yàn)十幾條船，管子加工從來(lái)沒(méi)有影響前方管子安裝計(jì)劃。由于采用先進(jìn)的管子加工設(shè)備，從根本上改變了落后的管子制作工藝，也大大提高了管子加工質(zhì)量，由于采用了相貫線切割機(jī)、彎頭裝焊機(jī)、高效焊接機(jī)械、數(shù)控彎管機(jī)等高端設(shè)備，管子加工外觀質(zhì)量和探傷質(zhì)量不但滿足國(guó)內(nèi)造船規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，而且也滿足了國(guó)際船級(jí)社的規(guī)范要求。六、結(jié)束語(yǔ)成組技術(shù)“管件族”制造法是一項(xiàng)需要不斷完善的系統(tǒng)工程。工位內(nèi)容需不斷細(xì)化，工位銜接需更加緊密，整體布局需更趨于合理；過(guò)程實(shí)施需要精密組織，精心