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第二单元 流程与设计（二）
在第一节中，我们已经知道：
——具有各具目的的若干环节，且各环节按一定时序进行的过程，叫做流程。
——生产活动中的流程，是进行加工、组织管理的依据，是物质资料的增值活动过程。科学合理地组织流程（环节和时序），是提高效率、提高质量的保证。技术活动中的流程思想和方法，也可用来指导我们的生活和学习。使我们的生活和学习更加有序，提高我们的学习和办事效率。
——流程可以用多种不同的方式来表达。
——流程不是自然成就的，而是人们经过设计，并经过实践检验而形成的。这其中不乏血和生命的代价。
现在我们就来学习流程设计的相关知识。
第二节 流程的设计
流程的设计，就是如何科学地确定过程的各个环节和时序。为此，我们先来分析一个我们熟悉的流程，看看它是怎样确定的。
全自动洗衣机流程的确定
洗衣机流程决定的基本依据是：如何能将衣服洗干净。为此，我们必须了解洗衣机的洗涤原理。洗衣机洗衣物主要是依靠水流的渗透、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用将污垢从衣物上分离到水中，而实现洗净衣物的目的的。具体来说有如下一些洗涤机理：①是洗涤剂水解后，形成的长链CH化合物，这种化合物的一端为“亲油端”，将衣物上的污垢分子包围，它的另一端为“亲水端”则和水很亲和，这样就产生了，污垢分子脱离衣物的趋势；②水在波轮的带动下，以很高的速度甩向桶壁，并形成以波轮轴线为中心的涡流，衣物在涡流作用下，作螺旋式回转，并与桶壁产生摩擦；③衣物不断和波轮产生摩擦；④ 衣物在水中由于惯性的作用，运动速度比水慢，衣物和水之间也会产生摩擦；⑤由于洗衣桶形状不是圆形，使水形成湍流，这种湍流带动衣物作不规则的运动，从而使衣物的纤维不断被弯曲、扭绞和拉长，衣物相互之间产生摩擦；⑥在以上各种摩擦的作用下，污垢分子就会从衣物上进入水中，再加上洗涤剂的乳化、分散作用，使洗涤后的水成为乳化液，污垢分子不能再回到衣物上；⑦脱水后，由于衣物的吸水性，在衣物中还保留了一定量的污水，因此，还得用清水漂洗，稀释污水及其中的残留洗涤剂的浓度，从而达到洗净的目的。到底需要漂洗几次，视要求而定。
了解了洗衣机的洗涤原理之后，我们就知道了为什么洗衣机的标准洗涤程序（流程）是：选择洗涤模式（洗涤要求）——进水和加洗涤剂——洗涤——脱水（先放水，后甩干）——进水——漂洗——脱水（同前）——进水——漂洗——脱水。还有其它的洗涤方式，就不作一一介绍了，同学们可以回去看看您家的洗衣机，并仔细观察洗涤过程。
流程设计的基本要求
设计一个技术活动的流程，最主要的要求是要根据该项活动的内部工作原理及变化规律，科学地安排活动的环节及时序又达到预期的目的。其具体要求有如下几点：
提高效率。经常是通过节省时间来完成的。
提高质量。主要是合理地安排环节。
保证安全。在每个环节上都要对可能出现的安全隐患作详尽的考虑，并要有保证安全的可靠措施。
节省资源。
提高管理水平。
提高经济效益。
其它还有如注意环保等。
流程设计应考虑的基本因素
在作流程设计时，必须要对在过程进行时能够提供的条件加以考虑。比如：
能提供什么样的材料？
有什么样的工艺条件？
有什么样的加工设备？
有什么样水平的技术人员？
有什么的样的资金实力？
过程是否对环保有影响，如果有影响，就得安排相应的解决办法。
还得考虑一些特殊活动的特殊要求。
只有对相关的因素作了充分的考虑，
所设计的流程才能符合实际。
流程设计的步骤
流程设计的基本步骤如下：
搞清过程的基本工作原理，和变化规律；
了解相关条件（就是上面所说的应考虑的基本因素）；
初步列出过程所需环节和时序（即明确 明确主要事项）；
调整确定环节和时序。
选择合适的表达方式，画出流程图。
流程设计举例（学生阅读教材）
提示：教材上列举了两种小铁锤的工艺流程（工序）一种是手工制作的工艺流程，一种是机械加工的工艺流程。这说明了什么呢？第一，它说明，流程不是唯一的。第二，它说明流程的设计是由条件来决定的。其中手工加工流程，和我们上学期介绍的金属垫块的加工工序基本相同，这里多了一个“攻丝”的环节，攻丝，是手工加工内螺纹的一种工艺，它的基本加工过程是先钻一个直径稍小于螺杆直径的孔，再用“丝锥”来加工内螺纹。而流程中的淬火和电镀，就不属于手工加工了。
至于机械加工方案，由于同学们没有见过机床，无法在课堂上讲清楚，只要求同学们知道，由于设备的不同，工艺流程就会不一样。
第三节 流程的优化
在流程的设计和实施过程中，经常需要进行不断的修改和完善，这种对流程修改的过程，叫做流程的优化。
一、流程优化的目的
既然是优化，就是要做得更好。也就是要进一步提高工作效率、进一步降低成本、降低劳动强度、节约能耗、减少环境污染、保证安全。
二、流程优化的内容
流程优化的主要内容有：工期优化、工艺优化、成本优化、技术优化、质量优化等。对一个流程的优化，可以是整体的全面优化，也可以是对某一个指标进行优化。经常会有这样的情况出现：某一个指标得到了优化，而使另外的指标下降了。比如，技术优化，可能使成本提高。成本优化了，也可能使质量下降。因此，在进行流程优化时，要综合平衡，以取得整体优化的成效。
工期优化。工期优化的目的是缩短加工时间。其主要手段是：在不改变工艺的条件下，将某些环节的串行改为并行。如教材所举案例：
SHAPE \* MERGEFORMAT
修改后的流程，是把“电器修理”的环节与“检查”、“零件加工”、“零件维修”并行，这样，可以把原来需要18天的工期，减少为15天。之所以可以这样改动，是因为这几项工作，没有先后的要求，这是并行安排的基本依据。当然，这样改动之后，有可能要增加人力和物力，因此在做成本核算时，要把增加的人力和物力计算进去，并与改动前进行比较，如果改动后的总成本是降低的，则优化是可行的。
根据环节安排无先后要求的因素，请同学们看看教材上“P55”的“马上行动”，可以做怎样的优化？——可以将“买电器元件”、“焊底座”、“做灯罩”三个环节并行，这样可以使工期节约4个小时。当然，如果人力不够，还可以把①、②串行，③与它们并行，这样工期是一样的。
工艺优化
仍以教材上的案例为例。法兰，也叫
法兰盘，是管道和壳体连接时用的一种器
件，用于壳体连接时，法兰盘和壳体为一体，
用于管道连接时，可以单独加工，典型的
零件图如右。
对于这类零件的加工，其工艺流程的
制定须视加工零件的数量和工艺设备而定。
一般来说，少量的生产，可采用切削法，
其工艺流程如右图所示。
如果，生产的数
量大，并且工艺设备
又能满足要求，则应
采用“少量切削法”，
其加工流程如教材
（P56）所示，方块
图右。这种加工方法，
由于只要增加模具和
热处理设备，花费的
成本较高，只有在生
产批量较大时，才能
显示其优越性。
成本优化
教材（P56）的案例，是一个简单的最优化问题，它可以直接算出各种方案的值来进行比较，从而得出答案。比较复杂的问题，得用专门的“最优化方法”来求解。这在数学上是一个专门的领域。它包括单变量极值问题、多变量极值问题、无条件极值问题、条件极值问题、变分法、最大值原理和动态规划等内容。单变量极值最简单的问题就是同学们已经学过的二元一次函数其极值问题。同学们用的是配方来求解。当然，你也可以直接用公式来求解。如：y=ax ＋bx＋c，要求它的极值，可以用x=－b/2a，将此x值代入原式，所得y [y=－（b －4ac）／4a] 值，就是所求的极值。
下面我们再举一个例子：
如右图，自来水公司拟在在河岸
建立一个泵站，为A、B两个居民点
的水塔供水。泵站应建在什么地方，
才能使输水管道最短？这也是一个成本
优化问题。
这是一个用几何方法来解决的一个
最优化问题。即要求AF+BF为最短。
解法如图所示，沿河岸作一直线CD，作AM⊥CD，延长AM至E，使AM=EM，连接BE，与CD交于点F，则F点为所求建站地址。
当然，实际工作中的最优化问题不都是这样简单，我们只是要大家知道，在流程设计中，经常会碰到最优化问题。因为，没有优化，就不可能进步，优化，是技术工作的永恒主题。
三、流程优化的条件
要进行流程的优化，必须具备一定的条件。这些条件包括：（1）对流程内在机理的深入了解。比如对洗涤原理的了解，就会在流程中安排两次漂洗；（2）设备和工艺水平的提高。比如，只有在具备锻压设备时，才可能将法兰盘的加工改为少量切削加工；（3）人员技术水平的提高。
对本单元的简要小结
在本单元中，我们了解了流程的涵义，学习了流程设计及流程优化的基本知识。从中我们认识到，流程不仅是一种技术活动，它更是一种重要的技术思想和方法，这种思想和方法的内涵有如下几点。（1）整体规划，分步实施的思想和方法。为达成某个目标，需要做哪些事情，必须有一个总体的设想，为了完成这个设想，又必须分步实施，这样才有可能把整体设想落到实处。（2）“顺序”的思想和方法。顺序是规律的体现，顺序合理，才符合事物本身的规律，工作才能够顺利进行。（3）衔接的思想和方法。顺序之间需要衔接，上一个环节，必须为下一个环节提供条件和保证。（4）“流水线”的思想和方法。流程的思想促成了“流水线”的产生，而流水线又成了组织活动，提高效率的重要思想和方法。（5）优化的思想和方法。这些思想和方法的掌握和应用，不仅是在技术活动中受益，对我们的工作和生活都是非常有意义的。
分析基本因素
明确主要事项
确定环节和时序序
画出流程图
是否达到要求
结束
修改方案
流程设计步骤
是
否
确定目标 明确任务
零件加工
试车
组装
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
1天
8天
电器修理
3天
3天
1天
检查
2天
检查
零件维修
5天
2
1
2
3
4
5
6
7
拆卸
检查
2天
电器修理
零件加工
组装
试车
3天
3天
1天
1天
8天
零件维修
5天
1
4
5
6
6
5
4
1
2
焊底座
做灯罩
组装
调试
买电器元件
买电器元件
焊底座
做灯罩
组装
调试
φ1
φ2
φ3
下料
切削
钻孔
检查
法兰盘切削加工流程
下 料
加 热
模 锻
热处理
切 削
检 验
法兰盘少量切削加工流程
A
B
C
D
E
F
M

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