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模具企业动态建模方法研究

作者:admin 来源: 日期:2018-2-24 17:16:42 人气: 标签:模具 企业动态 建模方法研究
 

  模具企业动态建模方法研究
  模具技术既是先进制造技术的重要组成部分,又是先进制造技术的重要应用领域,其技术水平与先进制造技术的发展和应用密切相关。由于模具技术的特点对企业建模提出了新的要求,企业建模必须围绕着市场的需求展开,企业模型应该具有高灵活性和低风险性,既适应企业经营过程快速重组的要求,还要尽量避免或减少传统上BPR(Business process reengineering,企业经营过程重构)的高风险。因此,研究企业动态建模理论、技术、方法和应用工具,具有十分重要的意义。
  2 基于CIMOSA的企业建模方法
  随着企业建模理论与实践的不断发展,国内外学者提出了多种系统建模的方法(CIMOSA、PERA、ARIS、DEM、IDEF等),其中CIMOSA是目前投资量最大、系统性最强的研究成果。基于CIMOSA的企业模型如图l所示。为了简化对复杂的企业信息系统进行分析和设计的负担,可以从不同的观察角度对企业信息系统的特征和内部结构做一定的划分,形成功能、信息、过程、组织和资源等视图子模型。除了各个视图子模型内部对象的归类和内聚性联系之卜,模型之间存在的复杂的联系使上述视图子模型构成了1个集成的、完整的信息系统模型。各视图子模型之间的联系如图2所示,由于在过程模型中描述了各活动调用的资源、依赖的组织、对应的企业功能、处理的信息实体和可能发生关联的产品零部件,因此过程视图在诸视图中居于核心地位。虽然CIMOSA与其它建模方法各有特色,它们从不同的角度提出了对企业这种复杂系统的理解,并各自给出了描述方法,同时也开发了相应的工具系统,但它们也分别存在不足。
  现有企业建模方法存在的问题主要有:①现有三阶段(需求定义、设计、实施)生命周期建模方法不能满足企业持续发展的需要,仅完成了对企业信息系统的实施过程的一次描述,不能支持企业不断改进和维护信息系统的过程;②现有企业建模工具在适应性和柔性上,基本是一个结构与功能比较固定的软件系统,在软件的设计与组织上没有引入软件组件的概念和方法;③现有建模方法缺乏有效的模型性能评价指标体系,模型仿真优化功能较弱,迫切需要建立实用的模型性能评价指标体系,在此基础上进行模型的仿真分析与优化。
  总之,激烈的市场竞争和模具企业自身客户订单驱动一次性生产特点,对企业建模理论和方法在适应性、集成化、面向全生命周期、性能优化、一体化建模与实施等方面提出了更高的要求,传统的CIMOSA企业建模已经不能满足这些需要。
  3 企业动态建模方法
  3.1动态建模流程
  企业模型是由若干视图子模型按一定的顺序组成的,由于模型之间存在或强或弱的关联,如图2所示。使得这种顺序变得十分模糊,因此要进行模型间关联的消解。关联的消解方法有很多,如设计结构矩阵法,有向图破环法等,这里不再赘述。基于各种消解结果,即可确定出相应建模的路线,目前比较常用的建模方法有两种:单视图引导的建模方法和多视图并进的建模方法。单视图引导的建模方法是以某个视图作为引导视图,然后建模工作从该视图扩展到其他视图,通过多视图不断迭代来完成建模过程。过程视图、资源视图、组织视图和产品视图都可以作为引导视图。多视图并进的建模方法是产品模型、过程模型、资源模型和组织模型的建立同时在它们各自的视图中进行,但暂不建立它们之间的关联,等达到一定规模,将它们关联在一起,再由过程模型导出功能模型和信息模型。但是,这种技术路线容易产生较多的一致性问题,因此对一致性检查要求比较高。综合比较,认为单视图引导的建模方法是一种简单实用的建模方法,更加适合于复杂模型系统的设计。
  由于资源和组织都是企业固有的要素,而且短时间内发生重大变化的可能性较小,因此资源视图和组织视图首先作为引导视图。有了资源模型和组织模型,建立过程模型时,就可以直接对它们的节点进行引用。在参考组织结构的基础上,用IDEFO方法建立功能结构模型,对最底层的功能单元增加定义。由于在过程模型没有完成定义前,企业的活动、数据、控制流信息还没有建立,因此,所建立的组织模型中的角色还不能进行定义。同样,由于功能结构模型也主要反映企业的功能分解结构,所以也不能建立连接不同功能之间的控制流和信息流的关系。在上述3个视图模型建成后,开始建立过程模型。通过过程模型中的活动,实现与组织视图、资源视图、功能视图的集成。

  石化通用机械现状及发展方向
  石化通用机械主要包括气体压缩机、石化专用泵和阀门等。
  气体压缩机石化生产装置中常用的气体压缩机有离心式气体压缩机和往复式气体压缩机。多年来,我国压缩机制造业在引进国外技术,消化吸收和自主开发基础上,攻克不少难关,取得重大突破。例如,催化裂化装置用的主风机和富气压缩机、加氢装置用的循环氢压缩机、新氢压缩机,乙烯三大压缩机,化肥四大压缩机组等已大量在石化生产中应用。其中,水平剖分式离心压缩机和轴流式压缩机制造技术已接近或达到国际同类产品先进水平,往复式活塞压缩机达到国际同类产品水平。
  目前,离心式压缩机的国际发展方向是压缩机容量不断增大、新型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器相继出现;高压和小流量压缩机产品不断涌现;三元流动理论研究进一步深入,不仅应用到叶轮设计,还发展到叶片扩压器静止元件设计中,机组效率得到提高;采用噪音防护技术,改善操作环境等。
  国内为石化企业提供压缩机的制造厂家有十余家,主要有沈阳鼓风股份有限公司、陕西鼓风机(集团)有限公司、上海鼓风机厂等,其中沈阳鼓风机股份有限公司生产的离心压缩机在国内石化压缩机市场占有率达到50%以上。目前我国的富气压缩机进口流量达到81600Nm3/h,功率达7166KW,已用于300万吨/年催化裂化和延迟焦化装置;离心式循环氢压缩机流量达250000Nm3/h,功率达1600KW,出口压力达18Mppa,已经用于120万吨/年加氢裂化装置;裂解气压缩机流量达120000Nm3/h,功率达18000KW,已应用于3050万吨/年乙烯裂解装置;大化肥装置的空气压缩机、天然气压缩机、氨压缩机、二氧化碳压缩机已应用于2030万吨合成氨装置;空分装置的空气压缩机流量达到220000Nm3/h,功率达到17580KW,已经应用于40000Nm3/h空分装置。陕西鼓风机(集团)有限公司在引进瑞士苏尔寿公司技术基础上,成功设计制造出170多台套性能优良的轴流压缩机,其中,60多台套用于催化裂化装置的主、备风机。为大连石化公司350万吨/年催化裂化装置制造的主风机是目前国内石化装置中最大的轴流压缩机,流量厉害到300000Nm3/h,功率达到40000KW。
  但是,我国离心压缩机在高技术、高参数、高质量和特殊产品上还不能满足国内需要,50%左右产品需要进口。另外,在技术水平、质量、成套性上和国外还有差距。随着石化生产规模不断扩大,我国离心压缩机在大型化方面将面临新的课题。
  国外往复式活塞压缩机发展方向为大容量、高压力、结构紧凑、能耗少、噪声低、效率高、可塑性好、排气净化能力强;普遍采用撬装无基础,全罩低噪音设计,大大节约了安装、基础和调试费用;不断开发变工况条件下运行的新型气阀,使气阀寿命大大提高;在产品设计上,应用压缩机热力学、动力学计算软件和压缩机工作过程模拟软件等,提高计算准确度,通过综合模拟模型预测压缩机在实际工况下的性能参数,以提高新产品开发的成功率,压缩机机电一体化得到强化。采用计算机自动控制,自动显示各项运行参数,实现优化节能运行状态,优化联机运行,运行参数异常显示,报警与保护;产品设计重视工业设计和环境保护,压缩机外型美观更加符合环保要求等。

  中国汽车模具工业要抓住机遇
  国内汽车冲压模具行业年生产能力只有80亿-90亿元,而中国汽车市场的模具需求量已达到200多亿元。中国汽车工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求,也为其发展提供了巨大动力。
  中国模具协会副理事长、东风汽车模具有限公司总经理李建华在分析中国汽车模具市场时说,中国的模具工业步入了高速发展时期,近10年来,模具工业一直以每年15%的增长速度快速发展。中国汽车市场的巨大潜力,为汽车模具的发展带来了更加广阔的发展空间。今年国家颁布的整车特征特性(限制进口、关键零件本土生产)政策,也为模具企业增加了生产轿车外覆盖件模具的机会。李建华指出,在这种行业背景下,如何抓住机遇,应对市场,就看哪家企业在技术实力上更强,在产品质量上更好,在企业竞争力上更高。
  李建华说,近年来,东风汽车模具公司在强技术、重质量、抓成本、上服务等方面加大力度,坚持抓技术进步和工艺改进,加大研发投入力度,依靠科技进步、科技创新,不断提高企业的制造水平。新工艺、新技术的应用,大大缩短了加工时间,提高了生产效率和加工质量。他们还不断引进先进的设计、编程软件,对员工加强数控知识培训,全部实现了三维设计、数控编程和数控加工。
  东风汽车模具公司承接的"天籁"轿车项目,是东风与日产合资后,该公司承接的第一个合资项目。项目实施过程中,模具公司技术部等部门积极引进和借鉴了日产在模检具设计制造中的经验,大胆采用包括模具整体镀铬、浮动压料等一系列新工艺、新结构,首次采用全工序三维造型指导设计加工;检具开发了搭接边匹配检测、总成焊装匹配检测等新功能。在吸收日产先进技术的同时,又充分发挥自身设计、数控制造、在线检测等方面的优势,大大降低了工装成本。其中发动机罩内外板模具是国内率先设计制造的高档乘用车外表件,这一项目的成功,改变了中国高档乘用车外表件模具工装全部靠进口的历史,提升了模具公司模检具整体设计制造水平及企业知名度。许多轿车生产企业也慕名而来,订购东风汽车模具公司的模检具。最近,东风汽车模具公司又接到一套高技术含量的出口美国的模具定单。
  东风汽车模具公司不惜重金从海外购置5台高速铣和准高速铣,投入运行后,使加工效率成倍增长,产出速度明显加快,产品质量也得到了很大提高。近几年,东风汽车模具公司制造的日产、本田轿车发动机盖罩零件总成受到了外籍专家的高度赞誉。今年,该公司承接的神龙B53项目在首轮送样时得到法方专家充分认可,通过B53轿车门内板模具打响东风模具品牌,使东风汽车模具公司打进了轿车模具市场。
  在预测中国汽车模具行业的未来发展趋势时,李建华说,总的来说,中国技术含量低的模具已供过于求,市场利润空间狭小;而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应经济发展的需要,精密、复杂的冲压模具、轿车覆盖件模具等高档模具仍有很大发展空间。中国汽车模具公司今后的发展方向,应该注重产品结构的调整和定位,进一步提升模具的制造技术水平,占领结构复杂、精密度高、技术含量高的高档模具市场。
  从中国模具工业的发展情况看,模具这一产品适合专业化、集团化方向发展,模具企业在条件成熟时走联合之路是必然的发展趋势。李建华认为,为了适应企业发展和市场竞争的需要,中国的汽车模具公司还积极寻求国际合作,尝试由单纯的生产型工厂走向资本运营型企业。

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