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【摘 要】初探低压电器企业零部件制造、产品装配过程和信息化管理等三个层次技术改造的全过程管理技能，从而有效开展技术改造，达到提高产品质量，节约能源，降低原材料消耗，实现企业转型升级，增强企业核心竞争能力和综合效能。
【关键词】技术改造；工艺装备；结构与系统；管理技能
技術改造是基于企业转变发展方式境况下用先进技术代替落后技术，用先进工艺和装备代替落后工艺和装备，使生产过程全面有效的升级与控制[1]。其范畴包括由技术升级、工艺装备再造（含定制设备，以下亦同）以及流程管理所构成的完整系统。技术改造的灵活性较大，可以由不同种类工艺装备实现同类型产品的制造，但使之全面达到技术、生产、质量、成本、安全五方面基本要求的实施方案还需要在实践中不断探索。因此，这种针对传统生产方式基础上的技术改造与再造，其新技术、新材料、新工艺的创新和推广应用就显得非常重要，也将成为企业持续发展的源动力。本文以低压电器制造业为例，针对企业零部件制造、产品装配过程和信息化管理三个层次的技术改造问题做具体叙述。
一、技术改造的切入
按生产技术和工艺发展特征，将低压电器制造业技术改造的切入方式划分为三个层次，即零部件制造技术改造、产品装配过程技术改造和信息化管理技术改造。
1、零部件制造技术改造
早期的低压电器制造业，以人工作业占主要比例的单机生产为主要特征，即采用简单的机械或电气控制的单机完成零件制造，由手工生产线完成组装和测试，诸如冲压、注塑、绕线、焊接、铆合、车、钳、铣、磨加工，电性能测试和（半）自动传输装配线等。这种落后的工艺装备和工艺操作技术已成为企业发展的瓶颈，严重影响到低压电器行业的发展速度。因此，零部件制造技术改造的切入点是解决基础能力、生产一致性和可自动装配性等问题，即实现低压电器制造业基础工艺和测试设备的半自动化或自动化改造。
2、产品装配过程技术改造
目前，在低压电器产品装配过程中仍然需要较多的人工参与，由于资源配置不均衡，装配员工技术差异、产品信息闭塞等原因，往往会造成生产工序流动性差、生产线直通率低，返工现象及零件不必要的移动等问题。为解决上述问题，需要在不间断的生产流程里，平衡生产单元的每一道工序，要求完成每一项操作花费大致相同的时间[2]；同时要考虑防错和自补偿功能，消除误动作造成的不良品和时间浪费；还要综合设计流程各工序能力，避免一道工序的载荷变动过大，或能力过剩。因此，产品装配过程技术改造的切入点是解决产品装配一致性和生产效率及其“以机代人装配”等问题，也就是实现低压电器制造业产品装配过程的半自动化或自动化改造。
3、信息化管理技术改造
低压电器制造业领先企业应用电子信息技术到生产的各个环节，采用计算机集成制造系统（CIMS）和分布控制系统（DCS），把各种分散的孤立的产品设计制造过程有机地集成起来，以产品技术、质量、生产运营、销售信息为支撑，在管理上实施工艺流程重组和永续发展的生产模式。诸如原有一套传感布线系统不变，内容供应商可提供从旧系统到新系统的软件转换程序[3]，原有机械结构（如工艺基准、执行结构）或系统（如单元操作程序）不做更改，只需在过程中“嵌入”或“剪裁”相关的生产和检测单元，以适应产品更新换代的需求；也可以在已有系统上端或终端设置插件接口，当加入新的控制元件、传感器等后，就可延伸工艺装备的监视或管理等功能及其寿命周期。这类工艺装备的主要特征是以自动化技术为基础，几乎排除人工干预，切入技术改造主要解决技术升级、销售市场、产品换代、质量改进、生产运营等信息管理和工艺流程再造等问题，便实现低压电器制造业信息化管理的半自动化或自动化改造。
二、技术改造过程管控
由于企业产品技术特性要求和开发年代不同，工艺装备技术现状及其需要改造的程度也不同。因此，对技术改造过程则提出了更严格、更具体的管控要求。一般来说，技术改造过程管控主要包括：内容调研；立项论证；编制技术改造方案；工艺装备制造商技术协议评审和工艺装备制造、安装、调试、试运行、验收的组织管理等五个方面。
1、内容调研与分析
技术改造是一个系统工程，应建立在内外部实际调研的基础上。一方面根据企业转型重组规划，本着效能、效率和现代物流的基本原则，对包括现有工艺装备的规格参数、功能结构或系统、工艺流程、工序布局、效能和厂房平面布置在内的诸多要素进行全面分析论证。另一方面要结合产品设计要求及其发展趋势，与国内外标杆企业同类产品（零部件）工艺装备进行调研比较，分析本企业工艺装备及其工艺流程的主要优缺点，发挥优势，扬长补短，确定薄弱环节或瓶颈项，明确技术改造需求。
2、立项与论证
在调研确定技术改造需求的基础上，按产品类型或生产功能区域分别申请立项，并论证立项的可行性技术方案。各项目可行性论证一般遵循以下五各方面的原则：第一，立项目标适于提高质量、节约能源、降低原材料消耗、提高劳动生产率和效能等任一条件，符合明确、量化的要求。第二，从项目适用产品的产能、生产条件现状、及其行业发展预测等方面分析论证，实施技术改造是必要的。第三，项目技术要求和主要参数、工艺装备功能、结构与系统符合快速整合要求，适应产品（零部件）技术变更，具有一定的柔性，实施技术改造是可行的。第四，技术改造方案采用技术与工艺具有先进适用性和功能安全可靠性，项目涉及的水、电、气、数据线桥架结构符合安全、环保和节能等方面的要求。第五，在满足产品技术要求的前提下，投入回报周期尽可能短，符合物流线程短、通畅，避免交叉作业，各加工单元、各线之间的能力是协调经济的等方面要求[4]。
3、技术方案编制与规范
在评定和论证了技术改造内容及其可行性技术方案的必要性和可行性之后，针对论证提出的可行性方案漏洞或缺陷，结合产品要求，对技术要求进行细化。细化的方法是按照项目流程列出每个工序（生产单元）必须考虑的改造要素，个要素共性要求和特殊要求，包括各工序给料结构、定位基准、装夹方法，工序驱动与传输结构，工序执行加工结构及其精度和方法，工序控制与检测的系统方法；工序间信息接口与基准传递，整体控制的系统方法等。在考虑以上要素的基础上，确定和落实解决方案。这里需要注意的是：技术方案是指导工艺装备制造的重要依据，承载着大量的产品信息，因此必须经过严格评审，使之规范化、标准化。评审要点包括五个方面，一是总体技术方案与产品特性的适应性；二是工艺装备技术要求和参数规格与产品技术要求的符合性；三是工艺装备（定制）功能结构制造要求的工艺性；四是项目各工艺装备安装、调试、运行等快速整合性；五是整体方案功能安全、环保、效能等方面要求的可实现性。 4、技术方案转换技术协议的评审
供需双方共同完成的技术协议包含着工艺装备的设计、制造、使用和管理一整套技术，凝聚了大量的技术诀窍，其中最重要的是隐含技术转换课题，一是将产品技术要求转换为工艺装备的功能；二是把操作者难以掌握的具有较高技术含量的技艺转化到工艺装备中去，辅助人工普通操作，制造出符合要求的产品。这种转换的技术越多，协调组织得越精密，对人工技术和工作量要求就越低。这正是技术协议评审的关键所在。
5、工艺装备安装、调试、试运行的组织管理
生产现场工艺装备的安装、调试、试运行的组织管理是实现技术改造目标的重要一步，尤其是定制设备和在线生产检测控制系统之间的调试和整合是项目成功的关键。
组织管理的初始阶段总是在内容提供商技术人员与项目设计人员共同负责下进行的。包括工序生产指令的下达，人机界面信号显示项次及其系统控制程序的设定，工艺装备基准调试，给料、驱动、传动、执行结构调整与系统参数的设置，产品数据信息的采集、处理、判断、应用、保存及其操作程序的使用，各单元之间统一协调与质量控制等，应做到物尽其用。
组织管理的最高目标是指导操作和维护人员了解产品特性、加工过程方法、关键控制点，熟悉工艺装备功能的特点和延伸意义上的使用范围，掌握过程工艺参数的调整与分析和熟练排除故障警报等技能，应做到人尽其才，以达到优化工艺参数，提高效能之目的。
三、技术改造的实践
随着低压电器技术的发展，对产品的性能和智能化要求越来越高，企业技术改造工作会遇到前所未有的困难，必须合理规划，建立改造的秩序，统筹解决各层次、不同阶段出现的问题，促成技术改造项目各构成部分符合最终验收条件，投入生产应用。
1、合理规划，对技术改造难题跟踪管理
企业基础工艺和测试设备（半）自动化技术改造工作中经常会遇到基础件、基础制造工艺和基础材料等方面的问题，主要表现在给料结构出料率低。究其原因主要是：①给料结构选择不当，系统的自动识别和筛选功能不强；②零部件的可自动装配性和一致性差，包括：零部件尺寸精度差；加工基准与设计基准不一致。针对问题成立技术攻关小组，建立专项专人跟踪管理制度。首先解决产品零部件一致性问题，然后优化设计设备给料机构。例如电器静触头（银点）自动焊机改造项目我们优选了由两组振动盘排料，机械手夹持送料到工装夹具中等送料机构；又优选了圆盘分割定位与导向系统组成加工件精密定位的工作盘；实现了自动焊接设备的改造。提高了出料率，使给料结构差错率降低到0.02%，更重要的是提高了焊接质量的一致性。该项目成果被国家知识产权局授予实用新型专利。
2、建立良好的技术改造秩序，促进技术改造内容实施
产品装配过程生产线和信息化管理（半）自动化技术改造项目，由于构成部分多，结构复杂，具有较大规模，贯穿企业的产品开发、生产准备、采购供应、生产制造、质量检验和产品销售等各个环节。其技术改造的成败，往往是一个企业兴衰的转折点。因此，建立良好的技术改造秩序，请行业专家进公司参与各个阶段先期策划与评审是非常重要的；同时还需组织技术、生产、采购骨干人员对内容提供商实施现场考察，对关键技术参数及其工艺装备的设计和制造过程进行失效模式与后果研究，采取预防措施，还要进行多方案的技术论证，做出科学判断[5]。我公司2011年建成了断路器自动化生产U型线，其中：生产和在线检测单元采用自动传输、机械手送料安装、夹具自动定位等结构，软件控制系统利用功能模块实时检测方法，独立控制各工位工作状态，各工位检测信息传到上位机集中统一管理。整条生产线与技改前相比，生产节拍提高到1S/台，减少劳动力15人，相当于技改前生产线3-4天才能完成的产量。
3、抓关键技术的少数，促使技术改造项目按时验收
验收是技术改造管控链的最后一环，又是改造项目实际应用的第一站。因此，要抓关键；第一，将项目核心技术的应用培训与生产环节紧密结合，把更新现场技术、工艺、管理、操作人员的知识作为项目验收的首要条件之一。第二，依据商务合同和技术协议確定验收内容，包括项目各项参数指标及功能的计量检定，试生产节拍和产品质量验证及其安检环保等方面。第三，从“功能先进”到“安全可靠”，从“智能化”到“实用性”进行回归分析，求得技术改造效能最大化。通过上述工作，加快了技术改造项目的验收和应用，同时对消化吸收国内外先进技术、开拓市场也有着重大影响。
四、结束语
技术改造的有效开展，实现了技术、生产、质量、成本、安全等要素同步管理，为企业技术创新和整体水平的提升发挥了积极作用，也必将缩短新工艺装备开发、实施和生产作业之间的距离；其管理技能和成果渗透到生产力要素的整合上，是构成企业核心技术不可或缺的重要组成部分。
【关键词】技术改造；工艺装备；结构与系统；管理技能
技術改造是基于企业转变发展方式境况下用先进技术代替落后技术，用先进工艺和装备代替落后工艺和装备，使生产过程全面有效的升级与控制[1]。其范畴包括由技术升级、工艺装备再造（含定制设备，以下亦同）以及流程管理所构成的完整系统。技术改造的灵活性较大，可以由不同种类工艺装备实现同类型产品的制造，但使之全面达到技术、生产、质量、成本、安全五方面基本要求的实施方案还需要在实践中不断探索。因此，这种针对传统生产方式基础上的技术改造与再造，其新技术、新材料、新工艺的创新和推广应用就显得非常重要，也将成为企业持续发展的源动力。本文以低压电器制造业为例，针对企业零部件制造、产品装配过程和信息化管理三个层次的技术改造问题做具体叙述。
一、技术改造的切入
按生产技术和工艺发展特征，将低压电器制造业技术改造的切入方式划分为三个层次，即零部件制造技术改造、产品装配过程技术改造和信息化管理技术改造。
1、零部件制造技术改造
早期的低压电器制造业，以人工作业占主要比例的单机生产为主要特征，即采用简单的机械或电气控制的单机完成零件制造，由手工生产线完成组装和测试，诸如冲压、注塑、绕线、焊接、铆合、车、钳、铣、磨加工，电性能测试和（半）自动传输装配线等。这种落后的工艺装备和工艺操作技术已成为企业发展的瓶颈，严重影响到低压电器行业的发展速度。因此，零部件制造技术改造的切入点是解决基础能力、生产一致性和可自动装配性等问题，即实现低压电器制造业基础工艺和测试设备的半自动化或自动化改造。
2、产品装配过程技术改造
目前，在低压电器产品装配过程中仍然需要较多的人工参与，由于资源配置不均衡，装配员工技术差异、产品信息闭塞等原因，往往会造成生产工序流动性差、生产线直通率低，返工现象及零件不必要的移动等问题。为解决上述问题，需要在不间断的生产流程里，平衡生产单元的每一道工序，要求完成每一项操作花费大致相同的时间[2]；同时要考虑防错和自补偿功能，消除误动作造成的不良品和时间浪费；还要综合设计流程各工序能力，避免一道工序的载荷变动过大，或能力过剩。因此，产品装配过程技术改造的切入点是解决产品装配一致性和生产效率及其“以机代人装配”等问题，也就是实现低压电器制造业产品装配过程的半自动化或自动化改造。
3、信息化管理技术改造
低压电器制造业领先企业应用电子信息技术到生产的各个环节，采用计算机集成制造系统（CIMS）和分布控制系统（DCS），把各种分散的孤立的产品设计制造过程有机地集成起来，以产品技术、质量、生产运营、销售信息为支撑，在管理上实施工艺流程重组和永续发展的生产模式。诸如原有一套传感布线系统不变，内容供应商可提供从旧系统到新系统的软件转换程序[3]，原有机械结构（如工艺基准、执行结构）或系统（如单元操作程序）不做更改，只需在过程中“嵌入”或“剪裁”相关的生产和检测单元，以适应产品更新换代的需求；也可以在已有系统上端或终端设置插件接口，当加入新的控制元件、传感器等后，就可延伸工艺装备的监视或管理等功能及其寿命周期。这类工艺装备的主要特征是以自动化技术为基础，几乎排除人工干预，切入技术改造主要解决技术升级、销售市场、产品换代、质量改进、生产运营等信息管理和工艺流程再造等问题，便实现低压电器制造业信息化管理的半自动化或自动化改造。
二、技术改造过程管控
由于企业产品技术特性要求和开发年代不同，工艺装备技术现状及其需要改造的程度也不同。因此，对技术改造过程则提出了更严格、更具体的管控要求。一般来说，技术改造过程管控主要包括：内容调研；立项论证；编制技术改造方案；工艺装备制造商技术协议评审和工艺装备制造、安装、调试、试运行、验收的组织管理等五个方面。
1、内容调研与分析
技术改造是一个系统工程，应建立在内外部实际调研的基础上。一方面根据企业转型重组规划，本着效能、效率和现代物流的基本原则，对包括现有工艺装备的规格参数、功能结构或系统、工艺流程、工序布局、效能和厂房平面布置在内的诸多要素进行全面分析论证。另一方面要结合产品设计要求及其发展趋势，与国内外标杆企业同类产品（零部件）工艺装备进行调研比较，分析本企业工艺装备及其工艺流程的主要优缺点，发挥优势，扬长补短，确定薄弱环节或瓶颈项，明确技术改造需求。
2、立项与论证
在调研确定技术改造需求的基础上，按产品类型或生产功能区域分别申请立项，并论证立项的可行性技术方案。各项目可行性论证一般遵循以下五各方面的原则：第一，立项目标适于提高质量、节约能源、降低原材料消耗、提高劳动生产率和效能等任一条件，符合明确、量化的要求。第二，从项目适用产品的产能、生产条件现状、及其行业发展预测等方面分析论证，实施技术改造是必要的。第三，项目技术要求和主要参数、工艺装备功能、结构与系统符合快速整合要求，适应产品（零部件）技术变更，具有一定的柔性，实施技术改造是可行的。第四，技术改造方案采用技术与工艺具有先进适用性和功能安全可靠性，项目涉及的水、电、气、数据线桥架结构符合安全、环保和节能等方面的要求。第五，在满足产品技术要求的前提下，投入回报周期尽可能短，符合物流线程短、通畅，避免交叉作业，各加工单元、各线之间的能力是协调经济的等方面要求[4]。
3、技术方案编制与规范
在评定和论证了技术改造内容及其可行性技术方案的必要性和可行性之后，针对论证提出的可行性方案漏洞或缺陷，结合产品要求，对技术要求进行细化。细化的方法是按照项目流程列出每个工序（生产单元）必须考虑的改造要素，个要素共性要求和特殊要求，包括各工序给料结构、定位基准、装夹方法，工序驱动与传输结构，工序执行加工结构及其精度和方法，工序控制与检测的系统方法；工序间信息接口与基准传递，整体控制的系统方法等。在考虑以上要素的基础上，确定和落实解决方案。这里需要注意的是：技术方案是指导工艺装备制造的重要依据，承载着大量的产品信息，因此必须经过严格评审，使之规范化、标准化。评审要点包括五个方面，一是总体技术方案与产品特性的适应性；二是工艺装备技术要求和参数规格与产品技术要求的符合性；三是工艺装备（定制）功能结构制造要求的工艺性；四是项目各工艺装备安装、调试、运行等快速整合性；五是整体方案功能安全、环保、效能等方面要求的可实现性。 4、技术方案转换技术协议的评审
供需双方共同完成的技术协议包含着工艺装备的设计、制造、使用和管理一整套技术，凝聚了大量的技术诀窍，其中最重要的是隐含技术转换课题，一是将产品技术要求转换为工艺装备的功能；二是把操作者难以掌握的具有较高技术含量的技艺转化到工艺装备中去，辅助人工普通操作，制造出符合要求的产品。这种转换的技术越多，协调组织得越精密，对人工技术和工作量要求就越低。这正是技术协议评审的关键所在。
5、工艺装备安装、调试、试运行的组织管理
生产现场工艺装备的安装、调试、试运行的组织管理是实现技术改造目标的重要一步，尤其是定制设备和在线生产检测控制系统之间的调试和整合是项目成功的关键。
组织管理的初始阶段总是在内容提供商技术人员与项目设计人员共同负责下进行的。包括工序生产指令的下达，人机界面信号显示项次及其系统控制程序的设定，工艺装备基准调试，给料、驱动、传动、执行结构调整与系统参数的设置，产品数据信息的采集、处理、判断、应用、保存及其操作程序的使用，各单元之间统一协调与质量控制等，应做到物尽其用。
组织管理的最高目标是指导操作和维护人员了解产品特性、加工过程方法、关键控制点，熟悉工艺装备功能的特点和延伸意义上的使用范围，掌握过程工艺参数的调整与分析和熟练排除故障警报等技能，应做到人尽其才，以达到优化工艺参数，提高效能之目的。
三、技术改造的实践
随着低压电器技术的发展，对产品的性能和智能化要求越来越高，企业技术改造工作会遇到前所未有的困难，必须合理规划，建立改造的秩序，统筹解决各层次、不同阶段出现的问题，促成技术改造项目各构成部分符合最终验收条件，投入生产应用。
1、合理规划，对技术改造难题跟踪管理
企业基础工艺和测试设备（半）自动化技术改造工作中经常会遇到基础件、基础制造工艺和基础材料等方面的问题，主要表现在给料结构出料率低。究其原因主要是：①给料结构选择不当，系统的自动识别和筛选功能不强；②零部件的可自动装配性和一致性差，包括：零部件尺寸精度差；加工基准与设计基准不一致。针对问题成立技术攻关小组，建立专项专人跟踪管理制度。首先解决产品零部件一致性问题，然后优化设计设备给料机构。例如电器静触头（银点）自动焊机改造项目我们优选了由两组振动盘排料，机械手夹持送料到工装夹具中等送料机构；又优选了圆盘分割定位与导向系统组成加工件精密定位的工作盘；实现了自动焊接设备的改造。提高了出料率，使给料结构差错率降低到0.02%，更重要的是提高了焊接质量的一致性。该项目成果被国家知识产权局授予实用新型专利。
2、建立良好的技术改造秩序，促进技术改造内容实施
产品装配过程生产线和信息化管理（半）自动化技术改造项目，由于构成部分多，结构复杂，具有较大规模，贯穿企业的产品开发、生产准备、采购供应、生产制造、质量检验和产品销售等各个环节。其技术改造的成败，往往是一个企业兴衰的转折点。因此，建立良好的技术改造秩序，请行业专家进公司参与各个阶段先期策划与评审是非常重要的；同时还需组织技术、生产、采购骨干人员对内容提供商实施现场考察，对关键技术参数及其工艺装备的设计和制造过程进行失效模式与后果研究，采取预防措施，还要进行多方案的技术论证，做出科学判断[5]。我公司2011年建成了断路器自动化生产U型线，其中：生产和在线检测单元采用自动传输、机械手送料安装、夹具自动定位等结构，软件控制系统利用功能模块实时检测方法，独立控制各工位工作状态，各工位检测信息传到上位机集中统一管理。整条生产线与技改前相比，生产节拍提高到1S/台，减少劳动力15人，相当于技改前生产线3-4天才能完成的产量。
3、抓关键技术的少数，促使技术改造项目按时验收
验收是技术改造管控链的最后一环，又是改造项目实际应用的第一站。因此，要抓关键；第一，将项目核心技术的应用培训与生产环节紧密结合，把更新现场技术、工艺、管理、操作人员的知识作为项目验收的首要条件之一。第二，依据商务合同和技术协议確定验收内容，包括项目各项参数指标及功能的计量检定，试生产节拍和产品质量验证及其安检环保等方面。第三，从“功能先进”到“安全可靠”，从“智能化”到“实用性”进行回归分析，求得技术改造效能最大化。通过上述工作，加快了技术改造项目的验收和应用，同时对消化吸收国内外先进技术、开拓市场也有着重大影响。
四、结束语
技术改造的有效开展，实现了技术、生产、质量、成本、安全等要素同步管理，为企业技术创新和整体水平的提升发挥了积极作用，也必将缩短新工艺装备开发、实施和生产作业之间的距离；其管理技能和成果渗透到生产力要素的整合上，是构成企业核心技术不可或缺的重要组成部分。