大规模定制和机械设计

zmztx

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一、什么是大规模定制
大规模定制，就是既要能生产出满足个性化的需要产品（也就是定制），又要获得大批量生产那样的低成本。
看似这两个目标是矛盾的。通常，单件小批量生产，给我们的印象是，成本高、时间长；大批量生产，规格是不能变的。那么怎么才能兼得？
大家可以回想“成组技术”。（估计进这个必威APP精装版下载的都是学机械的，应该知道成组技术）
拿机械零件加工作为例子。加工零件，一般是要经过车、铣、刨、磨、镗、钻等，而且它们是一道工序完了再去下一道。那么我们可以想象这样一个场景，一类形状相似、尺寸在一定范围内变化的零件。对于这类零件的加工，是不是等同于大批量生产。加工工艺流程不变，机床不变，夹具和刀具不变，等等。这种场景在现实当中真实吗？对于一个成熟的制造企业这是非常真实的，因为接下的订单是有选择的。
那么，对于形状不一样的零件，能不能也用上面的思路呢？可以。之所以这么说，是因为零件形状虽然不同，但零件中包含了相同的特征（特征，是借用CAD软件的术语，你懂的）
到这里，怎么做到：既要能生产出满足个性化的需要产品（也就是定制），又要获得大批量生产那样的低成本，的问题解决了。
当然这仅仅是思路，要付诸实践，还有十万八千里。

二、大规模定制和机械设计是什么关系
待续

xiaobing86203

概论是不错，但有没有具体的工作方法

894628281

柔性自动化，现在很多公司开发自动化项目都会考虑这点吧。

zwr1234

谢谢分享

挨拍的5

楼主这个想法是很好的，现实制造中可以节省很多成本，对企业管理的各个环节要求是非常高的，例如采购、计划、工艺和制造的相关人员

zmztx

挨拍的5 发表于 2017-3-16 12:16
楼主这个想法是很好的，现实制造中可以节省很多成本，对企业管理的各个环节要求是非常高的，例如采购、计划 ...

这可不是想法，而是实实在在的做法。虽然软件还不是很成熟（主要是数学方法），但已经可以支持大规模定制
1楼只是一部分，还有很多内容

zmztx

894628281 发表于 2017-3-16 10:43
柔性自动化，现在很多公司开发自动化项目都会考虑这点吧。

应该不算柔性自动化，应该归入“成组技术”。具体到和机械设计相关的内容，如今有新名词了
叫做--变型设计、配置设计
与CAD软件相关的内容
叫做--参数驱动

zmztx

很抱歉，不知道这个必威APP精装版下载发帖后，不能编辑。只好开新楼层了。还有很多内容，这样看起来比较费劲了
希望各位最好不要跟帖。结束时我会注明。那时欢迎各位拍砖，我会和大家一道讨论。
这里只涉及原理，不涉及具体实现。相信各位能理解

二、大规模定制和机械设计是什么关系
前面已经说明了，鱼和熊掌是怎么做到兼得的。接下来就是说明实现的路线
对于机械工程师，要点是：怎么把相似的工艺（细化到每道工序）提出来，合并到一起。
对于工业工程师，要点是：怎么按照交期要求，把这些相似的零件，按照一定规则排产，并按期完工。
这里只说机械工程师的事情
各位都是在机械行业做事情的人。须知工艺来自设计。所以要弄出工艺，先要弄好设计。
枝枝蔓蔓的事情先不去管它，直奔关键处。其他的虽然不可或缺，但对于抓主线来说，那些枝枝蔓蔓会把初次接触的人弄糊涂。
1）机械设计
注意，我们的逻辑是要把相似的特征工艺提取出来，才能实现类似于大批量生产。
所谓相似的特征，可以理解为形状相同，尺寸不同。脑子里可以想一个六角头螺母，他们形状一样，尺寸不同。比如有M8，有M20；还可以有轻型、重型；还可以有不同的表面处理（黑的、白亮的）。等等
现在，3D-CAD都可以用特征来构造零件。
那么，我们可以这么想，这样的零件，可以看成是三维实体模型。按照参数驱动的方法，在模型基础上，通过修改模型参数，就可以得到很多不同尺寸的零件。简单说，就是先做个模板，通过输入参数，由模板得出确定了具体尺寸的零件。这也叫作“变型设计”
对于部件、产品的变化，道理也是一样。只要输入一些参数，就出来形状相似，尺寸不同的部件、产品了。当然，我们还可以替换一个或者若干个零件、部件。从而变出新的部件、产品。这叫做配置设计。实际当中，按照订单，先决定仅仅修改某几个尺寸，还是需要替换某几个零件、部件。确定后，再查找数据库，看是否有合乎规格的零部件，如果没有，就需要先做变型设计设计出符合要求的零件、再来完成配置设计。
上面这些工作离不开3D-CAD，先一步是建立结构单元（也就是前面提到的特征），否则自动生成新零件（这个过程类似于配置设计，就是替换某个特征）、新工艺、查找已有的零件就有难度了。由此可见，这个工作非常花力气，也很难做出普遍适用的商品软件。这一步也称为建立零件族（在CAD软件中有这个概念）
注意：在这一步里，无论如何明细表（在ERP中也叫作BOM）和物料编码（有时和图号一样）必须自动生成。否则，下的苦力算是白费。
2）制造工艺
目前，还不能指望人工智能帮我们把千差万别的工艺编制出来，主要靠各自工厂里成熟的工艺。
问题是，我们还是要用计算机自动生成工艺文件和数控程序。关键在工艺。
简单的说，根据企业的实际，抽象出各种零件的工艺规程所遵循的规则（这个一定可以找出来，但也要承担此工作的人有扎实的功底和丰富的实践经验，以及灵活的处理问题能力。所谓灵活就是遇到解决不了的问题别和他死磕，绕着走，但绝对不能给将来的工作挖坑！）
有了这一套规则后，在编程中基本上就是 if---then--end if
事实上，也是制作若干工艺模板，根据设计参数，生成具体的工艺规程。

未完，待续

zmztx

二、大规模定制和机械设计是什么关系（续）
解释几个问题
1）明细表（BOM）和物料编码必须自动生成
在手工绘图时代和甩图版之后，各位可曾留意过，图号和明细表是否能保持正确？做不到，比登天还难。
原因就在于手工操作时，错误永远是难免的。比如，我设计的图纸，你借用了，但我不知道。等到我改这张图纸时，也没有告诉你。错误就出来了。到了CAD/PDM/CAPP时代，这种错误仍然不可避免，原因是没能做到一环扣一环。
2）几何结构设计和物理设计
我觉得，为了实现前面说过的逻辑，只需要几何结构设计就够了。我们知道，所有的物理设计都会在图面上反映出来。再有，物理设计的正确与否，不容易验证。尤其是有限元、模态分析等动力学试验计算，用到的边界条件很复杂，在这个尺寸时时这样，换个尺寸不见得还能100%正确；再有热处理的变化，除了影响边界条件，还会影响物理常数，比如刚度。等等。因此，这种参数驱动的设计系统，可以保证形状准确无误，比如齿轮的轮齿过度曲线，可以细致到滚齿还是揷齿。这为有限元计算提供了坚实的基础。同样，这样的系统也留下了接口，可以把物理设计结果反映到图纸上。这不难。比如，齿轮强度设计有国际标准，有中国的、德国的、美国的、日本的。他们之间存在不小的差别。各个企业自己选择适合的计算标准，甚至加上经验值，都可以，结果自负。对于软件提供者来说，第一个要求就是正确。而用了这类系统后，以前两周才能完的工作，现在四个小时就完成了。如果不认真核查，说不定在物理设计上就有问题。
3）在制定总体方案前，必须仔细认真的推敲
这个东西有两个鲜明的特点。一是把重复性的工作交给计算机去做，二是环环相扣。所以首先就是资料准确。而往往企业的资料不系统、不准确。因为重复性的工作由计算机完成，只要数据有错误，那么计算机也将不断的重复错误。要知道，把错误的数据找出来，难度是相当大。其次是需要将企业的细节和盘托出。比如说，你企业加工齿轮，揷齿和滚齿都有，揷齿刀的某些号段却不预备；比如，有些箱体上盖板的螺栓要频繁装拆，这时会有一个经验问题，螺栓最小是多少才能保证不溢扣。这些即影响设计、更影响工艺。

zmztx

三、大规模定制和机械制造
有了合乎要求的工艺规程后，把可以合并的相似工序提出来就不成问题了。
不过，问题还没有彻底解决。先看看为什么现有ERP不能闭环运行。原因之一是工时。
一般，工时只是估计的时间，如果用这个估计值计算生产计划，必然会出乱子的。在机械制造中，零件加工多数是长流程，可能会经过下料、车、铣、磨、钻、镗等工作中心，而且它们要在一个个工作中心，分别完成工序加工。也就是说，车间现场是交叉混流的场面。
由于各个工作中心不会闲置，所以只要计划指定的毛坯没到，势必会先加工已经到达的零件。于是计划就像是推到的多米诺骨牌，完蛋了。
当然，实际现场与时间有关的因素，还不止这些。
为此，需要采用漏斗模型的方式去安排生产（它可以容忍缺陷的存在）。关键：按照准确的工艺规程，将各个订单中可合并的相似工序提出，按照完工时间倒推需要的开工时间，然后以开工时间为准，为各个加工中心做出一个排队序列。在现场，当排在最前面的任务没有到达，则投放次前的任务。可以用排队理论（数论的一个分支）证明，这种计划-调度方法用时最短。
当然，在做工艺时，也可以安排几个工作中心作为备选项。但必须在制定项目总体规划时，通盘考虑。
到此，大规模定制的大致路线已经介绍完了。它至少说明一点，没有工具软件，大规模定制只不过是空想。