8機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展

1、第18章 先進(jìn)制造技術(shù)本章要點(diǎn)柔性自動化加工技術(shù)先進(jìn)制造模式現(xiàn)代集成制造技術(shù)快速原型制造技術(shù)1機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 18.1 柔性自動化加工技術(shù)2制造自動化技術(shù)的主要形式 三種自動化形式比較比較項(xiàng)目剛性自動化柔性自動化綜合自動化實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 減輕工人勞動強(qiáng)度，節(jié)省勞動力，保證加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本 減輕工人勞動強(qiáng)度，節(jié)省勞動力，保證加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品制造周期 除左外，提高設(shè)計(jì)工作與管理工作效率和質(zhì)量，提高對市場的響應(yīng)能力控制對象物流物流物流，信息流特點(diǎn) 通過機(jī)、電、液氣等硬件控制方式實(shí)現(xiàn)，因而是剛性的，變動困難 以硬件為基礎(chǔ)，以軟件為支持，改變程序即可實(shí)現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)變，因而是柔性的 不僅針

2、對具體操作和工人的體力勞動，而且涉及腦力勞動以及設(shè)計(jì)、經(jīng)營管理等各方面典型系統(tǒng)與裝備 自動機(jī)床、組合機(jī)床，機(jī)械手，自動生產(chǎn)線 NC機(jī)床，加工中心，工業(yè)機(jī)器人，DNC，F(xiàn)MC，F(xiàn)MS CAD/CAM系統(tǒng)，MRP，CIMS應(yīng)用范圍大批大量生產(chǎn)多品種、中小批量生產(chǎn)各種生產(chǎn)類型關(guān)鍵技術(shù) 繼電器程序控制技術(shù)，經(jīng)典控制論 數(shù)控技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制，GT，現(xiàn)代控制論 系統(tǒng)工程，信息技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，管理技術(shù)3制造自動化技術(shù)的主要形式 汽車后橋齒輪箱加工自動線剛性自動化20年代4制造自動化技術(shù)的主要形式 柔性自動化50年代焊接機(jī)器人綜合自動化180年代圖18-3 綜合自動化5柔性制造系統(tǒng) 本節(jié)僅討論中小批量生產(chǎn)中

3、廣泛使用的柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing SystemFMS） 柔性制造系統(tǒng)的組成 FMS的組成自動倉庫工廠計(jì)算機(jī)中央計(jì)算機(jī)物流控制計(jì)算機(jī)運(yùn)輸小車加工單元1加工單元2加工單元n信 息 傳 輸 網(wǎng) 絡(luò)工夾具站6 加工單元CNC（MC）機(jī)床工作臺架（暫存工件）機(jī)器人或托盤交換裝置檢測、監(jiān)控裝置設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與檢測傳感器群信號采集預(yù)處理特征提取狀態(tài)識別診斷決策預(yù)維修決策監(jiān)控檢測報(bào)告正常狀態(tài)模式預(yù)診斷知識庫預(yù)維修知識庫學(xué)習(xí)訓(xùn)練匹配狀態(tài)異常報(bào)警預(yù)知故障報(bào)警輸出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與檢測框圖柔性制造系統(tǒng) 7鉆頭破損檢測器內(nèi)存有以往采集的鉆頭破損的信號或鉆頭破損模擬信號，與檢測信號

4、進(jìn)行比較。當(dāng)鉆頭破損被確認(rèn)后，發(fā)出換刀信號。 加工過程監(jiān)控與檢測重點(diǎn)是刀具磨損、破損監(jiān)控與檢測。圖為聲發(fā)射鉆頭破損檢測裝置示意圖。加工過程中，一旦鉆頭破損，聲發(fā)射傳感器檢測到鉆頭破損信號，將其送至鉆頭破損檢測器進(jìn)行處理。鉆頭破損檢測器聲發(fā)射鉆頭破損檢測裝置系統(tǒng)圖交換機(jī)床控制器工件折斷工作臺聲發(fā)射傳感器破損信號柔性制造系統(tǒng) 8 物料傳輸系統(tǒng)又稱立體倉庫或自動化倉庫系統(tǒng)（Automated Storage and Retrieva1 System一ASRS），由高層料架 、堆垛機(jī)、控制計(jì)算機(jī)和物料識別裝置等組成。具有自動化程度高、料位空間尺寸和額定存放重量大、料位總數(shù)可根據(jù)實(shí)際需求擴(kuò)展、占地面積小

5、等優(yōu)點(diǎn)。 自動倉庫 自動倉庫運(yùn)輸小車出入庫裝卸站堆垛機(jī)料架柔性制造系統(tǒng) 9 傳輸裝置 滾式鏈?zhǔn)剑▊魉蛶в捎谌嵝圆?，目前較少使用）帶式有軌無軌（AGV）固定路線隨機(jī)路線傳送帶運(yùn)輸小車機(jī)器人固定式機(jī)器人行走式機(jī)器人柔性制造系統(tǒng) 10 切屑處理系統(tǒng)斷屑 加工部位封閉排屑 機(jī)床、工夾具設(shè)計(jì)要便于排屑 冷卻液沖，或壓縮空氣吹切屑輸送（通常采用地下輸送管道）切屑再處理（打包）柔性制造系統(tǒng) 11 工廠計(jì)算機(jī)：制定、修改、更新生產(chǎn)（作業(yè)）計(jì)劃； 對中央計(jì)算機(jī)和物流計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 單元控制器：監(jiān)視與控制機(jī)床加工、檢測、上下料 物流計(jì)算機(jī)：根據(jù)工廠計(jì)算機(jī)制定的作業(yè)計(jì)劃對自動倉 庫、堆垛機(jī)、緩沖站、運(yùn)輸小車等進(jìn)行

6、監(jiān) 視與控制。 中央計(jì)算機(jī)：根據(jù)工廠計(jì)算機(jī)制定的作業(yè)計(jì)劃對各加工 單元進(jìn)行監(jiān)視與控制。 信息傳輸網(wǎng)絡(luò)：在控制計(jì)算機(jī)與單元控制器之間進(jìn)行信 息傳遞。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng) 12 JCS-FMS-1控制級結(jié)構(gòu)中央管理計(jì)算機(jī)FM-11AD2+物流控制計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)LAN文件庫自動編程機(jī)單元控制機(jī)CNC車床CNC磨床單元控制機(jī)立式MC臥式MC單元控制機(jī)CNC車床管理級單元級設(shè)備級JCS-FMS-1控制級結(jié)構(gòu)柔性制造系統(tǒng) 13 FMS特點(diǎn)除毛坯準(zhǔn)備與毛坯安裝外全部自動化可在不停機(jī)的條件下實(shí)現(xiàn)加工工件的自動轉(zhuǎn)換24小時(shí)運(yùn)行以GT為基礎(chǔ) 生產(chǎn)零件的品種由4至100種不等（2030種居多）生產(chǎn)零件的批量

7、由40至2000件不等（50200件居多）大部分加工對象為相似零件（個別例外）具有較大柔性 可加工多種零件沒有固定的生產(chǎn)節(jié)拍故障可容（一臺機(jī)床出現(xiàn)故障，其它機(jī)床可進(jìn)行擬補(bǔ)）高度自動化 控制與管理相結(jié)合可自動實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)劃、調(diào)度柔性制造系統(tǒng) 14 FMS應(yīng)用品種零件品種、批量與自動化加工方式010 100 1000 批量10,000 1000 100 10FMLFMCFMS數(shù)控機(jī)床通用機(jī)床剛性線生產(chǎn)柔性產(chǎn)量柔性制造系統(tǒng) 15機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第18章 先進(jìn)制造技術(shù)Advanced Manufacturing Technology18.2 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)16計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） CIM提出

8、 CIM一詞首先由Dr.J.Harrington于1973年提出，其兩個基本觀點(diǎn)： CIM概念提出后，未被立即接受，因條件不成熟。直至20世紀(jì)80年代初，各項(xiàng)單元技術(shù)（CAD、CNC、CAPP、MIS、FMC、FMS ）得到充分發(fā)展，并形成一個個自動化 “孤島”。在這種形勢下，為取得更大的經(jīng)濟(jì)效果，需要將這些“孤島”集成起來，CIM概念受到重視并被實(shí)施。2）整個生產(chǎn)過程可以視為一個數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過程，最終產(chǎn)品可視為數(shù)據(jù)的物化表現(xiàn)。1）企業(yè)生產(chǎn)活動的各個環(huán)節(jié)，從市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營管理到售后服務(wù)是一個統(tǒng)一的不可分割的整體。17計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） 20世紀(jì)80年代中

9、、后期，CIM逐漸開始實(shí)施，并顯示出明顯的效益提高企業(yè)的生產(chǎn)率和市場競爭能力。以往，競爭力主要取決于生產(chǎn)率，現(xiàn)今更重要的是對市場的響應(yīng)能力。 信息時(shí)代的到來,使世界正在“變小”。世界大市場的發(fā)展，使競爭更加激烈，這一方面極大地促進(jìn)了社會的發(fā)展，另一方面也給企業(yè)造成了嚴(yán)酷的“生存環(huán)境”。企業(yè)為求得生存和發(fā)展，必須在 TQCSE 五要素上下工夫。T（Time）時(shí)間，加速新產(chǎn)品研制周期，縮短交貨期Q（Quality）質(zhì)量C（Cost） 成本S（Service）服務(wù)E（Environment）環(huán)保為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，CIM是一種強(qiáng)有力的形式。18計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） CIM 定義CIM是將人及其經(jīng)營知

10、識和能力與信息技術(shù)和制造技術(shù)綜合應(yīng)用，以提高制造型企業(yè)的生產(chǎn)率和響應(yīng)能力。企業(yè)所有人員、功能、信息、組織管理等方面都是集成起來的整體的各個部分。 歐共體CIM-OSA（開放體系結(jié)構(gòu)）課題委員會： CIM是一種哲理、思想、方法； CIMS是CIM哲理的具體體現(xiàn)； CIMS是一個計(jì)算機(jī)控制的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其輸入是產(chǎn)品的需求和概念，輸出的是合格的產(chǎn)品。 CIM 與CIMS19計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） 討論 整體優(yōu)化是CIM的目標(biāo)（相對于自動化孤島）。 CIM 的核心是集成，而集成的本質(zhì)是信息集成。 3M（人、機(jī)器、管理）集成，其中人是核心。普渡大學(xué)T.J.Willian教授提出CIMS參考模型的兩個

11、概念： Automability（可自動化性） 指生產(chǎn)活動中可用數(shù)學(xué)形式或計(jì)算機(jī)程序描述的部分，生產(chǎn)活動中的這一部分內(nèi)容可用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行處理。 Innovation（創(chuàng)新） 生產(chǎn)活動中無法用數(shù)學(xué)形式或計(jì)算機(jī)程序描述的部分，這一部分內(nèi)容仍需人來完成。 他認(rèn)為工業(yè)革命使人變成了機(jī)器的奴隸，新技術(shù)革命則要 “恢復(fù)人格”（Humanlization）。Real20計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） SME的“制造企業(yè)輪圖” 也強(qiáng)調(diào)以人為本。 CASA/SME的“制造企業(yè)輪圖”（第三版1993）資源人材料設(shè)備信息技術(shù)供應(yīng)商責(zé)任規(guī)章道德環(huán)境社團(tuán)雇員投資者顧客人小組組織共享知識系統(tǒng)制造用戶服務(wù)材料管理裝配檢驗(yàn)作業(yè)計(jì)劃

12、資源計(jì)劃用戶知識產(chǎn)品/工藝生命周期變化全球組織分銷促銷產(chǎn)品定義系統(tǒng)設(shè)計(jì)零部件設(shè)計(jì)不斷改進(jìn)文檔發(fā)布零部件制造資源21Network DB市場信息生產(chǎn)過程信息技術(shù)信息原材料，能源產(chǎn)品MIS，BM，PMMM，LM，F(xiàn)MEISCADCAECAPPNCPCATDQISCAICATCAQCCMMMASCNC, MC, FMC, FMS, ROBOT, AA CIMS功能模型CIMS的體系結(jié)構(gòu)指以信息的觀點(diǎn)建立的企業(yè)模型框架（或功能模型）。CIMS 功能模型通常由 5 個分系統(tǒng)組成。計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） 22計(jì)算機(jī)集成制造（CIM） 注重研究 注重應(yīng)用 大型企業(yè) 中小型企業(yè)“技術(shù)推動” “需求牽動” 強(qiáng)

13、調(diào)技術(shù)支撐 強(qiáng)調(diào)人、技術(shù)、經(jīng)營集成 CIM應(yīng)用模式越來越多 CIM實(shí)施過程中不斷吸收新技術(shù)、新思想、新概念CIMS發(fā)展趨勢 23機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第18章 先進(jìn)制造技術(shù)18.3 快速原型制造技術(shù)Rapid Prototyping Manufacturing, RPM24RPM技術(shù)原理 快速原型制造技術(shù)的原理25RPM技術(shù)的典型工藝方法RPM技術(shù)的具體工藝有30余種，根據(jù)采用材料及對材料處理方式的區(qū)別，可歸納為以下4類方法。1選擇性液體固化2選擇性層片粘接 3選擇性粉末熔結(jié)粘接 4擠壓成形 26選擇性液體固化立體光刻工藝原理圖 27分層實(shí)體制造工藝原理圖 選擇性層片粘接28選擇性激光燒結(jié)原理圖

14、選擇性粉末熔結(jié)粘接29熔融擠壓成形方法 擠壓成形30RPM的應(yīng)用 RPM在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了極為廣闊的應(yīng)用，并且還在向新的領(lǐng)域發(fā)展，除在制造業(yè)得到應(yīng)用外，在醫(yī)學(xué)、康復(fù)、考古工程、建筑工程等領(lǐng)域均有應(yīng)用。31機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 18.4 先進(jìn)制造技術(shù)Advanced Manufacturing Technology32AMT 產(chǎn)生背景 AMT首先由美國于20世紀(jì)80年代末提出 長期以來，美國政府只對基礎(chǔ)研究、衛(wèi)生健康、國防技術(shù)等給予經(jīng)費(fèi)支持，而對產(chǎn)業(yè)技術(shù)不予支持，主張產(chǎn)業(yè)技術(shù)通過市場競爭，由企業(yè)自主發(fā)展 20世紀(jì)180年代，一批美國學(xué)者不斷鼓吹美國已進(jìn)入“后工業(yè)化社會”，認(rèn)為制造業(yè)是“夕陽工業(yè)”

15、，主張經(jīng)濟(jì)重心由制造業(yè)轉(zhuǎn)向高科技產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè) 結(jié)果：導(dǎo)致美國在經(jīng)濟(jì)上競爭力下降，貿(mào)易逆差巨增，日本家電、汽車大量涌入并占領(lǐng)了美國市場。（20世紀(jì)60年代美國汽車產(chǎn)量占世界汽車總產(chǎn)量的2/3，而到了80年代下降到不足1/3）33AMT 產(chǎn)生背景 20世紀(jì)80年代,美國政府開始認(rèn)識到問題的嚴(yán)重性 白宮一份報(bào)告稱“美國經(jīng)濟(jì)衰退已威脅到國家安全” MIT 的一份報(bào)告寫到“經(jīng)濟(jì)競爭歸根結(jié)底是制造技術(shù)和制造能力的競爭”，“一個國家要生活好，必須生產(chǎn)好”，表明美國知識界與政府之間取得了共識 1988年,美國政府投資進(jìn)行大規(guī)模“21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略”研究,并于其后不久提出了“先進(jìn)制造技術(shù)”發(fā)展目標(biāo)，制定并實(shí)

16、施了“先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃（ATP）”和“制造技術(shù)中心計(jì)劃（MTC）” 1991年，白宮科學(xué)技術(shù)政策辦公室發(fā)表“美國國家關(guān)鍵技術(shù)”報(bào)告，重新確立了制造業(yè)的地位34 汽車 2mm 工程，使轎車車身精度達(dá)到豐田水平1994 年，美國汽車產(chǎn)量重新超過日本，重新占領(lǐng)歐、美市場美國Inter公司成為世界最大的芯片制造商（在此之前芯片生產(chǎn)也不敵日本，包括海灣戰(zhàn)爭中大出風(fēng)頭的“愛國者”導(dǎo)彈上使用的芯片也是日本制造的）20世紀(jì)90年代，經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，失業(yè)率降低到歷史最低水平提出了一系列先進(jìn)制造技術(shù)的新理論、新思想，如：CE，LP，AM，AMT 產(chǎn)生背景 ATP & MTC 效果顯著35AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 至今

17、尚無明確的和一致公認(rèn)的定義，可以認(rèn)為： AMT是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭力的制造技術(shù)的總稱。 要點(diǎn)：AMT 定義 目標(biāo)提高制造企業(yè)對市場的適應(yīng)能力和競爭力 強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)與制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合 信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)在整個制造過程中綜合應(yīng)用36AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 美國聯(lián)邦政府科學(xué)、工程和技術(shù)協(xié)調(diào)委員會（FCCSET）于1994年提出AMT的分類目錄，指出 “AMT 是制造技術(shù)和現(xiàn)代高技術(shù)結(jié)合而產(chǎn)生的一個完整的

18、技術(shù)群”。其結(jié)構(gòu)體系見圖。主體技術(shù)群面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群（產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)技術(shù)群）制造工藝技術(shù)群（加工和裝配技術(shù)群）支撐技術(shù)群AMT結(jié)構(gòu)體系制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施37 產(chǎn)品、工藝過程和工廠設(shè)計(jì)，包括： 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD） 適于加工和裝配的設(shè)計(jì)（DFM，DFA） 工藝過程建模和仿真 計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)（CAPP） 工作環(huán)境設(shè)計(jì) 符合環(huán)保的設(shè)計(jì) 快速原型制造技術(shù)（快速原形法） 并行工程 其它 主體技術(shù)群之一：面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 38 AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 主體技術(shù)群之二：制造工藝技術(shù)群 材料生產(chǎn)工藝 加工工藝，包括： 切削加工 材料熱處理 表面涂層與改性 復(fù)合材料工藝

19、鑄、鍛、壓力加工、模塑成形 電子工藝（光刻/沉積、離子注入等微細(xì)加工） 連接與裝配 測試與檢驗(yàn) 環(huán)保技術(shù) 維修技術(shù) 其它39 AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 信息技術(shù) 接口和通信 數(shù)據(jù)庫技術(shù) 軟件工程 決策支持系統(tǒng) 集成框架 人工智能、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 標(biāo)準(zhǔn)和框架 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品定義標(biāo)準(zhǔn) 接口框架 工藝標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)床和工具技術(shù) 傳感與控制技術(shù) 其它 支撐技術(shù)群 指支持設(shè)計(jì)和制造工藝兩方面取得進(jìn)步的基礎(chǔ)性核心技術(shù)，包括：40 制造技基礎(chǔ)設(shè)施（ Infrastruction ） 使先進(jìn)制造技術(shù)適用于具體企業(yè)應(yīng)用環(huán)境，充分發(fā)揮其功能，取得最佳效益的一系列措施，是先進(jìn)制造技術(shù)生長的機(jī)制和土壤。其內(nèi)容主

20、要包括： 質(zhì)量管理 用戶/供應(yīng)商交換作用 工作人員培訓(xùn)和教育 技術(shù)獲取和利用 全局監(jiān)督與基準(zhǔn)評測 其它AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) 41AMST提出的AMT輪圖 AMT 內(nèi)涵與體系結(jié)構(gòu) TQCSE基礎(chǔ)制造技術(shù)CADCAMNC技術(shù)ROBOTFMC清潔生產(chǎn)技術(shù)質(zhì)量與可靠性CE系統(tǒng)管理技術(shù)MRPCIMSIMSAM集成技術(shù)新型產(chǎn)業(yè)及市場需求帶動（重大裝備、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、社會協(xié)調(diào)發(fā)展）系統(tǒng)工程及管理科學(xué)信息技術(shù)AMST提出的先進(jìn)制造技術(shù)體系圖 新材料技術(shù)新能源技術(shù)第二個層次是新型的制造單元技術(shù)。如制造業(yè)自動化單元技術(shù)、極限加工技術(shù)、質(zhì)量與可靠性技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)、CADCAM、清潔生產(chǎn)技術(shù)、新材料成形加工技術(shù)

21、、激光與高密度能源加工技術(shù)、工藝模擬及工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)等。第一個層次是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔基礎(chǔ)制造技術(shù)。包括精密下料、精密塑性成形、精密鑄造、精密加工、精密測量、毛坯強(qiáng)韌化、精密熱處理、優(yōu)質(zhì)高效連接技術(shù)、功能性防護(hù)涂層及各種與設(shè)計(jì)有關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)、各種現(xiàn)代管理技術(shù)。第三個層次是先進(jìn)制造集成技術(shù)。這是應(yīng)用信息技術(shù)和系統(tǒng)管理技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫對上述兩個層次的技術(shù)集成而形成的，如FMS、CIMS、IMS以及虛擬制造技術(shù)等。42AMT 特征與發(fā)展趨勢 AMT 是一項(xiàng)綜合性技術(shù) AMT不是一項(xiàng)具體的技術(shù)，而是利用系統(tǒng)工程思想和方法將各種相關(guān)技術(shù)集合成一個整體，它特別強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代管理

22、技術(shù)在整個制造過程中的綜合應(yīng)用，特別強(qiáng)調(diào)人的主體作用，強(qiáng)調(diào)人、技術(shù)、管理的有機(jī)結(jié)合。 AMT 是一項(xiàng)動態(tài)技術(shù) AMT 沒有一個固定的模式，它要與企業(yè)的具體情況相結(jié)合。同時(shí)AMT 也不是一成不變的，而是動態(tài)發(fā)展的，它要不斷地吸收和利用各種高新技術(shù)成果，并將其滲透到制造系統(tǒng)的各個部分和整個過程，使其不斷趨于完善。 AMT 特征43AMT 特征與發(fā)展趨勢 AMT 是面向全球競爭的技術(shù) 通過提高企業(yè)綜合效益和對市場的快速反應(yīng)能力，達(dá)到提高競爭力的目標(biāo)。 AMT 是面向21世紀(jì)的技術(shù) AMT是制造技術(shù)發(fā)展的新階段，它保留了傳統(tǒng)制造技術(shù)中有效要素，吸收并充分利用了一切高新技術(shù)，使其產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。 AMT

23、強(qiáng)調(diào)環(huán)保技術(shù)，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。 AMT 是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù) AMT 有明顯的需求導(dǎo)向特征，不以追求技術(shù)高新度為目的，重在實(shí)際效果。44AMT 特征與發(fā)展趨勢 AMT 發(fā)展趨勢 信息技術(shù)對AMT發(fā)展起著越來越重要的作用 信息技術(shù)是各種先進(jìn)制造技術(shù)的重要支撐，信息技術(shù)向制造技術(shù)的注入與融合，必將促進(jìn)AMT的不斷發(fā)展。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)將迅速發(fā)展和不斷完善 包括CAD，CAE，DFX，健壯設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，智能設(shè)計(jì)，反求工程，面向全生命周期的設(shè)計(jì)等。 材料成形向精密、低耗、清潔方向發(fā)展 材料成形技術(shù)將使毛坯從接近零件形狀向直接制成工件精密成形或稱凈成形的方向發(fā)展。據(jù)國際機(jī)械加工技術(shù)協(xié)會預(yù)測，本世紀(jì)

24、初，塑性成形與磨削加工相結(jié)合，將取代大部分中小零件的切削加工。運(yùn)用改性技術(shù)，將獲得各種特殊性能要求的表面（涂）層，同時(shí)減少能耗并消除污染。 45AMT 特征與發(fā)展趨勢 加工技術(shù)向超精密、超高速方向發(fā)展 綠色制造將成為21世紀(jì)制造業(yè)重要特征 包括：綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)（產(chǎn)品在全生命周期符合環(huán)保、人類健康、能耗低、資源利用率高的要求）；綠色制造技術(shù)（在整個制造過程，對環(huán)境負(fù)面影響最小，廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小，資源利用效率最高）；產(chǎn)品的回收和循環(huán)再制造（例如，汽車等產(chǎn)品的拆卸和回收技術(shù)，以及生態(tài)工廠的循環(huán)式制造技術(shù)等）。 虛擬制造將獲得廣泛應(yīng)用 首先在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型（Soft Prot

25、otype）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品（Hard Prototype）進(jìn)行試驗(yàn)，對其性能和可制造性進(jìn)行預(yù)測和評價(jià)，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造周期，降低成本，提高系統(tǒng)快速響應(yīng)市場變化的能力。 46并行工程（CE） 并行工程（ Concurrent Engineering CE）定義1988年，美國國防部防衛(wèi)分析研究所（IDA）發(fā)表R338 報(bào)告： 并行工程（CE）是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期（從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢）中所有的因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度與用戶需求。注：支持過程 包括對制造過程的支持

26、（原材料的獲取,中間產(chǎn)品的庫存，工藝過程設(shè)計(jì)，生產(chǎn)計(jì)劃制定）和使用過程的支持（產(chǎn)品銷售，使用維護(hù)，售后服務(wù)，產(chǎn)品報(bào)廢后的處理）47并行工程（CE） CE 與 CIM 的目標(biāo)都是為了贏得市場競爭，著眼點(diǎn)均為“TQCSE”。隨著市場競爭的日趨激烈，“TQCSE”五要素中“T”變的越來越重要，減小新產(chǎn)品開發(fā)周期成為“TQCSE”的“瓶頸”。 CIM 著眼于信息集成與信息共享，通過網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫將自動化孤島集成起來。但生產(chǎn)過程的組織結(jié)構(gòu)與管理仍是傳統(tǒng)的，獨(dú)立、順序進(jìn)行。生產(chǎn)管理者在信息集成的基礎(chǔ)上，對整個生產(chǎn)進(jìn)程有清楚的了解，從而可以進(jìn)行有效的控制，并最終在 TQCSE 上取得成功。CE與CIM具有相同

27、的背景48并行工程（CE） 圖1-33 順序方法開發(fā)產(chǎn)品的弊端產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝規(guī)劃加工裝配市場需求無法加工裝配困難 當(dāng)新產(chǎn)品開發(fā)成為贏得競爭的主要手段后，單純集成已不夠。按順序方法開發(fā)產(chǎn)品常需要多次反復(fù)，不僅延誤了時(shí)間，而且在資金上也造成巨大浪費(fèi)。49并行工程（CE） 圖1-34 串行與并行方法需求分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)原型產(chǎn)品a） 串行方法需求分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)原型產(chǎn)品b） 并行方法順序方法與并行方法（圖1-34）50并行工程（CE） CE依賴于產(chǎn)品開發(fā)中各學(xué)科、各職能部門人員相互合作，相互信任和共享信息，通過彼此間有效地通訊和交流，盡早考慮產(chǎn)品全生命周期中的各種因素，盡早發(fā)現(xiàn)和解決問題，以達(dá)到

28、各項(xiàng)工作協(xié)調(diào)一致。 CE方法有別于傳統(tǒng)的強(qiáng)調(diào)“分工”的管理方式，是一種在更深層次上的集成（人、技術(shù)、管理的集成；產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其相關(guān)過程設(shè)計(jì)的集成）。 CE的核心是產(chǎn)品及其相關(guān)過程（加工工藝、裝配、檢測、質(zhì)量控制、銷售、售后服務(wù)）設(shè)計(jì)的集成。CE 基本方法與效益 CE 效益縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期4060%；提高設(shè)計(jì)質(zhì)量（早期生產(chǎn)中工程變更次數(shù)減小一半以上，產(chǎn)品報(bào)廢及反復(fù)工作減小75%）；制造成本下降3040%51并行工程（CE） 據(jù)統(tǒng)計(jì)，新產(chǎn)品提案中只有約6.5能夠制造出產(chǎn)品，其中能夠商品化的比例不到15，商品化產(chǎn)品進(jìn)入市場后又有將近半數(shù)未能獲得成功。 原因：在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)對影響產(chǎn)品的多種因素考慮不周全

29、，或不充分和不深入，面向“X”設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)在產(chǎn)品壽命循環(huán)中占有重要的地位，它決定了產(chǎn)品制造成本的7080。 面向X的設(shè)計(jì) 面向“X”的設(shè)計(jì)最初是以DFM（面向加工的設(shè)計(jì)）和DFA（面向裝配的設(shè)計(jì)）的形式出現(xiàn)，進(jìn)一步發(fā)展，便形成了DFX（面向“X”的設(shè)計(jì)）。 X可以指經(jīng)營、銷售、加工、裝配、檢驗(yàn)、使用、維護(hù)、質(zhì)量、成本等。 52精良生產(chǎn)與敏捷制造（LP & AM） 精良生產(chǎn)（Lean Production LP ） MIT國際汽車項(xiàng)目組的 James Womack 等三名經(jīng)理在“The Machine That Changed the World”一書中，對日本豐田汽車公司生產(chǎn)方式的

30、描述。 MP（Mass Production）是舊時(shí)代工業(yè)化的象征代表了高效率、低成本、高質(zhì)量。 LP是新時(shí)代工業(yè)化的標(biāo)志只需一半人的努力，一半生產(chǎn)空間，一半投資，一半設(shè)計(jì)、工藝編制時(shí)間，一半開發(fā)新產(chǎn)品時(shí)間和少的多的庫存。LP的精髓在于“Lean”“沒有冗余”“精打細(xì)算”，沒有一個多余的人，沒有一樣多余的東西，沒有一點(diǎn)多余的時(shí)間；崗位設(shè)置必須是增值的，不增值崗位一律撤除；工人要求是多面手，可以互相頂替。53精良生產(chǎn)與敏捷制造（LP & AM） 豐田公司精良生產(chǎn)要點(diǎn) 組織管理 權(quán)力下放，以Team Work形式分段負(fù)責(zé)，把大量工作責(zé)任轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)線工人身上，建立一個能夠迅速追查出全部缺陷并找出其最

31、終原因的檢測系統(tǒng)。 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 強(qiáng)調(diào)負(fù)責(zé)人的權(quán)力與責(zé)任，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人組織多個Team Work 并行工作。 市場用戶 “需求驅(qū)動”與“主動銷售”；貫徹全面質(zhì)量管理（TQC），使顧客完全滿意（TCS）。 與協(xié)作廠關(guān)系 “利益共享，風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)”。54精良生產(chǎn)與敏捷制造（LP & AM） 準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)（Just In TimeJIT） 準(zhǔn)時(shí)制的核心 及時(shí)和準(zhǔn)確。在制造過程中，要求按正確的時(shí)間、正確的地點(diǎn)，提供正確數(shù)量的合格物品，以期達(dá)到接近零庫存、無缺陷和低成本的目標(biāo)。 基本做法 1）每月公司根據(jù)市場情況和用戶訂貨，按型號和規(guī)格擬定本月生產(chǎn)各種汽車的數(shù)量，經(jīng)審查后下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)。 2）工廠的裝配車間將月生產(chǎn)汽車任務(wù)除以本月有效工作日，得出日平均產(chǎn)量，據(jù)此按日安排生產(chǎn)。 3）裝配車間開始生產(chǎn)后，按后序向前序提取零部件的規(guī)定，把生產(chǎn)過程的各個部分有機(jī)地組織起來。 4）寧肯中斷生產(chǎn)，也不積壓儲備。 55精良生產(chǎn)與敏捷制造（LP & AM） 敏捷制造（Agile Manufacturing AM ） 20世紀(jì)7080年代，美國由