基于工序（精选12篇）
基于工序 篇1
摘要：本文论述了3D打印技术与传统熔模铸造相结合的一种新型铸造方法, 即以3D打印而成的树脂基熔模替换传统蜡基熔模。熔模由3D打印直接快速成型可以替代传统工艺中制造压型和压制蜡模这两个步骤, 打印熔模也可同蜡基熔模一样在脱蜡和焙烧中完全除去。这种铸造方法在一些应用领域有成本低、流程简单、快捷高效和铸件精密度高等特点, 在实际生产和科学研究中有很高的实用价值。
关键词：3D打印,熔模铸造,光敏树脂
0引言
近年来, 3D打印技术迅速发展, 广泛应用于多个制造业领域, 如医疗、建筑、电子、模具制造、艺术创意产品、珠宝制作等。3D打印技术作为一种快速成型技术, 与铸造有很强的契合性, 能很好的应用于传统的铸造生产中。其中, 熔模精密铸造与3D打印技术就进行了很好的结合。熔模铸造是一种传统的工业铸造技术, 通常是通过失蜡法得到一次性模型, 从而达到精密铸造的目的。德国一家工具钢制造企业尝试用3D打印而成的树脂模型替代熔模铸造中的蜡基模料, 这种做法能提高熔模铸造的精度和速度, 并在一些应用中降低成本。
自20世纪末, 3D打印技术得到了长足的发展, 精度得到了显著提高, 打印材料也从单一种类发展到金属、树脂、细胞等多种材料[8], 打印速度也相应加快。自3D打印技术问世以来, 国内外都十分重视对其的研究, 国际上较为先进的3D打印机可以在0.01的单层厚度上实现600dpi的精确分辨率。国内的技术稍显落后, 虽然自引进3D打印以来, 国内许多高校都对3D打印技术进行了自主研发, 也取得了不错的成果, 但是总的来说, 相比国外技术发达国家还是有较大差距。
1总体工艺框架
传统的熔模铸造工艺通常分为工艺设计、制造压型、制造蜡模、组合蜡模、制壳、脱蜡和焙烧、浇注、 脱壳、后处理九个步骤。3D打印的加入可以替代制造压型、制造蜡模这两个步骤, 提高生产效率, 并且节约制造压型的成本。
2工艺流程
2.1材料选择
熔模铸造对模料的性能要求较高, 一般要求模料的熔化范围在50~80摄氏度, 线收缩率应小于1.0%, 有一定的强度和硬度, 有较好的涂挂性, 灰分应低于0.05%[2]。这些因素都限制3D打印的材料选择。环氧树脂和somos19120材料是两种光敏树脂, 由聚合物单体与预聚体组成, 其中加有光 (紫外光) 和引发剂 (或称为光敏剂) 这两种材料都可用于打印熔模铸造的模料[5]。其中, 环氧树脂的含灰量极低, 800摄氏度焙烧后的残余灰分小于0.01%, 收缩率较低, 有很好的尺寸稳定性, 有助于提高铸造精度, 而且不含重金属锑。Somos19120材料为粉红色, 拥有低灰分和高精度等特点。聚甲基丙烯酸甲酯 (缩写代号为PMMA) 俗称有机玻璃, 这种材料相对来说价格低廉, 无毒环保, 具有较高的强度和硬度, 软化点约为73摄氏度, 在700摄氏度以上焙烧灰极低。PMMA易溶于有机溶剂, 有利于打印成型后的表面抛光。本工艺采用聚甲基丙烯酸甲酯作为熔模铸造的材料[4]。
2.2工艺设计
根据铸件结构和浇注性质, 设计出相应的工艺方案, 合理设置浇冒口系统。浇冒口系统一般有三种类型, 顶注式适用于高度较低的铸件, 底注式适用于有色金属铸件, 侧注式适用于一次多个熔模的浇注[3]。其中侧注式在熔模铸造工艺中应用最为广泛。
2.3模型制备
在进行3D打印之前, 需要在电脑上预先设计好将要制造零件的3D模型[7], 可使用的软件有Solid- works、Open SCAD、Auto CAD、MAYA、3-MATIC等。 将设计好的3D模型转换为STL格式导出, 拷贝到与3D打印机相关联的电脑中进行打印。为了提高铸件表面精度, 打印好的树脂模型需进行抛光处理。
2.4安装冒口
检查模型表面和组织无缺陷后, 在预先设计好的冒口位置粘接冒口。粘接完成后应检查确认模型、 冒口以及连接处没有剩余粘接剂和缝隙。
2.5制壳
模料的制壳有灌注石膏型和涂挂耐火涂料两种方式。以涂挂耐火涂料为例, 经过抛光的模型放入预先配置好的浆状耐火涂料中, 涂挂均匀 (熔模上剩余涂料流动均匀且不再连续下滴) 后, 进行撒砂。重复涂挂和撒砂两个步骤, 每涂挂和撒砂一层后, 都需进行充分干燥和硬化。硅溶胶是一种常用的铸造型壳涂料, 以铝矾土为主要耐火材料, 高温强度好, 稳定性强, 干燥焙烧时主要蒸发物是水, 绿色环保, 近年来应用十分广泛, 但由于对熔模的润湿性较差, 在涂挂涂料前需要预先将模料润湿[1]。
2.6脱蜡和焙烧
型壳完全干燥硬化后, 把内含模料的型壳放入高温炉 (700~900℃) 中焙烧, 直至模料完全燃尽。除了去除树脂熔模, 焙烧的目的还包括去除型壳中的水分、盐分等, 降低型壳浇注时的发气性, 提高透气性, 降低型壳与金属液的温度差, 有效提高金属液的充型能力[6]。
2.7浇注
金属液的浇注温度、浇注速度等都对铸件的质量有很多的影响, 所以应当严格控制。浇注方法与其他铸造方法有共通之处, 应根据铸件的构造和性质进行相应设计。
2.8脱壳和后处理
脱壳和后处理流程图如图一所示。
金属液完全凝固冷却后, 即可敲去型壳, 清理铸件。检查清理后的铸件, 去除一些毛刺缺陷或根据铸件的工作需要进行热处理。
3结束语
在一些复杂机械零件的生产制造中, 比如变速箱、发动机前端附件驱动系统支架或其他动力传输设备等, 常需要试验开发和小批量制造, 常规的熔模铸造技术不够高效并且成本高昂, 3D打印技术的加入可以大大改善现状。
其一, 3D打印模型的精度高于普通蜡基模型。 由于不受蜡膏压注方法的限制, 模型结构也更复杂多变。其二, 3D打印模型的强度高于普通蜡基模型。 在制模、制壳、运输等过程中模型不易发生破损、断裂和表面擦伤。其三, 如上所述的三种材料高温焙烧后的灰分都极低, 因此, 3D打印模型还具有残留少的优势。其四, 在小批量生产和科学实验中, 传统的熔模铸造中需要制造熔模压型以及制备蜡膏, 周期较长, 成本较高, 3D打印模型克服了这一缺点, 显著提高了生产效率并且降低了成本。
参考文献
[1]孙敏.熔模铸造[M].北京:北京理工大学出版社, 2009.
[2]戴斌煜.金属精密液态成形技术[M].北京:北京大学出版社, 2012.
[3]罗利华, 章舟.熔模精密铸造技术问答 (第二版) [M].北京:化学工业出版社, 2012.
[4]Wohlers Associates Inc.Wohlers report 2012[R].2012.
[5]刘厚才, 莫健华, 刘海涛.三维打印快速成形技术及其应用[J].机械科学与技术, 2008, 27 (09) :1184-1186.
[6]姜不居, 李传轼.熔模精密铸造[M].北京:机械工业出版社, 2004.
[7]Fang Yu.Matheatical modeling and experimental study of squeeze casting of magnesium alloy AM50A and aluminum alloy A356[D].Windsor, Ontario, Canada:University of Windsor, 2006.
[8]Berman B.3D printing:The New Industrial evolution[J].Business Horizons, 2012, 55 (02) :155-162.
基于工序 篇2
特殊工序评审准则
编制
审核
批准 日期
目的
识别钢管生产与检验过程中的特殊过程，并对其进行识别和评定。2 范围
适用于螺旋焊管及直缝电阻焊钢管特殊过程确认和识别。3 特殊过程的识别
特殊过程是指某些加工质量不易或不能通过其后的检验或试验而得到充分验证的过程；
根据特殊过程的定义和API规范的规定，本公司特殊过程为：
SAW：成型、补焊、自动焊
EW：焊缝热处理、定径和焊接
钢管无损检测：射线检验，超声波检验 4 职责及权限
技术部组织有关部门对特殊过程进行确认及评定，并对于验证特殊过程的检验与试验设备进行监控，防止未经检定的设备用于验证特殊过程的产品。
人力资源部应单独对特殊过程人员建立档案，并实施监控。
设备动力部应对特殊过程所涉及的设备进行实施监控，并建立相应的台账。
4.1 评审依据人、设备、材料、方法及作业指导书来确认特殊过程，对特殊过程中形成的产品进行验证，并确此特殊过程的能力能满足产品标准的要求。4.2 特殊过程有效控制，其控制包括： a)制定特殊过程确认规定
b)对特殊过程人员进行资格鉴定，对设备进行认可 c)特殊过程必须按经过鉴定的控制规定进行连续的监视 d)记录和保存特殊过程确认和监视记录 e)按规定的期限和要求进行重新确认
注：“连续的”一词是指持续的或一定频次的。4.3 特殊过程重新确认：
4.3.1 发现经确认的过程产品质量不符合标准时 4.3.2 设备更新时
4.3.3 人员变动时或三个月未参加特殊过程操作时 4.3.4 作业工艺变更时或不符合标准要求时 4.3.5 上次评定后时间超过一年的 5 记录应整齐完整，字迹清晰、工整 6 相关文件
《中频正火控制程序》 《检验规程》 《焊接控制程序》 7 相关记录
复杂工序带来烹饪乐趣 篇3
淡奶油、杏鲍菇、小番茄、芦笋、洋葱、蒜片、鲈鱼、橄榄油、盐、黑胡椒、香叶、长城干白、柠檬等。
制作过程（如图1-8）
1、 腌制的过程。在新鲜洗净的鲈鱼中加入盐、柠檬、黑胡椒、葡萄酒腌制大概3-5分钟。
2、 将准备好的素菜炒好待用。素菜包括芦笋、杏鲍菇、小番茄等，用橄榄油加入盐、胡椒炒熟，最后再加入少许淡奶油调味炒好。
3、 将腌制好的鲈鱼用高温煎。大概30秒左右，见到鱼皮脆黄便可关火。
4、 焗的过程。用事先准备好的料包在鱼皮表面，包裹住整只鱼，大概用时2-3分钟。看到整只鱼煎好即可。
5、 吸油。将焗好的鱼表面多余的油份吸尽。
6、 摆盘。最后将炒好的素菜，摆在鱼的表面并加入酱汁即可。
让人眼花缭乱的法式大餐
法式菜肴的特点是加工精细，烹调考究，滋味有浓有淡，花色品种多；法式菜还比较讲究吃半熟或生食，如牛排羊腿以半熟鲜嫩为特点，海味的蚝也可生吃，烧野鸭一般以六成熟即可食用等；法式菜肴重视调味，调味品种类多样。用酒来调味，什么样的菜选用什么酒都有严格的规定，如清汤用葡萄酒，海味品用白兰地酒，甜品用各式甜酒或白兰地等。做法式大餐最重要的精华也就是调味各种的酱汁，一道成功的酱汁比什么都有价值，他还可以用来配其他菜品一起享用。
这道菜的口感特点
整道菜的制作程序稍微复杂一点，但是口感的层次感也比较复杂可口。鲈鱼的肉质细嫩，上面的汁和素菜夹杂一起吃也显得口感更加丰富，咸淡适中。
美女煮意
“做这个菜的时候最重要的就是各种配料和酱汁，西餐中最重要的也是酱汁，最后勾对的酱汁就是加入香草叶等配料制作而成的，所以也是整道菜品的关键所在。我就算在国外也经常自己在家做吃的，川菜或者西餐都会做，很享受自己做菜再吃的乐趣。”
出镜美女
方芳
基于工序 篇4
通过对国内现有主流的施工质量管理信息系统进行调查分析可知, 大部分软件在工序细节控制方面有着很大的不足, 较难实现质量的全流程控制。探索运用先进的管理方法辅以信息化的技术支撑手段解决施工工序控制中存在的一系列问题, 具有一定的理论和实践意义。
1 市政工程施工工序质量控制
工序, 即一个或多个工人于同一工作地对同一个或同时对多个工件所连续完成的那部分工艺过程, 它是生产过程中最基本的组成单元。市政工程施工过程中, 各个工序有机结合就组成了完整的施工流程。施工质量管理实际上就是对施工工序的质量控制和量化累积。与其它产品的生产过程相比, 市政工程的施工过程受到更为复杂的因素影响 (如施工工艺和多变的环境等) , 施工过程质量控制常常会遇到较多的困难。所以, 运用信息技术加强对工程的施工工序质量控制和管理是有效提高施工质量和施工水平的有效手段。
市政工程施工工序的质量控制要点主要有两个:一是在确定施工工序之前, 确定施工工序的工作与检查制度和正确的质量标准;二是要强化对市政工程关键施工点的完善与控制。同时, 市政工程施工工序的质量控制, 还要接受工程各个时期反馈的检验效果, 形成闭环控制。
施工工序质量控制的效果需要科学的管理理念和高效的管理实践来保障。在施工工序管理与控制的过程中, 工序所涉及的人 (人员) 、机 (机械) 、料 (材料) 、法 (施工方法) 、环 (施工环境) 甚至是政策等, 都会对施工工序产生影响。这就要求在施工前, 要注重对影响施工工序的因素进行分析, 进而得出具体的施工策略以便合理安排施工工序, 为市政工程的高质、高效施工, 打下良好的基础。另外, 质量、成本、进度是影响工程施工工序管理效果三个因素, 只有加大对这三个因素的控制, 才能提高施工管理的科学性和系统性。
2 施工工序质量控制信息化方法
施工工序质量控制包括三个步骤:工序准备控制 (事前控制) 、工序过程控制 (事中控制) 及工序验收控制 (事后控制) 。施工工序质量管理信息系统将跟施工现场质量管理相关的资料及数据转换成了计算机语言。运用PDCA循环, 从人员、机械、材料、方法、环境等影响工序质量的关键因素着手, 对各环节的资料及数据进行分类整理, 将重点、难点工序和工艺利用文档、图片、视频等多媒体手段直观、完整地展示给操作人员及管理人员。施工工序质量管理信息系统能够让施工人员对工序工艺有更全面的认识, 大大提高施工人员的技术水平;能够帮助管理人员更方便地开展设计交底、质量检查及资料整理汇编工作, 全面提高工程质量的管理效率和水平;此外, 还有助于质量管理全面信息化建设工作有效开展。施工工序管理信息系统功能模块及层次分解如图1所示。
2.1 施工项目信息编码
数据在信息系统中全是以编码的形式存在的, 计算机根据编码间的各种关系将它们按照一定的规则有序地组织起来, 从而建成一个完整的信息系统。建立合理的编码规则能够统一和规范施工资料, 为施工工序信息的标准化处理提供依据和准则, 使得施工资料得以交换和共享。
施工项目信息编码可依据人流、物流、信息流、资金流等编码规则制定。上述几种编码规则具有各自的特点, 各管理信息系统应该按照自身的功能需求选择相应的编码规则对其管理和收集的资料进行分类处理和存储。由于施工工序质量控制资料以不同项目的不同工序为单位进行处理和控制, 所以通常采用信息流分类编码进行编码设置, 即将施工过程涉及的数据信息根据层级属性进
信息流分类编码采用的是分级处理方式, 遵循自顶向下、由总到分的原则, 编码原理简单形象, 易于掌握。以图2进行说明, 施工工序管理信息化处理过程中, 第一级是工程名称, 第二级是该工程的子工程名称, 第三级设置成分项工程的名称, 第四级是具体工序的名称, 第五级表示工序的施工阶段……依此类推, 呈现自上而下的一对多的对应关系。另外人员编码也可以采取这种形式, 如某施工单位管理人员的编码为:013, 其中01表示工程名称代码, 3表示该管理人员代码。
2.2 工序质量管理数据库
按照工序质量管理信息系统的功能需求, 在信息处理模式上选择B/S网络架构, 数据库选择使用SQL Server大型数据库。工序质量管理数据库主要有两个组成部分, 一是管理工序质量控制相关的通用数据的数据库, 通用数据包括文档、表格、图片、视频、音频等, 管理员可以对通用数据库内容进行查询、存储、调用、修改等操作。二是按照项目名称进行分类的项目工程质量资料数据, 工序管理资料数据库用户的主要管理形式如图3所示。
2.3 质量控制管理模块
根据施工工序质量管理的特点, 将系统分为工序准备控制、工序过程控制及工序验收控制三个管理模块, 各功能模块包含的具体内容如图4所示。
结论
市政工程的质量问题不仅影响工程行业的发展, 而且关系到社会的和谐稳定, 施工企业对质量管理标准化和信息化建设的注重是实现工程质量控制现代化的关键。信息科学与技术的快速发展, 互联网及移动互联网对生产生活的全方位渗透, 不仅为工程领域施工质量的管理控制工作提供了有效的技术支撑和保障。同时也改变了施工主体以往在工程质量控制方面被动管理的局面, 实现了质量控制的全流程管理, 加速了企业管理理念及手段的变革。
参考文献
[1]杜宝明, 郎勇.浅谈建筑工程施工工序质量控制[J].科技创新与应用, 2012 (14) .
[2]王友良.试论建筑工程施工工序的有效控制[J].科技风, 2014 (12) .
[3]牟国栋.加强城市道路施工管理的方法探析[J].中国高新技术企业, 2015 (02) :120-121.
工序考核试题 篇5
一、填空 (每空2分，共30分)
1. 封锚混凝土采用强度 微膨胀混凝土,
2. 封锚前应对锚穴里的渣子进行 。
3. 封锚采取两次浇筑混凝土的工艺，第一次填塞至离梁端 处，填塞要求密实，
待混凝土初凝后再第二次填塞混凝土至梁端表面，进行 压光处理。
4.封锚混凝土浇筑完成后，用塑料布覆盖，拆模后洒水养护 天以上。
5.养护完毕后，涂刷聚氨脂防水涂料封边，宽度 mm。
6.封锚混凝土突出不大于 mm 。
7.封锚之前清除锚垫板上的 、，并对锚穴进行 。
8. 封端网片要有准确的保护层不得小于 mm。
9. 封端钢筋按设计图加工 ，尺寸准确，以便放入锚穴中。
10.梁体凿毛需均匀，但锚穴外沿 mm范围不凿，以免破坏梁端面。
二、判断题(共5题，每题10分)
1、封锚混凝土不需满足混凝土耐久性要求。( )
2、封锚混凝土采用人工拌合。( )
3、封锚前，需先绑扎封锚钢筋网片。( )
4、封锚混凝土不需进行聚氨脂防水涂料封边。( )
5、经检查压浆合格后,拆除锚具上的.密封砂浆，才允许封锚。( )
一、填空 (每空2分，共30分)
1. 封锚混凝土采用强度 微膨胀混凝土,
2. 封锚前应对锚穴里的渣子进行 。
3. 封锚采取两次浇筑混凝土的工艺，第一次填塞至离梁端 处，填塞要求密实，
待混凝土初凝后再第二次填塞混凝土至梁端表面，进行 压光处理。
4.封锚混凝土浇筑完成后，用塑料布覆盖，拆模后洒水养护 天以上。
5.养护完毕后，涂刷聚氨脂防水涂料封边，宽度 mm。
6.封锚混凝土突出不大于 mm 。
7.封锚之前清除锚垫板上的 、，并对锚穴进行 。
8. 封端网片要有准确的保护层不得小于 mm。
9. 封端钢筋按设计图加工 ，尺寸准确，以便放入锚穴中。
10.梁体凿毛需均匀，但锚穴外沿 mm范围不凿，以免破坏梁端面。
二、判断题(共5题，每题10分)
1、封锚混凝土不需满足混凝土耐久性要求。( )
2、封锚混凝土采用人工拌合。( )
3、封锚前，需先绑扎封锚钢筋网片。( )
4、封锚混凝土不需进行聚氨脂防水涂料封边。( )
做好纸张裁切工序管理 篇6
印刷对纸张裁切质量的要求
为了保证印刷机运行顺畅，同时套印准确，对用于上机印刷的纸张有比较严格的要求。
1.纸张的尺寸精度要求
对于同一批活件，所用的纸张尺寸应该一致，这也是印刷过程中纸张正常分离的需要，特别是印刷厚纸板时，飞达部分所用的挡纸钢片硬度较大，如果同一批活件所用纸板的尺寸不一致，很容易引起进纸故障。当纸张较长时，分纸吸嘴不能从挡纸钢片下吸起第一张纸而出现空张现象；当纸张较短时，挡纸钢片未能伸到纸堆里面刮下分纸吸嘴吸起的第二张纸而出现双张现象。对于前后翻转印的纸张，由于印刷正反面时，前规定位的纸边不同，更是要求同一批活件所用纸张的尺寸高度一致，否则正面和反面的图案在纸张上的位置会对不齐。
2.纸张的前规边和侧规边要垂直
纸张的前规边和侧规边要垂直，否则在定位时，由于纸张的前边和前规定位板是线接触，而侧边和侧规定位板是点接触，容易出现触点变形而导致套印不准。图1为纸张前规边和侧规边不垂直的纸张。
3.切口要整齐，无毛边
当裁刀不够锋利时，纸张容易出现毛边。毛边的纸毛在印刷过程中容易脱落粘附在橡皮布上而影响印刷质量，而且咬口处的毛边还容易影响歪张检测机构的正常检测而出现停机现象。
纸张裁切工序的工作要求
（1）严格按照作业指导书对裁切工序的具体规定，培养安全文明生产的好习惯，及时检查设备、电机、刀口、开关和刹车灵敏度等。
（2）裁切时要特别注意下料角度，必须保证垂直，每叠纸张的尺寸要上下一致，一堆纸上下呈直线，切口整齐，无刀花、破口、条子、道子和起毛等现象，下层纸应该切透、不脏、不破。
（3）保证断裁质量、开料尺寸以及成品尺寸准确。纸张成品裁切后，应按不同活件分开堆放，标明印件名称或印单编号，以免混乱，并按时送到机台，以保证印刷时间。
（4）在与材料科交接时，要认真清点接收数量。
（5）保证切纸机正常运行，设备不带“病”作业，按照规定以及设备说明书，定期对设备进行维护保养。
（6）裁切后的产品要分等级，其中，尺寸符合要求，成品裁切方正、无刀花、刀痕，误差不超过±1mm，为优级品；尺寸符合要求，成品无明显刀花、刀痕，裁切误差不超过±1.5mm，为良级品；尺寸基本符合要求，成品裁切误差不超过±2mm，为可级品。
一般纸张裁切的原则（技术要求）为：①四边裁切纸张，不留毛边；②纸张裁切后四边光滑洁净，不准出现刀花、毛刺；③纸张裁切后，对边平行；④四边留切口尺寸的准确性应与任务单相符；⑤1令纸的裁切误差不得超过±1mm，切纸刀斜率误差不得超过±0.5mm。
（7）纸张的外包装纸要认真收集、堆放，并按照尺寸大小排列整齐。
（8）如果生产车间湿度低于生产标准要求，裁切后的纸张必须用保鲜膜覆盖包裹。
（9）保持切纸机周边环境整洁，无裁切下角料、纸屑、杂物，注意压杆和推纸器下面是否有油污，纸台上是否潮湿有铁锈，是否有钉头铁丝和其他硬物，以免划伤刀口。用于裁纸的设备、备用刀，均应做到认真管理、安全摆放。磨刀与刀片更换记录要做到详细准确。
紙张裁切工序的操作规程
1.准备阶段
班长（机长）根据生产任务单要求，对纸张的类别、规格、数量进行查验，准确理解产品的裁切尺寸等各类技术要求，并告之班组成员。
2.操作阶段
接通切纸机电源，检查电眼、电机声音，移动切纸机的推纸器是否有异常，并使切纸机实际工作的数值与切纸机屏幕显示的数值一致，如实际裁切尺寸与显示尺寸一致。一切无误后，根据被裁切的纸张尺寸，试移推纸器，确定其移动的前后位置，然后将撞齐的纸张放到工作台上，并使其靠紧推纸器和侧挡规，按照任务单要求对纸张四边进行光边；用推纸器将已放好的纸堆推送到规定的裁切线上，放下压纸器把纸堆压紧、定位，切刀下落、开始裁切，裁切完成后，上升离开纸堆，随后压纸器也上升，返回原始位置；裁切后的纸张应做到标识清楚，并转下工序。
纸张裁切工序的奖惩办法
为了更好地保证纸张裁切质量，我公司也专门针对纸张裁切工序制定了奖惩制度。
（1）裁切人员因为工作粗心，造成印刷质量事故时，由其承担30%的纸张费用。
（2）裁切人员因不认真理解任务单，出现裁切错误，构成纸张报废时，造成的损失由其100%承担。
（3）当裁切人员领取材料时，发现材料科将材料发错（纸张品种、定量、尺寸等发错）未造成裁切损失的，当班主任将此次活件计入当日产量并对裁切人员进行奖励，以提高裁切人员的工作积极性和责任心。
基于工序 篇7
1 焊接质量体系实施规范与对人员资格要求及管理
1.1 焊接质量体系实施规范分析
焊接标准规范必须始终贯穿于焊接质量的管理和控制之中。一方面, 需要焊接人员务必执行已经有明文规定的“焊接操作规程”以及相关职能部门针对油田施工制定的“焊接工艺评定”, 缺乏监督、杂乱无章、毫无计划这些问题应该尽量将其发生的可能性降低到最低限度;并且, 焊接施工人员应该学会对焊接质量管理的技术以及科学方法的熟练运用。从而使得综合型焊接质量的管理体系得到实施和实现。但是, 另一方面, 在编制工艺规程和工艺文件的过程当中, 应该预防和制止滥用技术规范标准, 务必做到结合实际。
1.2 人员资格要求及管理探究
(1) 焊接理论培训和操作实践的培训对于焊接人员来说是必不可少的, 在培训之后的认定考核也相当重要, 因为这直接关系到焊接工作效率和质量问题。焊接施工人员必须经过相关的考核过后才能获得资格证书, 并在得到证书的认证之后才能从事有关焊接技术的工作。
(2) 在施工企业方面, 应该按照焊接施工人员所熟练掌握的操作技术, 并且依据有关焊接方面的工作量要求, 合理明确的分配各焊接施工人员的相关工作以及职责, 对工艺的标准及规程进行全面的了解和贯彻执行。
(3) 在焊接操作技能方面, 这就直接牵涉到有关焊接工人所掌握的焊接技术问题, 评判一个焊工处理各种焊接技术问题的综合能力, 主要是把判断的目光集中在其掌握的焊接技术方面。
(4) 还有一个不容忽视的问题, 即焊工管理方面的问题, 恰当的管理方式应按照国家的《石油建设工程质量检验评定标准》来实施对焊工的管理, 还应该设立持证焊接工人的个人档案, 而焊工的有关档案的基本内容有这样两个方面:一方面, 焊接工人相关的技术操作证包括哪些。另一方面, 工作中焊接工人出勤率, 以及其焊接的业绩记录, 还有其焊接工作质量的评定等。
2 焊接准备工作的注意事项
在焊接工作的进行当中, 很多人容易忽视一个重要的部分, 即焊接的准备工作, 这个部分的工作十分关键, 能对焊接工作的整个过程有着全局性的影响, 所以应该认真对待。而焊接的准备工作包含有:材料的准备工作, 焊接工艺标准, 设备的准备工作, 工件的准备工作。
2.1 材料的准备工作
首先, 是在材料的选择方面, 在进行焊接材料的挑选时, 必须确保有符合产品要求的焊缝金属的可塑性, 坚韧性等。其次, 是在焊接材料的存放方面, 应该选择干燥的地方放置焊接材料, 尽量避免材料的变质受潮等。最后, 应该选择合金元素基本相同的材料来进行耐热钢、不锈钢等的焊接, 最好使用低氢碱性焊条, 与此同时, 还应把焊缝金属的防裂性、力学性能等纳入考虑的范围。
2.2 焊接工艺标准
焊接工艺标准是在一定是实践经验和工艺评定的基础上总结出来的, 是十分重要规范焊接技术工艺的标准性文件。主要内容包括焊接规程和工艺卡两个方面。规程是指依据产品工作图、设计结构的说明书和装配图, 并且全面了解产品设计要求、特征、以及品牌、规格、焊缝位置和节点、坡口形式等。而工艺卡是产品生产的实施细则, 起一种指导性的作用。并且随着产品的图样直接发到焊接工人手中。焊接工艺在一般情况包括预热温、焊接过程、保温时间、焊接接头筒图、烘干温度等。
2.3 设备的准备工作
设备的准备工作至关重要, 能对焊接的整体质量产生重要的影响。而焊接设备当中, 电源设备的选择尤为重要, 其稳定性能对焊接质量产生直接的影响, 所以电源的设备的重要性不可小视。一方面, 选择一个性能好的焊接电源设备, 有利于降低生产的成本, 提高产品的生产效率, 保证产品的生产质量。另一方面, 对焊接电源设备的定期保养以及检查也是企业施工单位应该重视的问题。在一般情况下, 焊接设备包括手工电弧焊机和氩弧焊机等。辅助设备包括钢丝刷、焊接检验器具、锤子、磨光机等。
2.4 工件的准备工作
应该依据《手焊, 手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》以及《石油建设工程质量检验评定标准》中规定安装油田设备, 尤其是长输管线的焊接。但是因为施工环境的恶劣以及材料运输的局限等, 所以, 在焊接过程当中, 对焊接接头的仔细检查以及原材料损伤部分的弥补有利于充分确保焊接的质量, 这部分工作到位之后才能进行下一步的工作。
3 过程分析以及焊接时应遵循的规范
(1) 焊接工人在焊接重要的接头时, 应该根据有关焊接工艺规程所制定的规范进行。如需进行温度控制和预热过后才能焊接的接头, 要在对预热温度进行检查并且符合一定的标准过后才能进行焊接工作。同时检查人员在焊接的过程当中, 还应该仔细检查各层温度, 看其是否在规定的范围之内。
(2) 如果接头按要求要实施焊后热处理过程, 那么, 热处理参数能被热处理设备自动记录。如果在热处理之后接头有出现裂纹的倾向, 这就需要检察人员进行及时的修复并仔细检查, 以防止其再裂。检查的主要内容有RT、UT以及MT。在这三个检查过程当中, UT和RT是重要的接头必须经过的检查程序, 如果是由于焊接工艺或者焊接结构的限制而导致UT和RT两个检查程序根本无法在重要的接头部分开展, 我们需要实施特殊控制措施, 以确保重要接头的焊接质量。
(3) 根据生产处理规程当中的规范进行焊接的记录, 如果存在焊接的缺陷应及时进行返修, 并且按照焊接质量标准当中所规定的标准实施。同时, 实施焊接的过程以及焊缝的对接和焊缝坡口要在质检员的监督下进行, 焊接工艺的过程状况应进行及时抽查, 如果发现焊接工艺过程当中存在问题, 应及时进行处理或者向相关人员汇报。在各条焊缝都焊完的情况下, 焊工应将熔渣和飞溅等清理干净, 在焊接质量检测合格之后, 按照相关要求打上焊接工人的钢印或者好做有关记录。并且需要认真做好实施焊接以及外观检查记录, 上交给质检员进行专业的检验。在这之后质检员再进行焊缝外观的检测。
4 重视计量系统的作用
如果要使计量系统充分的发挥其重要作用, 我们就需要从这些方面进行努力:
4.1 计量系统作用的基础在于充足数据的获取
充足而丰富的数据源于操作者的提供, 所以, 操作者在整个计量系统当中属于基层的位置。根据操作规范恰当选用精确的计量工具是操作者的职责所在。并且还要进行数据的初步的整理, 认真做好记录, 以保证测量数据的准确性和可靠性。操作者可以把数据递交给相关的管理者, 从而提供给管理者丰富的信息。也可以将数据进行横向流动, 为工艺过程之间互通信息创造条件。
4.2 计量系统作用的重要环节在于管理者
管理者对于计量系统作用的发挥起着不可忽视的作用, 特别是在数据原始记录的加工处理方面, 所以管理者应该在以下几个方面有所重视并认真执行:
首先, 管理者要对来源于操作者的原始数据以及企业单位领导对于数据提出的指令性的要求还有企业单位系统之外的相关的数据进行收集, 以备为我所用。
其次, 管理者要对收集回来的数据进行处理, 处理内容包括:建立一个数据库, 进行比较和计算以及分析统计等, 之后要绘成图表曲线, 并保证其准确性和可靠性。
最后, 管理者要输出其加工处理的数据信息, 包括三个方向的输出:输出给操作者、相关职能处理室以及上级领导。
4.3 计量系统作用的关键在于领导的重视
原因在于, 整个企业的最终决策者是上级领导, 上级领导犹如人的大脑中枢神经系统, 决定着企业管理和生产的方向和动态, 他们指导着操作者和管理者的工作并适时的提出意见和建议。计量数据信息对整个企业起着导向作用。
5 结语
因此, 在油田产建地面建设过程中, 如果想要搞好施工管理当中的关键环节, 就应该对施工质量进行严格的控制。但是, 在安装油田设备之中, 焊接质量当属于其安装的中心环节, 所以, 对焊接质量的严密控制更具长远意义和现实意义。由于当前焊工的技术水平限制, 其焊缝有可能呈现出以下的焊接技艺缺点:咬边、裂纹、未焊透、焊瘤等。所以, 为了排除在人工因素方面带来的消极影响, 焊接质量管理势在必行, 以使得焊接过程当中的各个工序都能按要求持续的进行, 并且使焊接质量得到可靠的保证, 与设计要求相吻合。
摘要：论文从焊接的各个工序集中探讨了在油田产能建设当中的焊接质量的控制过程。从而为油田地面的建设工程的施工企业提供一种焊接质量的科学管理方法。
关键词：基于工序,油田产能建设,焊接质量,控制过程
参考文献
[1]王晓君.浅析长输管线焊接质量的保证[J].石油化工设备技术, 2008.
[2]张峰, 衣粟, 祝卫国.管道焊接及其质量控制[J].焊接质量控制与管理, 2008.
[3]陈自振.向下焊工艺技术及焊接缺陷分析[J].焊工之友, 2006 (04) .
[4]吕向阳.焊工艺技术及焊接缺陷[J].焊工之友, 2009 (04)
基于工序 篇8
产品质量是在生产过程中形成的,不良的产品质量容易造成废品、返工和投诉等,从而导致人力、物力和财力的浪费与信誉的损失,因此建立积极、主动、有效的预防方法,力争一次做好,有效降低质量成本是现代质量管理所要求的。朱兰博士曾经说过[1]:“20世纪是生产力的世纪,21世纪是质量的世纪”。现代制造业的质量控制,遵循质量是在过程中制造出来和以预防为主的原则,广泛使用统计质量控制(SPC)作为有效的质量分析手段。
目前,企业对SPC的研究或应用大都针对单工序或单独生产线进行控制性能的改进[2,3,4],但是制造加工过程通常需要经过多个工序才能完成,因而以往的模式容易忽略不同工序中各加工要素间存在的相互关联的工艺信息,也未考虑到在制造过程中对不同工序间进行产品加工时所造成的误差传递,缺乏从整体视角对产品制造全过程进行监控及诊断,而且影响产品质量的各个生产环节,当出现重大质量问题时,更多时候只能采用经验评定或各方数据汇总的方法,无法提出相应的纠正措施并具体落实,从而导致重复性质量问题时有发生,很难适应精益生产制造的需要。因此对以供应链流通生产制造全工艺流程为核心的现代钢铁制造业来说,对产品从原料直至成品出厂进行一贯制质量分析、质量跟踪及对异常原因进行追溯非常必要。
随着当前企业各层级基础自动化系统的不断完善,用各种通信手段自动获取制造过程中不同工序或单体设备产生的各类信息已成为可能。为了减少产品和过程的变差,实现产品质量的持续改进,确保企业不同层级的技术人员和管理人员全方位了解生产线全工序情况,避免出现所谓的“信息孤岛”局面,建立一套完整的生产线全工序质量分析系统尤为迫切。基于此,上海宝信软件股份有限公司以虚拟化硬件平台为基础,开发了多工序过程质量控制系统,并成功应用于上海宝钢集团,效果较好。
1系统架构
1.1系统体系架构
基于钢铁企业过程质量管理思想,按照多工序过程质量控制系统的设计模式并结合应用实例,将该系统分为两大部分,4个层次。第一大部分是在线系统实时数据整理部分,包括基础数据层和中央数据库层;第二大部分是具体数据分析应用及用户展示部分,包括数据应用层和结果展示层。
系统体系架构如图1所示。
系统基础数据层主要采集来自不同生产线或机组的在线生产实时数据,如高频过程数据、生产实绩以及检化验、生产计划、性能、合同信息等数据。
中央数据层由操作性数据存储区和系统主题存储区组成,操作性存储区存储基础数据层采集和ETL(抽取、转化、装载)处理后的信息,这些信息包含各生产在线系统的当前实时数据和历史数据。操作性存储区存储的数据再经ETL过程转化成统一的数据格式后,存储在系统主题存储区中,该区包含了按照不同工艺区域或生产工序划分的一系列质量主题。
数据应用层主要包含各种数理统计分析方法和模型库,例如控制图分析、符合评价、方差分析、曲面图分析、帕累托分析和回归分析等方法以及物料树模型和报表模型等。该层通过调用各种分析方法或模型,对中央数据层的数据集进行处理运算,将用户业务需求转换成不同的结果形式。
结果展示层由各类表格、图表、图形等组成。它主要是通过Web的方式,将结果通过浏览器呈现给终端用户。
1.2系统硬件平台
该系统采用基于虚拟平台的三层B/S架构和分布式部署,扩展性较强,用户只需要使用IE浏览器就能够访问系统。平台搭建时采用虚拟化软件对硬件资源进行整合和优化,使资源配置动态化,形成虚拟平台集群,即对若干台物理服务器分别使用虚拟化技术,利用物理服务器强大的处理能力,生成若干个虚拟子机,并进行主机互备,当其中一台虚拟服务器出现故障时,将该虚拟服务器服务切换到其他可用的虚拟服务器上,以保证应用服务的连续性,同时还配合存储阵列和带库,实现数据的集中存储、集中备份以及动态在线迁移。这样,以前的每个传统物理服务器就变成虚拟服务器集群上的每个虚拟应用,从而大大提高了现有资源的利用率,降低了成本,增强了系统和应用的可用性、扩展性及快速响应能力。通过整合服务器,将共用的基础架构资源聚合到存储池中,打破原有的一台服务器一个应用程序模式。系统硬件平台如图2所示。
2系统设计
针对不同工序的质量监控要求,我们运用数理统计方法(如SPC分析等),对生产线中各仪器仪表所指示的大量工艺参数进行加工、整理、存储及主题数据集构建,在此基础上建立物料树模型以实现对多工序质量的跟踪和分析,并自动判断连续生产过程中数据有无变化征兆、有无急剧变化、有无超出控制范围的异常值,为系统应用提供依据;同时针对企业对报表的需求,将主题数据集中的数据转化成相应的静态报表模型或动态报表模型等。
2.1关键监控参数选取、存储和检索
关键监控参数选取是指根据用户的需求,选取产品生产过程中必须控制的关键产品特性参数(KOV),以及利用因果分析或SPC等方法选取相应的关键过程特性变量参数(KIV)。选择关键监控参数时,要充分考虑到本工序与上工序或相邻工序的关联,同时,关键变量必须具备能观性和能控性。
在收集和整合钢铁企业不同生产线过程机系统、MES的KOV和KIV数据的基础上,我们建立了用户使用更为方便的支持产品过程质量分析的平台。该平台存储了海量不同类型、不同采集频率的KIV和KOV数据,其中大部分数据是来自过程机系统的以钢卷为单位并按钢卷长度方向以定长周期采集的高频数据(全长曲线表数据)。这类数据采集精度较高,能直观反映钢卷质量,特别是在发生产品质量异议时,能帮助技术人员详细了解异议卷的生产情况,以利于理赔方案的制定。因此用户往往要求这类数据在线保存24个月甚至更长时间,这导致在系统中形成海量数据。
以往系统的数据存储采用普通存储方式,即所有相关变量数据存储到一个表中,按照这种方法存储,采集的曲线信息越多,全长曲线表的容量就越大,且记录条数多,导致在应用查询中读取或检索相应信息的时间长,有时检索一条信息的时间甚至达到5 min以上,严重影响系统使用。
为了能够有效地存储海量高频数据,缩短读取高频数据表的时间,我们采用表分区的形式存储海量过程机数据,即将表划分为多个数据分区,存储在不同或相同的表空间中,表空间可以对应不同的存储器对象。对采用新存储方式存储的数据进行查询时,只需要扫描相应的分区就能完成查询,不仅为数据库管理员提供了更高的可伸缩性和灵活性,而且改善了数据库的性能和控制能力,为数据归档和单个数据分区复原提供方便。采用新的存储方式后,读取一条带钢数据的时间缩短到1 s甚至ms以内,大大缩短了高频数据的检索时间。
2.2主题数据集构建
系统存储的海量数据来源于不同的生产系统或平台,形式各异且大多是离散数据,难以直接分析,无法支持企业对信息的、历史的、联合的、智能的需求,因此我们在系统中构建了主题数据集,使其不受原生产系统的数据限制,方便技术人员使用。
主题数据集的构建原则是从各目的明确的业务主题出发,综合考虑各业务主题的独立性、特性及其相互之间的数据关系来构建。首先根据预先定义的规则对操作性数据进行过滤,并按照预定数据模型对数据进行转换和加载,使操作性数据变成信息全面、面向业务的主题数据;然后将主题数据加载到系统主题存储区。
下面以某钢企某段时间范围内(如每月),某成品机组镀锡量控制精度(含过程能力指数(CPK))主题数据集构建为例进行说明。镀锡量的精度是体现电镀质量和机组控制水平的一个重要指标,影响镀锡量的因素包括钢卷规格(宽度和厚度)、不同的镀锡量代码、生产班组、机组速度等。各种相关的数据已保存在过程质量控制系统的操作性数据存储区中,我们以钢卷号为关键值,从该存储区的不同表中取出上述提及的相关数据,并形成新的镀锡量控制精度主题数据集。形成过程如图3所示。
通过以上过程,我们得到以时间(月份)为主键,并包括各种相关数据项信息的二维主题表,其中月份、班组、镀锡代码等为离散型变量,钢卷镀锡量为连续型变量。我们需要将待分析的连续型变量,按照企业质量管理工程规范生成新的离散型变量,由于不同镀锡量代码的控制标准不一样,因此为了确定各不同镀锡量控制精度,需对上下表面不同镀锡量代码分别进行统计分析计算,得出该段时间范围内各班的上下表面镀锡量均值Mean、P值(正态分布检验的概率值)、CPK值等。至此,镀锡量控制精度主题集构建完成,它既包含每个时间单位内的班组信息等,同时也包含新生成的镀锡量控制精度指数等离散变量。
2.3物料树模型建立
在钢铁制造业,多工序过程质量控制系统主要是根据合同制造流程来实现全工序的产品质量跟踪和分析。产品生产时,首先是将用户合同在合同处理阶段转化成生产合同,然后根据生产合同通过各工序机组将物料加工成产品从而实现用户合同,因此,合同跟踪从本质上来说就是对物流的跟踪。在在建工序(包括炼钢、热轧、冷轧等工艺环节)产生的实际数据及构建的相关主题数据集基础上,建立以业务为中心的物料树模型,就可以根据在任一机组输入的板坯号、热卷号或冷卷号得到产品一贯制造履历,方便对物流的跟踪;而点击其中任一工艺处理过程,还可以根据该工艺的KOV和KIV进行SPC分析和过程能力评价。业务部门的最终用户也正是需要查看到这些以不同层次汇总的物料树模型,分析并得到所需信息。我们建立的物料树模型结构如图4所示。
由图4可以看出,物料树模型由事实表和维度表组成。事实表是维度表的详细信息描述,由外关键字及事实列组成,包括炼钢信息事实表、热轧信息事实表和冷轧信息事实表,分别存储相关关键工艺参数,各事实表分别包括2类变量:维变量(钢卷信息和物料号等)和可测量量(带钢成分、带钢温度、轧机轧制力、轧辊弯辊力、带钢厚度、乳化液浓度等)。维度表是进入事实表的入口,包括合同维度表(订货信息)、物料维度表(物料生产加工信息)、成分维度表(产品内在化学成分信息)、日期维度表(物料生产时间信息)、炼钢信息维度表(炼钢基础信息)、热轧信息维度表(热轧基础信息)和冷轧信息维度表(冷轧基础信息)。利用物料树模型,不但可纵向针对单工序进行单独分析,也可横向将不同工序连接起来,跟踪产品的所有制造工序并进行相关比较分析,有助于业务人员了解产品工序生产流程,找出各种属性与分析变量之间的潜在规律,用于辅助决策和指导生产。
2.4系统分析
在建立面向多工序产品特性的主题数据集基础上,系统对生产过程进行诊断和分析,并利用多维方法对数据进行深层次数据汇总和分析。
2.4.1 过程诊断与分析
过程诊断与分析主要是对KOV或KIV(如炼钢成分、热轧温度及各机架压下率等、冷轧退火速度、成品力学性能等)进行过程能力和过程符合性评价等,以便对评价中表现出来的过程能力不够和符合性偏低的变量,采取相应措施进行工艺改进。其中,过程能力评价包括计算CPK等重点指标,稳定工序状态下的CPK值一般在1.33～1.67之间[5,6];符合性评价包括计算符合率和命中率等,以确保产品是否已按规范标准进行生产。具体的过程诊断与分析包括:(1)KOV符合性分析,同时提供钻取功能,以便多层面展现数据(汇总数据、详细数据),从而可以逐层追溯,对超出范围的量进行标志和记录并及时提供信息;(2)产品成分、性能、锌层质量等直方图分析(正态检验),监控工艺变量是否服从统计概念上的正态分布,进行正态性检验,即均值、方差、稳定性计算等;(3)各种KIV特性控制图的查询、绘制、判异标准维护、计算各种控制参数,如UCL(控制上限)、CL(控制中心线)、LCL(控制下限)、CPK(过程能力指数)、PPK(过程性能指数)等,并对异常数据进行勾连;(4)KIV趋势图的查询(与单工序机组连接),KOV均值与PPK或CPK的趋势图;(5)曲面图、柱状图、雷达图监控、回归分析等。
以屈服强度性能分析为例,根据识别出来的影响屈服强度的主要因素,建立屈服强度分析模型,采用散点图、一元线性回归和多元线性回归方法,对收集到的数据进行预测并分析变量间的关联拟合程度,对于最终回归得到的结果用回归分析的残差图来评价,如果残差分布呈线性相关,则可认为回归结果可信度好;如果可信度不好,可以对影响屈服强度最大的变量做控制图和趋势图分析,根据异常预警出现的区域,找出造成异常可能的原因,并进行进一步的过程分析,进而为过程改进提供明确方向。
2.4.2 多维分析
由于系统包含大量历史数据,因此为数据的深入分析提供了充足的样本。除了利用前面提到的统计分析方法外,我们还可以对不同类型的变量采取其他常用的分析手段。例如创建符合星型模式概念的逻辑模型,经证实这是用户组织数据的一种有效方法,因为结构良好的关系模型是应用程序的基础,有助于快速构建用于查询和分析的应用程序。
制造过程中的大多数数据本质上是多维的,维度建模技术就是为了多角度、多层次地反映数据之间的这个联系,通过对数据进行重组与综合,组织和建立起数据的多维结构。例如,假设用户是一个热轧厂生产主管,他希望了解2012年12月份轧钢车间乙班,按钢种(或组距)分类计算的小时产量,并且要求在分类变量的基础上进一步汇总数据。那么,我们就可以把要求汇总的分类变量或描述类变量分别设计成各种维度表,例如,产品(热卷信息)、工位(轧钢车间等)、班组、时间、钢种、宽度组距和厚度组距维度表等;把热轧小时产量主题表作为事实表。每个维度表与事实表之间通过相关字段建立连接,这样就可以轻松得到多种维度下的小时产量,由此建立的小时产量多维模型如图5所示,通过该模型可以为决策分析提供数据的多维视图,使各种结果展示更加直观和丰富。
2.5报表模型
现代企业需要针对不同的工艺需求快速完成大多数报表的设计,以满足质量管理的要求。目前企业使用的报表主要可以归类为静态报表和动态报表两种模型,从报表设计的角度来说,模型还可以细分为包括列表、分组、主从、嵌套等各种形式的模型。
下面以分组方式为例,介绍报表模型的产生过程,以分组方式建立报表模型是以列表为基础,对数据做进一步处理,即将同类数据显示在同一个组中,并对该组数据进行统计运算。例如,需要计算“小时产量”时,除了需要计算一段时间范围内总的小时产量外,更多情况下需要计算针对不同分类组合下的小时产量,使技术人员可以及时找出不同因素间的关系。以分组方式建立报表模型时,取主题表中钢卷的宽度组距、厚度组距等变量作为分类变量,以钢卷质量与实际轧制时间的比值作为计算变量,根据不同的分类变量,就可以计算一段时间范围内各种情况下的小时产量。分类变量可以根据企业要求进行调整,最简单的应用是只取一个分类变量,考察在单独的不同分类下的小时产量水平,例如,以班别作为分类变量,可以计算出一定时间范围内各班的生产水平,作为各班绩效考核的依据;以轧制方式为分类变量,可以得到不同轧制方式下的小时产量等。复杂的应用是将某几类分类变量进行交叉组合(例如,可以将轧制方式、宽度组距和厚度组距3种分类变量进行组合),考察针对不同分类组合的小时产量。
3案例介绍
某钢厂通过多工序过程质量控制系统对冷轧成品卷加工过程质量进行实时监控和跟踪,并结合各类统计分析方法,如SPC、正态检验(含T和P指标检验)、曲面跟踪、回归分析等,对产生钢卷质量问题的原因进行分析,其过程如图6所示。监控发现从某月开始,冷轧工序反映热卷来料厚度发生局部波动,导致冷轧轧后产品局部不良,有明显可视边浪,且伴有5～20 mm的厚差,不满足产品放行标准导致机组封闭,于是通过对比F6温度和厚度曲线波形、盒形图及进行相关分析,结果显示带钢厚度波动点与F6机架温度低点位置对应,厚度突变的主要原因为带钢局部温度低,于是对冷轧反馈卷中同批次厚度和板型正常卷与封锁卷进行F6机架温度低点的统计,发现也存在同样的情况。因此采取相应措施,分析厚度参数控制图的异常点区域,将厚度与其他可能造成该参数异常的工艺参数进行相关性评价,对有厚度和温度突变卷在相应变化位置进行取样,做性能和组织分析等,判断哪些参数变化最可能导致厚度超差,进而优先调整这些工艺参数。经过一段时间的跟踪处理,问题得到解决。
4总结
多工序过程质量控制系统自2010年以来,已在钢铁企业应用并不断完善,核心技术的应用可以为现场操作、工艺和设备人员及时提供过程异常数据,对产品性能波动做出科学的预测和分析,针对诊断结论及时调整设备状况和工艺参数。基于多工序的质量控制模式,不仅有利于提升产品质量控制水平和市场竞争力,而且是提高制造能力工作的重要组成部分之一。目前,该系统已逐渐成为企业现场技术人员、质量管理人员重要的数据分析平台。
摘要：针对制造过程质量分析具有可追溯性及一贯制特性,以钢铁企业过程质量管理为例,构建了面向多工序制造的过程质量控制系统。该系统基于虚拟平台架构,综合运用各类统计控制技术,对多工序生产物流进行状态监控、趋势预警和统计分析,通过制造过程中关键监控参数的选取、系统主题数据集的构建以及调用模型和方法进行产品一贯制质量分析。系统以多种方式展示的分析结果可以满足企业需求,提高了生产效率,实现了制造业产品质量控制从单纯的产品检测转向对生产过程的质量控制,提高了质量管理水平。
关键词：过程质量控制,多工序制造,虚拟平台,钢铁企业
参考文献
[1]约瑟夫.M.朱兰,A.布兰顿.戈弗雷.朱兰质量手册[M].焦叔斌,译.5版.北京:人民大学出版社,2003.
[2]金炎.宝钢1550冷轧CAL机组IPC系统[J].控制工程,2004(2):135-137.
[3]余忠华,吴昭同.面向小批量制造过程的质量控制方法研究[J].机械工程学报,2001,37(8):60-64.
[4]苗瑞,孙小明,李树刚,等.面向小批量生产的统计过程质量控制研究[J].计算机集成制造系统,2005(11):1 633-1 635.
[5]袁学成,胡湘洪.统计过程控制(SPC)体系实施指南[M].北京:中国标准出版社,2009.
基于工序 篇9
工艺优化是合理安排产品制造工艺、优化和节约制造资源、缩短产品制造周期、降低制造成本、提高产品质量、推动企业科技进步的重要手段,是计算机辅助工艺设计(CAPP)特别是定量化CAPP中一个尚未得到很好解决的重要课题,在军工、航空航天、船舶、汽车等行业中,对复杂零件进行工艺优化显得尤其重要[1,2]。
工艺优化一般分为三个层次:加工方法优化、工艺序列优化和切削参数优化。从目前的研究来看,加工方法优化和切削参数优化比较成熟,无论是算法还是计算值的合理性方面都能满足实际的加工要求。虽然工艺序列的优化一直是研究的重点,但是由于其影响因素和优化问题本身的复杂性和特殊性,至今仍没有找到很好的解决方法,已成为当前工艺优化中的难点。
在工艺序列优化方面,最常用的方法是根据预先存储在知识库中的规则来对零件的加工方法进行排序并判断工艺序列是否合理[3,4],这是一种典型的定性型工艺评估与优化方法。Irani最先将汉密尔顿路经(Hamiltonian path)规划法用于工艺序列优化,提出了一种优先图和加工费用矩阵,并将其作为工艺序列选择的依据[4]。工艺序列问题涉及大量的相互作用的约束,使用确定搜索法(如整数规划法、分支定界法和动态规划法等)很难对工艺序列优化问题进行建模。近年来,人们探索了一些基于人工神经网络、模拟退火算法、遗传算法等实现工艺序列优化的算法,取得了一定成果。本文在研究分析工艺序列优化的特点及工艺序列优化算法的基础上,提出了基于约束矩阵与蚁群算法的工艺序列优化算法,并将其用于实际的工艺序列优化,得到了较好的效果。
1 工序排序与客观约束矩阵
对于基于制造特征的CAPP来说,要得到合理的工序,需要进行以下几步操作:
(1)从设计模型中得出零件的所有制造特征集合:
F={A1,A2,…,An} (1)
(2)为每个制造特征选择加工方法。例如,一个平面A1的加工方法为“粗铣-半精铣-精铣-磨削”,则将其分解成四个操作单元:Op1(粗铣)、Op2(半精铣)、Op3(精铣)、Op4(磨削),实际上,每个操作单元对应工序中的一个工步,称每个操作单元为一个工步元,所有加工特征的工步元的集合记作
Op={op11,op12,…,op1n,…,opij,…,opn1,…,opnn} (2)
式中,opij为第i个加工特征的第j个工步元。
(3)对制造特征的工步元的集合进行排序,得出合理的工步元序列,这个工步元序列就是工艺序列。
假设加工特征的工步元的集合中有N个元素,按照排列组合来计算,有N!个工步序列,如果没有其他限制条件,这N!个工步序列都是可行解。但由于加工特征之间存在客观约束和其他约束,工步元在排序过程中必须不违背这些约束,否则排出的工序不合理。实际的工序排序中,不违背约束的一个工步序列是一个可行的工艺方案。为此,排序前必须得出工步元之间的客观约束关系并用客观约束矩阵来记录约束关系。
分析可知,各个工步元之间有以下几种类型的约束关系:①串行约束关系,即两个工步元有明确的先后顺序,要么a在b之前,要么a在b之后;②双向约束关系,即两个工步元之间没有明确的先后顺序, a在b之前与a在b之后均不违反加工约束;③合并约束关系,即两个工步元都完成之后才执行下一个工步元;④平行约束关系,即两个或更多工步元中任何一个完成后就可以执行下一个工步元。
不同工步元之间的先后关系主要取决于加工特征及工艺知识等约束信息。工艺序列规划的约束信息主要来自以下几个方面:
(1)几何拓扑关系[4],即工件向零件变化过程中特征的先后顺序关系,如先面后孔,就是加工两个相关联的特征面和面上的孔时,工序排列必须满足面在孔之前的约束。
(2)工艺知识准则,即工艺中常用的准则,如先精加工后粗加工、先加工基准等。
(3)强制性准则,即用户自定义的约束。用户根据自身资源及相关环境,可定义独特的约束条件和约束方式。
(4)先主后次准则。在加工过程中,为了保证某些重要加工特征的加工质量,必须在其他相关特征加工之前对这些特征进行加工。如加工机床床身时,导轨面作为主要面要优先于安装面加工。
工艺序列约束是面向工艺师的,在工艺设计前期,通过记录的几何参数和相关制造信息,结合用户的定制信息建立工序约束,得到工步元约束矩阵。工步元约束矩阵CK是n×n矩阵,其元素rij代表工步元之间的关系。
工序约束向工序约束矩阵转换时,有以下转换规则:①当第i个加工操作在第j个加工操作之前时,rij=1,rji=0;②当第i个加工操作在第j个加工操作之前且这两个工步元必须邻接时,rij=0.5,rji=0;②其他情况下,rij=rji=0。
工步元约束矩阵如下:
其中,rij={0,0.5,1}。
得出工步元的约束矩阵后,对N!个工步元序列进行排序,得出的所有序列都可以作为工艺序列。
2 采用蚁群算法进行工艺序列优化
基于约束矩阵得出的工艺序列是可行解,不一定满足生产制造的最终目标——质量最好、时间最短、费用最少,因此在所有加工特征的工步元序列中找出最能满足生产制造最终目标的工步元序列即为工艺序列优化。近年来,人们基于人工神经网络、模拟退火算法、遗传算法等方法进行工序优化,取得了初步成果。蚁群算法作为一种多代理的方法,已很好地解决了一些复杂的组合优化问题,如旅行商问题和指派问题[5]。由上述可知,工艺优化实际上就是一个TSP问题,蚁群算法是解决TSP问题的一个行之有效方法,为此,本文提出用蚁群算法作为工序优化的一般方法。
用蚁群算法进行工序优化的思想如下:首先提取加工零件的加工特征,为每个加工特征选取加工方法,得到式(2)所示的工步元序列。对于工序优化来讲,满足生产制造的最终目标(即质量最好、时间最短、费用最少)是理想目标,但实际上实现起来很困难。为此,我们只考虑费用这一项指标,工序优化的任务就是要得到一个费用最少的工艺序列。在进行工序排序之前,需建立相关的费用指标。分析任意一个工步元序列可知,加工总费用=各工步费用之和+各工步元间转换所需费用之和。在加工总费用中,对于任意一个工步元序列,各工步费用之和是不变的,各工步元序列所需费用是由各工步元间转换所需费用之和决定的,各工步元间转换所需费用之和最小的工艺序列将是我们的最优序列。为此,在用蚁群算法进行工序优化之前,需得到各工步元间转换所需费用参数的数据,我们用费用约束矩阵来表示。各工步元相互转换主要改变以下参数:加工参数、刀具参数、夹具参数、机床参数。设改变加工参数所需费用为C1,改变刀具参数所需费用为C2,改变夹具参数所需费用为C3,改变机床参数所需费用为C4,C1、C2、 C3、C4可查工艺手册得到相应的数值。设Cij为从工步元i转换到工步元j所需费用:
Cij=C1+C2+C3+C4 (4)
其费用约束矩阵为
基于费用约束矩阵的蚁群算法进行工序优化的方法如下:
假设蚁群有n只蚂蚁,每只蚂蚁对应一个工步元,蚁群的数量与工步元的数量相等。每只蚂蚁的任务是向以前的工步元序列中加入新的工步元直到所有的工步元都排入到工艺序列中,这样得到了一个工艺序列的可行解。在工步元r的蚂蚁k移动到工步元s必须遵守以下规则[6]:
式中,τ(r,s)为工步元r、s之间的信息量,用以衡量从工步元r移动到工步元s的有用度;η(r,s)为蚂蚁从工步元r移动到工步元s的可见度,是一启发信息,在工序优化中,η(r,s)是工步元间进行转换所需费用的倒数;Jk(r)为第k只蚂蚁从工步元r到其他允许选择的工步元的集合;u、z为Jk(r)中的任意一个元素;Pk(r,s)为第k只蚂蚁从工步元i到工步元j的概率;β为启发信息的权重;q为区间[0,1]均匀分布的一个随机数;q0为0到1间的一个参数;S是一个随机变量。
蚂蚁每走一步,需对信息量τ(r,s)进行更新。更新公式为[6]
τ(r,s)=(1-ρ)τ(r,s)+ρτ0 (8)
式中,τ0为最初的信息量;ρ为权重比。
所有的蚂蚁完成一次周游后,单只蚂蚁得到的工步元序列只是一个可行解,不是最优解,为此需进行全局信息的更新,更新公式为[6]
τ(r,s)=(1-a)τ(r,s)+a(L)-1 (9)
式中,a为信息素的全局挥发系数,0<a<1;L为全局最优游历的长度。
信息更新后,蚁群进行下一次周游,这样通过蚁群通力协作,最终所有蚂蚁的工步元序列都是最短的路径,也即得到了最优的工艺序列。通常β=2,q0=0.9,ρ=a=0.1[6]。
用蚁群算法进行工序排序缩短了搜索最优解的时间且得到的解是一个全局的最优解。
3 基于统一约束矩阵的改进蚁群算法进行工艺序列优化
由上述可知,工艺序列优化实际上是求工步元序列在客观约束矩阵与费用约束矩阵双重作用下的一个NP优化问题,在用蚁群算法进行工序优化的过程中,我们只考虑了费用约束矩阵而没有使用客观约束矩阵,因此得到的最终优化结果可能与客观约束相悖。为此,我们综合客观约束矩阵与费用约束矩阵,建立了统一的约束矩阵:
fij={0,C1+C2+C3+C4}
在工步元序列中,一个工步元一定在另一个工步元之前或之后,不存在两个工步元并行的关系,基于此并结合其他信息,综合矩阵中的元素值规定如下:
(1)fij=0表示工步元j必须在工步元i之前,不存在工步元转换,即工步元间转化的相关费用为0。
(2)fij!=0表示工步元i在工步元j之前。由于工步间转换肯定存在费用,转换费用(C1+C2+C3+C4)!=0,则fij=C1+C2+C3+C4,当然也可能是C1、C2、C3、C4之组合值,具体的数值可根据实际情况来确定。
(3)fii=0只是为了保证矩阵的完整性,没有实际意义。
综合矩阵中的值既表达了两工步元的客观约束关系,也表达了两工步元转换所需费用的关系。
采用蚁群算法进行工序优化时,η(r,s)是工步元间进行转换所需费用的倒数,因此有η(r,s)=1/frs。当frs=0时,η(r,s)等于无穷大,将导致蚁群算法无法进行下去,因此我们规定:frs=0时η(r,s)=frs。由于η(r,s)=0,η(r,s)β=0,τ(r,s)η(r,s)β=0,则工步元r的蚂蚁k肯定不会移动到工步元s。当约束矩阵元素的值为非0时,η(r,s)=1/frs。按照此规定,结合综合矩阵与蚁群算法,最终得到全局最优解。
采用基于统一约束矩阵的改进的蚁群算法进行工序优化得出的结果不但能满足制造特征之间的客观约束,也能保证所排列的工序所需费用最少。
4 实例研究
为更清楚地阐述基于约束矩阵的改进蚁群算法的工序优化方法,以图1所示的产品为例来说明算法的实现过程。图1所示的工件有6个制造特征,为每个制造特征选择加工方法,得出工件的工步元序列如表1所示。得出制造特征的序列后,工序优化的目标是找出一条最合理的工步元序列,用蚁群算法来进行工序优化。优化前需要建立统一的约束矩阵。如上所述,统一约束矩阵是建立在客观约束矩阵与费用约束矩阵之上的,因此分别建立客观约束矩阵与费用约束矩阵,并按照规则将二者综合成统一约束矩阵。
根据客观约束矩阵的建立规则,得到工件工步元序列的客观约束矩阵CK:
根据工步元间的转换费用,得出工件工步元序列的费用约束矩阵CC。为方便计算,给C1、C2、C3、C4分别假定一个参考数值,设C1=1,C2=5,C3=10,C4=50。例如,从工步元1到从工步元2,只改变了夹具与加工参数,引起的费用为C1+C3=1+10=11。得到的费用矩阵如下:
根据上述规则综合客观约束矩阵与费用约束矩阵,得到统一约束矩阵如下:
得到此统一约束矩阵后用蚁群算法来进行工序优化,得到工步元序列1-4-2-5-3-6-7-8,此序列即为满足约束的最优工艺序列。
参考文献
[1]邵新宇,蔡力钢.现代CAPP技术与系统[M].北京:机械工业出版社,2004.
[2]章万国,蔡力钢.基于三维的定量化CAPP及其关键技术研究[J].中国机械工程,2003,14(22):1926-1929.
[3]蔡力钢,李培根.回转类零件基于分级约束的加工方法排序算法[J].机械工程学报,2000,36(2):42-46.
[4]蔡力钢,李培根.基于实例的工艺路线决策方法研究[J].计算机辅助设计与图形学报,2000,12(3):235-240.
[5]左洪浩.蚁群优化算法及其应用研究[D].合肥:中国科学技术大学,2006.
基于工序 篇10
随着供应链发展的逐渐成熟,需求方企业为提高所供应产品的质量、降低成本、提高供应准时率等,对供应商的绩效评价和交流促进工作就变得越来越重要了。在供应商绩效评价上面有很多学者已经做过很多研究,例如李锦飞利用遗传算法构建供应商绩效评价的模型[1],苑振柱运用数理统计和运筹学方法建立指标体系进行供应商绩效研究[2],高玉娜运用模糊综合评价法构建供应商绩效评价模型[3]等。
这些传统的绩效评价模型一般分为品质、价格、交货期、服务能力等几部分,具体分为进货合格率、装配下线率、交货准时率以及后期服务能力等指标。但是这些指标都是进货检验的主要项目,都是针对供应商生产过程以外的因素,得出结论也是针对某一批产品的,而没有涉及到具体的供应商生产过程,评价结果也缺乏对供应商生产能力的准确反映。
针对供应商绩效的传统评价模型,在分析供应商绩效评价模型因素基础上,把生产过程工序能力作为新的评价因素。工序能力的高低直接影响供货合格率、废品率、成本等几个方面。工序能力指数客观且定量地反映了生产过程能力满足质量标准的程度。工序能力指数越高,表明生产工序的加工能力就越高。本文就以生产过程工序能力为基础,作出进一步研究以完善传统供应商绩效评价方法。
2 工序能力的概念
过程能力或称之为工序能力,是指处于稳定状态下的过程(或工序)实际的加工能力[4]。如果过程能力高,产品质量的波动就小,就越容易达到产品质量标准的要求;反之,则意味着产品的质量差。在受控状态下,过程质量的波动是由一些随机因素所引起的,此时,加工质量一般呈正态分布。
过程能力是否满足产品的技术要求,需要进行比较度量,过程能力指数(记为Cp或Cpk)就是表示过程能力满足产品质量标准程度的一个评价指标。
Cp值判断的基本原则是:既要考虑充足的工序能力,又要考虑经济合理化。表1是工序能力指数Cp评价标准的一般原则,通过根据实际情况综合考虑质量保证要求、成本等方面因素。应指出,所谓工序能力不足或过高,都是针对特定生产制造过程以及特定产品的特定工序而言,不应理解为统一模式。例如化工、电子、机械等工业生产过程都有自身的特点。
3 评价总体步骤和计算模型
3.1 绩效评价总体步骤
绩效评级是一个多步骤的系统过程,根据经验本文把这个过程细分为选取绩效对象、选取关键工序、采集数据、分析数据过程、根据结果评价五个主要步骤。分析数据过程又可以分为计算指标权重、构建计算模型、计算数据三个小步骤。具体如图1所示。
3.2 绩效评价计算模型
每个工序质量特性都会有一个CPK,然后将数值乘以各自的权重,最后得到一个综合的评价分值。假设因素i的得分为Pi,则供应商质量评分值P的计算公式如下:
其中:
其中:Wi表示各级指标值(i表示各级指标);Pi表示各级指标权重(i表示各级指标)。
这个模型是个通用的模型,是绩效评价的基础。要构建好这个模型还需要几个比较重要的步骤,如关键工序的选取、数据的采集、指标权重的计算等。下面将分别介绍这三个方面。
4 关键工序的选取
4.1 关键工序的概念
在生产加工过程中,工序就是指操作者、机器、原材料、工艺方法、生产环境这五个基本质量因素综合作用的过程,也就是产品质量的生产过程[5]。关键工序就是指具有关键质量特性或对下道工序有较大影响或出现不合格品较多的工序。
4.2 关键工序的选取原则
(1)对产品性能、精度、寿命、可靠性和安全性等有直接影响的零件的加工工序。
(2)质量不稳定,重复故障多,不合格率高的工序。
(3)加工周期长、原材料价格昂贵,出现问题损失大的工序。
(4)工序上有特殊要求或对下道工序有较大影响的工序。
(5)从用户或各种抽检、试验中所反馈回来的不良工序。
4.3 关键工序指标的选择
本文以某冰箱压缩机集团性企业的一个汽缸座供应商的生产工序为例。汽缸座是压缩机的一个重要部件,它的质量直接关系着压缩机的质量好坏。汽缸座的加工工序有将近三十个,如预钻轴孔、车定子脚面、钻铰工艺孔、车轴孔支撑面、粗铣板面等等。这么多工序中有几个工序是最重要的,这些关键工序是珩磨缸孔、精镗缸-轴二孔、精铣板面、珩磨轴孔、钻定子脚螺纹底孔。这些关键工序都有重要的质量特性,如缸孔圆度、缸孔锥度、缸孔表面粗糙度、缸孔-轴承孔中心垂直度等等。它们的质量关系到零件的质量,是零件检验的主要项目,把这些质量特性作为评价的二级指标。具体关系如图2所示。
5 数据采集
数据采集是一个重要的过程,不可能也没有必要每个数据都采集过来,所以首先选取关键工序,然后再设定关键工序质量控制点。从质控点采集数据,再从中抽取100个样本数据。
关键工序质量控制点是指制造现场在一定的时期和条件下,对需要重点控制的质量特性、关键部位、薄弱环节以及影响因素等采取特殊的管理措施和方法,实行强化管理,使工序处于良好的控制状态,保证其达到规定质量要求。
图2座供应商的绩效评价指标体系
6 指标权重的计算
6.1 层次分析法介绍
美国运筹学家T.L.Saaty于1971年提出的层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)是一种定性与定量相结合的决策分析方法[6]。其主要思想是根据问题的性质和要达到的目标,将问题按层次分解为不同的因素,同一层次内的不同因素的权重,可通过其两两之间成队判断比较来得到,下一层次内的不同因素的权重,既要考虑本层次的权重,也要考虑上一层次的权重[7]。层次分析法的主要步骤如下:
(1)构建层次结构模型
把所要分析的问题分解为因素的组合,这些因素又按属性分组,按支配关系分层。
(2)构造两两比较判断矩阵
对因素进行两两比较,按重要性程度进行赋值,构造两两比较判断矩阵。赋值时采用1—9标度法(详见表2)。设uij表示因素i对因素j的相对重要数值(j=1,2,…,n),则判断矩阵为U=(uij)n×n。
(3)计算各因素的相对权重和各方案的相对评估值
计算n阶判断矩阵每一行因素乘积的n次方根,公式为:
对Vi作归一化处理,得到因素i的相对权重Wi。
(4)一致性验证
由于判断矩阵是人为赋予的,故需要进行一致性验证来评价矩阵的可靠性。步骤如下:
1)计算判断矩阵的最大特征根λmax;
2)计算一致性指标C.I.:
3)查找判断矩阵的平均随机一致性指标R.I.(表3),并计算一致性比率C.R.:
当C.R.≤0.1时,就认为判断矩阵满足一致性要求,否则必须修正判断矩阵,直至符合一致性要求[8]。
6.2 建立评价模型实例应用
根据图2所示的汽缸座供应商评价指标,运用层次分析法计算各级指标的权重。
6.2.1 构建第一级指标矩阵,计算权重并验证一致性:
经计算后得权重向量W=[WA,WB,WC,WD,WE]T=[0.3192,0.1093,0.1840,0.3192,0.0683]T,最大特征值λmax=5.0364,C.I.=0.0091;因为n=5,查表3可得R.I.=1.12,C.R.=C.I./R.I.=0.0081<0.1,满足一致性要求。
6.2.2 构建第二级指标矩阵,计算权重并验证一致性
(1)对珩磨缸孔指标下的各子指标构建两两比较矩阵如下:
经计算后得权重向量WA=[WA1,WA2,WA3]T=[0.5816;0.3090;0.1095]T,最大特征值λmax=3.0037,C.I.=0.0019;因为n=3,查表3可得R.I.=0.58,C.R.=C.I./R.I.=0.0033<0.1,满足一致性要求。
(2)对精铣板面指标下的各子指标构建两两比较矩阵如下:
经计算后得权重向量WC=[WC1,WC2,WC3]T=[0.5396;0.1634;0.2970]T,最大特征值λmax=3.0092,C.I.=0.0046;因为n=3,查表3可得R.I.=0.58,C.R.=C.I./R.I.=0.0079<0.1,满足一致性要求。
(3)对珩磨轴孔指标下的各子指标构建两两比较矩阵如下:
经计算后得权重向量WD=[WD1,WD2,WD3,WD4]T=[0.5414;0.1522;0.2313;0.0751]T,最大特征值λmax=4.1110,C.I.=0.0370;因为n=4,查表3可得R.I.=0.90,C.R.=C.I./R.I.=0.0410<0.1,满足一致性要求。
7 应用实例
选取汽缸座供应商作为实例,把选取关键工序的重要质量特性作为关键工序质量控制点。对每个控制点采取数据,从每批数据里面抽取100个样本数据。从一年中选取10批产品,每批数据都计算出其工序能力指数即CPK值,然后把这10批零件关键工序每个质量特性的CPK值进行平均计算得出平均值。具体数据如表4所示。
由上表可以得出关键工序质量特性的CPK,前面也已经算出个质量特性的权重,代入公式(2)可以算出如下结果:
将这些参数代入公式(1)中得出:
即汽缸座供应商这一年的关键工序质量特性的综合CPK为1.1417,根据表1中的判断准则,此供应商应该评为二级,生产能力基本能够接受,但需反馈给供应商进一步提高生产能力以达到希望值。
8 结束语
供应链的不断发展和成熟,必然要求对供应商绩效评价加以重视。而现行的传统供应商绩效评价模型主要以几个相互缺乏联系的指标进行评价,不能反映供应商真实的生产能力水平[9]。本文主要针对供应商生产过程质量绩效提出一个新的评价内容,就是生产工序能力。选取关键工序作为一级评价指标,选取关键工序的重要质量特性为二级评价指标,运用层次分析法确定指标权重建立评价模型体系。
基于实际背景,以广州某生产压缩机集团企业的一个汽缸座供应商为例,建立了其评价模型体系。通过真实数据计算,对供应商进行评价分级,验证了其可靠性。对供应商过程质量绩效评价的研究做出了新的探索,开拓了新的思路。
摘要：针对我国供应商绩效的传统评价模型,在分析供应商绩效评价因素的基础上,把工序能力作为新的评价因素。首先根据质量检验等方法,选出那些有关键质量特性或对整体质量影响较大、容易出现不合格品的工序作为关键工序;然后以关键工序质量特性的CPK作为评价指标,运用层次分析法确定指标权重;最后计算零件工序总的CPK进行评级。
关键词：工序能力,关键工序,供应商,绩效评价
参考文献
[1]李锦飞,冯质冉.遗传算法在供应商绩效评价中应用[J].中国管理信息化,2009,7(12):73-75.
[2]苑振柱.供应商供应绩效评价指标体系的建立与控制[J].物流科技,2008(6):140-142.
[3]高玉娜.模糊综合评价法在供应商绩效评价体系中的应用[J].物流科技,2007(1):135-137.
[4]于善奇.工序能力指数全新定义的探讨[J].标准科学,2009(2):9-10.
[5]李树兵,马萍.谈谈如何确定关键工序[J].化工质量,2002(6):27-27.
[6]徐俊,刘娜.层次分析法的基本思想与实际应用[J].情报探索,2008(12):113-115.
[7]邱玥,宋焕斌,李勇.基于供应链的供应商绩效评价[J].辽宁石油化工大学学报,2007,27(2):91-94.
[8]毛照昉,夏国洪,李晓梅.中外制造业供应商绩效评价体系对比研究[J].中国农机化,2009(2):22-25.
应用NX进行产品工序模型设计 篇11
一、引言
近几年，随着数字化技术的不断发展，工程产品设计基本实现了三维设计，为了实现与三维产品设计接轨，制造企业逐渐开始研究应用三维软件进行工艺设计，特别是MBD（Model Based Definition，基于模型的定义）技术出现以来，国内外航空企业开始在制造环节应用三维手段对产品各阶段模型进行定义。很多企业依托三维软件进行二次开发，形成专用的工艺设计工具。但是无论怎样开发，都是针对软件已有的功能进行重组和优化，其基本工作原理都是基础软件的原有功能。在基于模型的工艺设计过程中，通过工序模型来表达制造要求，所有的制造信息都附着在三维模型上，因此工序模型的构建显得尤为重要。本文针对应用NX软件完成工序模型设计进行介绍。
二、初始化环境设置
初始化参数使工序模型的建模环境保持一致，对于构建模型的工作量有很大影响，初始化环境设置得当，可以减少很多重复工作。初始化参数主要包含图层设置和首选项设置。
1.图层设置
图层设置即对图层进行分类。图层分类主要用来提醒工艺人员规范建模过程，明确每个图层放置对象的类别，对象的类别可以是草图、曲线、实体、片体或注释等。通过分类，对模型内容实现有效管理。图层分类的方法如下：在主菜单【格式】下选择【图层类别】会弹出如图1所示的对话框，在“类别”栏输入类别名称，然后选择“创建/编辑”按钮，弹出图2所示的对话框，在图层列表中选择需要的图层范围，点击“确定”按钮，即可完成一类图层类别的定义。图层类别一般可按下面所列的范围进行分类。
（1）1～10层放置模型实体。
（2）11～20层放置曲线、片体。
（3）21～40层放置草图。
（4）41～80层放置基准。
（5）81～100层放置尺寸标注及注释（PMI）。
2.首选项设置
首选项设置主要对建模环境中的参数进行设置，主要包含零件默认颜色、建模背景颜色、草图环境设置、尺寸标注及注释信息设置等。如图3所示在主菜单【首选项】中的【对象】、【背景】和【草图】等选项中可分别实现含零件默认颜色、建模背景颜色及草图环境设置等的设置。
选择【注释】选项可以弹出如图4所示的对话框，本项目中涉及的参数主要是在PMI（Product Manufacture Infomation，产品制造信息）模块进行三维环境下尺寸标注及注释相关参数的设置，能够确保标注参数保持一致。
三、模型构建方法
工序模型的一个显著特点是相邻工序之间模型相似程度很高，可以借助NX WAVE功能实现部件之间的相互引用，从而实现工序模型的快速生成。其前提条件是在装配导航器中，如图5所示鼠标右键弹出的快捷菜单中将“WAVE模式”设为打开状态，就可以进行部件之间几何元素的链接。
在部件名称上右键选择“WAVE”的级联菜单下会有“将集合体复制到/组件/部件/新部件”几个选项，如图6所示。根据具体情况，可以将当前部件的几何元素复制到目标工序模型，并与源模型保持关联。复制的几何元素可以是实体、曲线、基准、点、片体及草图等，工序模型之间不需要有装配关系也可以保持关联。
例如一个零件的加工工序编号为5、10、15、20、25和30，每个工序编号代表一个工序模型。通过WAVE几何关联，工序模型之间可以实现如图7所示的顺序（正向、反向均可）关联，也可以实现如图8所示的非顺序关联。当其中一道工序模型发生变化时，其他工序模型会实现自动更新。
通过上述方法可以实现工序模型的快速生成。对于工序模型中与其他工序存在差异的部位，通过直接建模及建模其他一些简单的功能就可以构建成功。
对于被加工零件表面，通过改变零件表面的颜色来表示，各工序模型被加工部位表面颜色应该用特殊颜色区别于非加工表面。
四、模型视图划分
模型视图相当于二维平面图中不同的图样页及不同的视图。每个模型视图可以展示一个被加工部位的尺寸要求及技术要求。划分模型视图的目的是使零件尺寸要求更清晰有条理。模型视图可以按加工过程中的需求命名，如装夹视图、加工部位1及加工部位2等。模型视图创建完成后，需要将模型按最佳的方位摆放到合理的位置，进行保存。这样每次打开视图时，浏览到的是被加工部位视图。模型视图也可以对模型进行剖切，形成截面视图。其方法如下：按图9所示在要进行剖切的视图上鼠标右键选择【创建截面】，会弹出如图10所示的对话框，选择要剖切的零件，然后选择草图图标，将进入草图环境，如图11所示。在草图环境中，绘制矩形框，将要剖切的部位包含进去，然后退出草图环境。如图12所示，调整剖切起始限制值，然后点击“确定”，完成之后的剖视图如图13所示。
五、尺寸标注及注释
模型实体构建完成后，需要进行尺寸标注及注释，这样才能形成完整的工序模型，正确地表达制造要求。进行尺寸标注的主要过程如下。
（1）选择合适的模型视图进行标注：在模型视图列表下选择已经保存好的模型视图，被选择的模型视图方位能够正确地表述被加工部位。尺寸标注及注释的内容可以显示在多个不同模型视图当中。如图14所示在模型视图列表中进行选择，可以改变尺寸标注显示的视图。
（2）选择尺寸标注及注释的类型：主要包含尺寸、文字注释、形位公差、表面粗糙度及加工过程中各种基准符号。
（3）选择标注平面：标注平面即标注内容所在的平面，标注平面可以是工作坐标系所在的XY、YZ和XZ三个平面，可以继承上一个标注所在的平面，用户也可以自定义平面。
（4）选择关联特征：每个尺寸标注都是针对零件上某一个或多个表面。这些表面应与标注的尺寸保持关联关系。即选择一个尺寸时，与之关联的表面应该高亮显示。
（5）选择放置位置（可以添加指引线）：选择一个合适的位置，将标注的尺寸放置在模型空间，图15为进行三维标注后的工序模型。
六、模型发布形式
工序模型发布后以轻量化模型的形式进行浏览，不可进行尺寸结构的编辑操作。对于输出的轻量化文件是以J T格式的文件进行浏览的，操作者只需要进行简单操作就可以对模型进行放大、缩小、平移和旋转等操作，同时可以选择不同的截面及视图进行浏览。图16为发布后的轻量化工序模型。
七、结语
基于工序 篇12
随着全三维数字设计产品数据管理技术的日渐成熟,三维机加工艺设计模型在实际生产应用中将逐步取代传统二维机加工艺图纸,实现对现场进行生产作业指导。基于数字化的三维机加工艺模型数据载体通常以轻量化演示文件格式进行存储并在专业演示软件中进行浏览,而演示文件的大小往往影响到三维机加工艺模型演示文件的数据管理难度与网络传输的效率,对工艺模型演示文件进行数据压缩成为其在应用中迫切需要解决的问题。在三维机加工艺模型中,大部分存储空间由几何模型数据占用,因此对三维机加工艺的几何模型的数据压缩显得尤为关键。针对三维CAD几何模型的压缩问题,国内外学者已进行了许多相关研究,例如文献[1]即通过对几何模型网格与顶点进行的简化。这些方法都是针对常规CAD模型提出的优化方案,而考虑到三维机加工艺的工序间模型存在大量重复三角面片的特点,通过对这些面片进行合理的重用往往可以有效地压缩三维机加工艺几何模型文件的大小。因此,本文将提出一种基于后缀数组的三维机加工艺几何模型的压缩方案,解决机加工艺演示文件的压缩问题。
1 几何模型STL文件格式与压缩方案
STL文件是当前CAD系统下较常用一种通用格式文件,其主要有文本文件(ASCII)和二进制文件2种格式[2]。实际应用时,由于ASCII文件格式占用空间较大,不适合模型轻量化文件的编码。本文主要介绍STL的二进制文件的组成方式,在STL二进制文件中保存的是模型的一个个三角面片的信息。文件的具体格式中起始部分存储着零件名称占80字节,接着是一个表示三角面片个数的4字节整数N,之后会有N组三角面片信息,每组三角面片信息由3个顶点数据,1个法向量数据,和三角面片属性数据组成,这些数据一共占用50个字节[3]。
对STL文件的轻量化压缩,已有许多经典解决方法,以下为2种较为常见的解决方案。
第1种压缩方式,是通过将STL文件里三角面片数据中的法矢量数据去除,进而为每个三角面片数据节省12字节的空间,虽然去除面片的法矢量可能会导致复杂表面的图形渲染效果下降,但是鉴于机械制造的零部件通常表面较规整,因此其对展示效果的影响是可以接受的。当数据加载后,需要对三角面片的法矢量进行补全,补全法矢量的方式是采用三角面片的是3个顶点直接计算该面片的外法矢量。外法矢量计算公式如下:
其中,为三维空间的法矢量,v1、v2、v3为三角面片的3个顶点坐标,且按逆时针分布。
第2种压缩途径是采用低空间占用的顶点索引来标记顶点的重复顶点,以节约文件存储空间[4],该方法常应用于GPU图形渲染等场景中。其方法是先将所有顶点去重排序后,保存为一个顶点序列,这样每个三维顶点就有唯一的4字节序列号,三角面片不再记录3个顶点的具体信息,直接记录3个4字节的索引序号,需要处理具体顶点时,再用顶点的索引序号在顶点序列中取出使用。由于三维零部件模型都是由封闭的几何面片构成,每个图形表面的网格顶点会被不少于3个不同的三角面片网格共用。以平均3个共享平面的下限计算,原本需要使用9个4字节的数据来记录着3个相同的顶点,而现在只需要3个4字节的数据记录顶点信息,同时用3个4字节的索引记录模型顶点的标号。因此该方案至少能实现顶点数据66.7%的压缩率,实际使用中,这个途径往往能达到40%以下的压缩率,可见该方案能有效地节约存储空间。
2 后缀数组
后缀数组是一种为文本索引设计的数据结构,该结构由记录了字符串的各个后缀的字典序索引的数组构成[5]。利用后缀数组的字典序特性可以快速实现字符串内相同连续子串的查找匹配问题。首先引入后缀数组相关定义。
定义1:1个n长字符串S的i后缀Suffix(S,i)指字符串S以第i个元素为起始字符的后缀,即Suffix(S,i)=SiSi+1Si+2…Sn[6]936。
定义2:1个n长字符串S的后缀数组SA指S所有后缀字典序排序后其索引构成的数组,即SA是1个由1~n排列构成的数组,且i<j时,满足Suffix(S,SA(i))<Suffix(S,SA(j))[6]936。
定义3:排序数组rank(i)指后缀Suffix(S,i)在后缀数组中的排序位置,即有SA(rank(i))=i。
定义4:对字符串S1与S2,定义lcp(S1,S2)指字符串S1与S2的最长公共前缀的长度[6]936。
定义5:对字符串S,定义height(i)表示SA(S)的i与i+1索引指代后缀的最长公共前缀长度,即height(i)=lcp(Suffix(S,SA(i)),Suffix(S,SA(i+1)))[6]936。
如表1所示为字符串S=aazbcbbcbcaa的后缀数组。
后缀数据的构造求解算法有许多,包括倍增算法、诱导拷贝算法与分治和递归算法[7]。本文主要介绍后缀数组的倍增算法的主体思想。
后缀数组的倍增算法过程:首先以每个后缀的第一关键字按计数排序的方式排序;之后假设当前索引数组已经完成n个字符串后缀按L长前缀为关键字的排序过程,再构造2L长前缀为关键字排序的索引数组,由于所有后缀串的L长前缀的排序已经完成,因此对于任意后缀Suffix(S,i)将其L长前缀排序位置作为第一关键字,而将后缀Suffix(S,i+L)的L长前缀的排序位置作为Suffix(S,i)的第二关键字,进行基数排序,通过这次基数排序索引数组可以完成n个后缀串的2L长前缀为关键字的排序,通过反复这个倍增过程最终获得所有后缀串的排序。因为,基数排序过程可以在O(n)的时间复杂度内完成,加之倍增过程恰有[log2n]次,所以整个过程的时间复杂度为O(nlog n)。
文献[8]介绍一种线性时间复杂度求解height数组的算法。改算法基于一个关于height数组的性质,当height(rank(i))=h时,height(rank(i+1))≥h-1。该算法流程如图1所示,该算法时间复杂度为O(n)。
3 机加工艺工序间模型压缩
3.1 机加工艺工序间模型文件原始编码
机加工艺通常由多个工序过程构成,每个工序会对上一步工序产生的零件物理模型做进一步的再加工而产生新的零件物理模型,通常将这些在整个机加工艺过程间各个过渡零件物理模型称为机加工艺的工序间模型。因此,一个三维机加工艺模型所包含的所有物理几何模型集合是从毛坯模型到加工零件成品模型的一系列工序间模型构成的。
参考传统STL格式文件的编码方式,本文对机加工艺工序间模型数据轻量化文件采用如下编码格式如图2所示。文件中起始部分是文件头,其中记录模型名称与工序间模型数量N这2个信息;紧接着是顶点数据段,存放所有工序间模型所涉及的顶点信息,其起始由4个字节的整型数据储存所有工序间模型包含的不同顶点数量,若一共有K个不同的顶点,那么接下来文件中依次存放K个浮点数三元集表示各个顶点的空间位置;再紧接着是工序间模型三角面片数据段,由N段数据块组成,每段数据块即一个工序间模型的三角面片数据,其中每段数据的起始4个字节是一个整型数据表示接下来有多少组三角面片数据组,每个三角面片数据组由3个整型顶点索引构成,每个整型索引代表顶点信息段中的对应顶点,3个顶点构成一个三角面片。
由于机加工艺中,其每一步工序只会在上一步工序产生的工序间模型基础上改变部分几何表面特征,而几何模型的大部分表面信息并没有发生变化,这使得相邻的工序间模型间存在大量相同的三角面片段,因此上述轻量化文件中的工序间模型三角面片数据段存在大量重复的数据片段。如果对这些重复的三角面片段数据信息进行合并,可以实现对机加工艺模型轻量化文件的进一步压缩。
3.2 重复数据段匹配
实现工序间模型的重复三角面片数据段压缩,首先要解决的是如何快速查找并匹配出相邻工序间模型的重复三角面片段。由于在轻量化文件中工序间模型的三角面片数据信息是由一串串索引序列组成,因此,相邻工序间模型的重复三角面片段匹配问题可以转换为2个字符串之间查找匹配重复连续子串的问题。
3.2.1 朴素匹配方法
该问题最简单的朴素求解方法是采用逐一匹配的方式完成。其具体过程是通过枚举2个待匹配字符串的起始位置,用指针依次匹配以该起始位置开始的后续字符串位置,直到不能匹配为止。对于长度为L1和L2的2个字符串,一共有L1·L2个起始匹配位置,每个起始位置最坏匹配min(L1,L2)个字符,因此该暴力算法的时间复杂度为O(L1·L2·min(L1,L2))。虽然对字符串长度在几百范围内的情况,这个算法在现代计算机上完全可以在很短的时间内解决,但是考虑到本文中编码构成的字符串是由几何模型三角面片的节点生成的,且工艺模型的三角面片常常出现数千至上万的级别,而在103~104的数量级上,该暴力算法会出现十分严重退化,往往运算时间会上升至几分钟甚至更多。
为了有效优化匹配效率,下文将利用后缀数组的方式来降低匹配过程的时间复杂度,从而实现高效的重复三角面片数据段匹配。
3.2.2 基于后缀数组算法的重复数据片段快速匹配
利用后缀数组进行工序间模型的重复三角面片数据段的快速匹配。首先将工序间模型的顶点索引序列视为字符串,每次匹配发生于相邻2个工序间模型之间,即如果总共有k+1个工序间模型,则需进行k次重复面片模型匹配。同时,在匹配过程中为了能使用基数排序算法,将所有顶点索引序号重映射至[0,N)的连续区间上。
匹配前先将待匹配的2个顶点序列串前后相连,并在相连接处加入不在区间[0,N)内的特殊序号$进行分割,即如带匹配的工序间模型顶点序列为sa与sb,则进行后缀数组运算的序列为s=sa+$+sb。其中,之所以加入特殊符号$是由于s的连续子串中包含由sa后缀串与sb前缀串组成的序列串,而这个序列串在sa与sb中都不存在,但这种本不存在的字符串会影响2个字符串间height数组的结果;因此加入特殊序号符$以保证height数组匹配出的最长公共前缀不会出现跨越sa与sb的情况。然后利用上述后缀数组的相关算法计算获得顶点序列s的SA数组、rank数组以及height数组。
根据所计算出的后缀数组相关信息,利用贪心算法,寻找顶点序列sb中在序列sa中出现的重复子序列。设sa与sb序列的长度分别为la与lb,其具体算法流程如下:
根据上述方法进行复杂度分析,后缀数组相关计算在O(Nlog N)的时间复杂度内完成,而上述过程最坏情况下也可O(N2)的时间复杂度内完成,因此2个相邻工序间模型的重复顶点子序列匹配可在O(N2)复杂度内完成。
实际上,上述贪心的匹配过程还存在优化的空间,其中STEP 06与STEP 08对应的过程可以在贪心算法开始前对SA数组进行扫描并预处理出每个下标对应的最近满足SA(i)<la的位置,这样贪心过程的STEP 06与STEP08可以降为O(1)的时间复杂度,同时在STEP 07与STEP 09处采用线段树等高级数据结构,可以将STEP 07与STEP 09的单次计算时间复杂度降为O(log N)甚至更低。因此,进行适当优化,该贪心算法时间复杂度可降为O(Nlog N)。但是出于本课题的应用场景字符串长度只在一般不超过104的数量级上,O(N2)复杂度已经十分有效。
3.3 重复数据段压缩编码与解压
新的数据编码方式在文件头与定点信息段部分采用3.1节所述原始编码方式进行数据编码。对于工序间模型三角面片数据段进行如下压缩编码,首先第一组工序间模型数据段与原始编码方式一致,其内容不变;当第k组工序间模型编码完成后,对第k+1组工序间模型进行压缩编码,其初始4个字节的整型数据依旧是该工序间模型所包含三角面片数量,接下来的三角面片数据段依次检测每一个索引字符,如果该索引字符在匹配中没有出现则正常写入文件,否则检测匹配段在第k组工序间模型中对应的匹配区间时,就不再写入该区间数据,而是直接用该区间的起始终止索引代替这段数据,例如第k+1个工序间模型三角面片段中[L1,R1]区间与第k个工序间模型三角面片段中[L0,R0]区间相同,那么在构造压缩文件时第k+1组工序间模型的三角面片数据在写到[L1,R1]区间时直接以2个4字节整型数据{-L0,-R0}代替,之所以采用负数,是为了区分该数据是索引还是区间序号。通过这个方法扫描一遍原始轻量化文件数据,即可获得压缩后的数据文件。
利用该方式压缩的工序间模型三角面片数据解压缩过程非常简单,通过依次扫描各个工序间模型的三角面片数据段,将压缩后的三角面片数据中的代表区间序号的数据用上一个工序间模型三角面片段对应区间中的数据填充,即可完成解压过程。
4 实验论证
为了验证所述工序间模型三角面片段重用方案的有效性,本文挑选了5个轻量化机加模型案例,分别采用经典压缩方法与三角面片段重用方法进行实验测试。表2为实验结果。
从表中不难看出,本文方法能有效地对原模型文件进行压缩,平均能将原始模型压缩至16%左右,尤其是针对模型文件较大较复杂的情况下,其优化效果更加明显。进一步分析发现这些模型工序较多,重复三角面片段出现的概率更大,因此优化效果更佳。
通过实验结果可以判断,本文所述三角面片重用方法是有效的。
参考文献
[1]Schroeder William J.,Zarge Jonathan A.,Lorensen William E.Decimation of Triangle Meshes[J].ACM SIGGRAPH Computer Graphics.1997,26(2):65-70.
[2]张贞贞,陈定方.基于VC的STL文件读取[J].湖北工业大学学报,2008,23(2):44-46.
[3]严梽铭,钟艳如.基于VC++和Open GL的STL文件读取显示[J].计算机系统应用,2009(03):172-175.
[4]朱林,常名.计算机图形学[M].Lin Zhu,Ming Chang,译.武汉:华中科技大学出版社,2001.
[5]张长利,赫枫龄,左万利.一种基于后缀数组的无词典分词方法[J].吉林大学学报(理学版),2004(04):548-553.
[6]Manber Udi,Myers Gene.Suffix arrays:A new method for on-line string searches.SIAM Journal on Computing.1993,22(5):935-948.
[7]张喜娟.基于后缀数组的近似字符串匹配[D].西安:西安电子科技大学,2012.