工藝路線

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工藝路線（Routing）

　　工藝路線也稱加工路線，是描述物料加工、零部件裝配的操作順序的技術文件，是多個工序的序列。工序是生產作業人員或機器設備為了完成指定的任務而做的一個動作或一連串動作，是加工物料、裝配產品的最基本的加工作業方式，是與工作中心、外協供應商等位置信息直接關聯的數據，是組成工藝路線的基本單位。例如，一條流水線就是一條工藝路線，這條流水線上包含了許多的工序。

　　在傳統的ERP系統中，工藝路線是生產加工、裝配中的概念。實際上，工藝路線的概念應該擴展，應該延伸到包括管理過程。管理工作，或者管理作業，應該像生產作業那樣，制定規範的作業流程、明確每項活動的時間定額和費用、每項活動涉及的工作中心等。

　　工藝路線是一種關聯工作中心、提前期和物料消耗定額等基礎數據的重要基礎數據，是實施勞動定額管理的重要手段。

　　從性質上來講，工藝路線是指導製造單位按照規定的作業流程完成生產任務手段。

　　在MRP中，可以根據產品、部件、零件的完工日期、工藝路線和工序提前期，計算部件、零件和物料的開工日期，以及子項的完工日期。

　　在CRP中，可以基於工序和工藝路線計算工作中心的負荷(消耗的工時)。因此，工藝路線也是計算工作中心能力需求的基礎。

　　根據在每一道工序採集到的實際完成數據，企業管理人員可以瞭解和監視生產進度完成情況。

　　工藝路線提供的計算加工成本的標準工時數據，是成本核算的基礎和依據。

　　工藝路線如果沒有與具體的物料加工關聯，則這種工藝路線就是標準的工藝路線。一般情況下，工藝路線是與具體的物料加工關聯在一起的，這時才能有準確的提前期數據。因此，工藝路線數據包括了加工的物料數據。

　　例如，空調器中的蒸發器、冷凝器部件的標準裝配工藝路線的工序包括串U型管、脹管、折彎、清洗、封管、氣密測試、整理和包裝入庫等。U型管的加工順序是：下料、彎管、切管、收管口和打毛刺等。

　　一般情況下，工藝路線數據主要包括工藝路線編碼、工藝路線名稱、工藝路線類型、製造單位、物料編碼、物料名稱、工序編碼、工序名稱、加工中心編碼、是否外協、時間單位、準備時間、加工時間、移動時間、等待時間、固定機時、變動機時、固定人時、變動人時、替換工作中編碼、生效日期、失效日期和檢驗標誌等。

　　編寫工藝路線的過程包括確定原材料、毛坯；基於產品設計資料，查閱企業庫存材料標準目錄；依據工藝要求確定原材料、毛坯的規格和型號；確定加工、裝配順序即確定工序；根據企業現有的條件和將來可能有的條件、類似的工件、標準的工藝路線和類似的工藝路線以及經驗，確定加工和裝配的順序；選定工作中心，根據企業現有的能力和將來可能有的條件；基於尺寸和精度的要求，確定各個作業的額定工時等。

　　工藝路線和工序不是一成不變的，而是隨著生產類型、技術進步、產品發展和員工素質的不斷提高而變化的。

　　工藝路線選擇的重要程度因不同類型的生產系統而異。對於流程型企業，尤其是化工企業，其工藝路線基本取決於生產裝置的設計，一旦選擇某類生產裝配，其工藝路線也就隨之確定。對於加工裝配類企業，工藝流程（路線）的選擇、設計十分重要。對此若無充分的考慮，則很難決定所需要的設備型號和數量，以及對生產製造系統的設計。工藝流程的選擇，還要體現處所出產產品品種搭配的變化。

　　選擇或設計工藝流程，目的在於力求實現最優的工藝路線（加工順序）。為此，可以藉助於電腦輔助制定工藝路線系統。該系統不僅可以尋找最優工藝路線，而且還可確定一些輔助信息，例如，所要加工製造零件的形狀、精度和標準時間等。上述過程是通過人機對話方式，從把存貯在電腦內的原始數據顯示在熒光屏上開始，一次形成各單元圖形，並加以組合，以生成零件的最終形狀。同時，還備有用於使零件圖形旋轉的程式。

　　除了使用電腦輔助制定工藝路線系統外，進行工藝路線選擇時，還可使用其它一些生產管理工具，最常見的有裝配圖、裝配卡、路線卡及作業卡等。每種卡片都是有用的指導性文件，在生產系統處於穩定狀態時，他可以用來提高操作水平。例如，路線卡，連同作業卡一起，規定怎樣製造部件或產品。這些文件對於製造企業來說是基本的。在設計一個生產系統時，它們所起的作用同藍圖或圖紙在一個部件或產品設計中的作用一樣。圖紙說明做什麼，路線卡和作業卡說明怎麼做。路線卡通常包括以下內容：1）顯示所要求的作業以及所推薦的這些作業的順序；2）規定所用的機器和設備；3）提供估計的裝置時間和每件的製造時間。當一個部件是標轉化部件，而且是周期的製造或再製造以滿足需要時，標準路線卡就作為認可的製造方法而保持下來。製造方法更詳細的說明，常以作業卡的形式來制定。它特別詳細地說明怎樣完成這些作業，即提供一個標準的方法。

　　工藝路線是重要的文件，它代表著一項作業在工廠里的運行方式。如果說物料清單用於描述物料是按怎樣的層次結構連在一起的，那麼工藝路線則是描述製造每一種物料的生產步驟和過程，並且用於確定詳細的生產進度。工藝路線的作用如下。

　　(1) 計算加工件的提前期，提供運行MRP的計算數據。系統根據工藝路線和物料清單計算出最長的累計提前期，這相當於網路計劃中關鍵路徑的長度。企業的銷售部門可以根據這個信息同客戶洽談交貨期限。

　　(2) 提供能力需求計劃(CRP)的計算數據。系統根據工藝路線文件中每個工作中心的定額小時、工序的開始和完工日期，計算各個時區工作中心的負荷。

　　(3) 提供計算加工成本的標準工時數據。

　　(4) 跟蹤在製品。

　　對工藝路線數據準確性的要求和物料清單一樣，也應在98%以上，如果工序順序錯誤，工時定額不准，必將直接影響MRP和CRP的運算結果，造成生產訂單過早或過遲下達，或下達數量不准。如果一項作業出現在發到某部門的派工單上，而事實上該作業並不在該部門，或一項作業在該部門卻不在發來的派工單上，工藝路線都可能是錯誤的根源。工藝路線錯誤還會引起工作中心負荷不均衡，在製品積壓，物流不暢以及加工成本計算錯誤等問題。通過計算每周下達到車間的工藝路線數和每周工長反饋的錯誤路線數，可以測出工藝路線準確度。

　　對許多企業來說，MRP投入運行之前的一個極大的障礙就是校正工藝路線。大多數工藝路線文件與80/20原理相符，即80%的活動發生在20%的工藝路線上。如果在安裝MRP之前要將所有的工藝路線都進行校正，對許多企業來說，將是困難的，然而在MRP的幫助下，有了切實可行的辦法。

　　(1) 在MRP試點前，檢查並校正占有80%活動的20%的工藝路線。

　　(2) 當MRP逐漸投入運行時，使用計劃下達訂單提前幾周指明哪條工藝路線將必須檢查和校正。

　　(3) 在編製能力計劃和派工單的早期，應確保在最近將用到的工藝路線是正確的。

　　工藝路線和物料清單一樣，通常由工程設計部門負責建立和維護，如所使用的工作中心、設備安裝時間、單件生產時間定額等都由工程設計部門確定。同時還應經常比較實際工作和工藝路線的執行情況，對生產過程進行詳細審核。有多種原因可引起工藝路線的變更，如產品和生產過程可能改變，設備安裝時間和單件生產時間標準可能需要根據新的操作數據加以調整，新的產品和新的組件可能需要新的工藝路線。

　　工藝路線由工程設計部門建立和維護，由生產部門使用。當MRP投入運行之後，讓工長根據派工單隨時報告所發現的工藝路線錯誤，從而不斷對工藝路線加以維護。對於工藝路線的變更，應由兩個部門協商進行。

　　擬訂工藝路線是設計工藝規程最為關鍵的一步，需順序完成以下幾個方面的工作。

　　1、選擇定位基準

　　定位基準包括粗基準和精基準。粗基準是指用未加工過的毛坯錶面做基準。精基準是指用已加工過的錶面做基準。

　　1、 粗基準的選擇原則：

　　1）合理分配加工餘量的原則

a、應保證各加工錶面都有足夠的加工餘量：如外圓加工以軸線為基準；

b、以加工餘量小而均勻的重要錶面為粗基準，以保證該錶面加工餘量分佈均勻、錶面質量高；如床身加工，先加工床腿再加工導軌面；

　　2）保證零件加工錶面相對於不加工錶面具有一定位置精度的原則

一般應以非加工面做為粗基準，這樣可以保證不加工錶面相對於加工錶面具有較為精確的相對位置。當零件上有幾個不加工錶面時，應選擇與加工面相對位置精度要求較高的不加工錶面作粗基準。

　　3） 便於裝夾的原則：選錶面光潔的平面做粗基準，以保證定位準確、夾緊可靠。

　　4） 粗基準一般不得重覆使用的原則：在同一尺寸方向上粗基準通常只允許使用一次，這是因為粗基準一般都很粗糙，重覆使用同一粗基準所加工的兩組錶面之間位置誤差會相當大，因此，粗基一般不得重覆使用。

　　2、錶面加工方法的選擇

　　（1）各種加工方法的經濟加工精度和錶面粗糙度

　　不同的加工方法如車、磨、刨、銑、鑽、鏜等，其用選各不相同，所能達到的精度和錶面粗糙度也大不一樣。即使是同一種加工方法，在不同的加工條件下所得到的精度和錶面粗糙度也大不一樣，這是因為在加工過程中，將有各種因素對精度和粗糙度產生影響，如工人的技術水平、切削用量、刀具的刃磨質量、機床的調整質量等等。

　　某種加工方法的經濟加工精度：是指在正常的工作條件下（包括完好的機床設備、必要的工藝裝備、標準的工人技術等級、標準的耗用時間和生產費用）所能達到的加工精度。

　　（2）加工方法和加工方案的選擇

　　根據加工錶面的技術要求，確定加工方法和加工方案；

　　這種方案必須在保證零件達到圖紙要求方面是穩定而可

　　靠的，併在生產率和加工成本方面是最經濟合理的。

　　要考慮被加工材料的性質；

　　例如，淬火鋼用磨削的方法加工；而有色金屬則磨削困難,，一般採用金剛鏜或高速精密車削的方法進行精加工。

• 要考慮生產綱領，即考慮生產率和經濟性問題。如：大批大量生產應選用高效率的加工方法，採用專用設備。例如，平面和孔可用拉削加工，軸類零件可採用半自動液壓仿型車床加工，盤類或套類零件可用單能車床加工等。
• 應考慮本廠的現有設備和生產條件：即充分利用本廠現有設備和工藝裝備。

　　在選擇加工方法時，首先根據零件主要錶面的技術要求和工廠具體條件，先選定它的最終工序方法，然後再逐一選定該錶面各有關前導工序的加工方法。

　　3、機床設備與工藝裝備的選擇

• 機床設備和工藝裝備的選擇：
  • 1、所選機床設備的尺寸規格應與工件的形體尺寸相適應；
  • 2、精度等級應與本工序加工要求相適應；
  • 3、電機功率應與本工序加工所需功率相適應；
  • 4、機床設備的自動化程度和生產效率應與工件生產類型相適應。

• 工藝裝備的選擇將直接影響工件的加工精度、生產效率和製造成本，應根據不同情況適當選擇：
  • 1、在中小批生產條件下，應首先考慮選用通用工藝裝備(包括夾具、刀具、量具和輔具)；
  • 2、在大批大量生產中，可根據加工要求設計製造專用工藝裝備。

　　機床設備和工藝裝備的選擇不僅要考慮設備投資的當前效益，還要考慮產品改型及轉產的可能性，應使其具有足夠的柔性。

　　4、加工階段的劃分

　　1）根據零件的技術要求劃分加工階段。

　　分以下幾個階段：

　　粗加工階段:在此階段主要是儘量切除大部分餘量，主要考慮生產率。

　　半精加工階段:在此階段主要是為主要錶面的精加工做準備，並完成次要錶面的終加工（鑽孔、攻絲、銑鍵槽等）。

　　精加工階段:在此階段主要是保證各主要錶面達到圖紙要求，主要任務是保證加工質量。

　　光整加工階段:在此階段主要是為了獲得高質量的主要錶面和尺寸精度。

　　2）將零件的加工過程劃分為加工階段的主要目的是：

　　(1)保證零件加工質量（因為工件有內應力變形、熱變形和受力變形，精度、錶面質量只能逐步提高，）；

　　(2)有利於及早發現毛坯缺陷並得到及時處理；

　　(3)有利於合理利用機床設備。

　　(4)便於穿插熱處理工序：穿插熱處理工序必須將加工過程劃分成幾個階段，否則很難充分發揮熱處理的效果。

　　此外，將工件加工劃分為幾個階段，還有利於保護精加工過的錶面少受磕碰損壞。

　　5、工序的劃分

　　在制定工藝過程中，為便於組織生產、安排計劃和均衡機床的負荷，常將工藝過程劃分為若幹個工序。劃分工序時有兩個不同的原則：即工序的集中和工序的分散。

　　工序集中原則

　　按工序集中原則組織工藝過程，就是使每個工序所包括的加工內容儘量多些，將許多工序組成一個集中工序。

　　最大限度的工序集中，就是在一個工序內完成工件所有錶面的加工。採用數控機床、加工中心按工序集中原則組織工藝過程，生產適應性反而好，轉產相對容易，雖然設備的一次性投資較高，但由於有足夠的柔性，仍然受到愈來愈多的重視。

　　工序分散原則

　　按工序分散原則組織工藝過程，就是使每個工序所包括的加工內容儘量少些。

　　最大限度的工序分散就是每個工序只包括一個簡單工步。:傳統的流水線、自動線生產基本是按工序分散原則組織工藝過程的，這種組織方式可以實現高生產率生產，但對產品改型的適應性較差，轉產比較困難。

　　6、工序順序的安排

• 1）機械加工工序的安排原則
  • 1、先基準面後其它錶面:先把基準面加工出來，再以基準面定位來加工其它錶面，以保證加工質量。
  • 2、先粗加工後精加工:即粗加工在前，精加工在後，粗精分開。
  • 3、主要錶面後次要錶面:如主要錶面是指裝配錶面、工作錶面，次要錶面是指鍵糟、聯接用的光孔等。
  • 4、先加工平面後加工孔:平面輪廓尺寸較大，平面定位安裝穩定，通常均以平面定位來加工孔。

• 2)熱處理工序及錶面處理工序的安排：根據熱處理的目的，安排熱處理在加工過程中的位置。
  • 1、退火：將鋼加熱到一定的溫度，保溫一段時間，隨後由爐中緩慢冷卻的一種熱處理工序。其作用是：消除內應力，提高強度和韌性，降低硬度，改善切削加工性。應用：高碳鋼採用退火，以降低硬度；放在粗加工前，毛坯製造出來以後。
  • 2、正火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一段時間後從爐中取出，在空氣中冷卻的一種熱處理工序。註：加熱到的一定的溫度，其與鋼的含C量有關，一般低於固相線200度左右。:其作用是：提高鋼的強度和硬度，使工件具有合適的硬度，改善切削加工性。應用：低碳鋼採用正火，以提高硬度。放在粗加工前，毛坯製造出來以後。
  • 3、回火：將淬火後的鋼加熱到一定的溫度，保溫一段時間，然後置於空氣或水中冷卻的一種熱處理的方法。:其作用是：穩定組織、消除內應力、降低脆性。
  • 4、調質處理（淬火後再高溫回火）：其作用：是獲得細緻均勻的組織，提高零件的綜合機械性能。:應用：安排在粗加工後，半精加工前。常用於中碳鋼和合金鋼。
  • 5、時效處理：其作用：是消除毛坯製造和機械加工中產生的內應力。:應用：一般安排在毛坯製造出來和粗加工後。常用於大而複雜的鑄件。
  • 6、淬火：將鋼加熱到一定的溫度，保溫一段時間，然後在冷卻介質中迅速冷卻，以獲得高硬度組織的一種熱處理工藝。:其作用是：提高零件的硬度。應用：一般安排在磨削前。
  • 7、滲碳處理：提高工件錶面的硬度和耐磨性，可安排在半精加工之前或之後進行。
  • 8、為提高工件錶面耐磨性、耐蝕性安排的熱處理工序以及以裝飾為目的而安排的熱處理工序，例如鍍鉻、鍍鋅、發蘭等，一般都安排在工藝過程最後階段進行

• 3)檢驗工序的安排，為保證零件製造質量，防止產生廢品，需在下列場合安排檢驗工序：
  • 1、粗加工全部結束之後；
  • 2、送往外車間加工的前後；
  • 3、工時較長和重要工序的前後；
  • 4、最終加工之後。

　　除了安排幾何尺寸檢驗工序之外，有的零件還要安排探傷、密封、稱重、平衡等檢驗工序。

• 4)其它工序的安排
  • 1、零件表層或內腔的毛刺對機器裝配質量影響甚大，切削加工之後，應安排去毛刺工序。
  • 2、零件在進入裝配之前，一般都應安排清洗工序。工件內孔、箱體內腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之後，微小磨粒易附著在工件錶面上，要註意清洗。
  • 3、在用磁力夾緊工件的工序之後，要安排去磁工序，不讓帶有剩磁的工件進入裝配線。