
أولاً: تقسيم الوحدات
ما الذي يجب البحث عنه في تقسيم الوحدات؟
وفقًا لمعايير الصناعة، يكون تصنيف الوحدات كما يلي: التعريف – يُعرّف المعيار الوطني GB/T 39589-2020 الوحدة بوضوح على أنها وحدة مستقلة تُشكّل نظامًا، ولها وظيفة محددة وواجهة قياسية؛
ثلاثة أنواع من الوحدات – الوحدات الأساسية (تُستخدم من قِبل جميع المنتجات في عائلة منتجات، ولها شكل وخصائص متطابقة)، والوحدات العامة (تُستخدم من قِبل منتجات متعددة في عائلة منتجات)، والوحدات الخاصة (تُستخدم فقط من قِبل منتجات محددة لتلبية احتياجات فردية)؛ أنواع الوحدات النمطية – تُحدد شركة ULRICH ستة أنواع (وحدات نمطية قابلة للتبديل، ووحدات نمطية مشتركة، ووحدات نمطية هجينة، ووحدات نمطية مُخصصة، ووحدات نمطية ناقلة، ووحدات نمطية مُدمجة)؛ منطق التصنيف – مُفصّل حسب الوظيفة (وحدة الماسك، ووحدة الرؤية، ووحدة النقل، ولكل وحدة واجهة ميكانيكية وكهربائية مُحددة بوضوح)؛ أمثلة – تُقسم محطة التكسير إلى وحدة رئيسية، ووحدة غربلة، ووحدة نقل، ووحدة تحكم كهربائية للقياس، ووحدة دعم الهيكل الفولاذي (يتم تصنيعها واختبارها وصيانتها وتحديثها بشكل مستقل)؛ التحكم الكهربائي – وحدة إمداد الطاقة، ووحدة التحكم، ووحدة الواجهة (وحدات كهربائية مُركبة)؛ التقييم – GB/T 39589-2020 مواصفات التقييم للتصميم النمطي لمكونات المنتجات الميكانيكية (ثلاثة مؤشرات: الفوائد الاقتصادية، والملاءمة البيئية، والنمطية) – جوهر تقسيم الوحدات: تضمن الوحدات الأساسية إمكانية إعادة الاستخدام، وتضمن الوحدات العامة فعالية التكلفة، وتضمن الوحدات الخاصة التفرد؛ وتحدد نسبة هذه الوحدات الثلاث فعالية تكلفة الحل.
…
ثانيًا: مواصفات الواجهات
ما الذي يجب البحث عنه في مواصفات الواجهات؟
وفقًا لممارسات الواجهات المعيارية في الصناعة، تُصنَّف المواصفات على النحو التالي: ثلاثة أنواع من الواجهات – الواجهات الميكانيكية (وصلات ملولبة ذات حواف قياسية وطنية، ودرجات تفاوت موحدة للملاءمة ومعايير تركيب، وتجميع سريع وقابلية تبادل)، والواجهات الكهربائية (محطات توصيل معيارية موحدة، ومستويات جهد موحدة ومواصفات لأنواع الإشارات)، وواجهات الإشارات (بروتوكولات اتصال موحدة)؛ مواصفات الواجهات – لا تُعد مواصفات الواجهات قائمة بالوحدات، بل هي مفتاح التنميط (تغطية كاملة للجوانب الميكانيكية والكهربائية والبيانات والحرارية والمانعة للتسرب والخدمة)؛ ينشر كل طرف وثيقة تحكم في الواجهة (ICD) ويدير الإصدارات مثل البرامج؛ الواجهات ثابتة؛ التوصيل والتشغيل – يتم التحكم في نطاق تفاوت واجهة وحدة جلبة التوجيه ضمن مستوى IT6، وخطأ تعامد السطح النهائي أقل من أو يساوي 0.02 مم، ويدعم معيار ISO.
مواصفات المعالجة العامة 2768-mK (تكامل سلس للوحدات من موردين مختلفين على نفس المنصة المضيفة)؛ التوافق – يدعم البروتوكول القياسي التحكم في الإصدار والتوافق (التوافق مع الإصدارات السابقة والترقيات التدريجية)، وإدارة قاعدة بيانات الواجهة بالإضافة إلى اختبار تركيب الوحدات؛ بدون أدوات – استبدال بدون أدوات في أقل من 10 دقائق، وقفل سريع للواجهة؛ الانفتاح – تكامل واجهة برمجة التطبيقات (API) ذات البنية المفتوحة مع الوحدات المخصصة (نظام بيئي للوحدات يضم 8 وحدات معتمدة أو أكثر) – مواصفات الواجهة هي أساس التجزئة: بدون واجهات ثابتة، تصبح جميع الوحدات بلا معنى؛
إدارة إصدار وثيقة ICD بالإضافة إلى الاستبدال السريع بدون أدوات هي الأساس.
III.
استراتيجية الدمج
كيفية اختيار استراتيجية الدمج؟
استنادًا إلى ممارسات الدمج المعياري في الصناعة، تكون الاستراتيجية كما يلي: قاعدة واحدة، تكوينات متعددة – الحفاظ على تكوينات موحدة للوحدات الأساسية العامة، واختيار وحدات توسيع العمليات بمرونة وفقًا لمتطلبات النموذج المحددة (قاعدة واحدة، تكوينات متعددة، إنتاج مخصص)؛ عملية الدمج – من تحليل المتطلبات إلى اختيار الوحدة الأساسية إلى مطابقة وحدة التوسيع إلى التحقق من التوافق إلى تحسين الحل إلى الإخراج؛ الإضافة والحذف المرن – تحقيق تغييرات النظام عن طريق زيادة الكمية بدلاً من توسيع النطاق (إضافة وحدات بمرونة لبناء هياكل عشوائية لتلبية الاحتياجات الحالية)؛ التوحيد القياسي بالإضافة إلى التخصيص – تطوير منتجات أساسية موحدة بناءً على منصة منتج مشتركة معيارية، وإصدار منتجات نموذجية أو تسليم طلبات مخصصة بناءً على المنتجات الأساسية (تخصيص شامل، كلما زاد التوحيد القياسي، زادت التخصيص)؛ إمكانية إعادة الاستخدام – نموذج الكتلة الوظيفية IEC61499 بالإضافة إلى واجهات مادية موحدة (IEC63278). يُمكّن إطار عمل UMI من إعادة تكوين منطق التحكم ديناميكيًا، بالإضافة إلى توفير أجهزة جاهزة للتوصيل والتشغيل (مما يُقلل متوسط وقت تغيير الجهاز بنسبة 62%، ويُحسّن معدل إعادة استخدام الوحدات بنسبة 78%). يُشير بحث ديلويت إلى أنه عندما يتجاوز عدد وحدات SKU المُخصصة 25% من إجمالي خط الإنتاج، تتجاوز تكلفة سلسلة التوريد الإجمالية النموذج القياسي بنسبة تتراوح بين 12% و20% (يجب التحكم في نسبة التخصيص ضمن هذه النسبة). يكمن جوهر استراتيجية الدمج في توحيد الوحدات الأساسية، وتكوين وحدات التوسعة حسب الطلب، والحفاظ على نسبة التخصيص أقل من 25%.
تذكر هذه النقاط الثلاث: تخصيص واسع النطاق دون فقدان السيطرة.
رابعًا: الفوائد والمخاطر
ما الذي يجب مراعاته فيما يتعلق بالفوائد والمخاطر؟
استنادًا إلى ممارسات التنميط المعياري في الصناعة، يمكن النظر إلى الفوائد والمخاطر على النحو التالي: الفوائد – زيادة كفاءة التجميع المعياري لمعدات التحكم الكهربائية بنسبة 50٪، وتقليل وقت الصيانة إلى ثلث الوقت الأصلي، وتقليل دورة تسليم المشاريع المخصصة من 3 أشهر إلى شهر واحد (رضا العملاء 98٪)، وتقليل تكلفة نشر أجهزة الكمبيوتر الصناعية المعيارية بنسبة 30٪، وتقليل تكلفة تحديث الأجهزة المعيارية للمركبات الموجهة آليًا من 45000 دولار لكل وحدة كل 5 سنوات إلى 8000 دولار لكل استبدال وحدة، وتقليل وقت التوقف من 2-3 أسابيع إلى 4 ساعات؛ المخاطر – واجهات غير قياسية (عدم التوافق بين الوحدات من موردين مختلفين، واحتكار قطع الغيار من قبل مورد واحد)، وتقسيم الوحدات المفرط (تتجاوز تكلفة الواجهة فوائد إعادة الاستخدام)، ونسبة تخصيص غير منضبطة (تتجاوز التكلفة 25٪، مما يؤدي إلى تجاوز التكلفة بنسبة 12٪ إلى 20٪)؛ دورة الحياة – ضمان دورة حياة الوحدة (تصميم UDP لأكثر من 10 سنوات من الخدمة)، والتحكم في الإصدار (توافق إصدارات الوحدة مع الإصدارات السابقة)؛ البيئة – مؤشرات تقييم ملاءمة الوحدات للبيئة (إعادة تدوير الوحدات وإعادة استخدامها) – حساب تكلفة الوحدات: يحدد معدل إعادة الاستخدام مقدار التوفير، وتحدد نسبة التخصيص مقدار الإنفاق، ويحدد معيار الواجهة إمكانية الاستبدال؛
يجب حساب هذه التكاليف الثلاثة بوضوح قبل تحديد الحل.
بناءً على ممارسات الاختيار في الصناعة، تكون عملية الاختيار كما يلي: قائمة المتطلبات – أولاً، سرد ظروف التشغيل (نوع الحمل: حمل ثابت، حمل صدمي، حمل عكسي، حمل عدم محاذاة؛ خصائص الحركة: تشغيل مستمر، تأرجح، فهرسة، توقف، بدء متقطع؛ البيئة: شطف، غرفة نظيفة، غبار كاشط، مواد كيميائية، رطوبة، تقلبات في درجة الحرارة؛ إمكانية الوصول للصيانة: يمكن للفنيين التفكيك دون التأثير على عمليات المحاذاة الأخرى)؛ مقارنة الحلول – التخصيص المعياري مقابل التخصيص الكامل للآلة (لا يتطلب التعديل سوى استبدال الوحدات، وليس إعادة تصميم المعدات بأكملها، مما يزيد من المرونة ويقلل من تكاليف التعديل) مقابل التوحيد القياسي (الأجزاء المنتجة بكميات كبيرة لها تكاليف أقل ولكن مرونة أقل)؛ قائمة التقييم – بنية مفتوحة (تكامل واجهة برمجة التطبيقات مع الوحدات المخصصة)، نظام بيئي للوحدات (لدى الموردين 8 وحدات معتمدة على الأقل)، درجة سرعة الاستبدال (بدون أدوات، أقل من 10 دقائق)، دورة الحياة (أكثر من 10 سنوات من ضمان الخدمة)، توثيق الواجهة (إدارة إصدار ICD وقواعد التوافق مع الإصدارات السابقة)؛ التحقق – اختبار استبدال الوحدات (تبادل وحدات الاختبار المادي عبر الإصدارات)، التحقق من التوافق (اختبار تكامل الوحدات من موردين مختلفين على نفس المنصة)، التحقق من التوصيل والتشغيل (التفاوت IT6، اختبار العمودية 0.02 مم)؛ الميزانية – تكاليف التجهيز المعياري الأولية أعلى قليلاً، لكن تكاليف الترقية منخفضة (تحديث الأجهزة لا يتطلب سوى استبدال الوحدات). يعتمد القرار على التكلفة الإجمالية للملكية (TCO) لمدة تتراوح بين 3 و5 سنوات. تتضمن الحلول المعيارية خمسة معايير: قائمة ظروف التشغيل، وتوثيق الواجهات، ونظام الوحدات، واختبار استبدال الوحدات، وحساب التكلفة الإجمالية للملكية.
الحلول التي تجتاز جميع المعايير الخمسة هي فقط الصالحة.
الخلاصة
كيفية اختيار حل معياري مخصص للمكونات الآلية؟ الخلاصة: اختر الحل من خلال خمس خطوات: التقسيم، والواجهات، والدمج، والمزايا، والتحقق.
التقسيم – معيار GB/T 39589-2020 لتعريف الوحدات (تحديد الواجهات الوظيفية القياسية والوحدات المستقلة)، ثلاث فئات من الوحدات الأساسية، والوحدات العامة، والوحدات الخاصة؛ ستة أنواع معيارية من ULRICH؛ التفكيك الوظيفي (نقل الرؤية بواسطة الملقط)؛ مواصفات التقييم (المزايا الاقتصادية، والملاءمة البيئية، والمعيارية)؛ الواجهات – ثلاث واجهات قياسية من الأنواع الميكانيكية والكهربائية والإشارات؛ تجميد إدارة إصدارات وثيقة التحكم في واجهة ICD. دقة IT6 مع تعامد السطح النهائي بمقدار 0.02 مم، سهولة التركيب والتشغيل؛ استبدال بدون أدوات في أقل من 10 دقائق؛ واجهة برمجة تطبيقات مفتوحة بالإضافة إلى 8 أنظمة بيئية معتمدة للوحدات النمطية؛ مزيج من الوحدات النمطية الأساسية العامة ووحدات توسيع العمليات، قاعدة واحدة مع تكوينات متعددة (من تحليل المتطلبات إلى الاختيار الأساسي). من التوسع والمطابقة إلى التحقق من التوافق إلى تحسين الحل، مع زيادة الكمية بدلاً من الحجم، تحسنت إمكانية إعادة الاستخدام بنسبة 78%، وزادت وحدات SKU المخصصة بأكثر من 25%، وزادت التكاليف بنسبة 12% إلى 20%؛ الفوائد: تحسنت كفاءة التجميع بنسبة 50%، وانخفض وقت الصيانة بمقدار الثلث، وانخفضت دورة التسليم من 3 أشهر إلى شهر واحد، وانخفضت تكاليف النشر بنسبة 30%، وانخفضت تكلفة تحديث أجهزة AGV من 45000 دولار إلى 8000 دولار، وانخفض وقت التوقف من أسبوعين إلى 3 أسابيع إلى 4 ساعات، وانخفض خطر الواجهات غير القياسية التي تؤدي إلى تخصيص غير متحكم فيه؛ التحقق من صحة الحلول – قائمة فحص حالة التشغيل (صيانة بيئة نقل الأحمال)، مقارنة الوحدة النمطية بالآلة الكاملة بالنموذج القياسي، قائمة فحص تقييم النظام البيئي للوحدات النمطية، اختبار استبدال الوحدات النمطية عبر الإصدارات، وقرار التكلفة الإجمالية للملكية.
وفقًا للممارسات الصناعية، يمكن تلخيص التخصيص المعياري في جملة واحدة: تحدد الواجهة النجاح أو الفشل، وتحدد إعادة الاستخدام التكلفة، ويحدد التخصيص الحدود – بمجرد استيفاء هذه الشروط الثلاثة، يُضمن نجاح الحل المعياري.