单元化制造

单元化制造（共8篇）

单元化制造 篇1

机器加工型产品在生产组织上与装配型产品有很大差别, 因各工序工艺不同, 工时差别大, 流水线组织困难, 不易平衡, 往往采用批量搬运方式提高作业员的利用率, 这必将导致在制品数目增加, 进而产生制造周期延长等多种问题。为了解决上述问题, 一人多机的单元式制造方式愈来愈受到重视。制造单元指作业单位规模大于单台机器或工站但小于通常的车间。一般由5-15个工站紧密布置在一起, 配置3-12名作业员[1]。在实践中, 制造单元内的工站一般呈U型布置或采用多个U型组合在一起的花瓣式布局方式。如图1[2]所示, 作业员在各自的单元内巡回作业, U型布局能显著缩短作业员从作业终点返回起点的距离。在制造单元规划过程中, 如何将各作业分配给指定的作业员是一个非常重要的问题。为了提高作业效率, 希望分配给每个作业员的工作量尽量接近, 这里称之为平衡设计。传统方法是从第一道工序开始依次累加下道工序, 保证工时之和小于节拍时间, 这种方式尽管能满足节拍要求, 但不能保证作业员工作量尽可能接近。本文以某储气桶制造单元为例, 采用数学模型方法求解最优的平衡设计方案, 并提供实用的求解手段。

1 工艺说明

某公司是一家中小型企业, 主要为国内一些轿车生产厂配套生产储气筒。为了适应当前市场特点, 拟将原来机群式布局转化为制造单元。储气筒加工流程如表1所示, 加工工序从钢板下料开始, 经工序1钢板冲孔、工序2钢板卷筒, 一直到工序13装阀门, 之后还有水洗、电泳、烘干等工艺, 因某些工艺距离生产单元较远。故工序1之前和工序13之后工艺, 不在本次研究范围内。拟构建3个U型单元组成的花瓣式制造单元, 每单元配员一人, 且各工序为单一工位。

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2 问题分析与建模

本题的目标是将上述工序分成三组, 使作业员在各自单元内巡回一周的时间尽量接近, 但不能打乱工序的相对顺序。设T1、T2、T3为作业员巡回一周的时间, a[1]~a[13]表示13道工序的周期时间, x、y、z为代表工序编号的决策变量, stdev表示求标准差, 则有:

目标函数为:min Z=stdev (T1, T2, T3)

约束条件为:1≤x, y, z≤13;x, y, z∈int;且满足x

3组的加工时间分别为:

各组工序数目为:

由于在布置之前, 各机器位置未定, 不能确定作业员在相邻工位间移动的具体时间δ, 但制造单元要求尽量将机器靠近, 这个时间比较短, 一般为2s左右, 这里按2s估算。作业员在工序间巡回移动, 所以总移动时间为工位数乘以2s, 当作业员负责单一工序时, 不需要在工序间移动, 时间为0。则作业员在单元内移动的时间为:

则作业员在各自的单元内巡回一周的时间为:

3 模型求解

上述模型为非线性规划, 拟采用遗传算法求解, 尽管学术界对遗传算法研究甚多, 但因其理论较深奥, 很难为非专业人士所用。Evolver是由美国Palisade公司开发的一款Excel插件程序, 采用遗传算法搜索系统最优解, 操作简单, 求解迅速。本文以此软件求解上述模型。首先以Excel表格的形式描述上述关系, 得到表2。之后配置目标函数和约束条件如图2。设置交叉算子取0.5, 变异算子取0.1, 设初始决策变量为1, 2, 3, 运行得到系统最优解见表3。由表3可知, 最佳的分组方案为3、4、5、6、7为一组, 8、9、10、11为一组, 12、13、1、2为一组, 此时的目标函数值为20.9645。若采用人工编排的方式, 需反复尝试, 工作量巨大, 且不易找到上述最优解。

4结语

从建模及求解过程可以看出, 当作业员数目增加时只要增加决策变量个数即可, 对于U型单元内有多名作业员同时作业的情况。需根据作业员巡回时间与决策变量的关系对上述算法进行修改。Evolver软件的使用使普通生产管理者应用遗传算法进行优化求解成为可能。

参考文献

[1]Lee Quarterman.Strategos Guide to Value Stream&Process Mapping[M].Kansas City:Ebook, 2006.

[2]孙亚斌.精益生产实战手册-单元生产与看板拉动[M].深圳:海天出版社, 2006.

单元化制造 篇2

机器和机器零件的设计

Machine design机器设计

Machine design is the art of planning or devising new or improved machines to accomplish specific purposes.In general, a machine will consist of a combination of several different mechanical elements properly designed and arranged to work together, as a whole.During the initial planning of a machine, fundamental decisions must be made concerning loading, type of kinematic elements to be used, and correct utilization of the properties of engineering materials.Economic considerations are usually of prime importance when the design of new machinery is undertaken.In general, the lowest over-all costs are designed.Consideration should be given not only to the cost of design, manufacture the necessary safety features and be of pleasing external appearance.The objective is to produce a machine which is not only sufficiently rugged to function properly for a reasonable life, but is at the same time cheap enough to be economically feasible.机器设计为了特定的目的而发明或改进机器的一种艺术。一般来讲，机器时有多种不同的合理设计并有序装配在一起的部件构成的，在最初的机器设计阶段，必须基本明确负载、元件的运动情况、工程材料的合理使用性能。负责新机器的设计最初的最重要的是经济性考虑。一般来说，选择总成本最低的设计方案，不仅要考虑设计、制造、销售、安装的成本。还要考虑服务的费用，机械要保证必要的安全性能和美观的外形。制造机器的目标不仅要追求保证只用功能的合理寿命，还要保证足够便宜以同时保证其经济的可行性。

The engineer in charge of the design of a machine should not only have adequate technical training, but must be a man of sound judgment and wide experience, qualities which are usually acquired only after considerable time has been spent in actual professional work.负责设计机器的工程师，不仅要经过专业的培训，而且必须是一个准确判断而又有丰富经验的人，具有一种有足够时间从事专门的实际工作的素质。

Design of machine elements机器零件的设计

The principles of design are, of course, universal.The same theory or equations may be applied to a very small part, as in an instrument, or, to a larger but similar part used in a piece of heavy equipment.In no ease, however, should mathematical calculations be looked upon as absolute and final.They are all subject to the accuracy of the various assumptions, which must necessarily be made in engineering work.Sometimes only a portion of the total number of parts in a machine are designed on the basis of analytic calculations.The form and size of the remaining parts are designed on the basis of analytic calculations.On the other hand, if the machine is very expensive, or if weight is a factor, as in airplanes, design computations may then be made for almost all the parts.相同的理论或方程可应用在一个一起的非常小的零件上，也可用在一个复杂的设备的大型相似件上，既然如此，毫无疑问，数学计算是绝对的和最终的。他们都符合不同的设想，这必须由工程量决定。有时，一台机器的零件全部计算仅仅是设计的一部分。零件的结构和尺寸通常根据实际考虑。另一方面，如果机器和昂贵，或者质量很重要，例如飞机，那麽每一个零件都要设计计算。

The purpose of the design calculations is, of course, to attempt to predict the stress or deformation in the part in order that it may sagely carry the loads, which will be imposed on it, and that it may last for the expected life of the machine.All calculations are, of course, dependent on the physical properties of the construction materials as determined by laboratory tests.A rational method of design attempts to take the results of relatively simple and fundamental tests such as tension, compression, torsion, and fatigue and apply them to all the complicated and involved situations encountered in present-day machinery.当然，设计计算的目的是试图预测零件的应力和变形，以保证其安全的带动负载，这是必要的，并且其也许影响到机器的最终寿命。当然，所有的计算依赖于这些结构材料通过试验测定的物理性能。国际上的设计方法试图通过从一些相对简单的而基本的实验中得到一些结果，这些试验，例如结构复杂的及现代机械设计到的电压、转矩和疲劳强度。

In addition, it has been amply proved that such details as surface condition, fillets, notches, manufacturing tolerances, and heat treatment have a market effect on the strength and useful life of a machine part.The design and drafting departments must specify completely all such particulars, must specify completely all such particulars, and thus exercise the necessary close control over the finished product.另外，可以充分证明，一些细节，如表面粗糙度、圆角、开槽、制造公差和热处理都对机械零件的强度及使用寿命有影响。设计和构建布局要完全详细地说明每一个细节，并且对最终产品进行必要的测试。

As mentioned above, machine design is a vast field of engineering technology.As such, it begins with the conception of an idea and follows through the various phases of design analysis, manufacturing, marketing and consumerism.The following is a list of the major areas of consideration in the general field of machine design: 综上所述，机械设计是一个非常宽的工程技术领域。例如，从设计理念到设计分析的每一个阶段，制造，市场，销售。以下是机械设计的一般领域应考虑的主要方面的清单：

① Initial design conception;最初的设计理念

② Strength analysis;受力分析

③ Materials selection;材料的选择

④ Appearance;外形

⑤ Manufacturing;制造

⑥ Safety;安全性 ⑦ Environment effects;环境影响

⑧Reliability and life;可靠性及寿命

Strength is a measure of the ability to resist, without fails, forces which cause stresses and strains.The forces may be;在没有破坏的情况下，强度是抵抗引起应力和应变的一种量度。这些力可能是：

① Gradually applied;渐变力

② Suddenly applied;瞬时力

③ Applied under impact;冲击力

④ Applied with continuous direction reversals;不断变化的力

⑤ Applied at low or elevated temperatures.温差

If a critical part of a machine fails, the whole machine must be shut down until a repair is made.Thus, when designing a new machine, it is extremely important that critical parts be made strong enough to prevent failure.The designer should determine as precisely as possible the nature, magnitude, direction and point of application of all forces.Machine design is mot, however, an exact science and it is, therefore, rarely possible to determine exactly all the applied forces.In addition, different samples of a specified material will exhibit somewhat different abilities to resist loads, temperatures and other environment conditions.In spite of this, design calculations based on appropriate assumptions are invaluable in the proper design of machine.如果一个机器的关键件损坏，整个机器必须关闭，直到修理好为止。设计一台新机器时，关键件具有足够的抵抗破坏的能力是非常重要的。设计者应尽可能准确地确定所有的性质、大小、方向及作用点。机器设计不是这样，但精确的科学是这样，因此很难准确地确定所有力。另外，一种特殊材料的不同样本会显现出不同的性能，像抗负载、温度和其他外部条件。尽管如此，在机械设计中给予合理综合的设计计算是非常有用的。

Moreover, it is absolutely essential that a design engineer knows how and why parts fail so that reliable machines which require minimum maintenance can be designed.Sometimes, a failure can be serious, such as when a tire blows out on an automobile traveling at high speeds.On the other hand, a failure may be no more than a nuisance.An example is the loosening of the radiator hose in the automobile cooling system.The consequence of this latter failure is usually the loss of some radiator coolant, a condition which is readily detected and corrected.此外，显而易见的是一个知道零件是如何和为什麽破坏的设计师可以设计出需要很少维修的可靠机器。有时，一次失败是严重的，例如高速行驶的汽车的轮胎爆裂。另一方面，失败未必是麻烦。例如，汽车的冷却系统的散热器皮带管松开。这种破坏的后果通常是损失一些散热片，可以探测并改正过来。

The type of load a part absorbs is just as significant as the magnitude.Generally speaking, dynamic loads with direction reversals cause greater difficulties than static loads and, therefore, fatigue strength must be considered.Another concern is whether the material is ductile or brittle.For example, brittle materials are considered to be unacceptable where fatigue is involved.零件负载类型是一个重要的标志。一般而言，变化的动负载比静负载会引起更大的差异。因此，疲劳强度必须符合。另一个关心的方面是这种材料是否直或易碎。例如有疲劳破坏的地方不易使用易碎的材料。

In general, the design engineer must consider all possible modes of failure, which include the following:

一般的，设计师要靠考虑所有破坏情况，其包括以下方面：

① Stress;应力

② Deformation;应变

③ Wear;外形

④ Corrosion;腐蚀

⑤ Vibration;震动

⑥ Environmental damage;外部环境破坏

⑦ Loosening of fastening devices.紧固件的松脱

单元化制造 篇3

本研究课题来源于某集团减速机厂风力发电机组增速器机械加工车间设施规划项目,通过跟踪零件的生产工艺流程及物料转运方式,发现目前车间的单件小批生产方式,已经不能满足现在市场对产品的大量需求,因此,需要设计合适的生产组织方式,以及符合该生产组织方式的物流系统以满足市场的需求。

国外的物料单元化管理体系已经非常完善。国内物料单元化管理的发展受到汽车、电子等行业的直接拉动,越来越多的生产企业开始重视物料单元化管理,但目前我国制造企业物料单元化管理应用还不普及。本文研究物料单元化管理在机械加工车间生产过程中的推广应用。

1 机械加工车间物流

机械加工企业要建立良好的生产环境和生产秩序,生产现场必须规划合理,而有效的物料流动模式与物料搬运设备的合理选择是生产现场物流顺畅的基础,重型机械加工车间的物料搬运具有其自身的特点,一方面重型机械加工车间加工的零件体积大且重,零件的搬运过程和装夹过程均需要设备辅助作业,而零件在装夹过程既要实现水平方向的移动,又要实现垂直方向的移动,因此大多数重型加工车间均选择桥式起重机作为车间内物料搬运设备,另一方面由于同一车间内的桥式起重机共用轨道,因此物料搬运的距离不宜太长且应尽量减少搬运次数,避免因物料搬运距离太长而造成其它桥式起重机等待的现象发生。

车间内物料的有效流动应遵守以下原则[1]:

(1)有向流路径最大化原则,有向流路径即指物料从原始位置到目的地一次搬运完成,中间没有停顿或重复搬运发生;

(2)流量最小化原则,最小化原则主要包括以下内容:消除不必要的流动,通过规划使得物料、信息和人员的交付直接发生在最终使用点;多次流动最小化,通过规划使得两个连贯使用点之间的流动尽可能次数少;尽可能合并物料流动和搬运作业;

(3)流动成本最小化原则,通过消除和减少手工搬运,使得工人全部时间投入到分配的任务,而不是浪费在不增值的搬运上。

2 物料单元化管理

2.1 物料活性分析

所谓“活性”是指物料从某种放置状态进入搬运状态的难易程度。物料从散放状态进入搬运状态要经过4种基本活动:“集中、搬起、抬高、运走”。这4种基本状态是否完成和采取什么方式完成就决定了物料进入搬运状态的难易程度。物料搬运活性指数是指搬运某种状态下的物料所需要进行的4项作业中已经不需要进行的作业数目。物料搬运活性示意图见图1。

从图1中,我们可以看出处于不同物料搬运状态的搬运效率有明显的差异,如放在托架上的物料的搬运指数为3,搬运过程只需抬起即可处于运输状态,物料搬运活性指数统计如表1所示。

2.2 物料单元化管理

物流单元化管理是指物料在存储、运输和贸易过程中,为了提高作业效率、保护产品品质、提高空间利用率、降低物流作业成本、促进贸易而设计每种物料的物流管理单元,并体现在采用合理的单元化物流器具进行包装、存放、运输和配送的物流管理方法[4]。

物料搬运教育产学理事会(Council of Industry and Colleges of Material Handling Education)近年来采用的物料搬运10条原则中提出集装单元原则[1]。集装单元是可以作为一个整体来同时存储和移动的一批物料。物料单元化搬运是指将不同种类、不同状态和不同大小的物品,集装成一个搬运单元,以利于搬运操作。按搬运单元移动或搬运物料,某些情况下搬运单元是所生产的一件物品,另一些情况下集装或搬运单元可以是几箱物品,每箱又包含许多生产的物品。由于这一概念的影响,已开发出大量的标准单元载荷的搬运方法和装置,其中包括集装箱、托盘、搬运容器或支持工具,用来将物料堆放在搬运单元中[1]。

物料单元化搬运和现场定置,对于原材料、半成品在厂内的有序流动将起基础作用,且具有以下优点:(1)提高了物料搬运活性指数,方便运输,提高装卸效率,减轻工人的劳动强度:(2)防止和减少工件间的相互磕、碰、划伤,保护已加工零件表面,保证产品质量;(3)增加了一次搬运更多物品的能力和减少搬运的次数,降低搬运成本、减少装卸次数;(4)方便储存,能堆垛存放,充分利用空间:(5)整齐堆放,减少查找工件和取件时间,提高生产效率;(6)便于清点工件数量;有利于现场在制品的控制,有利于企业信息化管理和网上看板的实现;(7)避免工件杂乱堆放,减少安全隐患,有利于改善现场管理和操作环境。

2.3 集装容器的设计

为了利用集装容器这种工具,促使工序间紧密衔接,改善作业车间环境与物料搬运活性,集装容器的设计主要考虑以下几个方面:

(1)物料原则:集装容器的设计首先要考虑所搬运的具体物料,根据产品特性设计合理的搬运容器,同时还需考虑通道宽度等周围接触的环境;

(2)定量原则:容器设计要符合定量原则,一方面有利于过目知数和物品在容器中摆放规范,另一方面容器设计要与车间调度相适应,有利于在制品数量的控制;

(3)适用原则:为了适应现代储存与流转的广泛要求,方便各种方式的流转,容器还应具备推、叉、吊等辅助功能,也就是安装吊环、凹槽、把手等;

(4)经济原则:产品成本除生产成本和管理成本外,还包括产品的流通费用。集装容器的设计,容器材料的选择等都需考虑经济因素,如可考虑设计网状结构来减轻重量;

(5)标准化原则:集装容器的设计需要考虑容器的通用性和标准化要求:

(6)空间利用原则:为了充分利用车间作业面积,容器设计还应具备堆、垛、叠等功能。

3 物料单元化管理在机械加工车间的应用

外协加工是制造企业一个常见的业务,也是一种策略。企业一方面由于生产能力无法适应市场需求的快速多变且设备投资大,另一方面由于粗加工工序技术含量低,为降低成本,企业只需进行精加工生产以控制产品的生产质量。因此,企业与外协厂家之间的物流量非常大,物流信息量也较大。物料单元化管理不仅有利于企业与外协厂家之间物料的运输,而且有利于企业的收发货统计等工作。

当前工厂内部的物料大部分散放在地上,不仅占用极大的生产面积,而且物料搬运活性指数较低,造成物料搬运次数较多,使得车间内部的桥式起重机运输作业比较频繁,因此造成车间内加工设备等待物料装卸的情况时有发生,同时车间内物流比较混乱,如图2所示。

为优化机械加工车间现场环境,改善车间物流,控制车间在制品数量以及合理应用加工车间生产面积,设计合理的集装单元设备,实现车间的物料单元化管理,意义重大。增速器机械加工车间零件搬运集装容器设计如图3所示。

4 结论

机械加工车间物料实现单元化管理不仅有利于改善企业物流,减少物料搬运次数,降低了搬运成本,而且有利于改善加工车间的现场环境,提高现场作业面积的利用率。

参考文献

[1]伊俊敏,袁海波,等.设施规划[M].北京:机械工业出版社,2008:6-108.

[2]李波.借助单元化容器实现高效的物料管理——访苏州良才科技有限公司销售部经理李波[J].物流技术与应用,2008(12):72-74.

[3]于天文.单元化是生产企业物料管理的基础——访德马集团销售事业部总经理于天文[J].物流技术与应用,2008(12):68-71.

柔性制造单元综合服务体系的构建 篇4

1 柔性制造单元服务体系现状

柔性制造单元是由数控车床、数控铣床、加工中心、机械手、物料输送机构、计算机等相关部件有机组合起来的。数控车床、数控铣床、加工中心的使用维修经过数年的发展已经相当成熟, 也自然地形成了它的服务体系, 总结一下, 这个体系至少包括以下三个要素。

(1) 专业培训。数控机床的操作者通常都受到专业训练。随着数控机床的大量应用, 许多学校和培训机构都开设数控专业, 专门培养学生数控机床的操作、编程能力。

(2) 分工明确“操作工”“工艺员”等都是常见的职业工种。对于数控机床的加工有工艺员专门制订零件的加工工艺, 有程序员编制相应的程序, 最后有操作由操作工完成加工。用户一般可以做到小修大修不出厂, 有问题自我消化, 很少再找生产厂的。

(3) 服务社会化。服务机构社会化, 第一是“数控加工厂”遍布各地, 它提供各类零件的数控加工;第二是维修技术教育化, 许多工科技术学校都设置数控维修专业, 一般可以做到小修大修不出厂, 有问题自我消化, 很少再找生产厂的。

柔性制造单元是典型的机电一体化产品, 除数控机床作基础外, 一般配备有机械手、物料输送机构、传感器, 有的还有专门的计算机控制系统, 集中了机械、电子、传感、计算机技术于一体。因而柔性制造单元更加需要完善的、有效的、及时的服务。

然而, 就我国的柔性制造单元而言, 一开始就显得动力不足。分析其原因, 可以看到, 虽然我国的数控技术有一定的能力, 但是相关行业人才较少, 尤其是机器人技术控制方面, 人才需求缺口更大, 而数控设备的配套部分往往需要这方面的专业技术和专业人才。机床厂对柔性制造单元的服务准备不充分、系统建造不完善。目前, 数控机床厂涉及到的物料运输小车、机械手等服务工作还都依赖于配套厂, 不能自主地进行柔性单元技术服务的工作, 在一些简单的生产过程中, 都需要生产厂与配套厂进行配合, 浪费了大量的时间和精力。

柔性制造单元的用户, 绝大部分属于机械加工, 他们对于电子技术的力量较为薄弱, 特别是控制技术、总线技术、编程技术等与柔性制造单元相关的技术, 所以, 他们往往只会简单操作而缺乏配套部分的维修知识, 出现一些故障就束手无策, 甚至停机待修, 影响生产。数控机床有了小的故障, 使用者应该能够根据经验特别是柔性单元的自检功能判断故障原因并解除故障。所以说到底, 人们对柔性制造单元服务的认识没有到位, 观念没有更新, 服务体系没有构建起来。

2 构建柔性制造单元服务体系

当前, 虽然柔性制造单元也在不断发展完善, 相关厂家也做出了相对应的调查, 完善自己的服务体系, 通过培训, 提高自身素质。但是由于起点不高, 认识不深, 自身条件不足, 还不能从根本上解决服务问题。

因此必须尽快构建与柔性制造单元相适应的综合服务体系, 才能加快柔性制造单元的发展和普及。根据我国柔性制造单元发展的现状, 参考其它行业的服务体系, 我国的柔性制造单元的综合服务体系需要以下几点。

(1) 必须由柔性制造单元生产厂家主动承担全面服务, 即由他们承担包括机床、配套部分在内的全部服务, 改变目前机床厂和各个配套厂分散服务的状况。因为他们是产品的最终完成者, 直接面对用户, 承担全面服务是理所当然。数控机床厂的提升转型基本可以生产柔性制造单元, 数控系统对于数控机床厂是核心技术。机械手、物料输送装置等控制技术与数控技术也有相通之处, 但是需要他们提高自身素质和能力, 掌握这些技术, 增强竞争力。

柔性制造单元使用中反映的问题是相互关联和影响的, 初期很难判断问题在那个部分。如机械手失灵, 就要机械手本身的机械部分、电气部分是否有问题, 若没有问题就要检查整个的控制系统哪个环节出了问题, 如线路问题, 程序问题或者是传感器问题等等。如果分别由配套厂来检查和证明自己配套部分没有问题, 或是发现问题解决了, 各自的时间和费用已经浪费了。这种看似不可能的情况, 其实是经常发生的。

柔性制造单元生产厂实行综合的全面服务, 提高服务人员技术素质后, 可以精简人员, 提高效率。同时, 减少配套单位的服务, 也会得到相应的经济补偿, 有利于降低成本。

(2) 要强调培训考核后上岗, 建立针对不同层面的培训体系柔性制造单元生产厂自身要培养出一支掌握机电一体化技术的队伍, 以适应生产、检验、服务工作。尤其要使服务人员能独立承担柔性制造单元的调试及维修工作。

柔性制造单元生产厂要强调对用户进行培训, 要形成制度。培训考核合格后方可允许操作柔性制造单元。培训要求是使用户能正确使用、规范操作、能处理常见故障。拥有柔性制造单元较多的用户, 应尽量培训出专职维修人员, 能独立排除故障, 做到修理基本不出厂门。

继续并加强在各类大、中专学校办好机电一体化专业, 为社会输送和储备合格人才。不断补充和完善针对柔性制造单元的内容。已经从事此项工作的, 要给以再学习的机会和条件。

(3) 逐步在柔性制造单元的用户集中地建立维修点可以由厂家自己建立, 也可以发动社会力量建立。把分散的维修力量集中组织起来, 使柔性制造单元的维修专业化、社会化, 做到就地解决柔性制造单元的维修和另配件供应。

3 结语

综上所述, 柔性制造单元的综合服务体系概括地说, 就是以数控机床生产厂为主、配套厂为辅的服务构架;其核心是培训, 是机床厂自身的、用户的、行业和社会的培训。有了高素质的数控机床服务人才和队伍, 才有构建数控机床综合服务体系的基础, 有了这个基础, 才会有高素质的用户, 整个行业和社会的素质才能得以提升。

参考文献

[1]张鹏.浅谈柔性制造系统[J].中国外资, 2011 (11) .

[2]姚松丽.柔性制造系统在实践教学中的应用[J].实验室研究与探索, 2011 (5) .

单元化制造 篇5

关键词：制造单元,仿真,FLEXSIM

制造系统设备布局问题是一个非常关键而重要的问题。布局结果的好坏直接影响整个系统的人流、物流和信息流的合理流向以及生产能力和生产安全。有资料表明:在制造业中, 物料搬运费用约占生产总费用的20%~50%左右, 良好的布置设计可以降低成本的10%~30%左右[1]。从原材料进厂到产品出厂, 物料真正处于加工、检验的时间只占生产周期的5%~10%, 而90%~95%的时间都处于搬运、等待、工序周转中。从安全角度分析, 在所有的生产事故中有40%左右发生在物料搬运过程中。对于多品种中等批量机械制造车间经常布局成制造单元。制造单元是实现精益生产、准时制生产和全面质量管理的基本思想。可使单元间的移动最小化, 单元内部能同时处理的零部件总量最大化[2], Wemmerlov和Johnson总结了制造单元的优点[3]。在已知工件类型、加工要求和可用资源的前提下, 制造单元包括以下三个步骤:①制造单元构建;②制造单元内设备布局;③制造单元间布局。本文作者已经利用遗传算法构建了制造单元, 本文主要利用FLEXSIM软件对制造单元进行仿真研究。

一、FLEXSIM软件简介

Flexsim是一款基于真实对象的仿真软件, 该软件可以帮助用户模拟物流过程, 建立仿真模型, 从而高效率低成本地寻求优化生产量和降低运行费用的途径。Flexsim提供给用户一个强大的平台, 可以在三维环境下通过拖拉对象进行形象化、建模和仿真流程。利用软件的统计功能可以对流程性能、瓶颈和生产能力进行深入的统计分析, 主要应用于制造业、物流业和服务业。

Flexsim是基于Open Gl技术开发的, 三维效果非常好, 是迄今为止世界上惟一一个在图形建模环境中集成了C++IDE和编译器的仿真软件。Flexsim是一个面向对象的仿真建模工具, 在这个软件环境, C++不但能够直接用来定义模型, 而且不会在编译中出现任何问题。这样, 就不再需要传统的动态链接库和用户定义变量的复杂链接。Flexsim有很广阔的应用范围, 还能应用在更高层次的仿真工程上。Flexsim能应用于建模、仿真以及实现业务流程可视化。

二、实例研究

1. 公司背景

A公司是我国生产某重要军工产品的定点军工企业, 具有三十多年的发展历史, 是国家重点扶持的科工集团所属机加企业。由于原有生产模式偏重于为科研开发新产品而服务, 所以原有产品生产大多属于多品种小批量生产类型, 14类机器生产11种产品。近年来, 随着市场需求增加, 公司调整了其产品的生产方式, 由多品种小批量改为多品种批量生产。原来的机群式布局已经不能满足生产需求, 根据企业实际情况应用制造单元进行重新布局, 完成批量生产的转型, 本文作者已经利用遗传算法对制造单元进行划分, 见表1。

2. 建立生产系统仿真模型

系统模型是对系统的一种模型化描述。仿真人员通过系统模型了解仿真对象, 是理解性或认识性的模型。模型实体设计如下表2所示。

仿真模型是在系统模型的基础上, 进一步构造可供计算机运行的模型, 也有人称建立仿真模型为二次建模。仿真模型与系统模型相同的是, 针对同一个系统, 仿真模型所表达的系统特征与系统模型应该是一致的。所不同的是, 仿真模型是将系统模型规范化和数字化的过程[4]。系统模型的建立只是仿真过程的第一步, 在FLEXSIM仿真软件中建立生产系统的仿真模型。

模型必须包括现实系统中的主要因素, 为兼顾到现实性和易处理性还要对模型进行简化, 模型假设如下:

(1) 每个工序所需的工人数量充足, 不会出现因无工人操作而导致的生产停顿;

(2) 忽略工序间的零部件搬运时间, 认为从上一道工序到下一到工序是顺序进行的, 如不需等待则直接进入。根据表3流程和逻辑关系建立仿真模型如图1, 用不同的颜色来显示不同类型的机床。

本文选定研究时段为15天, 通过15天的连续运行对产量进行统计观察, 每天工作8小时, 仿真时间为15*8*60=7200分钟, 故把系统预热时间设定为200分钟, 仿真结束时间为7400分钟。

3. 模型运行与分析

模型建立、赋予参数后, 就可以进行编译, 编译通过后就可以运行了, 本文中模型运行后到达仿真结束时间后的三维立体图见图2。

从仿真结果的三维立体图可以直观观察到, 在暂存区Queue15、Queue22和Queue33中有许多等待加工的零件。具体数据获得通过选择Stats中Standard Reports输出关于Queue的Excel表, 主要包括的参数有输入、输出、最小和最大容量, 如表4暂存区状态表。

从表4中可以看出Queue15、Queue22和Queue33等待加工零件最大容量是538, 491和139件, 系统的Source输出的总数与到达S i n k的数量是不一致的, 说明流程不顺畅系统中还存在一定的瓶颈。通过选择S t a t s中Standard Reports输出设备状态表见表5。

从表中可以看出在仿真结束时间7400.492时, 系统的三个设备M12、M72和M5的加工时间为100%, “瓶颈”就是系统中相对繁忙的元素[5], 我们可以确定模型中的瓶颈是M12、M72和M5。

4. 模型优化

消除瓶颈的方法有很多, 企业的实际情况是为充分利用现有的设备而不增加设备投资, 故优化方案定为在瓶颈点处增加原有的同种设备。经过几次增加瓶颈设备运行后, 通过观察统计数据最后确定增加设备的方案确定如下:①在单元一中, 将设备M12增加3台;将设备M13增加1台;②在单元二中, 将设备M7增加2台;将设备M6增加1台;将设备M8增加1台;将设备M11增加1台;将设备M14增加1台;③在单元三中, 将设备M5增加1台。优化后仿真模型如图4。

我们以3 0天为观察时间, 仿真时间为30*8*60=14400, 预热时间为200, 仿真结束时间14600。选择Stats中Standard Reports输出关于设备的Excel表, 主要包括的参数是设备的空闲和加工时间的比率如表6, 从表中可以看出, 设备利用率大部分在70%以上, 只有部分设备如M3、M4、M10利用率较低, 原因是经过该设备的零件加工总时间较少, 且该道工序不能再进行优化, 这3台设备必须保留。M121和M131利用率超过90%, 容易形成新的瓶颈, 解决的办法是可以利用空闲时间较长的M111。

本文研究某科工集团在一年内的生产产量和设备利用情况, 没有指定的仿真结束事件, 属于稳态仿真, 即不受起始状态影响的系统特性。对系统建立仿真模型后, 由随机数发生器产生的随机变量驱动仿真模型运行, 所以一次仿真的结果是产生了系统的一次随机样本, 对系统的描述并不精确, 应该用若干次重复运行的仿真结果来估计。为使得到的数据精确, 取运行5次后的数据见表7。

通过观察上表数据可以看到11种零件在30*8*60分钟内的产量在333到362之间。按现行法律规定扣除节假日后工作的天数为250天, 企业现行工作制度每天8小时一班制计算, 一年内的工作时间为250*8*60分钟, 预计年生产能力在2775到3016之间, 生产能力平均提高60%, 达到了批量生产的要求。

三、结束语

应用先进的Flexsim仿真软件建立仿真模型, 通过对仿真结果的分析, 找出了制约生产能力的瓶颈因素, 对模型进行优化后, 使得生产能力有了提高达到了批量生产的要求, 设备数量使用减少, 得到很好的结果。

参考文献

[1]Marcello Braglia, Simone Zanon, Lucio Zavanella.Layout Design Indynamic Environments:Strategies and Quantitative Indices[J].INT.J.PROD.RES, 2003, 41 (5) :995-1016

[2]Moon, C.and C.K.Kim, and M.Gen.Genetic Algorithm for Maximizing the Parts Flow within Cells in Manufacturing Cell Design[J].Computers and Industria Engineering, 1999, 2:1730-1733

[3]Wemmerlov, U.andD.J.Johnson.Cellular Manufacturing at46User Plants:Implementation Experiences and Performance im Provements[J].Production Research, 1997, (35) :29-49

[4]常鹏.基于Flexsim的散货码头物流系统仿真[J].中国水运, 2007, 5 (4) :156-157

制造单元的成组聚类及重构研究 篇6

当前, 大批量生产的流水线生产方式并不适应于多品种, 小批量生产。为了提高产品柔性, 适应多品种、小批量生产的成组柔性制造单元技术得到了迅速的发展。20世纪50年代前苏联科学院院士米特洛凡诺夫对机械零件的成组加工和成组工艺进行了系统的总结和论述;20世纪60年代, 德国阿亨工业大学的opitz教授领导的研究小组全面发展了成组技术, 使其成为一门完整的科学理论, 制定了OPITZ零件分类编码系统;英国学者伯别奇依据工艺相似零件组的特征, 建立了与之对应的生产单元, 解决了多工序零件的成组加工问题。我国学者蔡建国在1985年将分类编码系统和排序聚类法有机的结合起来, 解决了相似零件分类成组的问题[1];徐立平在1996年指出了成组技术应用于中小批量生产的必要性和可能性;2009年韩晓燕针对中、小批量的生产类型中存在的问题, 应用成组技术将轴类零件分类成组, 提高了零件分组的效率[2];孙进平阐述了相似零件及工艺设备分组形成的单元化生产方法、基于成组技术的制造单元构成方法和在单元内对设备进行布置及单元在车间内布局的方法等。

针对成组技术在多品种、小批量生产的柔性制造系统中的应用, 结合零件的特征编码系统、聚类分析方法等, 将相似理论应用于制造单元构建及单元重构问题, 以探讨相似理论在先进生产管理中的科学应用。

2 制造单元的成组聚类

在机械制造企业中, 成千上万种零件在外形结构和制造工艺方面各有不同, 但零件的复杂程度零件呈现出一定的规律。研究表明, 任一种机械类产品其组成零件都可以分为三种类型, 这三类零件数量分布曲线如图1所示。A类零件为标准件, 一般占零件总数的20%~25%, 易组织大量生产;B类零件机构复杂程度中等、品种多、数量大, 可以形成一些功能相同、形状和尺寸上略有差异的相似件, 一般占零件总数的70%左右;C类零件专用性强、结构复杂, 其数量少, 一般只占零件总数的5%~10%。ABC分类表明, 在各种机械产品所组成的零件中, 占70%左右的是相似件, 在功能结构和加工工艺等方面都存在着大量的相似特征, 采用成组工艺组织生产是一种行之有效的方法。

考察图2所示的零件相似性分类, 零件结构和材料的相似性在一定程度上决定着工艺相似性, 故把零件结构和材料的相似性称为基本相似性或一次相似性, 而将工艺相似性称为二次相似性。依据此特点, 可以将品种众多的零件按其相似性形成不同的零件族, 聚合为少量的复合零件加工单元, 增大产量, 以此提高多品少量生产的经济效益[3]。图3描述了零件加工单元的构建过程, 即采用零件成组的相似理论、生产流程分析法、聚类方法和特征编码系统对零件进行成组化分析, 形成待加工的零件族;对已成组化的零件族进行工艺相似性分析, 构建加工制造单元, 而后运用产能分析和负荷均衡理论优化加工单元, 实现加工单元的重构。

3 轴类零件加工单元的构建

3.1 轴类零件聚类及成组

轴类零件是一种常用的典型零件, 主要用来支承传动零部件, 传递扭矩和承受载荷。针对文献[2]所讨论的10种轴类零件, 本文将特征位码域法与聚类分析法结合起来, 构建零件族。

表1是应用RPJLBM-1编码系统对10类零件进行的编码, 应用特征位码域法对表1零件进行零件族划分, 结果如表2。然后根据10种零件的生产工艺建立零件-机床矩阵, 如表3所示。

针对表3的零件-机床矩阵, 以SFX004对其他零件相似系数计算为例, 运用聚类分析法计算相似系数如下:

将Sij值大于0.8的相似度较高的零件分为一族;Sij值大于等于0.5、小于0.8的零件归入第二族, Sij值小于0.5的零件归类第三族, 其结果如表4。

比较表3和表4的零件族, 聚类分析法将10种零件分为3个零件族, 比特征位码域法减少了零件族数, 因此, 对于新增加的零件, 计算相似系数Sij就可以明确确定所增零件是属于哪个零件族, 大大提高了零件分类成组的清晰度。

3.2 加工单元的聚类及构建

如前分析可知, 成组化零件族, 可以将多品少量的加工转换为较大的成组生产量。成组生产的基本生产组织形式是成组加工单元, 就是由一组机床和一组生产工人共同完成相关零件组的全部工艺过程的成组生产组织。

依据表4的零件族, 由其工艺路线 (见表3) 初步建立加工单元, 如图4所示。其中12台加工设备分别为:A-锯床, B-冲床, C-250T挤压机, D-磨床, E-钻床, F1-大倒角机, F2-小倒角机, F3-数控倒角机, F4-轧角机, G-热处理装备, H-双端面磨床, I-研磨机。

3.3 加工单元负荷均衡与重构

观察图4所示的3个零件族的加工单元可知:磨床D、热处理装备G等是三个零件族中使用频率最高的, 是三个零件组的共用设备;250T挤压机C、双端面磨床H、钻床E等为两个零件族的共用设备;大倒角机、小倒角机、带数控小倒角机、轧角机、锯床、冲床、研磨机等为单个零件族的使用设备。设备使用频率的高低, 影响着加工单元的负荷。表5是由加工的轴类零件的尺寸及加工工艺要求的工时定额时间标准, 据此可以计算各零件族的总加工工时, 即负荷量, 计算结果如图5所示。

分析图5所示各零件族加工过程中机床的负荷, 磨床所用的工时比较多, 且精磨的工序远远超过了其他机床;倒角机和双端面磨床的工时最小, 负荷最小, 空闲时间较多;粗磨和钻床的总工时都比较接近平均节拍, 负荷基本均衡。

通过工时图5分析的结果, 对现有的加工单元进行适当的调整和重构:磨床负荷较大, 适当增加磨床数量DZ, 均衡该加工单元负荷;倒角机和双端面磨床负荷较小, 将其与负荷大的磨床形成共用设备组, 合理分配操作人员均衡该单元负荷;负荷较均衡的钻床可以不予调整。调整重构后的加工单元布局如图6所示。

4 结论

本文从零件族的建立, 工艺规程设计及生产组织形式设计, 生产单元的优化等方面介绍了轴类零件生产系统中成组技术的应用。应用编码分类法中的特征位码域法对零件进行零件族划分, 然后再应用聚类分析法计算零件与确定零件族之间的相似系数, 大大提高了零件分类成组的清晰度, 提高了零件分组的效率。再应用复合零件法对零件族进行了成组生产单元的建立。最后通过机床负荷率、单元负荷的平衡调整, 提出了生产单元重构的可能性并分析了单元重构的条件和优化的途径。

参考文献

[1]许香穗, 蔡建国.成组技术 (第二版) [M].北京:机械工业出版社, 2000.

[2]韩晓燕.成组技术在轴类零件生产中的应用研究:[硕士学位论文].上海:上海交通大学, 2009.

[3]杨宏波.基于成组技术的制造单元规划设计的研究:[硕士学位论文].南京:南京航空航天大学, 2003.

[4]翁世修.现代机械制造工程 (第二版) [M].上海:上海交通大学出版社, 2004.

[5]刘世平, 饶运清.面向单元重构的一种设备选择和聚类方法[J].机械与电子, 2006 (2) :6-8.

[6]刑军伟.面向MC的产品结构与生产工艺管理技术及其应用研究:[硕士学位论文].上海:浙江大学, 2003.

[7]韩帆, 龚哲君.成组生产单元作业计划中的计算机模拟[J].郑州工业大学学报, 1997, (12) :22-26.

单元化制造 篇7

随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力,因此柔性已占有相当重要的位置。柔性主要包括的内容如下。

a.机器柔性:当要求生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。

b.工艺柔性:一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力;二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。

c.产品柔性:一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后,对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。

d.维护柔性:采用多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力。

e.生产能力柔性:当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。

f.扩展柔性:当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统结构,增加模块,构成一个更大系统的能力。

g.运行柔性:利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。

柔性制造系统(Flexible Manufacturing Technology,简称FMT)是由计算机集成管理和控制的、用于高效率制造中小批量多品种零部件的自动化制造系统。

柔性定位单元是柔性制造技术在自动生产线的应用之一,主要突出产品柔性和运行柔性,应用于汽车白车身底板定位的生产线,其特有的高速、精确特性,可以与标准机器人配合使用,实现生产线的柔性化,以实现精确、快速、简便的多种车型切换与定位,大幅度加快作业节拍,提高生产效率。

(1)柔性定位单元的构成

柔性定位单元是基于三轴运动机器人的原理设计而成,由6个柔性单元分布在白车身生产线的1个工位,通过PLC、人-机交互界面及现场总线对6个柔性定位单元(见图1)共计18台伺服电机进行快速、精确、同步调整,以对不同规格尺寸的白车身进行支撑与定位,实现降低工装成本、提高生产效率、减少占地面积、适于多种车型的“柔性”生产模式。

(2)柔性定位单元的使用

柔性定位单元使用在白车身合装线及地板生产线,用于以下2种情况。

a.同一平台不同车型(两厢、三厢、旅行车、皮卡)的变化。

b.同等级的不同车型的变化。

用于地板生产线的柔性定位单元布置见图2。

(3)柔性定位单元的基本技术指标

a.不同车型切换时间:小于6 s。

b.一次定位精度:小于0.1 mm

c.重复定位精度:小于0.02 mm

d.调整范围:X轴为300~500 mm;Y轴为300~400 mm;Z轴为100~200 mm。

e.承载能力:单体最大负荷1 200 N。

硬件组成:PLC+多轴运动控制卡+数字通讯+伺服电机+滚珠丝杆(直线滚动导轨)。硬件系统配置见图3。

(4)柔性定位单元的核心部件——多轴运动控制卡

数字运动控制器是基于微处理技术的高性能数字运动控制器,能够轻松实现多种运动形式,如直线、圆弧、螺旋线插补、电子齿轮、电子凸轮,同步跟踪控制、虚拟轴控制等。数字运动控制器与驱动器接口方式有RS232、485、以太网、Modbus、Profibus,还有CAN总线接口,可以根据设备的需要对I/O和模拟输入口进行扩展。

柔性定位单元是一种多轴运动装置,是一种直角坐标系机器人,其核心在于运动耦合控制,在没有专用控制板卡的条件下实现该装置的功能是十分困难的。近几年,国外公司陆续开发出多轴运动的专用板卡(PMAC系列控制卡、ARC1505系列控制卡、Trio系列数字控制卡),大大简化了机器人的设计复杂程度,但面向不同的用户,其编程的语言环境差异较大,直接影响用户掌握二次开发的难易程度。

2 设计、加工及调试中的关键问题及应对措施

(1)结构刚度:为保证系统整体精度,重点考虑在承载时整体结构的弹性变形,从而减小动态载荷造成的误差。

(2)部件精度:为减小部件运动误差,根据受力负荷的不同,对所需的标准件合理选用预紧等级,例如采用分级预紧,即X、Y轴采用的滚珠丝杆、直线导轨选取轻度预紧,Z轴采用的滚珠丝杆、直线导轨选取中度预紧。

(3)柔性定位单元属高精度数控装备,其控制精度范围接近机械加工误差,所以系统误差受加工过程、外购件品质及安装等因素的影响较大,其误差构成比较复杂,不同性质的误差也应分别处理。

(4)在调试中,对每个柔性定位单元的特性单独进行测试、标定,并建立数字档案,以备在日后使用维护过程中参考。

(5)对动态因素造成的随机误差,必要时进行分组正交试验,利用数理统计分析,确定显著相关因素,逐一消除干扰。

3 结束语

柔性制造技术是生产模式的一种变革,也是汽车白车身制造过程中的发展趋势,柔性定位单元的应用也将日益增加,其国产化进程也会逐渐加快。只有柔性定位单元才能与标准机器人配合使用,在生产线不停车的情况下,实现多车型的快速自动切换,达到生产线的柔性化,不仅极大提高了生产效率、减小了占地面积,而且降低了工装的投资成本。柔性定位单元属于高精度数字控制装备,从设计、加工、安装到调试过程受多种因素的影响,只有在不同阶段和关键部件采取相应的措施,才能将系统的整体误差控制在范围之内,最终达到快速切换、精确定位的使用目的。

单元化制造 篇8

1 《机械制造工程基础》课程特点及评价模式

我校的《机械制造工程基础》2011年成为山东省精品课程,作为高等学校机械类专业学生必修的技术基础课,也是工程训练课程体系的理论基础课程和核心课程之一[1]。课程涉及了毛坯制造、几何量公差及机械加工的多方面专业知识,课程集机械制造理论与实践应用为一体,对学生的综合理论能力和实践技能要求较高。受课程考试大环境影响,主要采用终结性考核方式,期末卷面成绩比重过大( 大于70% ) 。在这种评价模式下,教师多采用课堂讲授、学生听课记笔记的教学模式,导致学生的学习兴趣低下,思维不活跃,理论与实践不能有机联系在一起,在遇到实际问题时不能运用所学理论知识去解决,不利于学生创新能力的培养; 无法反馈教学问题等等,使得一些对提高人才培养质量和教师教学质量很有价值的信息得不到充分利用[2]。

笔者提出多元化综合考核的新理念,强化过程考核,弱化终结性考核。改革现有考试的内容、形式以及考试的评价体系,研究采用多元化、多层次进行多元化综合考核的机制,探索与之相适应的考试方式、教学方法和考试内容等改革的新途径,充分调动学生的学习积极性和课堂参与意识,激发学生独立思考和创新意识,培养学生获取新知识的能力、分析和解决问题的能力。

2多元化综合考核的学理基础及实施方案

2. 1多元化综合考核的学理基础

根据加德纳的多元智力理论,衡量智力水平高低的标准不是传统智力定义的以语言、数理或逻辑推理能力,而是能否解决实际生活中的问题和创造出社会所需要的有效产品的能力,这一全新的智力理论扩展了学生学习评估的基础,证明了传统的一元化评价标准的荒谬化,成为多元化考核评价研究与实践的学理基础。

2. 2淡化终结性考核,强化过程考核

传统的普教模式下的考核无法对教学过程中存在问题进行反馈,也极大地限制了学生的创新能力发展和个性发展。 在这种模式下,教师的教学改进实践和教学质量也难以得到有效的完善和提高。为了真正使考核起到激励、导向、反馈作用,改变过去的终结性考核,采用平时项目考核+ 期末综合知识考核的模式。平时项目考核要紧密结合教学内容,同时要能引起学生足够的兴趣,紧密结合实际生产中存在的问题拟定题目。在项目考核时,教师进行必要的引导、启发,学生独立运用已有的基本知识和经验进行分析求解。这样,学生通过实践考核可使所学知识达到理解、掌握、巩固、加深、迁移作用,提高他们分析问题、解决问题的能力,有利于培养创新思维。

在《机械制造工程基础》课程中,根据课程内容可以从铸造、锻压、焊接、机械加工方面精选项目,从机理、方法、工艺、 设备方面对学生进行全方位多层次的考核,项目可以分散到每一章节,项目考核可以贯穿整个教学过程中,从而增大了考核密度,实现对学生的全面考核,真正使考核达到激励、导向、 反馈作用。

在期末综合知识考核中,摒弃过程单纯考书本理论知识的单一考核模式,应针对课程特点,将课程知识点和技能进行整合,开发综合知识训练试题,重点评估学生对本课程的基本理论、概念、方法和技能的掌握和应用情况,减少以再现书本和课堂笔记知识为主的考试内容,加强对学生理解知识、应用知识的考核,引导学生勤于思考,善于发现和提出问题,培养学生的创造性思维,鼓励学生掌握吸收新知识。

2. 3突出实践考核

实践是创新的基础,是对课程理论知识的补充和深化,学生通过实践不仅可以获得感性认识,而且通过实践对一些较难理解的理论和概念,能够进一步理解和掌握。应彻底改变传统教育模式下实践教学处于从属地位的状况,结合课程综合性实践性强的特点,根据课程内容安排,设计实训操作项目,如砂型铸造应力测试、弯曲连杆模锻、车床传统系统、轴的机械制造工艺设计及机械加工实验等。实践考核是过程考核的具体表现形式,对增强学生动手能力和创新能力具有重要作用。

2. 4评价权重设置

采用多元化综合考核的方法增加了考试密度,增大了考试中知识运用能力的内容,将突出学生分析问题、解决问题能力的考核,有利于提高学生对所学知识的理解、掌握、巩固、加深、迁移作用,有利于提高学生灵活运用知识的能力,平时多批次紧扣教学内容的项目考核使考核达到激励、导向、反馈作用,有利于促进学生的全面发展和教师教学的改进。为调动学生学习的积极性,提高学生学习的兴趣,摒弃传统的终结性考核中期末考核占70% ~ 100% 的比重,拟将平时项目考核提到总成绩的40% ,期末综合考核降到60% ,这样既加大了对学生应用能力的考核,也能保证大部分的学生能通过本课程的考核。

2. 5配套教学方法的改革

多元化、过程性的考试形式增大了考试密度,也必然挤占上课时间,这带来“占用学生课外时间”的问题,必须向课堂要 “教”和“学”的效率。因此,开展考试改革的同时,必须实施课堂教学方法的同步改革。针对讲授法存在的课堂气氛差、 学生学习兴趣不高的问题,笔者根据实践提出了树立“为理解而教”的教学理念,适时开展以讨论法为主的各种教学方法。 在教学活动中始终以学生为主,教师充当学习的引导者,通过精心设计问题情境,激活学生的求知欲,引导学生质疑、探究、 发现,充分调动学生的积极性、创造性,增强学生的参与意识, 建立良好的师生关系,形成和谐的课堂气氛。

2. 6多元化综合考核实施效果

2015年,多元化综合考核在我校《机械制造工程基础》课程上进行了试点,受试学生为车辆13级2个班62人。采用了平时项目两次考核+ 期末综合考核,极大调动了学生学习的积极性和主动性,激发了学生学习的兴趣,学生提出问题、分析问题能力提高,创新意识和创新能力增强,许多学生申请到了国家级大学生创新训练项目,并获得多项专利授权,发表多篇学术论文,学生的实践能力获得很大提升,为将来走向工作岗位打下了良好的基础。

3结论