生產(chǎn)系統(tǒng)學講義

1、生產(chǎn)系統(tǒng)學講義第一節(jié) 獨立制造島概述企業(yè)現(xiàn)狀分析說明：技術并不是唯一的決定性因素，生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)的改革、人員素質(zhì)的提高是企業(yè)從新技術中獲得更大潛在效益的重要源泉。因而，必須把企業(yè)的改制、改組和改造結(jié)合起來，重新考慮生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組織和功能的再劃分，使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更大的柔性和開放性，以增強企業(yè)的市場競爭能力。一、問題的提出第一節(jié) 獨立制造島概述在本世紀初，福特提出了流水生產(chǎn)線的構(gòu)思。二次世界大戰(zhàn)之后，豐田英二與大野耐一在日本的豐田汽車公司首創(chuàng)了“精益生產(chǎn)的概念。80年代以來，在工業(yè)化國家中，作為邁向工廠自動化的第一步，柔性制造系統(tǒng)已獲得了實際應用。第一節(jié) 獨立制造島概述將加工假設干相似零件族的制

2、造設備組合在合一起，在關鍵工序上采用數(shù)控機床優(yōu)化勞動組合，將有一定素質(zhì)的工人集合為一個小組，發(fā)揮集體智慧和協(xié)作的能力。在計算機軟件支持下，由這個小組獨立自主地使用一定的設備去組織生產(chǎn)圖 6-1 獨立制造島的技術構(gòu)思第一節(jié) 獨立制造島概述二、獨立制造島的根本概念獨立制造島是以成組技術為根底，數(shù)控機床為核心，數(shù)控機床與普通機床并存，強調(diào)信息流的自動化，以軟取勝和以人為中心的生產(chǎn)方式。第一節(jié) 獨立制造島概述二、獨立制造島的根本概念它要求組織、人員和技術三者的有機集成，面向車間，權力下放，綜合治理，并以獲取經(jīng)濟效益為主要目標。可以認為，它是一種適合中國國情的、面向21世紀的綜合技術。它的根本構(gòu)思是，首

3、先按照成組技術的原理，將零件劃分為不同零件族，再把一組適合加工假設干族零件的機床集中在一起，形成加工過程相對封閉的單元。然后，由假設干熟練工人組成的小組在計算機的軟件支持下，相對獨立自主地去組織生產(chǎn)。第二節(jié) 獨立單元綜合制造和管理系統(tǒng)“獨立的概念指的是，在多層次的總體生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中，對一個有限的生產(chǎn)實施區(qū)域獨立制造島，給予一定的決策和實施自主權。島里工作的人，在其職能范圍內(nèi)，對生產(chǎn)準備和生產(chǎn)指揮行使必要的決策權，并且負責對決策的結(jié)果進行實施和監(jiān)控，形成了相對獨立的、區(qū)域自治的生產(chǎn)單元。獨立制造島建成后，把技術準備、生產(chǎn)指揮和制造過程三者有機地連成一體。再由假設干個獨立制造島構(gòu)成獨立單元綜合制造和管

4、理系統(tǒng)，形成以獨立制造島為根底的新型企業(yè)，如圖6-2所示。采取這種可裂化的、網(wǎng)絡分布式和自主管理的生產(chǎn)體系是一種明顯的世界潮流和開展趨勢之一。第二節(jié) 獨立單元綜合制造和管理系統(tǒng)粗略的主生產(chǎn)計劃生產(chǎn)指揮協(xié)調(diào)系統(tǒng):干擾、負荷報告任務完成期限相對獨立自主的、分布的生產(chǎn)體系獨立制造島 1獨立制造島 3獨立制造島 4獨立制造島 2企業(yè)資源計劃圖 6-2 獨立單元綜合制造和管理系統(tǒng)第二節(jié) 獨立單元綜合制造和管理系統(tǒng)主生產(chǎn)方案和控制系統(tǒng)制定全廠性的粗略生產(chǎn)方案，給出每個獨立制造島的加工任務塊一組加工任務和最終交貨期限，并粗略地進行生產(chǎn)能力的平衡。各獨立制造島自行制訂詳細的作業(yè)方案，并相互協(xié)調(diào)和獨立自主地進行

5、生產(chǎn)調(diào)度和生產(chǎn)控制，如圖6-3所示。第二節(jié) 獨立單元綜合制造和管理系統(tǒng)第三節(jié) 閉環(huán)的生產(chǎn)調(diào)節(jié)和控制假設把整個企業(yè)看作為一個多級的、串聯(lián)和并聯(lián)的復雜調(diào)節(jié)回路，獨立制造島那么是企業(yè)整體結(jié)構(gòu)中的一個局部閉環(huán)調(diào)節(jié)回路。第三節(jié) 閉環(huán)的生產(chǎn)調(diào)節(jié)和控制:MAHOINDEXTRAUB組織或技術上的干擾任務投放工況/機器數(shù)據(jù)采集計劃仿真:MAHOINDEXTRAUB統(tǒng)計分析后反饋至 主生產(chǎn)計劃系統(tǒng)作業(yè)排序生產(chǎn)監(jiān)控制造大綱目標范圍預定策略預定目標仿真反饋實際反饋計劃反饋實際狀態(tài)設定值實際數(shù)據(jù)設定值實際狀態(tài)設定值生產(chǎn)指揮系統(tǒng)的功能和調(diào)節(jié)過程第三節(jié) 閉環(huán)的生產(chǎn)調(diào)節(jié)和控制傳統(tǒng)的制造企業(yè)的結(jié)構(gòu)是廠部車間工段班組形式，是一

6、種開環(huán)的、縱向和橫向嚴格分工的生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)信息傳遞環(huán)節(jié)多，速度慢，調(diào)節(jié)緩慢，在日常生產(chǎn)中發(fā)生的許多問題，往往需要開會研究，層層請示，不能及時得到處理，造成人力、時間和物資的浪費，使企業(yè)生產(chǎn)效率降低，缺乏市場競爭能力。第三節(jié) 閉環(huán)的生產(chǎn)調(diào)節(jié)和控制采用獨立單元綜合制造和管理系統(tǒng)后，企業(yè)的主生產(chǎn)方案以制造大綱月生產(chǎn)方案的形式對獨立制造島下達加工任務。獨立制造島的生產(chǎn)指揮系統(tǒng)按此進行初步作業(yè)排序，然后按照排序的結(jié)果進行作業(yè)方案仿真。仿真系統(tǒng)對此排序作出評價，并反響給作業(yè)排序模塊，這是第一輪閉環(huán)調(diào)節(jié)。當按照仿真結(jié)果修改后的作業(yè)方案投放任務后，必然會遇到組織或技術上的干擾，如停工待料、機床故障等

7、，打破了預定的方案。工況和機器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將采集到的實際數(shù)據(jù)分別提供給生產(chǎn)監(jiān)控和任務投放模塊，生產(chǎn)監(jiān)控和任務投放模塊根據(jù)實際生產(chǎn)情況調(diào)整制造策略和投放速度及順序，進行實時生產(chǎn)調(diào)度，這是第二輪的閉環(huán)調(diào)節(jié)過程。生產(chǎn)監(jiān)控模塊將每周生產(chǎn)工況進行統(tǒng)計分析后，反響給主生產(chǎn)方案系統(tǒng)，為制定下個月的生產(chǎn)大綱提供實際數(shù)據(jù)，這是第三輪的閉環(huán)調(diào)節(jié)過程。第四節(jié) 獨立制造島的特征、功能和結(jié)構(gòu)1以成組技術為根底2數(shù)控機床與普通機床并存3以軟件取勝 4綜合治理、權力下放一、獨立制造島的主要特征第四節(jié) 獨立制造島的特征、功能和結(jié)構(gòu)1以成組技術為根底建立獨立制造島的根本出發(fā)點，就是以成組技術為根底，根據(jù)對零件譜的分析，把零件劃

8、分為不同的零件族，確定典型的工藝過程和典型特征外表的加工方法。簡言之，獨立制造島就是一種面向?qū)ο蟮?、把形狀和尺寸以及工藝相似的零件族組合在一起進行生產(chǎn)的制造系統(tǒng)。第四節(jié) 獨立制造島的特征、功能和結(jié)構(gòu)2數(shù)控機床與普通機床并存建數(shù)控機床是一種高效率和高柔性的自動化機床。但限于資金和技術力量，我國在近年內(nèi)還只能有方案、有步驟地推廣數(shù)控機床。目前，全國數(shù)控機床擁有量約占機床總擁有量的3-5%。與國外還有很大的差距。即使在工業(yè)興旺的美國、德國和日本，數(shù)控機床也僅約為機床總擁有量的20%至30%。所以在相當長的一段時間內(nèi)，數(shù)控機床和普通機床共存是必然的。第四節(jié) 獨立制造島的特征、功能和結(jié)構(gòu)3以軟件取勝開發(fā)

9、計算機軟件，投資少，見效快，可以充分發(fā)揮我國智力資源的優(yōu)勢，借助軟件來彌補高價格硬件缺乏。因為計算機的應用，使制造和管理的信息傳遞加快，資源得以共享，從而使生產(chǎn)和技術部門的工作效率和管理水平得到明顯的提高。實踐證明，獨立制造島中開發(fā)的計算機集成的系統(tǒng)，大大縮短了技術準備和生產(chǎn)的周期，并提高了各種技術文件編制的質(zhì)量。第四節(jié) 獨立制造島的特征、功能和結(jié)構(gòu)4綜合治理、權力下放工廠廠部對獨立制造島僅是下達生產(chǎn)指令生產(chǎn)任務、數(shù)量、完成日期，獨立制造島以“承包合同方式去執(zhí)行。他們自行編制作業(yè)方案、工藝規(guī)程和數(shù)控程序，分配和安排生產(chǎn)任務，進行生產(chǎn)調(diào)度和操作機床，打破了科室和車間的界限。由于大局部權力下放，由

10、制造島獨立自主地去組織生產(chǎn)和管理，發(fā)揮人的積極因素，起到減少環(huán)節(jié)、加速信息流和物料流的作用，到達綜合治理的目的。第四節(jié) 獨立制造島的特征、功能和結(jié)構(gòu)第四節(jié) 獨立制造島的特征、功能和結(jié)構(gòu)1工藝編制2數(shù)控編程3方案調(diào)度4物料管理5質(zhì)量控制二、獨立制造島的功能第四節(jié) 獨立制造島的特征、功能和結(jié)構(gòu):獨立制造島 生產(chǎn)控制層面的功能 編制工藝規(guī)程和數(shù)控程序 編制作業(yè)計劃 短期負荷能力平衡 確定任務投放順序 生產(chǎn)調(diào)度和控制縱 向 獨 立制造過程層面內(nèi)的功能 毛坯的準備 工夾具和在制品的管理 機床操作 質(zhì)量控制 設備保養(yǎng)橫 向 獨 立圖 6-7 不同層面內(nèi)的功能及其傳遞第四節(jié) 獨立制造島的特征、功能和結(jié)構(gòu)三、

11、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第四節(jié) 獨立制造島的特征、功能和結(jié)構(gòu)獨立制造島的生產(chǎn)指揮系統(tǒng)第四節(jié) 獨立制造島的特征、功能和結(jié)構(gòu)獨立制造島之間的兩級協(xié)調(diào)第五節(jié) 不同柔性制造技術方案的比較各種柔性制造技術方案的比較功 能硬 件 功 能軟 件 功 能柔性制造技術方案自動加工自動換刀多種工藝方法自動工件輸送自動刀具輸送工況數(shù)據(jù)采集數(shù)控程序管理實時生產(chǎn)調(diào)度作業(yè)計劃編制工藝過程設計系統(tǒng)FMSllllmmllmm系統(tǒng)FMClllmmmmmmm系統(tǒng)AMImmlmmlllll單臺FMCllllmmmmmm單臺MClllm單臺CNClm 注：FMS-柔性制造系統(tǒng)； FMC-柔性制造單元； AMI-獨立制造島； MC-加工中心； CNC

12、-數(shù)控機床； l 具有 m 可能具有第五節(jié) 不同柔性制造技術方案的比較不同柔性制造方案的適用范圍影 響 因 素獨立制造島柔性制造單元柔性制造系統(tǒng)零件形狀復雜JJC零件形狀簡單JKL工序數(shù)目較多KLC工序數(shù)目較少JCK加工時間較長JCJ加工時間較短CKK工藝方法復雜KLJ工藝方法簡單JJK加工費用較高JJC加工費用較低CJJ加工批量較大KJJ加工批量較小CCJ任務變化經(jīng)常CCJ任務變化不多LJJ任務經(jīng)常重復CCC任務不大重復CLL零件相似性高CCC零件相似性低JKL負荷波動較大CLK負荷波動較小JCC人員素質(zhì)較高CLK人員素質(zhì)較低LLL材料切削性能好CKL材料切削性能差CCCC-最好，J-較好；

13、K-尚可；L-不適宜第六節(jié) 生產(chǎn)組織的變革一、新的生產(chǎn)組織模式技 術技 術人員素質(zhì) 生產(chǎn)組織人員素質(zhì) 生產(chǎn)組織ABCD1234A B C D1 2 3 4監(jiān)督者組織者每個工人獨立完成一種任務一個小組共同完成一組任務強調(diào)小組內(nèi)部協(xié)調(diào)每個工人盡可能是多面手。強調(diào)工人服從領導每個工人只熟悉一種技能。傳統(tǒng)的生產(chǎn)組織模式 新的集成概念和生產(chǎn)組織模式第六節(jié) 生產(chǎn)組織的變革最大的分工和簡單的工作；最少的智能工作內(nèi)容；眾多的附屬關系。泰勒管理原那么具有盡可能分工的特點：高素質(zhì)的工作人員從事熟練技術工作；較多的智能工作內(nèi)容；管理層次減少，基層自主性加強。以“人為中心的生產(chǎn)組織原那么將遵循“盡可能適應人的心理需要

14、的觀點：第六節(jié) 生產(chǎn)組織的變革一、新的生產(chǎn)組織模式技 術技 術人員素質(zhì) 生產(chǎn)組織人員素質(zhì) 生產(chǎn)組織ABCD1234A B C D1 2 3 4監(jiān)督者組織者每個工人獨立完成一種任務一個小組共同完成一組任務強調(diào)小組內(nèi)部協(xié)調(diào)每個工人盡可能是多面手。強調(diào)工人服從領導每個工人只熟悉一種技能。傳統(tǒng)的生產(chǎn)組織模式 新的集成概念和生產(chǎn)組織模式第六節(jié) 生產(chǎn)組織的變革二、“社會技術系統(tǒng)建立相對獨立的生產(chǎn)組織單位，把一組任務任務塊交給一個相對獨立的生產(chǎn)組織單元，在以模塊方式相互連接的網(wǎng)絡中整個建立生產(chǎn)過程的組織；制造過程與生產(chǎn)組織統(tǒng)一，生產(chǎn)組織單元對產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量全面負責；生產(chǎn)單元中，各工序間的內(nèi)部關系平等。這是

15、互相理解和支持的決定性條件；波動和干擾自動調(diào)節(jié)，這就意味著波動和干擾能夠一開始出現(xiàn)就被調(diào)節(jié)平衡，因而也就不再以失控的形式從一個生產(chǎn)組織單元轉(zhuǎn)移到另一個單元中去；單元負責人和所有成員之間的合作特別重要，他必須確保相對獨立的生產(chǎn)組織單元的自我調(diào)節(jié)與外界聯(lián)系，它不是監(jiān)督者，而主要是組織者。第六節(jié) 生產(chǎn)組織的變革三、工作設計和勞動制度現(xiàn)代“社會技術系統(tǒng)的設計原理還提出了正確的工作設計的問題。它強調(diào)在勞動中促進人類個性的開展，并通過外界的和內(nèi)在的因素來激發(fā)工作人員勞動效率。外界因素：工資需求工作條件組織管理工作壓力內(nèi)在因素：社會責任感合作的要求學習可能性獨立自主性工作效能外界激勵內(nèi)在激勵圖6-12 工作

16、效能與內(nèi)外鼓勵的關系第六節(jié) 生產(chǎn)組織的變革新、舊工作設計原那么的主要區(qū)別是，從以技術為中心過渡到以人為中心。比較項目傳統(tǒng)的工作設計現(xiàn)代的工作設計人的因素* 以技術為中心* 以人為中心工作內(nèi)容* 少而簡單* 盡可能分工* 沒有決策內(nèi)容* 責任較小* 一專多能* 工作輪換* 有決策內(nèi)容* 責任較大培訓內(nèi)容* 單一的生產(chǎn)技能* 綜合的生產(chǎn)技術* 生產(chǎn)組織管理* 社會學基本知識工作制度* 八小時工作制* 有限彈性工作制人機工程* 人附屬于設備* 設備從屬于人勞動安全* 以防護為主* 消除危險源工作設計原那么的變化第六節(jié) 生產(chǎn)組織的變革四、新的生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu) 廠部生產(chǎn)指令 車間主任車間技術組計劃組 調(diào)度組

17、 生產(chǎn)計劃科 設計科 工藝科工具室傳統(tǒng)車間的班組組織形式普通加工設備人工計劃人工調(diào)度廠部生產(chǎn)指令獨立制造島以成組技術為基礎小組工作方式計算機網(wǎng)絡支持相對封閉獨立自主數(shù)控與普通機床并存技術科工廠網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫:獨立制造島與傳統(tǒng)車間組織形式的比較傳統(tǒng)車間獨立制造島第七節(jié) 獨立制造島的信息流一、獨立制造島的信息流計算機輔助工藝設計系統(tǒng)：零件描述、工藝生成、數(shù)控編程和夾具設計；數(shù)控程序管理系統(tǒng)：包括程序管理和DNC功能模塊；計算機輔助作業(yè)方案及調(diào)度系統(tǒng)：包括方案輸入、負荷平衡、作業(yè)排序、作業(yè)方案編制、作業(yè)調(diào)度、工票處理、工況統(tǒng)計及打印輸出等模塊；物料管理系統(tǒng)：包括工件、工夾量具的數(shù)據(jù)輸入、檢索、修改和輸出模塊；質(zhì)量控制系統(tǒng)：對工件的檢驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析，提供質(zhì)量反響信息。獨立制造島的五個子系統(tǒng)各子系統(tǒng)之間以及系統(tǒng)內(nèi)部通過數(shù)據(jù)接口進行信息交換，以到達集成的目的，為此軟件系統(tǒng)設有公共數(shù)據(jù)庫零件信息、工藝信息、資源信息和工況信息庫供各子系統(tǒng)共同使用。第七節(jié) 獨立制造島的信息流獨立制造島的信息流總結(jié)近年來，很多制造領域的新思想、新概念都與獨立制造