现代制造系统全册配套最完整精品课件2.ppt

1、返回本章返回本章结束结束 现代制造系统全册配套最完整现代制造系统全册配套最完整 精品课件精品课件2 2021-8-26 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 1 1 绪绪 论论 主要内容: 1.1 研究意义意义 1.2 发展基础 1.3 历史与现状 1.4 发展趋势 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 1.1 研究意义研究意义 完成制造任务的制造系统正在从简单系统向复杂大完成制造任务的制造系统正在从简单系统向复杂大 系统发展系统发展,具体体现在具体体现在3方面方面: 结构复杂性结构复杂性,关联复杂性关联复杂性,环境复杂性环境复杂性 手工业时代: 进入石器时代，此时人类开始学习

2、如何 使用手工工具，这种使用工具的能力标志着人与动物 的区别。此时的制造业可以说是一种手工的、分散的、 单件的、低级的方法。此时的制造水平低下，技术与 管理没有明显的分工。 工业革命时代: 工业革命时代（18世纪下半叶），从瓦 特发明蒸汽机到机床的发明，这些都是工业革命的产 物。它们扩大了人的工作动力和提高了精确性，能生 产出更多东西。但产品仍是用手工操作机床制造的。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 可互换的制造业：E. Li. Whitney发展了零件的互换性， 给制造业带来了一次革新，大力发展了可互换的制造 业。二十世纪初福特（Ford）建立的流水线生产方式， 开始了刚性自动

3、生产线和装配线的历史。人们通过设 计各种高效的自动化机床，自动物料输送装置将单机 连接起来，形成了以单一品种、大批量生产为特征的 刚性自动化生产方式。随着制造规模的扩大，制造过 程中涉及人员的增多，美国工程师泰勒（F. W. Taylor） 提出了“科学管理”理论，强调企业内部专业分工， 形成了企业内部的各个职能部门，阿尔弗雷德.斯隆 （Alfred Sloan）将其用于通用汽车公司的组织与经 营管理，形成了层层上报的金字塔组织结构，加强了 部门管理，完善了制造过程。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 制造业的大量生产和科学管理，使工业产品更 多、更好和更便宜。这时制造技术与管理技

4、术 有了明显的区别与分工。但由于改变制造系统 的费用很高而限制了产品品种的发展。 二十世纪五十年代前制造业发展过程： 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 1.2 研究技术基础研究技术基础 计算机技术在制造业中的应用，进入二十世纪五十年 代后，随着计算机技术的发展，制造业发生了第三次 飞跃。1952年美国麻省理工学院（MIT）成功研制出 第一台数控（NC，NumericalControl）机床。 柔性制造系统随着数控技术及计算机技术的发展，为 了满足不同人的不同需要，在生产中引入柔性制造系 统，随后涌现出一大批新的制造方法。 现代制造技术 随后相继出现了计算机数字控制（CNC，Comp

5、uterNumerical Control）、 直接数字控制（DNC，DirectNumerical Control）、计算机辅助制造 （CAM）、计算机辅助设计（CAD）、工业机器人（ROBOT）、计算机 辅助工艺规程编制（CAPP）、柔性制造系统（FMS， FlexibleManufacturing System）、智能制造（IMIntelligentManufacturing） 和虚拟制造（VM，VirtualManufacturing）等新技术。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 现代管理技术现代管理技术 基于亚当.史密斯和泰勒两种理论的经营管理模式已不再适应新的制造技术的

6、发展， 企业的生产管理技术不得不发生很大变化，先后出现了成组技术（GT， GroupTechnology）、全面质量管理（TQM）、管理信息系统（MIS）、物料需 求计划（MRP）、制造资源计划（MRPII，ManufacturingResources Planning） 企业资源计划（ERP，EnterpriseResources Planning）、准时生产（JIT，Just- In-Time）、精益生产（LP，LeanProduction）、经营过程重组（BPR， BusinessProcess Reengineering）、企业过程重组（EPR，EnterpriseProcess Re

7、engineering）、计算机集成制造系统（CIMS，ComputerIntegrated Manufacturing System）、现代集成制造系统（CIMSIIContemporaryIntegrated Manufacturing Systems）并行工程（CE，ConcurrentEngineering）、面向X 的设计DFX（DFM、DFA、DFC、DFE等）、质量功能配置（QFD， QualityFunction Deployment）、敏捷制造（AM，AgileManufacturing）等。此 时，制造技术与管理技术已经逐渐融合为一体，如CIM、CE等。 返回本章返回本章结

8、束结束 2021-8-26 1.3 历史及现状历史及现状 制造战略的变迁 近年来，由于市场竞争的加剧和科技进步的推动，制造 企业正经历着一场重大变革。一方面，随着经济的发展， 人们生活水平的提高，产品消费节奏明显加快，全球一 体化的市场使得消费者更具有选择性，批量生产的产品 逐渐为个性化、多样化的产品所取代，客户化、小批量、 快速交货的要求不断增加，导致市场的动态多变； 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 另一方面，随着各种新技术的不断涌现和应用，产品越来越复 杂，技术含量越来越高，传统的管理模式、组织机构已不再适 应新技术发展的要求，产品开发过程中不是使用大量的物质， 取而代之的是

9、使用大量的信息、知识和技术，导致新产品开发 过程的频繁、复杂、多变。专家预测，21世纪企业竞争的焦 点可能会集中在以下四个方面: 如何提高产品的知识含量， 使开发出的新产品有特点，科技含量高。如何满足趋于个性 化的用户需求，使生产有柔性。市场全球一体化，全世界对 市场的共同拥有导致竞争更加激烈。必须更多地考虑环境问 题。 市场的动态多变、科技的发展和日益严重的环境问题，所有这 些因素都促使制造企业改变策略。制造企业的经营战略从50 年代和60年代的“规模效益第一”，经过70年代和80年代 “价格竞争第一”和“质量竞争第一”，发展到90年代的 “市场响应速度第一”。 返回本章返回本章结束结束 2

10、021-8-26 今天，任何一个企业要想获胜，取得较大的市场份额，必须 具备以下五种能力：时间竞争能力(Time-T)，产品上市快， 生产周期短，交货及时；质量竞争能力(Quality-Q)，产品 不仅可靠，而且使用户各方面都满意，包括售后服务 (Service-S)质量；价格竞争能力(Cost-C)，产品的生产成 本底，价格适中；创新竞争能力(Creation-C)，产品有特点， 生产有柔性，知识和技术含量高。满足环保要求能力 (Environment-E)，考虑产品生命周期（Product Life Cycle， PLC）所有过程对环境的影响。 在上述的TQCCE能力中，其中最重要的能力是

11、创新能力，各 国都把制造技术与管理技术的创新和开发作为国家的关键技 术进行优先发展，如美国的先进制造技术计划（AMTP）和 下一代制造（NGM）技术、日本的智能制造技术（IMS）国 际合作计划、韩国的高级先进技术国家计划（G-7）和欧共 体的ESPRITBRITE-EURAM计划。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 面临着市场、信息、环境和资源的严峻挑战，我国制造业的紧 迫任务是要提高企业产品市场竞争力。而产品竞争力的关键在 于创新。企业创新不仅是指使用工具和技术手段的创新、产品 设计上的创新，更重要的是制造观念的更新、组织的重构，经 营方式的重组才能保证产品的创新得以很快地实现，

12、迅速进入 市场。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 1.4 发展趋势发展趋势 进入二十世纪九十年代后期，随着市场的变化和 网络信息技术的发展，制造业又进入了一个新的 发展时期信息化时代，发展的总体趋势是制制 造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟 化、制造智能化、制造绿色化。化、制造智能化、制造绿色化。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 现代集成制造 随着研究的深入，人们越来越认识到在解决“孤岛”问 题中人/组织、经营管理和技术手段三者相结合的重要 性，于是产生了所谓现代集成制造系统 （Contemporary Integr

13、atedManufacturing Systems， CIMS）思想。现代集成制造技术是一种组织、管理与 运行企业的哲理。它将传统的制造技术与现代信息技术、 管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机结合，借 助计算机（软、硬件），使产品全生命周期市场需 求分析、产品定义、研究开发、设计、制造、支持（包 括质量、销售、采购、发送、服务）以及产品最后报废、 环境处理等各阶段活动中有关的人/组织、经营管理和 技术三要素及其信息流、物流和价值流有机集成并优化 运行。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 现代集成制造的发展进程 返回本章返回本章结束

14、结束 2021-8-26 2 章章 基本概念基本概念 2.1 概述概述 2.2 制造过程制造过程 2.3 制造模式制造模式 2.4 制造系统制造系统 2.5 制造系统研究、开发和应用中的重要课题制造系统研究、开发和应用中的重要课题 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 2.12.1概述概述 本章介绍系统与制造系统的定义和基本概念， 以及制造过程、制造模式等与制造系统密切相 关的一些基本概念，在此基础上进一步讨论制 造系统研究、开发和应用中的主要问题。 讨论顺序： 制造过程制造模式制造系统 制造系统问题。 (1)制造过程：小制造大制造 (2)制造模式：基本概念与典型制造模式 (3)制造系

15、统：系统制造系统 (4)制造系统研究和应用中的重要课题 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 2.2 制造过程制造过程 制造过程是组成制造业的基本环节。 制造业是将可用资源，通过制造过程，转 化为可供人们使用或利用的工业品或生活 消费品的行业。它涉及到国民经济的很多 行业，如机械、电子、轻工、化工、食品、 军工、航天等。因此，制造业是国民经济 的支柱产业，对综合国力的提高具有举足 轻重的作用。 随着技术的进步和生产力的发展，对制造 过程的定义也产生了较大的变化。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 两种制造概念：两种制造概念： （1）狭义制造 （2 2）广义制造）广义制造 u

16、小制造小制造： 指传统的机械制造，重点是加工和装配。 制造过程的定义：制造过程是通过机器和工 具将原材料转变为有用产品的过程。（强调 的是工艺过程） 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 u广义制造广义制造： 又称“大制造”或“现代制造”。 n定义：指产品的全生命周期过程中，从供应市 场到需求市场整个供需链中的所有活动。涉及 产品的设计、物料选择、加工、装配、销售和 服务等一系列的相关活动和工作。 n广义制造的特点及现代制造过程：广义制造的特点及现代制造过程： 全过程, 大范围, 高技术 现代制造过程是将制造资源（包括制造信息、 原材料、能源等）转变为可用产品并提供保证 其正常使用的服

17、务的过程。 （强调的产品的整 个生命周期过程） 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 现代制造过程的组成现代制造过程的组成 市场分析市场分析 决策规划决策规划 产品开发产品开发 工艺规划工艺规划 管理控制管理控制 采购采购加工加工装配装配检验检验销售销售 制造制造 资源资源 服务服务 产品产品 物质的转化过程 信息的处理过程 基本制造过程：包括产品的加工和装配； 辅助制造过程：如工装的设计、制造等； 制造服务过程：例如设计、采购、外协； 附属产品制造过程 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 1. 制造模式的定义 2. 制造模式的意义 3. 现代制造模式 二二. .制造模式制造

18、模式 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 （1）模式：模式：是某种事物的标准形式或使人可以照着 作的标准样式。是指典型的式样或样板，是众 多同类系统模仿的“典范”。 （2）制造模式：制造模式：是指企业体制、经营、管理、生产 组织和技术系统的形态和运作的模式。可以被 理解为“制造系统实现生产的典型方式”。是 制造企业经营管理方法的模型，是提供制造系 统通用的和全局的“样板”。 1. 1. 制造模式的定义制造模式的定义 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 2.2.制造模式的意义制造模式的意义/ /作用作用 制造模式增强制造系统的竞争力； 制造模式提高制造技术的有效性； 制造模式

19、拓宽企业资源增值的途径； 制造过程的运行、制造系统的体系结构以及 制造系统的优化管理与控制均受制造模式的 制约，必须遵循制造模式确定的规律。因此， 对制造模式进行深入研究，为制造系统建立 先进的制造模式对提高系统的总体效益具有 重要意义。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 定义 典型的现代制造模式 3. 3. 现代制造模式现代制造模式 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 应用现代制造技术的生产组织和技术系统的 形态与运作的方式。强调以获取生产有效性强调以获取生产有效性 为首要目标，即快速响应市场；以资源的快为首要目标，即快速响应市场；以资源的快 速有效集成为基本原则，即对

20、资源的优化利速有效集成为基本原则，即对资源的优化利 用，减少浪费；以人机结合为实施途径，即用，减少浪费；以人机结合为实施途径，即 强调人的主动性，由人在先进的制造模式中强调人的主动性，由人在先进的制造模式中 采用先进的制造技术组织生产。采用先进的制造技术组织生产。 （1 1）定义）定义 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 A. 按制造过程可变性制造过程可变性分： 刚性制造模式。刚性制造模式。 柔性制造模式。柔性制造模式。 快速重组制造模式（又称为可重构制造模式）快速重组制造模式（又称为可重构制造模式） （2 2）典型的现代制造模式）典型的现代制造模式 返回本章返回本章结束结束 202

21、1-8-26 刚性制造模式就是我们常说的采用流水线或自动 化生产线进行生产的一种方式，是多工位生产过 程，用工件输送系统将各种自动化加工设备和辅 助设备按一定的顺序连接起来，在控制系统的作 用下完成单个零件加工的复杂大系统。在刚性自 动线上，被加工零件以一定的生产节拍，顺序通 过各个工作位置，自动完成零件预定的全部加工 过程和部分检测过程。 刚性制造模式刚性制造模式 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 DMM的优点：生产率高（任务完成的工序多），设 备固定，设备的利用率高，每一产品的成本很低 （有效缩短生产周期，取消半成品的中间库存， 缩短物料流程，减少生产面积）。 DMM的缺点：对

22、市场和用户需求的应变能力较低 （系统调整周期长，更换产品不方便：当加工工 件变化时，需要停机、停线并对机床、夹具、刀 具等工装设备进行调整或更换（如更换主轴箱、 刀具、夹具等），通常调整工作量大，停产时间 较长。 ）。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 a.单机柔性。单台数控机床进行作业。它 的灵活性体现在不同产品的转换过程中， 不需要对设备硬件进行改动，只需要把内 置的零件加工程序和刀具、夹具改变即可。 这种方式适用于小批量、多品种产品的生 产。 柔性制造模式柔性制造模式 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 b.系统柔性。这种模式综合了刚性和单机 柔性的优点，适用于中等

23、批量和中等品种 的生产情况。 管理控制系统 物流 驱动 NC机床1NC机床2NC机床n 物流系统 指令 原材料 反馈 产品 . 柔性自动化制造模式原理框图 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 1数控车床数控车床 2加工加工 中心中心 3装卸工位装卸工位 4龙门式机械手龙门式机械手 5 机器人机器人 6加工中心控加工中心控 制器制器 7车床数控装置车床数控装置 8龙门式机械手控制龙门式机械手控制 器器 9小车控制器小车控制器 10加工中心控制器加工中心控制器 11机器人控制器机器人控制器 12单元控制器单元控制器 13、 14运输小车运输小车 返回本章返回本章结束结束 2021-8-2

24、6 基本思想基本思想是：将制造系统及其子系统按功能划分 为若干功能模块，并对模块进行标准化，根据不 同的生产对象，从这些标准化后的模块中挑选若 干功能模块进行组合，形成适合不同产品和用户 要求的制造系统。 优点优点：这种模式可以有效地提高制造系统的适应 能力及对市场的响应速度，缩短系统的设计、建 造和调试周期，降低费用，有利于提高企业的市 场竞争力。 快速重组制造模式快速重组制造模式 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 B. 按制造过程利用资源的范围制造过程利用资源的范围可分为： 计算机集成制造模式。计算机集成制造模式。强调的是企业内部资 源的利用。 敏捷制造模式。敏捷制造模式。强调

25、的企业之间资源的利用。 智能制造模式。智能制造模式。强调的是全球范围。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 基本思想基本思想：利用计算机软硬件将企业的经营、管理、 计划、产品的设计、加工制造、销售及服务等全部 制造活动集合成一个综合优化的整体，以提高企业 的综合效益。CIMS是传统制造技术、自动化技术、 信息技术、管理科学、网络技术、系统工程技术综 合应用的产物，是复杂而庞大的系统工程。 要点： a. 制造过程是一个整体。 b. 制造信息必须集成。 计算机集成制造模式（计算机集成制造模式（CIMSCIMS） 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 CIMSCIMS的功能构成的功

26、能构成 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 （1）管理功能 CIMS能够对生产计划、材料采购、 仓储和运输、资金和财务以及人力资源进行合理 配置和有效协调。 （2）设计功能 CIMS能够运用CAD、CAE、 CAPP（计算机辅助工艺编制）、NCP（数控程 序编制）等技术手段实现产品设计、工艺设计等。 （3）制造功能 CIMS能够按工艺要求，自动组织 协调生产设备（CNC、FMC、FMS、FAL、机器 人等）、储运设备和辅助设备（送料、排屑、清 洗等设备）完成制造过程。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 （4）质量控制功能 CIMS运用CAQ（计算机辅助质量管 理）来完成生

27、产过程的质量管理和质量保证，它不仅在软 件上形成质量管理体系，在硬件上还参与生产过程的测试 与监控。 （5）集成控制与网络功能 CIMS采用多层计算机管理模 式，例如工厂控制级、车间控制级、单元控制级、工作站 控制级、设备控制级等，各级间分工明确、资源共享，并 依赖网络实现信息传递。CIMS还能够与客户建立网络沟 通渠道，实现自动定货、服务反馈、外协合作等。 CIMS的主要特征是计算机化、信息化、智能化和高度集 成化。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 CIMSCIMS集成的三个阶段：集成的三个阶段： 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 CIMSCIMS集成的三个阶段：集

28、成的三个阶段： 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 CIMSCIMS集成的三个阶段：集成的三个阶段： 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 决策决策 规划规划 经营经营 管理管理 计划计划 控制控制 过程过程 控制控制 质量质量 控制控制 市场市场 分析分析 产品开发产品开发 工艺规划工艺规划 采购采购 供应供应 产品产品 生产生产 销售销售 服务服务 市场市场 网络 信息原材料产品 计算机集成制造模式原理框图 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 基本思想：基本思想：为了提高制造系统快速响应市 场的能力，各企业应追求局部优势，加强 联系，以便共同、尽快最大限度地满足

29、用 户需求的变化。当市场上新的机遇出现时， 组织几个有关的公司合作，各自贡献特长， 以最快的速度、最优的组合赢得一个机遇， 完成之后又独立经营。 敏捷制造模式敏捷制造模式 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 公司公司1 1公司公司2 2公司公司3 3公司公司4 4公司公司5 5公司公司6 6公司公司m m 虚拟公司虚拟公司1 1虚拟公司虚拟公司2 2虚拟公司虚拟公司n n 市场市场 产品1产品2产品n 产品1周期产品2周期产品n周期 敏捷制造模式原理框图 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 思想的出发点是对市场、未来产品、自身状 况的分析；强调的是通过企业联合来赢得竞 争优

30、势；敏捷是指企业在不断变化、不可预 测的经营环境中善于应变的能力。 敏捷制造的精髓体现在提高企业的应变能力。 敏捷性体现： （1）持续变化性 （2）快速反应性 （3）高的质量标准 （4）低的费用 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 实现敏捷制造的必要条件实现敏捷制造的必要条件： 这种模式要求企业之间产品制造、信息处 理、人员、技术、设备的快速集成。 a. 高柔性、可重构的自动化加工设备； b. 标准化的、易维护的信息网络系统； c. 人的因素的发挥和管理机构的改革。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 基本思想基本思想: 将人工智能融合进制造系统的各 个环节如订货、产品的设

31、计、生产到市场 销售等，通过模拟专家的智能活动，取代 或延伸到制造环境中应由专家来完成的那 部分活动来组织生产以发挥最大生产力的 一种先进的生产模式。 智能制造模式智能制造模式 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 系统特征：系统特征： a. 自组织能力自组织能力。就是系统得各种智能设备能够根据 工作任务的要求，自行集结成一种最合适的结构， 并按照最优的方式运行，完成任务后结构自行解 散。 b. 自适应能力自适应能力。就是系统能够根据周围的环境和自 身作业的状况的信息自行调整控制策略，采用最 佳行动方案，或预测、发现错误并改正，使自己 始终运行在最佳的工作状态。 c. 自学习能力。自学

32、习能力。系统以原有的专家知识为基础，在 实践中，不断进行学习，完善知识库，使知识库 趋于最优的一种能力。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 C. 按信息流与物流运动方向信息流与物流运动方向来分有 推式生产。信息流与物流同向运动。 拉式生产。信息流与物流反向运动。 下料机冲压机 月计划 入库焊接 推给用户 下料机冲压机 客户订单 出厂焊接 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 特点特点：生产按预先制定的生产计划进行， 当一道工序加工完后，工件被送到指定的 地点等待加工下一道工序。纵观整个生产 过程，从输入原材料开始加工到最后的成 品输出，原材料和在制品是按一定生产计 划和工艺

33、规程被“推”向成品状态，因此 称为“推式”生产。 推式生产推式生产 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 a. 典型的JIT制造模式，即适时生产或准时 生产。 b. 精良生产模式（Lean Manufacturing Mode, LMM）。 拉式生产拉式生产 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 a. a. 典型的准时典型的准时(JIT)(JIT)制造模式制造模式 特点特点：根据预先制定的生产计划，将生产指 令下达到最后一道工序，而前道工序根据 后道工序的要求指令来生产。这样使前一 道工序中的工件库存由后一道工序的指令 决定。 JITJIT模式的核心是实现无库存的生产。模式的核

34、心是实现无库存的生产。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 20世纪50年代由日本丰田汽车公司首创，在80 年代初为西方企业接受。 继泰勒科学管理和福特大批量装配线系统之后 的企业管理模式的变革。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 原原 材材 料料 存储器 看板 存储器 看板 生产指令 制造制造 中心中心1 制造制造 中心中心2 制造制造 中心中心3 生产计划 生产进度表 JIT制造模式原理图 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 JIT模式的优点： 大幅度减少制品库存和排队时间，有利于 提高响应速度和降低成本 简化了优先级控制、能力控制和工序跟踪， 减少事务的处

35、理量，降低管理费用 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 b. b. 精良生产模式精良生产模式 改造世界的机器一书中的定义： 精良生产的原则是：团队作业，交流， 有效利用资源并消除一切浪费，不断改进 及改善。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 日本汽车具有超强的竟争力， 90年，MIT耗资500万美元，5年，15个国家研究 人员，“国际汽车计划研究”项目揭示奥秘。 根本原因：生产概念（管理理念）的不同。 日本，具有竞争力的精良生产方式的生产能力 欧美，无竞争力的大量生产方式的生产能力 综合了单件生产与大量生产的优点，既避免了前 者的高成本，又避免了后者的强硬化。 效率提高3

36、0，管理费用降低40。 92年来，被德国3/4企业、美国通用等采用。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 b. b.精良生产模式精良生产模式 基本思想：基本思想：从原材料采购到产品销售及售后服务 的整个企业活动过程中，去掉一切多余的环节， 使每个岗位的工作人员都能对产品实现增值。在 生产组织上，强调生产制造的各个环节能紧密配 合，无一点等待浪费的情况发生。 核心理念是实现零浪费。核心理念是实现零浪费。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 b.b.精良生产模式精良生产模式 传统企业的精良之路： l 改进生产流程： 消除质量检测环节和返工现象； 消除零件不必要的移动； 消灭库存

37、。 l 改进生产活动： 减少生产准备时间； 消除停机时间； 减少废品产生； l 提高劳动生产率： 一人负责多台机器。 在生产设备上安装自动检测装置 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 传统组织机构，递阶控制结 构。 缺点：信息传递周期太长， 不易发挥主观能动性和创造 性，浪费。 精良组织机构，适度递阶控 制或分布式自治适应控制结 构，项目组，适应环境变化， 动态寻优。 优点：供货厂家作为制造系 统的有机组成部分，其产品 开发和制造作为整个系统的 一部分，降低库存（零库 存），增值73。 (b)协同控制 (a)递阶控制 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 （决定产品生命周期成

38、本的90%） 采用并行工程方法 传统顺序工程方法 周期长，不能全面考虑产品制造过程和质量保 证等。 并行工程方法集成地、并行地设计，设计一开始就考虑产品整个 生命周期的所有因素，时间和投入减少一半，需要CAD、CAPP和 CAM系统之间信息的集成。 开发初期解决产品目的和作用的矛盾。 成立高效的开发小组，配有力的项目领导，简化信息传递。 总装厂充分放权，仅下发性能规格、协作厂负责设计和制造， 简化与协作厂的关系。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 D. D. 面向面向2121世纪的制造模式世纪的制造模式 面向顾客，以人为本 质量取胜 推行精良生产，实现优化管理 快速、灵活响应市场

39、实现柔性制造。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 从资源增值来认识不同制造模式的作用。刚性制 造主要利用人力、物力和财力资源；柔性制造则 开始较大规模地开发利用信息资源；可重构制造 是实现社会资源与企业资源优化配置的新模式； 精良制造是要彻底挖掘资源潜力；集成制造是通 过物料流和信息流的集成来全面开发利用企业内 部的知识和信息资源；敏捷制造是基于柔性技术 的全球资源共享与优化配置；智能制造追求实现 智力资源全球利用无障碍。 小结小结 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 4. 4. 制造系统制造系统 1. 系统： 2. 制造系统 3. 制造业 返回本章返回本章结束结束 20

40、21-8-26 （1 1）定义）定义：系统是由相互作用和相互依赖的若干因 素按某种形式所形成的，具有特定功能的有机整 体。（钱学森院士） （2 2）基本特征）基本特征： 系统由若干要素组成 这些要素相互作用、相互依赖 由于要素的相互作用，使系统作为一个整 体 具有特定的功能。 （3 3）系统目标）系统目标 提高总体性能 1).1).系统：系统： 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 例1：简单构件组成高性能系统 在建筑机械和结构工程中，常采用由简单 构件组成的各类桁架系统。在这种力学系统 中，通过组成要素间的合理联接，可以从整 体上表现出很高的力学性能。 例2：低精度元件组成高精度系统

41、 在计算机等数字设备中，采用以“0”和 “1”两个状态工作的电子器件，通过非线性 方法相联接，组成了高精度数字化系统。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 （1 1）制造系统）制造系统：是指按一定的制造模式将制造过 程所涉及的各种相互关联、相互依赖、相互作用 的有关要素组成的具有将制造资源转变为有用产 品的这一特定功能的有机整体。 现代制造系统现代制造系统：是指在时间、质量、成本、 服务和环境诸方面，能够很好地满足市场需求， 采用了先进制造技术和先进制造模式，协调运行， 获取系统资源投入的最大增值，具有良好社会效 益，达到整体最优的制造系统。 2).2).制造系统：制造系统： 返回本

42、章返回本章结束结束 2021-8-26 由上述定义可知，机械加工系统就是一种典型 的制造系统。一个正在制造产品的机床、生产 线、车间乃至整个工厂可看作是不同层次的制 造系统；加工中心、柔性制造系统、计算机集 成制造系统均是典型的制造系统；另外，一个 新产品的开发、一个技术改造项目以及它们所 涉及的硬件和软件，也可以看成为不同的制造 系统。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 （2 2）特征：）特征： 制造模式在制造系统中的指导作用； 制造系统总是一个动态系统； 制造系统在运行过程中无时无刻不伴随着 物料流、信息流和能量流的运动； 制造系统中包含有决策子系统； 制造系统具有反馈特性。

43、返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 技术流 物流 资金流 规划 控制 需求 信息流 实施 （车间或现场） 原材料 产品与服务 能源 能 量 流 （3 3）制造系统的四种流）制造系统的四种流 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 物料流物料流 物料流用于改变物料的形态与地点，存在 于“制造”各个阶段中。 采购采购 原材料原材料 半成品半成品 标准件标准件 加工制造加工制造 装运装运 产品产品 废料废料 处理处理 废料废料 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 能量流能量流 来自制造系统外部 一部分用以维持各个环节或子系统的运动 另一部分通过传递、损耗、储存、释放、 转化

44、等有关过程，以完成制造过程的有关 功能 这种制造系统中的能量运动过程，称为制 造系统的能量流。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 信息流信息流 制造系统中的信息，以一定的流程形式在 制造系统内部处于连续的动态变化之中， 不断地被使用、保存、更新、删除等，形 成了制造系统中的信息流。 资金流资金流 投入资金购买原材料、设备等及维持制造 过程运行，最后通过产品销售回收，进入 下一轮的流动，形成资金流。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 （4 4）制造系统的要素）制造系统的要素： 硬件方面：硬件方面：人、生产设备、材料、能源 及各种辅助设备。 软件方面：软件方面：制造理论、制

45、造技术（包括 制造工艺和制造方法等）、制造信息等 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 制造系统的分类制造系统的分类： 按制造模式分：按制造模式分：刚性制造系统、柔性制 造系统、计算机集成制造系统等等。 按产品的性质和生产方式分：按产品的性质和生产方式分：有连续 型制造系统和离散型制造系统离散型制造系统。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 离散型制造系统的典型结构 市场分析、产品开发、经营管理.生产控制 采购供应 零件加工 部件生产 存储输送 产品装配 质量检验 销售服务 能源子系统 输入 信息 物质 能源 市场与环境 制造模式 输出 产品 服务 信息流 物料流 能量流 返

46、回本章返回本章结束结束 2021-8-26 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 （4 4）制造系统的性能指标）制造系统的性能指标 n 与产品相关的一些性能指标 n 与设备相关的性能指标 n 与复杂性相关的性能指标 柔性 可靠性 集成度 生产均衡性 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 与产品相关的一些性能指标： n 生产率：生产率：指单位时间内制造系统生产的产品数量。 n 通过时间：通过时间：指零件从进入系统直到加工处理完毕 而离开系统所历经的时间。 n 等待队长：等待队长：指在某一时

47、刻在进入某加工系统进行 加工之前等待加工的工件数。 n 等待时间：等待时间：指工件在等待接受加工服务的队列中 所逗留的时间。 n 在制品数：在制品数：指投放到车间进行生产但尚未完成的 零件数。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 与设备相关的性能指标： n 生产能力：生产能力：指在计划期内，企业参与生产的全部 固定资产，在既定的组织技术条件下，所能生产的 产品数量，或者能够处理的原材料的数量。 n 设备利用率：设备利用率：指设备的实际开动时间占制度工作 时间的百分比。 n 设备完好率：设备完好率：指无故障设备数在全部设备数中所 占的百分比。 n 平均故障间隔时间：平均故障间隔时间：机

48、器在出现两次故障之间运 行的平均时间间隔。 n 平均修复时间：平均修复时间：机器修复并恢复运行所需要的平 均时间。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 战略上，抓好系统模式、体系结构等问题 战术上，抓好系统分析与综合，运行管理 与控制等环节 实施中，合理确定系统硬件和软件的具体 结构，充分利用系统环境信息，实现系统 内外信息联系最优化。 （5 5）提高制造系统总体性能的途径）提高制造系统总体性能的途径 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 主要有两大课题： 1). 系统的分析与系统综合； 2). 系统的管理与控制。 5. 现代制造系统研究开发和应用的重要题 返回本章返回本章结

49、束结束 2021-8-26 制造系统的分析是指通过理论方法、仿真方法、实 验方法等对已有或处于设计阶段的制造系统进行分 析，以了解该系统的行为举止和运行规律，并获取 该系统的某些性能指标。系统分析的目的往往是为 了对系统进行改进、对系统的运行进行优化，或作 为系统设计中的一个环节（如对待建系统的性能进 行评估）。 制造系统分析已有较多方法。其中计算机仿真方法 应用较多。无论采用那种方法对制造系统进行分析， 最关键的问题，就是建立系统的模型。 (1) 制造系统分析制造系统分析 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 (2) 制造系统综合制造系统综合 系统综合就是根据已知的对系统各方面的要求

50、，通过系统 科学的理论和方法，产生一满足所给要求的新系统。在很 多情况下，这一过程是从无到有产生一符合给定要求的新 系统。在有些情况下，也可在现有系统基础上，通过系统 校正、系统重构等方法产生出比原系统性能更优良的新系 统。 这一过程可看作为一种变换与处理过程，它在有关参考模 型（如制造模式，管理范式等）的支持下，在相关信息的 支持下，由系统设计人员借助于计算机和有关软件系统， 对输入信息（对未来新系统的要求）进行变换、处理，最 后产生输出信息（对未来新系统的描述）。 返回本章返回本章结束结束 2021-8-26 制造系统综合的实现过程制造系统综合的实现过程 输出 （未来新系统） 输入 （系统