1、先进生产制造管理模式先进生产制造管理模式 CIMCIM和和CIMSCIMS的定义的定义CIMSCIMS的组成的组成CIMSCIMS的递阶控制结构的递阶控制结构第一节第一节 计算机集成制造系统计算机集成制造系统8/1/20228/1/20228/1/20228/1/20228/1/20228/1/20228/1/20228/1/20228/1/2022信息集成信息集成自动化孤岛自动化孤岛CAD生产管理生产管理CAPP/CAM财务管理财务管理8/1/20228/1/20228/1/2022Teamwork8/1/20228/1/20228/1/20228/1/20228/1/20228/1/202
2、2管理信息系统（管理信息系统（MIS）基本结构）基本结构8/1/20228/1/20228/1/2022 8/1/2022MASMAS组成组成:8/1/20228/1/2022 8/1/20228/1/20228/1/20228/1/2022 8/1/2022 8/1/2022 CIMS 层次结构及数据层次结构及数据流流8/1/2022五、五、CIMS CIMS 的的递阶控制递阶控制体系体系 8/1/2022工厂加工车间装配车间1#单元N#单元铣削工作站检验工作站物料运储工作站机器人铣床零件存储器机器人检验机零件存储器机器人机器人小车传感器.8/1/2022工厂加工车间装配车间1#单元N#单元
3、铣削工作站检验工作站物料运储工作站机器人铣床零件存储器机器人检验机零件存储器机器人机器人小车传感器.8/1/2022工厂加工车间装配车间1#单元N#单元铣削工作站检验工作站物料运储工作站机器人铣床零件存储器机器人检验机零件存储器机器人机器人小车传感器.完成完成本单元本单元的作业调度，包括零件在的作业调度，包括零件在各工作站各工作站的的作业顺序作业顺序、作业指令作业指令的发放和管理、的发放和管理、协调协调工作站间的工作站间的物料运输物料运输、进行、进行机床机床和操作者的任务分配和操作者的任务分配和调度。规划时间在几个小时到几周。和调度。规划时间在几个小时到几周。8/1/2022工厂加工车间装配车
4、间1#单元N#单元铣削工作站检验工作站物料运储工作站机器人铣床零件存储器机器人检验机零件存储器机器人机器人小车传感器.8/1/2022工厂加工车间装配车间1#单元N#单元铣削工作站检验工作站物料运储工作站机器人铣床零件存储器机器人检验机零件存储器机器人机器人小车传感器.8/1/2022昆明机床股份公司昆明机床股份公司CIMSCIMS计算机层次结构计算机层次结构8/1/20228/1/2022CIMS发展简况（国外）发展简况（国外）欧共体欧共体1984年开始实施年开始实施ESPRIT（欧洲信息技术研（欧洲信息技术研究战略计划），在究战略计划），在130个合作项目中，关于个合作项目中，关于CIM项
5、目占项目占28项项 日本日本CNC、DNC、FMS已处于世界领先地位，已处于世界领先地位，1985年通产省主持开发年通产省主持开发“筑波综合实验工厂筑波综合实验工厂”，相当于，相当于CIMS实验基地。实验基地。美国美国不仅企业重视，国家也极为重视，认为不仅企业重视，国家也极为重视，认为CIM是是夺回失去市场、取得竞争成功的关键技术，并将不可逆转夺回失去市场、取得竞争成功的关键技术，并将不可逆转地成为地成为21世纪占主导地位的新的生产方式世纪占主导地位的新的生产方式。20世纪世纪80年代年代初，美国国家标准局（初，美国国家标准局（NBA）所属）所属AMRF（自动化研究实（自动化研究实验基地）建立
6、了世界上第一个验基地）建立了世界上第一个CIMS实验系统实验系统 新加坡、以色列、韩国、巴西、南非等新加坡、以色列、韩国、巴西、南非等也在积极也在积极跟踪和发展跟踪和发展CIM技术。技术。8/1/2022 8/1/2022 8/1/2022 8/1/2022 6.2.1 并行工程定义 6.2.2 并行工程运行模式 6.2.3 并行工程特征 6.2.4 并行工程关键技术 6.2.5 并行工程的支持工具第二节 并行工程（CE）8/1/2022 串行工程 在前一工作环节完成之后才开始后一工作环节的工作，各工作环节作业时序上没有重叠和反馈，即使有反馈，也是事后的反馈。并行工程 将时间上先后的知识处理和
7、作业实施过程，转变为同时考虑，尽可能同时处理的一种作业方式。并行工程关键思想 是一种工作模式，而不是具体的工作方法；从产品设计一开始就考虑产品全生命周期中所有因素，以保证产品设计一次成功。6.2.1 并行工程定义8/1/2022 串行工程工作方式 并行工程工作方式 8/1/2022并行工程运行模式6.2.2 并行工程运行模式8/1/2022并行工程设计网络8/1/2022并行特征-在产品设计阶段并行考虑产品整个生命 周期中的所有因素。注意：并行工程不能省去任一生产环节，不是将 设计和生产环节重叠进行。整体特征-强调全局考虑问题，追求整体最优。6.2.3 并行工程特征8/1/2022协同特征协同
8、组织形式：群体小组（Teamwork）工作方式，小组成员由设计、工艺、制造不同代表组成，有自己责、权、利，有自身的工作计划和目标；协同设计思想：强调一体化、并行地进行产品及其相关过程的协同设计；协同的效率：强调“1+12”，强调“工”字钢协同强度。集成特征人员集成：管理者、设计者、制造者以至用户集成；信息集成：信息获取、表示和操作工具的集成与管理；功能集成：企业内部及外部功能集成；技术集成：多学科知识以及各种技术、方法的集成。8/1/2022 产品开发过程的重构 从产品特征、开发活动、组织结构、资源配置、开发计划、调度策略等方面不断改进和提高。集成的产品信息模型 应能够全面表达产品、工艺、制造
9、以及产品生命周期内各环节的信息，能够使小组成员共享模型中的信息，这是并行作业的基础。并行设计过程的协调与控制-并行设计是一个反复迭代优化的过程，该过程的管理、协调与控制是实现并行设计关键。6.2.4 并行工程关键技术8/1/2022 CAX工具：CAD、CAE、CAPP、CAM、CAT等；DFX工具：DFM、DFA、DFT、DFU等；产品数据管理（PDM）：对共享数据进行统一规范管理，保证全局共享数据的一致性，提供统一的数据库操纵界面。协同的网络通讯手段：多媒体邮件-传送速率低，不适于解决期限紧迫设计问题；电子公告板-是一种提供观察、修改公共信息的白板技术，仍不能保证在规定时间内得到同事的反应
10、；基于网络的视频会议系统（MONET）：基于网络的多媒体会议系统，可共商关心的问题，减少来往消耗的时间和精力。6.2.5 并行工程的支持工具8/1/2022 6.3.1 精益生产的历史背景 6.3.2 精益生产的内涵 6.3.3 精益生产的体系结构 6.3.4 精益生产方式的主要内容第三节 精益生产(LP)8/1/2022 背景背景 二战后日本汽车业开始起步，丰田公司总产量不及福特公司一天的产量；以福特为代表的大量生产方式，以规模带动低成本，有较强的竞争力；日本面临需求不足、技术落后和资金困难。精益生产方式：丰田公司根据自身的特点，创立了一种独特的多品种、小批量、高质量和低消耗的生产方式，强调
11、集体与协作，杜绝一切浪费，从50年代到70年代取得了显著的成就。6.3.1 精益生产的历史背景8/1/2022 丰田生产方式当时并未受到重视，仅在丰田公司及其配套商中实施；1973年石油危机，大批量生产弱点显现，精益生产方式开始真正为世人瞩目；1980年日本以其1100万辆产量全面超过美国，成为汽车制造第一大国。1985年美国MIT成立“国际汽车计划(IMVP)”机构，耗资500万$，历时5年调查日本、美国、西欧90多家汽车制造商；调查结果：造成差距原因不在于企业自动化程度、生产批量、产品类型的，而在于生产方式的不同；IMVP 于1990年命名丰田生产方式为“精益生产”。精益生产方式的命名8/
12、1/2022精益生产(Lean Production,LP)消除一切无效劳动和浪费，少投入，多产出，合理配置资源，走内涵发展、集约式经营的“瘦型”生产方式。精益生产思维特点 逆向思维-把销售作为起点，把用户作为生产过程组成部分；由后道工序拉动前道工序；认为超前生产是无效劳动，是一种浪费。逆境拼搏-精益生产来自逆境拼搏精神，当时丰田公司产量不及福特公司一天产量条件下，敢于提出赶超美国。尽善尽美追求-精益生产目标追求尽善尽美，追求低成本、无废品、零库存，不允许出错。6.3.2 精益生产的内涵8/1/2022 以销售为生产起点，按订货合同组织生产；采用并行工程方法从事产品开发，确保开发一次成功；实行
13、“拉动式”生产，杜绝超前、超量生产；以“人”为中心，充分调动人的潜能和积极性；追求无废品、零库存、零故障目标；消除“松弛点”，以最佳环境、最佳条件和最佳态度从事最佳工作，全面追求尽善尽美；主机厂与协作厂是“共存共荣”的“血缘关系”。精益生产方式的特征精益生产方式的特征8/1/2022 精益生产体系 精益生产基础：群体小组和并行工程；精益生产支柱：及时生产-零库存；成组技术-扩大批量；全面质量管理-零缺陷。6.3.3 精益生产的体系结构8/1/2022 主查制开发组织、并行式开发程序 主查对产品开发所需一切资源拥有支配权；对开发方向和计划有决定权和指挥权；对小组成员有评价权、推荐权。拉动式的生产
14、管理 以满足下道工序需要为前提，宁可中断生产决不超前生产，以看板为指令作为拉动式生产的手段。以市场需求拉动企业生产；企业内部，以后道工序拉动前道工序；以前方生产拉动后方，准时服务于生产现场；以主机厂拉动协作配套厂生产。人本管理的劳动组织体制 雇员比机器更为重要的固定资产；在生产中享有充分的自主权；将任务责任托付工人，通过培训扩大知识面，提高技能。6.3.4 精益生产方式的主要内容8/1/2022简化产品检验环节 质量是制造出来的，把保证产品质量责任交给直接生产人员，取消检验场所和修补加工区。相互依存的总装厂和协作厂的关系 组织协作厂协会，派高级经理人员去协作厂任职，采取参股、控股办法，建立起资
15、金联合纽带的血缘关系；协作厂参与产品开发，共同分析成本、合理分享利润；直达供应和直送工位体制，协作厂就近就地选择，在50km半径范围内，定时、定量直接将配套件送到工位，取消了缓冲环节。以顾客为中心的销售策略 经销人员登门拜访，主动销售，了解基本情况，满足用户特定要求，用真诚感动用户。8/1/2022 6.4.1 敏捷制造提出的背景 6.4.2 敏捷制造的内涵 6.4.3 敏捷制造的关键因素及关键技术 6.4.4 敏捷制造对制造业影响第四节 敏捷制造（AM）8/1/2022 全球市场形成 商品竞争更趋激烈，市场多变，为及时捕捉市场机遇，必须有一个灵活反应的企业生产机制。美国制造业的衰退 冷战时期
16、，美国将制造业列为“夕阳产业”，致使美国经济严重衰退，如：汽车:55年市场份额为3/4，89年为1/4，而日本占30%；收音机:75年占本国市场96%，95年几乎为零；电视机:美国发明，87年美国厂家仅剩1家，占国内市场15%；机床:60年代最大出口国，80年代最大进口国，85年进口50%。6.4.1 敏捷制造提出的背景8/1/2022美国人对制造业再认识：不能保持世界水平的制造能力必将危急国家在国内外市场的竞争能力；制造业是一个国家国民经济的支柱；美国在世界事务中的威望不仅取决于强大的国防态势，而且取决于强大的制造能力，为了保持美国的领导地位，美国应实施各种策略，再重振其制造竞争力；敏捷制造
17、策略繁荣提出 为了重新夺回美国在制造业优势，由国防部资助，由里海大学牵头组织了调查，发现：面对突然出现的市场机遇，由于不能完成相应调整而痛失良机。因而提出敏捷制造策略，促使美国制造业发展，努力使美国能在2006年前重新恢复其在制造业中的领导地位。8/1/2022 敏捷制造：快速调整自己，增强市场多变能力，在“竞争-合作-协同”机制下，实现对市场作出灵活反应的一种生产制造模式。敏捷制造企业：快速响应市场/用户需求 不断改进老产品，迅速开发高质量新产品，在整个产品生命周期内满足用户需求；快速应变能力 采用具有高度柔性、可重组设备组织生产，使生产成本与批量无关，充分把握市场中每一个获利时机，使企业长
18、期获取经济利益。强调“竞争与合作”一旦发现机遇，以最快速度从企业内部、外部选出优势群体，组成功能单一的动态组织结构经营实体。6.4.2 敏捷制造的内涵8/1/2022敏捷制造概念示意图8/1/2022 1 1、企业的信息网、企业的信息网 企业信息网是实施敏捷制造的最基础结构；能够迅速明确自己的竞争环境，快速响应市场/用户需求；进行异地设计，并行进行产品开发；持续不断地为用户提供产品信息服务，使用户在整个产品寿命周期内对产品满意；将企业有关经营特点、资源、设备能力等信息上网，在不同企业间进行信息的交换和共享，便于选择合作伙伴，赢得竞争优势。6.4.3 敏捷制造的关键因素及关键技术8/1/2022
19、 虚拟公司定义 一种动态组织结构，为了赢得某个市场机遇，快速组成一个功能单一的临时性经营实体。虚拟公司目的 是使企业长期获取经济利益。虚拟公司成员关系 在竞争基础上相互信任、获取共同利益的合作关系，知识产权、技能、信息、资源有偿共享。虚拟公司优点：1）中小企业可分享合作者资源，大企业无需大量投资迅速扩大生产和市场占有率，降低失败风险；2）可以在经济和技术实力上容易超过它所有竞争对手；3）每个合作者有机会进入更广泛的市场，各自资源可以得到充分的利用，取得局部最优基础上的全局最优；4）可兼容竞争和合作，保存竞争活力，避免过度竞争。2、虚拟公司、虚拟公司8/1/2022虚拟公司的生命周期8/1/20
20、22 物理基础结构 包括厂房、设备、实施、运输等物理设施；当机遇出现时，只需要添置少量必要设备，多数的物理设施可以通过选择合适的合作伙伴得到。法律基础结构 国家法律和政策条文，在法律上承认虚拟公司，规定如何交易、利益分享、资本流动、纳税等，若虚拟公司破产如何还债、如何善后、人员如何流动等。社会基础结构 需要社会为虚拟公司提供培训、中介等服务环境。信息基础结构 包括企业信息网络、服务网点、中介机构等信息服务手段。3、敏捷制造的基础结构、敏捷制造的基础结构8/1/2022敏捷型员工的特征 一般员工一般员工敏捷员工敏捷员工基本技能基本技能阅读；书写；算数阅读；书写；算数阅读和写作能力；计算；综合信息
21、；阅读和写作能力；计算；综合信息；沟通想法；掌握技术沟通想法；掌握技术核心能力核心能力准确复制信息；准确复制信息；听从命令；操作机听从命令；操作机器器寻找方式，学习新技能；系统考虑；寻找方式，学习新技能；系统考虑；做决策；实验做决策；实验个人内在个人内在技能技能服从；守时；忍耐；服从；守时；忍耐；遵守纪律遵守纪律合作；自定位；有效地相互依赖；合作；自定位；有效地相互依赖；从整体出发行动从整体出发行动精神境界精神境界自主；不愿意共享；自主；不愿意共享；趋于不信任趋于不信任建设性的反崇拜；好奇建设性的反崇拜；好奇/创造性强；创造性强；崇尚多样化崇尚多样化 4、敏捷型的员工、敏捷型的员工8/1/20
22、22能够充分发挥主动性和创造性，积极有效地掌握信息和新技术；反应迅速灵活，能快速地从一个项目转换到另一个项目；得到授权后，能自己组织和管理项目，在各个层次上做出适当的决策；具有协作精神，在虚拟公司中能与各种人员保持良好的合作关系。敏捷型员工优势敏捷型员工优势8/1/2022虚拟制造含义 将现实制造系统映射为虚拟制造系统，借助三维可视交互环境，对产品从设计、制造到装配的全过程进行全面仿真的技术。虚拟制造系统特征：不消耗资源和能量，不生产现实世界产品，模拟产品制造过程，对系统效益及风险进行评估；功能一致性，忠实反映现实制造系统功能和特性；结构相似性，与现实制造系统在结构上是相似的；组织灵活性，虚拟
23、制造系统是面向未来、面向市场、面向用户需求的系统，其组织与实现具有非常高的灵活性。集成化，包括信息集成、智能集成、串并行工作机制集成和人机集成等多种形式的集成。5、虚拟制造、虚拟制造8/1/2022 联合竞争 不同优势企业联合起来构成的敏捷制造集团具有强大的竞争力。技术和能力交叉 敏捷制造将促进制造技术和管理模式的交流和发展，促进技术的转换和利用。环境意识加强 采用绿色设计和绿色制造技术，自觉地保护生态环境。信息成为商品 将出现各种信息中介服务机构，向企业和顾客提供各种咨询服务。6.4.4 敏捷制造对制造业影响8/1/2022 6.5.1 智能制造系统的含义与发展 6.5.2 智能制造系统的特
24、征 6.5.3 智能加工与智能加工设备第五节 智能制造系统（IMS）8/1/2022 智能制造系统（IMS）含义：由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统；模拟人类专家的智能活动，进行分析、推理和决策；取代/延伸人部分脑力劳动，发展人类专家的制造智能。智能制造模式的发展：智能制造是影响未来经济发展的重要生产模式；制造系统将由能量驱动型转变为信息驱动型；智能制造被各国政府列为国家发展计划；智能制造特别是信息技术发展的必然，是自动化和集成技术纵向发展的结果。6.5.1 智能制造系统的含义与发展8/1/2022 自律（Holonic)能力 搜集理解环境和自身信息，规划自身行为的能力，基于知识的模
25、型是系统自律能力的基础。人机一体化 智能机器只具有逻辑思维（专家系统和部分形象思维（神经网络），没有人的灵感思维，不可能全面取代人类专家智能；人机一体化突出人的核心地位，使二者各显其能。虚拟现实技术 借助于音像和传感装置，虚拟展示现实生活中各种过程，虚拟未来产品及其制造过程，从感官和视觉上使人获得完全如同真实的感受。自组织与超柔性 能够自行组成一种最佳结构，具有运行方式和结构形式的柔性，如同一群人类专家群体，具有生物特性。学习能力与自我维护能力 在实践中不断充实知识库，具有自学习，自行进行故障诊断与排除功能。6.5.2 智能制造系统的特征8/1/2022自律性智能制造系统8/1/2022 技术工人职责：用感觉器官监视加工状况；通过大脑判断加工状态，并作出决策；用四肢实施相应的操作和处理。智能加工：应用传感处理、智能决策、实时控制技术，自主选取数据，积累经验，根据获取的状态信息创造新的知识。智能机床：应用传感器对切削过程进行在线监测，依据神经网络诊断异常状态；故障发生时，启动知识处理机，参照存储积累的知识，决策修正加工条件，排除机床故障。预测推理模块：事前对异常情况进行推理，提供处理对策表供检索调用。控制推理模块：对已发生的异常情况采取相应处理对策。6.5.3 智能加工与智能加工设备8/1/2022智能机床的基本结构8/1/2022
