个圆角半径。各种各样的圆角半径使得机械师不得不经常更换切削刀具。
在为CNC铣床设计零件时,设计者应该在产品族中指定相同的
标准圆角半径,从而可以只使用单一的铣刀。这保证了在铣削该产品族中的所有零件时,不必改变设备的设置,因此保证了制造的柔性和昂贵设备的高利用率。
为了实现特征的通用化,应根据标准的加工工具进行特征的标准化,并确保不超过刀具库的容量。可以调查一下本工厂和主要的外部经销商所使用的工具(不论其现在是否使用)。一种可靠的办法是,只选择所有设备和经销商都易于制造的特征。根据加工工具的可用性和加工能力,编辑一张特征表,并将其随同零件、手工工具和原材料的通用表一起下发。
5、原材料的通用化
大规模定制模式要求产品的原材料具有通用性,此时的定制就是
“量体裁衣’’(cut-to-fit)。如果能对加工用的原材料实行标准化,那么就能以足够的柔性加工不同的产品,而无需对原材料、夹具或切削刀具等进行更换等准备过程。
5.1.棒材/管材
如果能够将原材料标准化为一种规格的棒材或一种规格的管材,
那么,计算机控制的机器就可以通过控制程序,按照所需的长度切割相同的材料。这种柔性能确定进行“量体裁衣”的定制的可行性。虽然手工切割的适应性可能更强一些,但材料的标准化将操作指令简化
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到只有一个长度值,从而把因为那错材料而引起失误的可能性减至最低。
5.2.板材
如果能把板材标准化到一种厚度和一种材质,计算机控制的激光
切割机就能切割所有的薄板零件,而不必更换板材。此时,自动化的薄板进料机就可以根据需要给机器重复装载板材。当零件很小,以致于不需更换板材就能从一张板上切割出许多零件时,这种标准化就显得更加重要。
5.3.模压/铸造
大规模定制的策略可能要求提供大量不同品种的模压或铸造零
件。如果能利用相同的原材料将模压和铸造操作标准化,使许多不同零件使用相同的模具,以分摊其加工时间和工具的费用,那么,模压和铸造过程的成本将更低。材料的标准化避免了更换材料和设备的清洗。如果模具是根据夹具的通用性进行设计的,它们就能被快速地更换,从而将准备时间降到最低。随着铸造材料的标准化,一罐熔料可以同时浇注到几个模具里。
5.4.保护性涂层
保护性涂层的标准化简化了操作,并通过取消更换涂层材料和清
洗设备所需的辅助工作,提高了操作的柔性程度。与零件的通用化一样,表面涂层也能通过采用“更好的”涂层进行标准化。即使表面涂层的成本提高,但考虑到标准化在加工中的价值,还是可以节约总成本。这一观点的合理性将在下面“昂贵零件的标准化”一节中进一步
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论述。如果油漆的目的只是出于功能上的要求,而几乎不需考虑审美要求,如用于工业设备或主要用在产品内部,那么也可以将涂层的标准化应用于此。实际上,很多工农业产品是靠一种标准的油漆颜色来识别其品牌的。例如,农民能立刻认出绿色的拖拉机或联合收割机是约翰·迪尔公司(JOhnDeere)的产品。
5.5.可编程芯片
可以为许多集成电路(1C)独立地或在生产过程中进行编程。可编
程芯片的通用化是将很少的几种“空白芯片”进行标准化,这实现了这些芯片的柔性编程,可以在它们被装配到产品上时,通过在线的编程站进行“快速”编程。理想的情况是,每一个空白芯片都对应有一个专用的编程站,以避免相应系统设置的改变。因此,可编程芯片的通用化可以把编程站的数量减到最低,并能在芯片被插入或放置在电路板上的时候进行编程。
5.6.线材
通用化也适用于根据长度购买的材料,如电线、绳索、塑料管、
电缆、链条等等。可通过以下方法减少线材的种类:
按需要进行切割。线材可以根据所需切割长度的类 型进行标准化,从而使加工设备能正好切割和剥去 电线末端的外皮。采用这种方法时,在每个使用地 点都需要一台机器。
看板系统。电线和管材也可以事先切割好,但是为 了不增加费用开支,不为它们分配独立的零件编号。生产真空和气流测量/控制仪器的MKS仪器有限公司(MKS Instruments,Inc.),开发了以下的系
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统。为了避免给许多切下来的材料分配零件编号并将它们视为不同的零件,可以按照预先确定的数量(如一天的用量)根据所需长度切割电线或管材,然后把它们放人每个使用地点的两个相邻的看板箱中。把一个看板箱放在另一个的前面,当前面的看板箱被用空的时候,就将其送到中央分发机,箱上的标签会将材料的类型、长度、数量和箱子应返回何处等信息告诉分发机的操作者。箱子被装满后返回使用地点,放在另一个箱子后面。这样,当另一个箱子被用空的时候,它就可以前移并被使用。这种简单的方法能减少工厂里数百或数千个零件编号,从而降低成本,减少延误,提高柔性,并促进大规模定制。 在零件分发时印刷。在电线和管材被分发的时候,用某种设备在它们上面印出不同颜色,这样就不需要储存各种颜色的材料,从而进一步降低了线材的种类。在电线和管材上印出颜色后,工人就不必记住或查阅颜色编号,因此能减少装配和服务时的失误。如果印上文字,而不是颜色,还能解决色盲带来的问题,例如可以印上“地线”、“+12伏”、“电源”、“复位”、“1 000磅/平方英寸”等字样。对国际性的产品,可以用多种语言印刷,从而降低因标签不同而造成的内部多样性。这样的印刷/分发设备既可以配备在零件的每个使用地点,也可以位于双看板箱装料的中央位置。
6、工艺的标准化
并行的产品和工艺设计保证了由设计部门,而不是根据偶然性或“以后再定”的方式确定工艺, 由此产生了工艺的标准化。必须实现工艺的协调和通用性,以保证能够在不改变系统设置的情况下制造大规
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模定制族(mass customization family)中的所有零件和产品,从而避免制造柔性的降低。
受零件标准化影响的工艺之一,是螺钉的机械化紧固。自动送料改锥(见图5—2)是一种加工成本很低的机械化工具,它能确定螺钉的方向并由气流将螺钉沿管道输送到改锥端部,然后由操作者按下改锥手柄上的开关,拧紧螺钉。一个预先调整好的扭矩限制装置能够保证螺钉被适当地拧紧。这种生产工具能输送任何类型的螺钉(如机加工螺钉、自攻螺钉等),但一次只能是一种类型和规格。可以更换不同规格的螺钉,但这在柔性操作中需要很长的准备时间。因此,只有当紧固件具有通用性时,自动送料改锥才能得 到有效的利用。
并行工程的另一个问题是,所选定的螺钉的长度必须比其宽度要大,这样,螺钉在沿管道由气流输送时才不至于翻倒。每个制造商都提供如何确定这些尺寸的详细说明书。
在位于华盛顿州温哥华的惠普DeskJet工厂,当类似设备被安装在特殊设计的用于分发螺钉的机器人或装配装置上的时候,符合同样原理的类似设备就能够自动地拧紧螺钉。
7、昂贵零件的标准化
通常,诸如紧固件等便宜零件的通用化不会遇到太大的困难,因
为通用零件的成本与非标准零件的成本差不多。但是,随着零件成本的提高,标准化工作将会遇到比较大的阻力,因为人们认为,使用大一号的(更贵的)标准零件的成本要比使用正好满足产品要求的零件
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