先進生產制造管理模式PPT課件(-83頁)

1、第六章 先進生產制造模式6.1 計算機集成制造(CIM)6.2 并行工程（CE）6.3 精益生產(LP)6.4 敏捷制造（AM）6.5 智能制造系統(tǒng)（IMS）1 本節(jié)要點CIM和CIMS的定義CIMS的組成CIMS的遞階控制結構第一節(jié) 計算機集成制造系統(tǒng)Computer Integrated Manufacturing System（CIMS）2一、CIMS產生的技術基礎 計算機集成制造（CIMS）是20世紀80年代中期，在計算機技術、信息技術及自動化制造技術的基礎上發(fā)展起來的一項高新技術。是制造業(yè)又一次新的技術革命，制造完全自動化。是未來制造業(yè)的發(fā)展趨勢。 電子計算機的出現為CIMS的產生做

2、了技術上的準備。計算機是在1946年誕生的。在工業(yè)生產中，計算機使產品制造由剛性制造自動化向柔性制造自動化 發(fā)展。計算機主要用于產品設計、產品制造和經營管理中。3 1. 計算機在機械設計中的應用 1950年產生計算機輔助設計（CAD），主要功能是計算機繪圖，設計計算和數據庫處理。 微型計算機可以完成產品設計、材料分析、優(yōu)化設計以及工、模具和專用零部件設計等工作。 可以大大節(jié)省設計時間，提高設計的效率，也提高設計的水平質量。4 2. 計算機在機械制造中的應用 是從數控機床開始的。1952年，美國首先研制成功了數控機床，計算機應用在制造業(yè)中，成為CAM的開端。 包括CAPP、CNC編程、工時定額的

3、計算、生產計劃的制定等。 CAPP的研究是從60年代開始的，工藝路線設計、切削用量的選擇和時間定額的制訂。5 3. 計算機在經營管理中的應用 應用在數據管理方面的應用。 現代生產管理信息系統(tǒng)，以計算機為手段，對生產管理信息收集、傳輸、加工、存儲和使用的人機系統(tǒng)。 例如：物料需求計劃（MRP）:只在需要的時間，向需要的部門按照需要的數量提供該部門所需的物料，以最大限度地減少庫存，降低庫存成本。 制造資源計劃（ MRP ）是將物料需求計劃和企業(yè)的財務系統(tǒng)連接起來，形成一個集企業(yè)生產、財務、銷售、工程技術、供應等各個子系統(tǒng)為一體的生產管理信息系統(tǒng)。6二、CIMS的提出 1973年美國人約瑟哈林頓博士

4、在Computer Integrated Manufacturing一書中提出了計算機集成制造（CIM）的概念。有兩個重要的的觀點。 （1）企業(yè)的各個生產環(huán)節(jié)是一個不可分割的整體，需要緊密連接，綜合考慮； （2）整個企業(yè)生產制造過程實質上是對信息的采集、傳遞和加工處理的過程，最終形成的產品可以看作是數據的物質表現。 用計算機通過信息集成實現現代化的生產制造，求得企業(yè)的總體效益CIM：是一種思想、模式、哲理，強調企業(yè)信息集成。7三、CIMS的概念 根據CIM概念的含義出發(fā)，CIMS在功能上，包含了一個工廠的全部活動； 涉及的自動化是工廠的各個環(huán)節(jié)的自動化有機地集成，是信息和人的集成。 CIMS是

5、在自動化技術、信息技術和制造技術的基礎上，通過計算機及其軟件，將制造工廠全部生產活動所需的各種分散的自動化系統(tǒng)有機地集成，是適合多品種、中小批量生產的系統(tǒng)。8CIMS三要素關系： 經營管理與技術:技術支持企業(yè)達到預期的經營目標； 人與技術:技術支持各類人員互相配合、協(xié)調一致工作； 人與經營管理:人員素質提高支持企業(yè)的經營管理；CIMS三要素集成 CIMS:基于CIM哲理的一種工程集成系統(tǒng)。 CIMS核心:是將企業(yè)內的人/組織、經營管理和技術三要素之間的集成，以保證企業(yè)內的工作流程、物質流和信息流暢通無阻。9 通過信息集成將原來沒有聯(lián)系或聯(lián)系不緊密的單元有機地組合成為功能協(xié)調的，互相緊密聯(lián)系的新

6、系統(tǒng)。 1.人員和組織集成:管理者、設計者、制造者、保障者（質量、銷售、服務） 2.信息集成：產品生命周期中各類信息的獲取、表示、處理和操作工具集成為一體。（產品信息模型PIM 產品數據模型PDM） 3.技術集成：產品開發(fā)全過程中涉及的多學科知識，以及各種技術、方法、知識庫、方法庫。 4.功能集成：企業(yè)各部門功能、產品開發(fā)與外部協(xié)作企業(yè)間功能集 成10信息集成自動化孤島CAD生產管理CAPP/CAM財務管理11將“自動化孤島”集成在一起12過程集成 規(guī)劃車型設計產品設計生產準備生產財務 . 會計Finance /Accounting開發(fā)期Length of Development Time規(guī)劃

7、Planning 車形 設計 Styling design Engineering 產品設計DesignPrototypeFabrication & Testing 試制評價 Productionengineering 生產準備生產 Production零部件廠家Parts suppliers Production engineeringProduction規(guī)劃 Planning車形設計Styling design產品設計Engineering Design試制 . 評價PrototypeFabrication& Testing生產準備 生產 試制評價豐田汽車公司的并行工程系統(tǒng)13現代的組織結

8、構 面向過程的組織結構Teamwork14企業(yè)集成 多個企業(yè)動態(tài)企業(yè)聯(lián)盟企業(yè)敏捷性15 CIM是一種哲理、思想、方法； CIMS是CIM哲理的具體體現； CIMS是一個計算機控制的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其輸入是產品的需求和概念，輸出的是合格的產品。16管理信息分系統(tǒng)MIS質量保證分系統(tǒng)CAQ工程設計分系統(tǒng)CAD/CAE/CAM制造自動化分系統(tǒng)MAS數據庫分系統(tǒng)DBS網絡分系統(tǒng)NETS支撐分系統(tǒng)應用分系統(tǒng)市場信息技術信息服務信息四、CIMS的組成 由4個功能分系統(tǒng)：1.經營管理信息系統(tǒng)（MIS） 2.工程設計自動化系統(tǒng)（EDIS）3.制造自動化系統(tǒng)(MAS) 4.質量保證信息系統(tǒng)(CAQ) 2個支撐系統(tǒng)

9、：1.數據庫管理(DBS)2.計算機網絡(NETS)17 產、供、銷、人、財、物。是CIMS的神經中樞。有3方面的基本功能： （1）信息管理:包括信息的收集、傳輸、加工和查詢； （2）事務管理:包括計劃管理、物料管理、生產管理、財務管理、人力資源管理等； （3）輔助決策:根據現有信息，利用數學分析手段預測未來，提供企業(yè)經營管理決策。 1. 經營管理信息分系統(tǒng)(MIS)18 核心工具：制造資源計劃MRP，是一個集生產、供應、銷售和財務為一體的信息管理系統(tǒng)，包括生產經營規(guī)劃、產品數據、物料需求計劃、生產作業(yè)計劃、庫存管理、財務管理以及采購銷售等模塊組成。 將企業(yè)內的各個管理環(huán)節(jié)有機地結合起來，在統(tǒng)

10、一的數據環(huán)境下實現管理信息的集成，達到縮短產品生產周期、減少庫存、降低流動資金、提高企業(yè)的應變能力。19管理信息系統(tǒng)（MIS）基本結構20 2. 工程設計自動化分系統(tǒng)(EDIS) 指在產品設計開發(fā)過程中引用計算機技術。 包含產品概念設計、工程結構分析、詳細設計、工藝設計，以及數控編程等產品設計和制造準備階段的系列工作。包括CAD/CAM/CAPP。 CAD具有計算機繪圖、有限元分析、產品造型、圖像分析處理、優(yōu)化設計、動態(tài)分析與仿真、物料清單的生成功能。 21 CAPP是根據產品設計所給出的信息進行產品的加工方法和制造過程的設計技術。包括毛坯設計、加工方法選擇、工序設計、工藝路線制訂以及工時定額

11、計算等。工序設計包括工裝夾具的選擇或設計、加工余量分配、切削用量選擇、工序圖生產，以及機床和刀具選擇等。 CAM是指刀具路徑的確定、刀位文件的生成、刀具軌跡仿真以及NC代碼的生成等。 CIM使CAD/CAPP/CAM集成技術得到快速的發(fā)展，并成為CIMS的重要性能指標。便于產品數據在各個系統(tǒng)中交換和共享。 22 3. 制造自動化分系統(tǒng)(MAS) 地位: 位于企業(yè)底層，是企業(yè)信息流和物料流的結合點，是最終產生效益聚集地。 作用： 是在計算機的控制與調度下，按照NC代碼加工零件并裝配成部件，完成設計和管理部門下達任務；并將制造現場的各種信息實時地或經過初步處理后反饋到相應部門，以便及時地進行調度和

12、控制。 23MAS組成: （1）機械加工系統(tǒng)-CNC、MC、FMC、FMS加工設備；用于對零件或產品的各種加工和裝配。 （2）物流系統(tǒng)對工件和工具存儲、搬運、裝卸等操作。 （3）控制系統(tǒng)-實現對加工設備和物流系統(tǒng)的控制。24MAS目標:實現多品種、小批量生產柔性自動化；實現優(yōu)質、低成本、短周期、高效率生產；創(chuàng)造舒適安全勞動環(huán)境。 25 4. 質量保證分系統(tǒng)(CAQ) 通過質量保證規(guī)劃、工況監(jiān)控采集、質量分析評價和控制，以達到預定的質量要求。覆蓋了產品生命周期的各個階段。 （1）質量計劃子系統(tǒng) 建立質量標準和技術標準，計劃可能達到的途徑和預計可能達到的改進效果，并根據生產計劃及質量要求制定檢測計

13、劃及檢測規(guī)程和規(guī)范。26 （2）質量檢測管理子系統(tǒng) 建立成品出廠檔案，改善售后服務工作質量；管理進廠材料、外購件和外協(xié)件的質量檢驗數據；管理生產過程中影響成品質量的數據；建立設計質量模塊，做好項目決策、方案設計、結構設計、工藝設計的質量管理。 27 （3）質量分析評價子系統(tǒng) 包括對產品設計質量、外購件和外協(xié)件質量、供貨商能力、質量成本等進行分析，評價各種因素對造成質量問題的影響，查明主要原因。 28 （4）質量信息綜合管理和反饋控制子系統(tǒng) 包括質量報表生成、質量綜合查詢、產品使用過程質量綜合管理，以及針對各類質量問題所采取的各種措施及信息反饋。29 5. 數據庫管理分系統(tǒng)(DBS) 管理整個C

14、IMS 的數據,實現數據集成和共享。CIMS 環(huán)境下的4 個功能分系統(tǒng)的信息數據都要在一個結構合理的數據庫系統(tǒng)中進行存貯,并通過計算機網絡將不同分系統(tǒng)中的數據聯(lián)系起來,達到信息交換和共享的目的。 經營管理數據、工程技術數據、制造控制和質量保證數據。 30 6. CIMS計算機網絡分系統(tǒng)(NETS) 由多臺計算機、終端設備、數據傳輸設備以及通信控制處理等設備的集合，在統(tǒng)一的通信協(xié)議的控制下完成數據的共享。 目標是實現CIMS 的數據傳遞和系統(tǒng)通信功能。通過計算機網絡系統(tǒng),完成動態(tài)控制和管理。分系統(tǒng)的互聯(lián),實現信息傳輸和交流,使互聯(lián)系統(tǒng)共享工程資源、數據庫和存貯空間。 是CIMS信息集成工具，常用

15、局域網，對地理范圍大的企業(yè)，可通過遠程網進行互連。31 6. CIMS計算機網絡分系統(tǒng)(NETS) CIMS 層次結構及數據流32五、CIMS 的遞階控制體系 美國國家標準局提出了著名的五級遞階控制模型, 五級分別是:工廠層、車間層、單元層、工作站層和設備層。 遞階控制：控制系統(tǒng)按功能分若干層，各層獨立控制，層與層保持信息聯(lián)系，上層對下層發(fā)出命令，下層向上層送命令執(zhí)行結果。 33工廠加工車間裝配車間1#單元N#單元銑削工作站檢驗工作站物料運儲工作站機器人銑床零件存儲器機器人檢驗機零件存儲器機器人機器人小車傳感器.1. 工廠層控制系統(tǒng) 最高一級控制,履行“廠部”職能。完成的功能包括市場預測、制定

16、生產計劃、確定生產資源需求、制定資源規(guī)劃、制定產品開發(fā)及工藝過程規(guī)劃、廠級經營管理。規(guī)劃周期一般從幾個月到幾年時間。34工廠加工車間裝配車間1#單元N#單元銑削工作站檢驗工作站物料運儲工作站機器人銑床零件存儲器機器人檢驗機零件存儲器機器人機器人小車傳感器. 2.車間層控制系統(tǒng) 車間層控制主要有兩個模塊:作業(yè)管理：作業(yè)定單的制定、發(fā)放和管理，安排加工設備、刀具、夾具、機器人、物料運輸設備的預防性維修工作。資源分配：將設備、托盤、刀具、夾具等根據作業(yè)計劃分配給相應的工作站。 根據工廠層生產計劃,負責協(xié)調車間的生產工作以及資源配制，決策周期為幾周到幾個月。 35工廠加工車間裝配車間1#單元N#單元銑

17、削工作站檢驗工作站物料運儲工作站機器人銑床零件存儲器機器人檢驗機零件存儲器機器人機器人小車傳感器.3. 單元層控制系統(tǒng) 完成本單元的作業(yè)調度，包括零件在各工作站的作業(yè)順序、作業(yè)指令的發(fā)放和管理、協(xié)調工作站間的物料運輸、進行機床和操作者的任務分配和調度。規(guī)劃時間在幾個小時到幾周。36工廠加工車間裝配車間1#單元N#單元銑削工作站檢驗工作站物料運儲工作站機器人銑床零件存儲器機器人檢驗機零件存儲器機器人機器人小車傳感器. 4.工作站層控制系統(tǒng) 負責協(xié)調一個設備小組活動，規(guī)劃時間幾分鐘/幾小時 一個加工工作站由一臺機器人、一臺機床、一個物料貯運器和一臺控制計算機組成。它負責處理由物料貯運系統(tǒng)送來的零件

18、托盤，完成加工工件的夾緊、切削加工、加工檢驗、拆卸工件以及清理工作等順序的控制、協(xié)調與監(jiān)控任務。37工廠加工車間裝配車間1#單元N#單元銑削工作站檢驗工作站物料運儲工作站機器人銑床零件存儲器機器人檢驗機零件存儲器機器人機器人小車傳感器.5.設備層控制系統(tǒng) 執(zhí)行上層控制命令，完成加工、測量、運輸等任務，響應時間幾毫秒/幾分鐘 包括各種設備（機床、機器人、坐標測量機等）執(zhí)行上層的控制命令，完成加工、測量、運輸等任務。38昆明機床股份公司CIMS計算機層次結構3940CIMS發(fā)展簡況（國外） 歐共體1984年開始實施ESPRIT（歐洲信息技術研究戰(zhàn)略計劃），在130個合作項目中，關于CIM項目占28

19、項 日本CNC、DNC、FMS已處于世界領先地位，1985年通產省主持開發(fā)“筑波綜合實驗工廠”，相當于CIMS實驗基地。 美國不僅企業(yè)重視，國家也極為重視，認為CIM是奪回失去市場、取得競爭成功的關鍵技術，并將不可逆轉地成為21世紀占主導地位的新的生產方式。20世紀80年代初，美國國家標準局（NBA）所屬AMRF（自動化研究實驗基地）建立了世界上第一個CIMS實驗系統(tǒng) 新加坡、以色列、韓國、巴西、南非等也在積極跟蹤和發(fā)展CIM技術。41 我國從1986 年開始實施“高技術研究和發(fā)展計劃( 即863 計劃) ”, CIMS 是其中的一個主題863/ CIMS的任務是促進我國CIMS 的發(fā)展和應用

20、。 1994 年,清華大學國家CIMS 工程研究中心獲得了美國SME(制造工程師學會) 的CIMS“大學領先獎”,這標志著我國CIMS 的研究水平進入了國際先進行列。 1995 年,北京第一機床廠榮獲SME 的CIMS“世界工業(yè)領先獎”, 這標志著我國一些試點企業(yè)的CIMS 的應用達到了國際領先水平。CIMS發(fā)展簡況（國內）42 目前,我國的CIM技術在發(fā)展,應用領域也在不斷地拓寬。CIMS 的進一步試點推廣應用已擴展到機械、電子、航空、航天、輕工、紡織、石油化工、冶金、通信、煤炭等行業(yè)的60 多家企業(yè)。 43 在完成了一大批課題研究工作的基礎上,陸續(xù)選定了一批CIMS 典型應用工廠,其中包括

21、成都飛機工業(yè)公司、沈陽鼓分機廠、濟南第一機床廠、上海二紡機股份有限公司、北京第一機床廠、鄭州紡織機械廠、東風汽車公司、廣東華寶空調器廠、中國服裝研究設計中心(集團) 等。44 6.2.1 并行工程定義 6.2.2 并行工程運行模式 6.2.3 并行工程特征 6.2.4 并行工程關鍵技術 6.2.5 并行工程的支持工具第二節(jié) 并行工程（CE）45 串行工程 在前一工作環(huán)節(jié)完成之后才開始后一工作環(huán)節(jié)的工作，各工作環(huán)節(jié)作業(yè)時序上沒有重疊和反饋，即使有反饋，也是事后的反饋。 并行工程 將時間上先后的知識處理和作業(yè)實施過程，轉變?yōu)橥瑫r考慮，盡可能同時處理的一種作業(yè)方式。 并行工程關鍵思想 是一種工作模式

22、，而不是具體的工作方法； 從產品設計一開始就考慮產品全生命周期中所有因素，以保證產品設計一次成功。6.2.1 并行工程定義46 串行工程工作方式 并行工程工作方式 47并行工程運行模式6.2.2 并行工程運行模式48并行工程設計網絡49并行特征-在產品設計階段并行考慮產品整個生命 周期中的所有因素。 注意：并行工程不能省去任一生產環(huán)節(jié)，不是將 設計和生產環(huán)節(jié)重疊進行。整體特征-強調全局考慮問題，追求整體最優(yōu)。 6.2.3 并行工程特征50協(xié)同特征協(xié)同組織形式：群體小組（Teamwork）工作方式，小組成員由設計、工藝、制造不同代表組成，有自己責、權、利，有自身的工作計劃和目標；協(xié)同設計思想：強

23、調一體化、并行地進行產品及其相關過程的協(xié)同設計；協(xié)同的效率：強調“1+12” ，強調“工”字鋼協(xié)同強度。集成特征人員集成：管理者、設計者、制造者以至用戶集成；信息集成：信息獲取、表示和操作工具的集成與管理；功能集成：企業(yè)內部及外部功能集成；技術集成：多學科知識以及各種技術、方法的集成。51 產品開發(fā)過程的重構 從產品特征、開發(fā)活動、組織結構、資源配置、開發(fā)計劃、調度策略等方面不斷改進和提高。 集成的產品信息模型 應能夠全面表達產品、工藝、制造以及產品生命周期內各環(huán)節(jié)的信息，能夠使小組成員共享模型中的信息，這是并行作業(yè)的基礎。 并行設計過程的協(xié)調與控制-并行設計是一個反復迭代優(yōu)化的過程，該過程的

24、管理、協(xié)調與控制是實現并行設計關鍵。6.2.4 并行工程關鍵技術52 CAX工具：CAD、CAE、CAPP、CAM、CAT等； DFX工具：DFM、DFA、DFT、DFU等； 產品數據管理（PDM）：對共享數據進行統(tǒng)一規(guī)范管理，保證全局共享數據的一致性，提供統(tǒng)一的數據庫操縱界面。 協(xié)同的網絡通訊手段： 多媒體郵件-傳送速率低，不適于解決期限緊迫設計問題； 電子公告板-是一種提供觀察、修改公共信息的白板技術， 仍不能保證在規(guī)定時間內得到同事的反應； 基于網絡的視頻會議系統(tǒng)（MONET）：基于網絡的多媒體會議系統(tǒng)，可共商關心的問題，減少來往消耗的時間和精力。 6.2.5 并行工程的支持工具53 6

25、.3.1 精益生產的歷史背景 6.3.2 精益生產的內涵 6.3.3 精益生產的體系結構 6.3.4 精益生產方式的主要內容第三節(jié) 精益生產(LP)54背景二戰(zhàn)后日本汽車業(yè)開始起步，豐田公司總產量不及福特公司一天的產量；以福特為代表的大量生產方式，以規(guī)模帶動低成本，有較強的競爭力；日本面臨需求不足、技術落后和資金困難。精益生產方式：豐田公司根據自身的特點，創(chuàng)立了一種獨特的多品種、小批量、高質量和低消耗的生產方式，強調集體與協(xié)作，杜絕一切浪費，從50年代到70年代取得了顯著的成就。6.3.1 精益生產的歷史背景55 豐田生產方式當時并未受到重視，僅在豐田公司及其配套商中實施； 1973年石油危機

26、，大批量生產弱點顯現，精益生產方式開始真正為世人矚目； 1980年日本以其1100萬輛產量全面超過美國，成為汽車制造第一大國。 1985年美國MIT成立“國際汽車計劃(IMVP)”機構，耗資500萬$，歷時5年調查日本、美國、西歐90多家汽車制造商； 調查結果：造成差距原因不在于企業(yè)自動化程度、生產批量、產品類型的，而在于生產方式的不同； IMVP 于1990年命名豐田生產方式為“精益生產”。精益生產方式的命名56精益生產(Lean Production,LP) 消除一切無效勞動和浪費，少投入，多產出，合理配置資源，走內涵發(fā)展、集約式經營的“瘦型”生產方式。精益生產思維特點 逆向思維-把銷售作

27、為起點，把用戶作為生產過程組成部分；由后道工序拉動前道工序；認為超前生產是無效勞動，是一種浪費。 逆境拼搏-精益生產來自逆境拼搏精神，當時豐田公司產量不及福特公司一天產量條件下，敢于提出趕超美國。 盡善盡美追求-精益生產目標追求盡善盡美，追求低成本、無廢品、零庫存，不允許出錯。6.3.2 精益生產的內涵57 以銷售為生產起點，按訂貨合同組織生產； 采用并行工程方法從事產品開發(fā)，確保開發(fā)一次成功； 實行“拉動式”生產，杜絕超前、超量生產； 以“人”為中心，充分調動人的潛能和積極性； 追求無廢品、零庫存、零故障目標； 消除“松弛點”，以最佳環(huán)境、最佳條件和最佳態(tài)度從事最佳工作，全面追求盡善盡美；

28、主機廠與協(xié)作廠是“共存共榮”的“血緣關系”。精益生產方式的特征58 精益生產體系 精益生產基礎： 群體小組和并行工程；精益生產支柱： 及時生產-零庫存； 成組技術-擴大批量； 全面質量管理-零缺陷。6.3.3 精益生產的體系結構59 主查制開發(fā)組織、并行式開發(fā)程序 主查對產品開發(fā)所需一切資源擁有支配權；對開發(fā)方向和計劃有決定權和指揮權；對小組成員有評價權、推薦權。拉動式的生產管理 以滿足下道工序需要為前提，寧可中斷生產決不超前生產，以看板為指令作為拉動式生產的手段。 以市場需求拉動企業(yè)生產； 企業(yè)內部，以后道工序拉動前道工序； 以前方生產拉動后方，準時服務于生產現場； 以主機廠拉動協(xié)作配套廠生

29、產。人本管理的勞動組織體制 雇員比機器更為重要的固定資產； 在生產中享有充分的自主權； 將任務責任托付工人，通過培訓擴大知識面，提高技能。6.3.4 精益生產方式的主要內容60簡化產品檢驗環(huán)節(jié) 質量是制造出來的，把保證產品質量責任交給直接生產人員，取消檢驗場所和修補加工區(qū)。相互依存的總裝廠和協(xié)作廠的關系 組織協(xié)作廠協(xié)會，派高級經理人員去協(xié)作廠任職，采取參股、控股辦法，建立起資金聯(lián)合紐帶的血緣關系； 協(xié)作廠參與產品開發(fā)，共同分析成本、合理分享利潤； 直達供應和直送工位體制，協(xié)作廠就近就地選擇，在50km半徑范圍內，定時、定量直接將配套件送到工位，取消了緩沖環(huán)節(jié)。以顧客為中心的銷售策略 經銷人員登

30、門拜訪，主動銷售，了解基本情況，滿足用戶特定要求，用真誠感動用戶。61 6.4.1 敏捷制造提出的背景 6.4.2 敏捷制造的內涵 6.4.3 敏捷制造的關鍵因素及關鍵技術 6.4.4 敏捷制造對制造業(yè)影響第四節(jié) 敏捷制造（AM）62全球市場形成 商品競爭更趨激烈，市場多變，為及時捕捉市場機遇，必須有一個靈活反應的企業(yè)生產機制。美國制造業(yè)的衰退 冷戰(zhàn)時期，美國將制造業(yè)列為“夕陽產業(yè)”，致使美國經濟嚴重衰退，如：汽車: 55年市場份額為3/4，89年為1/4，而日本占30%；收音機: 75年占本國市場96%， 95年幾乎為零；電視機: 美國發(fā)明，87年美國廠家僅剩1家， 占國內市場15%；機床:

31、 60年代最大出口國，80年代最大進口國， 85年進口50%。6.4.1 敏捷制造提出的背景63美國人對制造業(yè)再認識：不能保持世界水平的制造能力必將危急國家在國內外市場的競爭能力；制造業(yè)是一個國家國民經濟的支柱；美國在世界事務中的威望不僅取決于強大的國防態(tài)勢，而且取決于強大的制造能力，為了保持美國的領導地位，美國應實施各種策略，再重振其制造競爭力；敏捷制造策略繁榮提出 為了重新奪回美國在制造業(yè)優(yōu)勢，由國防部資助，由里海大學牽頭組織了調查，發(fā)現：面對突然出現的市場機遇，由于不能完成相應調整而痛失良機。因而提出敏捷制造策略，促使美國制造業(yè)發(fā)展，努力使美國能在2006年前重新恢復其在制造業(yè)中的領導地

32、位。 64敏捷制造：快速調整自己，增強市場多變能力，在“競爭-合作-協(xié)同”機制下，實現對市場作出靈活反應的一種生產制造模式。敏捷制造企業(yè)：快速響應市場/用戶需求 不斷改進老產品，迅速開發(fā)高質量新產品，在整個產品生命周期內滿足用戶需求；快速應變能力 采用具有高度柔性、可重組設備組織生產，使生產成本與批量無關，充分把握市場中每一個獲利時機，使企業(yè)長期獲取經濟利益。強調“競爭與合作” 一旦發(fā)現機遇，以最快速度從企業(yè)內部、外部選出優(yōu)勢群體，組成功能單一的動態(tài)組織結構經營實體。6.4.2 敏捷制造的內涵65敏捷制造概念示意圖661、企業(yè)的信息網企業(yè)信息網是實施敏捷制造的最基礎結構；能夠迅速明確自己的競爭

33、環(huán)境，快速響應市場/用戶需求；進行異地設計，并行進行產品開發(fā)；持續(xù)不斷地為用戶提供產品信息服務，使用戶在整個產品壽命周期內對產品滿意；將企業(yè)有關經營特點、資源、設備能力等信息上網，在不同企業(yè)間進行信息的交換和共享，便于選擇合作伙伴，贏得競爭優(yōu)勢。6.4.3 敏捷制造的關鍵因素及關鍵技術67虛擬公司定義 一種動態(tài)組織結構，為了贏得某個市場機遇，快速組成一個功能單一的臨時性經營實體。虛擬公司目的 是使企業(yè)長期獲取經濟利益。虛擬公司成員關系 在競爭基礎上相互信任、獲取共同利益的合作關系，知識產權、技能、信息、資源有償共享。虛擬公司優(yōu)點：1）中小企業(yè)可分享合作者資源，大企業(yè)無需大量投資迅速擴大生產和市

34、場占有率，降低失敗風險；2）可以在經濟和技術實力上容易超過它所有競爭對手；3）每個合作者有機會進入更廣泛的市場，各自資源可以得到充分的利用，取得局部最優(yōu)基礎上的全局最優(yōu)；4）可兼容競爭和合作，保存競爭活力，避免過度競爭。2、虛擬公司68虛擬公司的生命周期69 物理基礎結構 包括廠房、設備、實施、運輸等物理設施；當機遇出現時，只需要添置少量必要設備，多數的物理設施可以通過選擇合適的合作伙伴得到。 法律基礎結構 國家法律和政策條文，在法律上承認虛擬公司，規(guī)定如何交易、利益分享、資本流動、納稅等，若虛擬公司破產如何還債、如何善后、人員如何流動等。 社會基礎結構 需要社會為虛擬公司提供培訓、中介等服務

35、環(huán)境。 信息基礎結構 包括企業(yè)信息網絡、服務網點、中介機構等信息服務手段。3、敏捷制造的基礎結構70敏捷型員工的特征一般員工敏捷員工基本技能閱讀；書寫；算數閱讀和寫作能力；計算；綜合信息；溝通想法；掌握技術核心能力準確復制信息；聽從命令；操作機器尋找方式，學習新技能；系統(tǒng)考慮；做決策；實驗個人內在技能服從；守時；忍耐；遵守紀律合作；自定位；有效地相互依賴；從整體出發(fā)行動精神境界自主；不愿意共享；趨于不信任建設性的反崇拜；好奇/創(chuàng)造性強；崇尚多樣化4、敏捷型的員工71能夠充分發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性，積極有效地掌握信息和新技術；反應迅速靈活，能快速地從一個項目轉換到另一個項目；得到授權后，能自己組織和

36、管理項目，在各個層次上做出適當的決策；具有協(xié)作精神，在虛擬公司中能與各種人員保持良好的合作關系。敏捷型員工優(yōu)勢72虛擬制造含義 將現實制造系統(tǒng)映射為虛擬制造系統(tǒng)，借助三維可視交互環(huán)境，對產品從設計、制造到裝配的全過程進行全面仿真的技術。虛擬制造系統(tǒng)特征： 不消耗資源和能量，不生產現實世界產品，模擬產品制造過程，對系統(tǒng)效益及風險進行評估； 功能一致性，忠實反映現實制造系統(tǒng)功能和特性； 結構相似性，與現實制造系統(tǒng)在結構上是相似的； 組織靈活性，虛擬制造系統(tǒng)是面向未來、面向市場、面向用戶需求的系統(tǒng)，其組織與實現具有非常高的靈活性。 集成化，包括信息集成、智能集成、串并行工作機制集成和人機集成等多種形

37、式的集成。5、虛擬制造73 聯(lián)合競爭 不同優(yōu)勢企業(yè)聯(lián)合起來構成的敏捷制造集團具有強大的競爭力。 技術和能力交叉 敏捷制造將促進制造技術和管理模式的交流和發(fā)展，促進技術的轉換和利用。 環(huán)境意識加強 采用綠色設計和綠色制造技術，自覺地保護生態(tài)環(huán)境。 信息成為商品 將出現各種信息中介服務機構，向企業(yè)和顧客提供各種咨詢服務。6.4.4 敏捷制造對制造業(yè)影響74 6.5.1 智能制造系統(tǒng)的含義與發(fā)展 6.5.2 智能制造系統(tǒng)的特征 6.5.3 智能加工與智能加工設備第五節(jié) 智能制造系統(tǒng)（IMS）75智能制造系統(tǒng)（IMS）含義：由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化系統(tǒng)；模擬人類專家的智能活動，進行分析

38、、推理和決策；取代/延伸人部分腦力勞動，發(fā)展人類專家的制造智能。智能制造模式的發(fā)展：智能制造是影響未來經濟發(fā)展的重要生產模式；制造系統(tǒng)將由能量驅動型轉變?yōu)樾畔Ⅱ寗有停恢悄苤圃毂桓鲊袨閲野l(fā)展計劃；智能制造特別是信息技術發(fā)展的必然，是自動化和集成技術縱向發(fā)展的結果。6.5.1 智能制造系統(tǒng)的含義與發(fā)展76 自律（Holonic)能力 搜集理解環(huán)境和自身信息，規(guī)劃自身行為的能力，基于知識的模型是系統(tǒng)自律能力的基礎。 人機一體化 智能機器只具有邏輯思維（專家系統(tǒng)和部分形象思維（神經網絡），沒有人的靈感思維，不可能全面取代人類專家智能；人機一體化突出人的核心地位，使二者各顯其能。 虛擬現實技術

39、借助于音像和傳感裝置，虛擬展示現實生活中各種過程，虛擬未來產品及其制造過程，從感官和視覺上使人獲得完全如同真實的感受。 自組織與超柔性 能夠自行組成一種最佳結構，具有運行方式和結構形式的柔性，如同一群人類專家群體，具有生物特性。 學習能力與自我維護能力 在實踐中不斷充實知識庫，具有自學習，自行進行故障診斷與排除功能。6.5.2 智能制造系統(tǒng)的特征77自律性智能制造系統(tǒng)78技術工人職責：用感覺器官監(jiān)視加工狀況；通過大腦判斷加工狀態(tài)，并作出決策；用四肢實施相應的操作和處理。智能加工：應用傳感處理、智能決策、實時控制技術，自主選取數據，積累經驗，根據獲取的狀態(tài)信息創(chuàng)造新的知識。智能機床：應用傳感器對

40、切削過程進行在線監(jiān)測，依據神經網絡診斷異常狀態(tài)；故障發(fā)生時，啟動知識處理機，參照存儲積累的知識，決策修正加工條件，排除機床故障。預測推理模塊：事前對異常情況進行推理，提供處理對策表供檢索調用。控制推理模塊：對已發(fā)生的異常情況采取相應處理對策。6.5.3 智能加工與智能加工設備79智能機床的基本結構80智能加工中心的主機結構81CIMS是企業(yè)內的人/組織、經營管理和技術三要素集成，以保證企業(yè)內的工作流程、物質流和信息流暢通無阻的企業(yè)信息集成系統(tǒng)。CIMS是由經營管理信息系統(tǒng)、工程設計自動化系統(tǒng)、制造自動化系統(tǒng)和質量保證信息系統(tǒng)四個功能分系統(tǒng)，以及計算機網絡和數據庫管理兩個支撐分系統(tǒng)組成；并行工程

41、是將時間上先后的知識處理和作業(yè)實施過程轉變?yōu)橥瑫r考慮和盡可能的同時處理的一種生產組織管理方式。群體小組和并行工程是精益生產的基礎，及時生產、成組技術和全面質量管理是精益生產的三大支柱。敏捷制造是在“競爭-合作-協(xié)同”機制下，實現對市場需求作出靈活快速反應的一種生產制造模式。本章小結825、世上最美好的事是：我已經長大，父母還未老;我有能力報答，父母仍然健康。6、沒什么可怕的，大家都一樣，在試探中不斷前行。7、時間就像一張網，你撒在哪里，你的收獲就在哪里。紐扣第一顆就扣錯了，可你扣到最后一顆才發(fā)現。有些事一開始就是錯的，可只有到最后才不得不承認。8、世上的事，只要肯用心去學，沒有一件是太晚的。要始終保持敬畏之心，對陽光，對美，對痛楚。9、別再去抱怨身邊人善變，多懂一些道理，明白一些事理，畢竟每個人都是越活越現實。10、山有封頂，還有彼岸，慢慢長途，終有回轉，余味苦澀，終有回甘。11、人生就像是一個馬爾可夫鏈，你的未來取決于你當下正在做的事，而無關于過去做完的事。12、女人，要么有美貌，要么有智慧，如果兩者你都不占絕對優(yōu)勢，那你就選擇善良。13、時間，抓住了就是黃金，虛