第2章先進(jìn)制造系統(tǒng)的基本原理

∧第2章先進(jìn)制造系統(tǒng)基本原理2.1制造系統(tǒng)的類(lèi)型2.2AMS的組成

∨2.1制造系統(tǒng)的類(lèi)型

2.1.1按產(chǎn)品的用途分2.1.2按產(chǎn)品構(gòu)成形態(tài)分2.1.3按產(chǎn)品批量分2.1.4按生產(chǎn)計(jì)劃分2.1.5按層次結(jié)構(gòu)分2.1.6制造系統(tǒng)大小的劃分∧∨2.1.1按產(chǎn)品的用途分銑床制造廠(chǎng)磨床制造廠(chǎng)

……汽車(chē)制造廠(chǎng)飛機(jī)制造廠(chǎng)機(jī)床制造廠(chǎng)儀表制造廠(chǎng)化工制造廠(chǎng)

……∧∨2.1.2按產(chǎn)品構(gòu)成形態(tài)分（1）離散式制造系統(tǒng)產(chǎn)品需要組裝而成。例機(jī)床廠(chǎng)、打印機(jī)制造廠(chǎng)。離散的意義是指零件上，而不是時(shí)間上。（2）流程式制造系統(tǒng)

產(chǎn)品無(wú)需組裝。例鋼鐵廠(chǎng)、紡織廠(chǎng)、化工廠(chǎng)等。（3）混合式制造系統(tǒng)產(chǎn)品需要部分組裝。例制藥廠(chǎng)、食品廠(chǎng)等。∨∧2.1.3按產(chǎn)品批量分

（1）大量(>10000)制造系統(tǒng)

汽車(chē)制造廠(chǎng)

特點(diǎn)：設(shè)備柔性低，生產(chǎn)率高。（2）中量(100-10000)制造系統(tǒng)機(jī)床制造廠(chǎng)

特點(diǎn)：設(shè)備按工藝專(zhuān)業(yè)化原則，或按零件族布置。（3）小量(<100)制造系統(tǒng)重型機(jī)器廠(chǎng)

特點(diǎn)：設(shè)備柔性高，生產(chǎn)率低?！拧?.1.4按生產(chǎn)計(jì)劃分1.自主式制造系統(tǒng)

生產(chǎn)計(jì)劃是依據(jù)庫(kù)存數(shù)量而并非客戶(hù)訂貨數(shù)量而制定的。產(chǎn)品一般先進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)而不直接面對(duì)客戶(hù)。采用這個(gè)方式有兩個(gè)原因：①客戶(hù)要求很短的交貨期，②產(chǎn)品有很少的變化，客戶(hù)需求可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)?！拧?.1.4按生產(chǎn)計(jì)劃分2.訂單式制造系統(tǒng)

①按訂貨設(shè)計(jì)產(chǎn)品具有很大的技術(shù)復(fù)雜性及小的批量，如大型產(chǎn)品，或客戶(hù)允許有較長(zhǎng)的交貨期，產(chǎn)品需要根據(jù)訂貨組織設(shè)計(jì)，再進(jìn)行生產(chǎn)。如商用飛機(jī)。②按訂貨加工在訂貨之前己完成設(shè)計(jì)，按訂貨進(jìn)行加工。其產(chǎn)品的需求通常不可預(yù)測(cè)。如大型發(fā)電機(jī)組。③按訂貨裝配

在訂貨之前已完成設(shè)計(jì)及零部件加工，按訂貨進(jìn)行裝配。其產(chǎn)品通常有許多部件，產(chǎn)品的需求是可預(yù)測(cè)的，而客戶(hù)需要較短的交貨期。如汽車(chē)。

∨∧2.1.5按層次結(jié)構(gòu)分

制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在層次上可以分成四級(jí)

圖2-1單元級(jí)制造系統(tǒng)車(chē)間級(jí)制造系統(tǒng)企業(yè)/工廠(chǎng)級(jí)制造系統(tǒng)全球制造系統(tǒng)?！拧?.1.5按層次結(jié)構(gòu)分圖2-1制造系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)企業(yè)級(jí)制造系統(tǒng)企業(yè)級(jí)制造系統(tǒng)……車(chē)間級(jí)制造系統(tǒng)車(chē)間級(jí)制造系統(tǒng)…………單元級(jí)制造系統(tǒng)單元級(jí)制造系統(tǒng)全球制造系統(tǒng)∧∨2.1.6制造系統(tǒng)大小的劃分按制造系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的難易程度來(lái)區(qū)別大小。先進(jìn)制造系統(tǒng)主要研究大的制造系統(tǒng)。根據(jù)美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）N.P.Suh的定義：①大系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行時(shí)間域上，必須同時(shí)滿(mǎn)足的功能要求的數(shù)目＞10個(gè)。例汽車(chē)制造系統(tǒng)是大系統(tǒng)。②小系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行時(shí)間域上，必須同時(shí)滿(mǎn)足的功能要求的數(shù)目≤10個(gè)。

例大多數(shù)機(jī)床、機(jī)器人等系統(tǒng)是小系統(tǒng)?！拧?.1.6制造系統(tǒng)大小的劃分Suh還把大系統(tǒng)分為兩類(lèi)：①大型固定系統(tǒng)是指雖然系統(tǒng)在整個(gè)時(shí)間域上總體完成的功能要求數(shù)目＞10個(gè)，但其功能要求是固定的集合。

例大量生產(chǎn)流水線(xiàn)中的大型自動(dòng)化流水線(xiàn)。②大型柔性系統(tǒng)是在生命期內(nèi)系統(tǒng)必須滿(mǎn)足的總體功能數(shù)不僅多于10個(gè)，而且在不同的生命期，功能要求是可變的集合。

例可重組的大型制造系統(tǒng)。

∨∧2.2AMS的組成AMS組成，可從以下三個(gè)不同的視角來(lái)審視要素：是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的不可少的組成部分。結(jié)構(gòu)：指制造系統(tǒng)在空間上具有一定的結(jié)構(gòu)形態(tài)。一般在綜合的基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行分析。過(guò)程：指其產(chǎn)品的生產(chǎn)從設(shè)計(jì)、工藝、加工、裝配到檢測(cè)出廠(chǎng)是一個(gè)隨時(shí)間變化的序列系統(tǒng)?！摹?.2AMS的組成

2.2.1AMS的基本要素2.2.2AMS的結(jié)構(gòu)組成

2.2.3AMS的過(guò)程組成∧∨系統(tǒng)的一般組成結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換輸入輸出約束反饋2.2.1AMS的基本要素圖2-2企業(yè)級(jí)制造系統(tǒng)的基本模型輸入新的資源產(chǎn)品服務(wù)創(chuàng)造客戶(hù)社會(huì)責(zé)任原有資源輸出反饋機(jī)制（內(nèi)部）約束（外部）政策法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范……硬件軟件體制模式……轉(zhuǎn)換（資源增值）勞務(wù)資金物料信息……社會(huì)環(huán)境與市場(chǎng)環(huán)境∨∧2.2.2AMS的結(jié)構(gòu)組成

1.AMS的資源結(jié)構(gòu)2.AMS的功能結(jié)構(gòu)3.AMS的組織結(jié)構(gòu)∨∧2.2.2AMS的結(jié)構(gòu)組成1.AMS的資源結(jié)構(gòu)（1）基礎(chǔ)資源又稱(chēng)有形資源。包括：物料（原材料、坯料、半成品等）、設(shè)備（機(jī)器、生產(chǎn)線(xiàn)等）、能源（電能、燃料等）、其他（土地、廠(chǎng)房、工具等）。（2）活性資源又稱(chēng)無(wú)形資源。包括：人力、資金、技術(shù)、信息、管理、知識(shí)、組織、文化、時(shí)間、企業(yè)形象、產(chǎn)品品牌、客戶(hù)關(guān)系、政府政策等。其中人力是關(guān)鍵資源，信息和文化是協(xié)調(diào)性資源，組織是集成化資源，客戶(hù)關(guān)系和政府政策是環(huán)境資源?！摹?.2.2AMS的結(jié)構(gòu)組成2.AMS的功能結(jié)構(gòu)一個(gè)AMS中，存在多種性質(zhì)不同的活動(dòng)。這些活動(dòng)的執(zhí)行一般是由不同職能部門(mén)來(lái)完成的。各個(gè)部門(mén)的功能有著明顯的區(qū)別,圖2-4則較為細(xì)致地描述了AMS的功能:研究與開(kāi)發(fā)生產(chǎn)控制市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)財(cái)務(wù)管理∨∧2.2.2AMS的結(jié)構(gòu)組成圖2-4AMS的功能結(jié)構(gòu)產(chǎn)品出口人事管理工資制造成本顧客、供應(yīng)商、市場(chǎng)與外部環(huán)境財(cái)務(wù)管理預(yù)算購(gòu)買(mǎi)總帳購(gòu)買(mǎi)帳銷(xiāo)售帳庫(kù)存財(cái)務(wù)庫(kù)存管理裝箱發(fā)運(yùn)固定資產(chǎn)工廠(chǎng)維護(hù)庫(kù)存控制與預(yù)測(cè)系統(tǒng)輸入采購(gòu)供應(yīng)資源管理訂單處理主計(jì)劃M(mǎn)RP生產(chǎn)控制車(chē)間管理/FMS控制……加工存儲(chǔ)輸送檢驗(yàn)裝配過(guò)程設(shè)計(jì)工業(yè)工程質(zhì)量控制數(shù)控編程研究與開(kāi)發(fā)經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)械電氣液壓……市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)銷(xiāo)售預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)控制◎BOM◎時(shí)間研究◎排序制造數(shù)據(jù)庫(kù)◎刀具數(shù)據(jù)◎夾具數(shù)據(jù)◎零件數(shù)據(jù)∨∧2.2.2AMS的結(jié)構(gòu)組成3.AMS的組織結(jié)構(gòu)

圖2-5一個(gè)AMS（企業(yè)）的組織結(jié)構(gòu)制造部2制造部n制造部1……財(cái)務(wù)部總經(jīng)理市場(chǎng)部銷(xiāo)售部采購(gòu)部開(kāi)發(fā)部工業(yè)工程部人力資源部∨∧2.2.3AMS的過(guò)程組成對(duì)于各種不同層次的制造系統(tǒng)，人們從不同的角度出發(fā)，提出了不同的運(yùn)動(dòng)流理論。不同層次的制造系統(tǒng)，其運(yùn)行過(guò)程所形成的運(yùn)動(dòng)流不同，所構(gòu)成的子系統(tǒng)功能也不同。

單元級(jí)制造系統(tǒng)的三運(yùn)動(dòng)流及其子系統(tǒng)

企業(yè)級(jí)制造系統(tǒng)的四運(yùn)動(dòng)流及其子系統(tǒng)

∧∨2.2.3AMS的過(guò)程組成1.單元級(jí)制造系統(tǒng)的三運(yùn)動(dòng)流及其子系統(tǒng)圖2-6單元級(jí)制造系統(tǒng)三運(yùn)動(dòng)流信息系統(tǒng)（加工任務(wù)、方法、工件質(zhì)量等）物料流信息流能量流原材料或坯料加工檢驗(yàn)輸送裝夾產(chǎn)品刀具、夾具等機(jī)械能電能∨∧2.2.3AMS的過(guò)程組成單元級(jí)制造系統(tǒng)的子系統(tǒng)物質(zhì)系統(tǒng)單元級(jí)制造系統(tǒng)能量系統(tǒng)控制監(jiān)視信息系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換分配輸送存儲(chǔ)輸送裝卸加工物料檢驗(yàn)圖2-7單元級(jí)制造系統(tǒng)的子系統(tǒng)∨∧2.企業(yè)級(jí)制造系統(tǒng)的四運(yùn)動(dòng)流及其子系統(tǒng)（1）企業(yè)級(jí)制造系統(tǒng)的四運(yùn)動(dòng)流物流(包含了單元級(jí)的物料