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随着机械加工数字化的飞速发展，多种数控设备开始在各个制造企业中装备。对于大多数中小型企业来讲，由于资金、场地、操作人员的限制，往往数控设备装备数量较少，集成化程度不高，且多为重点工艺设备。如何让这些数量有限的重点设备尽可能合理、高效地运转，已经成为中小型企业设备管理中的一项具有实际意义的重要课题。本文就是本单位实际生产中对新型数控设备在应用与管理上的一些经验总结。 1.采购策略 作为一种新型设备，在采购时应该注意从三个方面进行考量，它们分别为设备的适用性、兼容性和可扩展性。 适用性：这方面与传统机床的采购要求是基本相同的，在作购前评估时要对机床的切削能力、装载能力、精度、能耗、占地、售价、技术支持及售后服务等方面，根据企业生产需要作出综合考量，以保证采购的设备能完成预定的加工任务。 兼容性：也就是新购机床与企业原有数控设备在操作系统、程序编制、数据交换、附件互换及维修养护等方面，是否具有相容性或继承性。这是数控设备在作购前评估时所需要考虑的一个新特性。 由于数控设备其操作方式与传统机床完全不同，机床运作主要靠逻辑控制器来控制。人与机床的交互主要靠机床的操作系统，因此，人机界面就是一个非常重要的选择因素。在选购时要注意与原有数控设备尽量保持一致，在可能的情况下，最好选择拥有同一品牌同一系列操作系统的机床。比如工厂原有数控设备的操作系统为FANUC，那么新购设备最好选择FANUC系列的。另外，还要注意有些系统同一品牌不同系列间的区别也比较大，比如西门子系统，80系列与81系列以及84系列在指令系统上都存在一些区别，特别是在Macro与固定循环指令上区别还比较大，在采购时也应该注意。 保持良好的操作系统继承性，会大大减少操作人员的培训费用与对新设备的试操作时间，令新设备更快地投入正式生产，尽快产生效益。按日本数控行业的标准，对于全新系统的试操作，一名有其他系统经验的操作工，至少要经过200h的试操作才能开始正式加工，这还不包括前期对新系统的理论培训时间。而如果采购的新机床，操作系统与原有设备系统保持一致，那么原有操作工对新设备的适应时间将会大大缩短。比如一名原操作FANUC Oi-M系统数控铣的操作工，在转换到使用同系统的加工中心上时，只需要不到30h的试操作就可投入正式生产，而且几乎不需要额外的理论培训。而对于使用相同系统但规格不同的数控车的操作工来讲，几乎不需要明显的过渡期就能操作新设备。反之，如果新设备使用的操作系统与原有系统的继承性极差，即使机械部分完全相同，操作工不经过一定时间的理论培训与试操作，是不能正常操作新设备的。比如同为CA6140的数控车，原有车床操作系统为FANUC Oi-T，而新采购的为西门子802D，那么现有的操作工将需要进行至少200h的培训与试操作，才能适应新的设备。这很显然是不划算的，增加成本不说，也不利于操作经验的积累。而且数控设备操控系统的繁杂，也十分不利于加工程序的文档化和规范化。增加子程序模块化的难度，如果采用了CAM系统，还要增加后处理程序的开销;也增大了后期维护，配件采购的难度。因此，在选择机床时要尽可能选择同一操作系统，至少是可兼容操作系统的设备。 数控设备相关附件的兼容性也是非常重要的，尤其对于资金紧张的中小型企业，这一点更为突出。刀柄、夹具、各种高度仪、寻边器、附加动力头及清洁器等要尽量选择同一系列的。比如刀柄，原有刀柄如果为BT系列，那么新设备在满足加工需要的情况下，应尽量选择BT系列的，而不要选取NT、JT等形式的刀柄。这样有利于多台设备共用刀具，充分利用资源，增加刀具的选择面，也便于刀具的统一采购、存放、维护与更新。 可扩展性：可扩展性是数控设备的一大特点，通过特定的外部接口，可与多种外部设备进行连接，来实现数据交换与工件交换，从而达到延伸功能，增加加工能力，实现多机床协作加工，高集成、高柔性、高度自动化及无人职守等新型加工模式。企业要舍得购买相应的机床附件，如对刀仪、寻边器、测量头、存储卡及主轴清洁器等。购买数控设备时更要注意保留机床的外部数据接口、外部存储器扩展口等接口，以利于进行必要的程序交换。更可在条件具备时组建DNC、FMS甚至CIMS等系统。这些接口，有些机床生产厂家是作为可选项目提供的，购买时要注意这种情况。不要为了省几千元的附件与扩展接口费用，而让一台上百万的设备无法充分发挥作用。如果只能作些普通机床也能完成的加工任务，甚至造成部分功能闲置，并给以后的扩展造成麻烦，这实际上是极大的浪费。往往许多中小型企业都会走入这种误区，这实际上是对数控设备特点的认识不足，并对其与普通机床差别理解不够造成的。对于这一点企业管理者应该加以注意。 2.操作人员管理策略 数控设备作为一种新型设备，它对操作人员素质是有一定要求的。除了正常的机械加工技术外，操作人员还必须具有一定的计算机操作、几何与数值计算、机器逻辑与编程等能力。培养一名优秀的、具备一定独立解决问题能力的数控操作工，是需要相当长时间的，且需要具有一定要求的软硬件作为培训条件。因此在人力市场上，优秀的数控操作编程人员是相对紧缺的。 对于中小企业来讲，由于资金、环境和设备相对大型企业都要差一些，在人员的选择面上更小。所以在人员培养与使用上应该采取金字塔形模式，集中资源有选择地对有一定基础，自身条件不错的员工进行重点培养，再由这些优秀人员去帮带更多的初级操作工，不要搞平均化。有些企业在人员培训上采取轮流制，且不按能力进行分级培训，结果资源分散，基础差的没抓上来，优秀的又觉得不受重视，积极性降低，甚至造成人员流失，这是应该极力避免的。在现场人员配置上应明确分工，由1～2名高级操作工或技师管理多台数控设备，负责图样分析，数据计算与程序编制。由多名中级或初级操作工进行具体操作，并可按预先制定的编程标准与规程，根据实际加工情况对程序进行一定程度的修改与调整。同时对不同级别操作工在待遇上应有所区别，以提高优秀员工的工作热情并刺激调动更多员工的学习积极性，充分发挥个人能动性，从而达到提高整体人员素质的目的。 3.程序管理策略 对于数控设备来讲，程序是最重要、最关键的技术文件，没有程序的数控设备甚至还不如普通机床好用。因此，数控程序的管理是整个数控设备管理中，最重要的一个组成部分，也是企业实现标准化管理的重要一环。 但程序的管理也是复杂的，按不同的编制方式，我们可把加工程序分为CAM（计算机辅助加工）程序与Manual（手工输入）程序两大类。目前来说，中小型企业由于场地、资金、人员的限制，多数都没有建立起DNC系统，没有程序中心，相应的CAM软件也没有配备。另外，由CAM软件产生的程序大多冗长，数据繁杂，可读性差，由于没有建立DNC系统，往往要占用相当多的机内存储空间。与一般模具制造企业不同，产品制造类企业大多数都为产品加工，像加工中心之类设备加工工件往往是多型面、多角度、多工位、多种工艺的复合加工，这会令程序更加冗长，造成在现场临时调整，修改变的非常困难，失去了灵活性。所以，Manual程序在现场生产中仍然占有相当大的比例。因此，在实际管理中，我们要根据不同的程序编制方式制定不同的管理标准。 对于CAM类程序，要建立起标准的CAM加工图的存储、备份规程、标准化加工文件和后处理程序的命名规范。对于自定义的后处理程序，要建立严格审核制度，规范化自定义后处理程序的程序说明、注释、版本纪录、修改纪录及书写格式等内容，以利于程序内容的管理与维护，并防止由于误用后处理文件，造成实际加工出错，从而造成生产上损失。 对于Manual程序，企业可以借鉴国际上较流行的能力成熟度模型（Capability Maturity Model，CMM），来建立起自己的能力成熟度模型，规范程序的编制过程。CMM是Carnegie Mellon大学软件工程研究所在与企业界和政府合作的基础上开发出来的模型。用以通过创建规范的软件过程（开发和维护软件及其相关产品的一组活动、方法、实践和改革），软件管理过程（为使软件工程顺利进行而进行的管理活动的集合）以及软件企业过程，并使三者有机结合，达到管理并控制质量的目的。当然，数控加工程序的编制是相对简单可控的，各企业可根据实际情况灵活掌握对此模型的借鉴程度与方式，关键是要建立起程序编制的标准规范。通常根据Manual程序的特点，我们可以将程序分级为通用程序模块，与实际加工程序。通用程序模块是指利用数控系统提供的Macro程序编制功能，根据日常生产中经常需要进行的典型加工模式，比如近似形状的形腔铣削，近似的孔系组合，近似的多种工艺组合等编制出不限定具体尺寸，可在实际加工程序中随时调用，并通过参数的设置来实现具体加工的Macro程序块。这种程序块就称为通用程序模块。而实际加工程序是指限定的具体尺寸，用于直接加工出实际工件的程序。 对于还没有建立起CAM环境的企业来讲，建立运作良好的通用程序模块库，是相当重要的。国外先进机械制造企业，对通用程序模块库都予以了足够的重视，笔者在日本学习期间，所参观的多家日本企业都建立有自己的通用程序模块库。既使是像东芝这样的国际化大企业，也相当重视通用程序库的建立与管理，而国内许多企业对此却多数没有给予足够的重视。一个规范，丰富的通用程序库，会大大提高Manual程序的编制速度，并增强程序的可靠性与可读性，减少程序体积，节省机床存储器内存空间的占用。以笔者所在单位为例，在多种型号的牵引电动机机壳的加工程序编制过程中，初步建立起了一个针对机壳加工的通用程序库。由于不同型号的机壳加工具有相似的加工步骤、加工形状和工艺组合，所以十分适合建立通用程序模块。在程序库建立起来后，使新型号电动机机壳加工程序的编制变得十分简单，程序长度大大缩短。之前编制一个410电动机机壳的加工程序，程序长达4000多行。程序的测试、修改和阅读都十分困难，且很容易在修改时出错。而在建立起通用程序库后，重新编制的程序长度不足千行，程序清晰，阅读修改简单，测试时间大大缩短，从而大大降低了程序编制、维护、校对和分类管理的工作量。 通用程序模块与实际加工程序的分离，也十分有利于人力资源的优化分配。如附图所示，数控工艺师主要负责加工问题的收集、分析，并分配编制任务;技师、高级数控操作工可按数控工艺师分配的编制任务，主要负责通用程序模块的编制、测试及维护工作;而中级操作工则可负责实际加工程序的编制，并对通用程序在实际应用时出现的问题进行反馈，协助通用程序的维护，并可与初级操作工一起，对在实际加工中出现的典型加工问题，提出通用程序的编制要求。如此便从上而下，又从下而上形成一个完整的，分工明确的程序开发链。
在程序管理中，可以根据情况，引入一些版本控制系统来帮助管理程序的修订与维护工作。比如CVS、Git、SVN等系统，这些都是开源软件，部署此类系统要比部署商业系统成本低的多。但功能对于管理数控程序来讲已经足够使用，十分适合资金相对紧张的中小企业。 4.结语 本文尝试从数控机床的采购、操作人员管理和程序管理这三个方面，对中小企业装备应用新型数控设备时，所应注意一些特点与问题进行阐述。由于新型数控设备的普遍应用的时间较短，从系统的管理层面上来讲，无论认识上、经验上，相关资料上都不是很充足。因此，还有很多的问题，需要更进一步地探讨与总结，以使这类新型设备在中小企业中能够更合理，更高效地被应用。本文仅为抛砖引玉，希望能引来更多的同行，对此进行更加深入地讨论。
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