先進(jìn)生產(chǎn)模式及自動化制造系統(tǒng)發(fā)展趨勢課件

先進(jìn)生產(chǎn)模式及自動化制造系統(tǒng)開展趨勢先進(jìn)生產(chǎn)模式及自動化制造系統(tǒng)開展趨勢先進(jìn)生產(chǎn)模式及自動化制造系統(tǒng)開展趨勢第一節(jié)計算機集成制造系統(tǒng)先進(jìn)生產(chǎn)模式及自動化制造系統(tǒng)開展趨勢先進(jìn)生產(chǎn)模式及自動化制造1第一節(jié)計算機集成制造系統(tǒng)第一節(jié)計算機集成制造系統(tǒng)2一、CIM與CIMS的根本概念CIMS是以系統(tǒng)工程理論為指導(dǎo)，強調(diào)信息集成和適度自動化，以過程重組和機構(gòu)精簡為手段，在企業(yè)信息系統(tǒng)的支持下，將制造企業(yè)的全部要素和全部經(jīng)營活動集成為一個有機的整體，實現(xiàn)以人為中心的柔性化生產(chǎn)，使企業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品本錢、相關(guān)效勞、交貨期和環(huán)境保護等方面均取得整體最正確效果。一、CIM與CIMS的根本概念CIMS是以系3經(jīng)營決策中央計算機產(chǎn)品CAD/CAM圖形工作站財務(wù)、人事、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)管理等各職能部門計算機作業(yè)管理層計算機FMS管理其他生產(chǎn)單元管理裝配管理FMS1FMSN生產(chǎn)單元1生產(chǎn)單元N裝配單元1裝配單元N產(chǎn)品產(chǎn)品質(zhì)量總檢驗FMS與生產(chǎn)單元層作業(yè)管理層設(shè)計計劃層經(jīng)營決策層MIS經(jīng)營決策中央計算機產(chǎn)品CAD/CAM圖形工作站財務(wù)、人事、生4二、計算機集成制造系統(tǒng)的組成CIMS由四個應(yīng)用分系統(tǒng)和兩個支撐分系統(tǒng)組成經(jīng)營管理、物料管理、生產(chǎn)管理、人力資源管理工程設(shè)計、分析和制造根本功能：①面向產(chǎn)品生命周期的建模②實現(xiàn)CAD/CAE/CAPP/CAM的集成主要功能模塊〔1〕計算機輔助設(shè)計與分析〔CAD/CAE〕〔2〕計算機輔助制造〔CAM〕管理信息系統(tǒng)工程設(shè)計系統(tǒng)質(zhì)量保證系統(tǒng)制造自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫計算機網(wǎng)絡(luò)CIMS系統(tǒng)的基本組成二、計算機集成制造系統(tǒng)的組成CIMS由四個應(yīng)用分系統(tǒng)和兩個支5第二節(jié)精益生產(chǎn)LP第二節(jié)精益生產(chǎn)LP6一、精益生產(chǎn)的根本概念精益生產(chǎn)的產(chǎn)生背景20世紀(jì)50年代日本豐田汽車公司1985年美國MIT精益生產(chǎn)是貫徹以人為中心的思想，通過系統(tǒng)構(gòu)造、人員組織、運行方式、產(chǎn)品構(gòu)造和市場需求等方面的變革，精簡生產(chǎn)過程中一切無用、多余的東西，使生產(chǎn)系統(tǒng)能很快適應(yīng)用戶需求的不斷變化，并能最終到達(dá)包括市場供銷在內(nèi)的生產(chǎn)的各方面最好的結(jié)果。一、精益生產(chǎn)的根本概念精益生產(chǎn)的產(chǎn)生背景7二、精益生產(chǎn)的根本思想：在企業(yè)的各個環(huán)節(jié)上去除一切多余無用的東西，每個崗位的活動安排是必須增值，不能增值的崗位和活動一律撤銷，即“消滅一切浪費〞和“不斷改善〞，在組織的各個層面上雇用多面手，并且應(yīng)用通用性強而自動化程度又高的柔性制造設(shè)備來生產(chǎn)品種多變的產(chǎn)品。其主要的支撐體系是準(zhǔn)時生產(chǎn)〔JIM〕、全面質(zhì)量管理〔TQC〕、成組技術(shù)〔GT〕、彈性作業(yè)人數(shù)和尊重人性。二、精益生產(chǎn)的根本思想：在企業(yè)的各個環(huán)節(jié)上去除一8三、精益生產(chǎn)的特征：①重視客戶需求②重視人的作用③精簡一切生產(chǎn)中不創(chuàng)造價值的工作④精益求精、持續(xù)不斷地改進(jìn)生產(chǎn)，降低本錢，追求零廢品、零庫存和產(chǎn)品品種多樣化。三、精益生產(chǎn)的特征：①重視客戶需求9第三節(jié)敏捷制造AM第三節(jié)敏捷制造AM10一、敏捷制造的根本概念敏捷制造的根本原理：采用標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化的計算機網(wǎng)絡(luò)和信息集成根底構(gòu)造，以分布構(gòu)造連接各類企業(yè)，構(gòu)造虛擬制造環(huán)境；以競爭合作為原那么，在虛擬制造環(huán)境內(nèi)動態(tài)選擇成員，組成面向任務(wù)的虛擬公司進(jìn)展快速生產(chǎn)；系統(tǒng)運行的最大目標(biāo)是滿足客戶的要求。定義敏捷制造指的是制造企業(yè)能夠把握市場機遇，及時動態(tài)地重組生產(chǎn)系統(tǒng)，在最短的時間內(nèi)向市場推出有利可圖的、用戶認(rèn)可的、高質(zhì)量的產(chǎn)品。一句話，敏捷制造企業(yè)的一切活動都是圍繞著快和好這兩個字進(jìn)展的，要求企業(yè)具有很強的自適應(yīng)能力。一、敏捷制造的根本概念敏捷制造的根本原理：11敏捷制造系統(tǒng)的體系構(gòu)造敏捷制造系統(tǒng)的體系構(gòu)造12敏捷制造的產(chǎn)生背景敏捷制造是美國為了重新樹立其在全球制造業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)地位，而提出的一種面向21世紀(jì)的新型制造模式。它綜合了即時生產(chǎn)、制造資源規(guī)劃和精益生產(chǎn)等先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)的優(yōu)點，能系統(tǒng)全面地滿足高效低本錢、高質(zhì)量多品種、迅速及時、動態(tài)柔性等難以由一個統(tǒng)一生產(chǎn)系統(tǒng)來實現(xiàn)的生產(chǎn)管理目標(biāo)要求，代表著現(xiàn)代生產(chǎn)管理的最新開展。敏捷制造的產(chǎn)生背景13虛擬企業(yè)a)虛擬企業(yè)的功能b)虛擬企業(yè)的生命周期虛擬企業(yè)14敏捷制造的特點2.敏捷制造是高度柔性化、無庫存的生產(chǎn)組織方式5.敏捷制造可以做到充分的資源共享敏捷制造的特點15敏捷制造企業(yè)的示意圖敏捷制造企業(yè)的示意圖16第四節(jié)智能制造系統(tǒng)的根本概念第四節(jié)智能制造系統(tǒng)的根本概念17一、智能制造系統(tǒng)的根本概念智能制造系統(tǒng)是一種由智能機器人和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它將人工智能技術(shù)融合進(jìn)制造系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)中，通過模擬人類專家的智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等，取代或延伸制造環(huán)境中應(yīng)由人類專家完成的那局部活動，使系統(tǒng)具有智能特征。一、智能制造系統(tǒng)的根本概念智能制造系統(tǒng)是一種由智能機18二、智能制造系統(tǒng)的開展概況美國是智能制造思想的發(fā)源地最早正式提出智能制造并付諸實施的是建立在美國普渡大學(xué)的智能制造國家工程中心。美國其他大學(xué)歐洲日本二、智能制造系統(tǒng)的開展概況美國是智能制造思想的發(fā)源地19三、智能制造系統(tǒng)的研究領(lǐng)域智能設(shè)計智能機器人智能調(diào)度智能辦公系統(tǒng)智能診斷智能控制三、智能制造系統(tǒng)的研究領(lǐng)域智能設(shè)計20第五節(jié)網(wǎng)絡(luò)化制造正在降臨的信息網(wǎng)絡(luò)化時代20世紀(jì)90年代以來，美國進(jìn)展了大量的信息化投資，微機累計產(chǎn)量在8500萬臺以上，同時微機－VAN網(wǎng)絡(luò)成員數(shù)量在100萬人以上。家用信息電器的電子手冊、系統(tǒng)手冊，以及美國阿波羅公司推出的個人數(shù)字輔助系統(tǒng)〔PDA〕等個人信息系統(tǒng)正在迅速普及。第五節(jié)網(wǎng)絡(luò)化制造正在降臨的信息網(wǎng)絡(luò)化時代21正在降臨的信息網(wǎng)絡(luò)化時代由于文化和經(jīng)濟背景不同，國際市場并不僅僅是多個國家市場之和。全球市場更是一種考慮不同國家對產(chǎn)品的要求差異的新型國際市場。對現(xiàn)有的跨國公司和組織構(gòu)造、開展過程和策略進(jìn)展研究和調(diào)查分析后，得出不同國際制造網(wǎng)絡(luò)的模式及其關(guān)系，以及如何向全球制造網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)開展的途徑，如圖中箭頭表示。正在降臨的信息網(wǎng)絡(luò)化時代22正在降臨的信息網(wǎng)絡(luò)化時代不同國際制造網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)系和開展途徑正在降臨的信息網(wǎng)絡(luò)化時代23正在降臨的信息網(wǎng)絡(luò)化時代這個從傳統(tǒng)的制造企業(yè)向全球制造網(wǎng)絡(luò)化開展的模型，按照公司的經(jīng)營策略、工廠的地理分布、文化背景以及技術(shù)和零部件供需來源可分為六種不同層次的模式：①GMC3——分散網(wǎng)絡(luò)化的全球制造模式；②GMC2——多國制造模式；③GMC1——區(qū)域制造模式；④EMC3——全球出口模式；⑤EMC2——多國出口模式；⑥EMC1——區(qū)域出口模式。此外，各種模式之間并沒有嚴(yán)格的界限，甚至可以相互逆轉(zhuǎn)。正在降臨的信息網(wǎng)絡(luò)化時代24網(wǎng)絡(luò)上的虛擬企業(yè)及其虛擬制造信息效勞網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化的全球制造不僅是跨國公司的未來，中小企業(yè)也可以通過網(wǎng)絡(luò)上的虛擬企業(yè)來實現(xiàn)全球制造。事實上，跨國公司為了實現(xiàn)全球制造，也正在逐步分布化和虛擬化。什么是網(wǎng)絡(luò)上的虛擬企業(yè)？這里的“虛擬〞并非沒有。推出高質(zhì)量、低本錢的新產(chǎn)品最快的方法是利用不同地區(qū)的現(xiàn)有資源，把它們迅速組合成為一種沒有圍墻的、超越空間約束的、靠電子手段聯(lián)系的、統(tǒng)一指揮的經(jīng)營實體——網(wǎng)絡(luò)上的虛擬企業(yè)。網(wǎng)絡(luò)上的虛擬企業(yè)的特點是企業(yè)功能上的不完整性、地域上的分散性和組織構(gòu)造上的非永久性，即：①功能的虛擬化；②組織的虛擬化；③地域的虛擬化。網(wǎng)絡(luò)上的虛擬企業(yè)及其虛擬制造信息效勞網(wǎng)25全球制造模式中的制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù)全球制造模式中的產(chǎn)品開發(fā)、市場營銷、加工制造、裝配調(diào)試是分布在不同的地點，通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)加以連接，實現(xiàn)文件、數(shù)據(jù)、圖像和聲音的同時傳送，各企業(yè)間的刀具和夾具的管理，零件圖紙數(shù)控程序的編制方法、管理和分配，以及數(shù)控機床可用性的保證體系。如以下圖:全球制造模式中的制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù)26全球制造模式中的制造系統(tǒng)及設(shè)備的控制技術(shù)全球制造模式中的制造系統(tǒng)及設(shè)備的控制技術(shù)27全球制造模式中的制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù)〔1〕數(shù)控自動編程系統(tǒng)及其后置處理。〔2〕工夾具管理一個工夾具管理系統(tǒng)應(yīng)具有以下幾方面的功能：①工夾具供給數(shù)據(jù)庫；②刀、夾具數(shù)據(jù)庫，包括模塊化刀、夾具各組成局部的圖形庫；全球制造模式中的制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù)28全球制造模式中的制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù)

③工夾具裝配數(shù)據(jù)庫；④刀具調(diào)整數(shù)據(jù)庫；⑤切削用量數(shù)據(jù)庫；⑥輸出具有刀具簡圖的刀具調(diào)整單；⑦工夾具CAD系統(tǒng)，如刀具與夾具之間的碰撞檢查等。全球制造模式中的制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù)29全球制造模式中的制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù)〔3〕DNC〔DistributeNumericalControl〕數(shù)據(jù)程序管理及分配系統(tǒng)〔4〕制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化全球制造模式中的制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù)30第六節(jié)可重構(gòu)制造系統(tǒng)一、可重構(gòu)制造系統(tǒng)的概念可重構(gòu)制造系統(tǒng)是以產(chǎn)品全生命周期理論為指導(dǎo)，以報廢設(shè)備及其零部件的循環(huán)使用和反復(fù)利用為目的，以報廢產(chǎn)品為毛坯，采用先進(jìn)再制造成形技術(shù)，使報廢設(shè)備及其零部件恢復(fù)尺寸、形狀和性能，形成再制造產(chǎn)品的一系列技術(shù)措施或工程活動的總稱。

第六節(jié)可重構(gòu)制造系統(tǒng)一、可重構(gòu)制造系統(tǒng)的概念31再制造工藝路線簡圖再制造工藝路線簡圖32二、可重構(gòu)制造系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析隨著資源的日益枯竭和環(huán)境污染的加劇，人們逐漸認(rèn)識到可持續(xù)開展戰(zhàn)略的重要意義，并不斷探索實現(xiàn)可持續(xù)開展的手段。再制造工程就是在人類對資源要求的日益增長和對環(huán)境保護的迫切需要的情況下，形成的一門新的工程學(xué)科，因其巨大的資源、環(huán)境、社會效益而受到世界各國的重視，成為落實可持續(xù)開展戰(zhàn)略的重要技術(shù)支撐。二、可重構(gòu)制造系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析33可重構(gòu)制造系統(tǒng)是廢舊裝備高技術(shù)維修的產(chǎn)業(yè)化工程，再制造出來的產(chǎn)品是新產(chǎn)品而不是舊產(chǎn)品，其重要特征是再制造產(chǎn)品質(zhì)量和性能可以到達(dá)或超過新品，而本錢卻只有新品的50%，制造過程節(jié)能60%，節(jié)材70%，對環(huán)境的不良影響顯著降低?？芍貥?gòu)制造系統(tǒng)是廢舊裝備高技術(shù)維修的產(chǎn)業(yè)化工程，再34三、可重構(gòu)制造系統(tǒng)的特點三、可重構(gòu)制造系統(tǒng)的特點35第七節(jié)快速原型制造技術(shù)一、快速成形技術(shù)概述快速成形技術(shù)是一種用材料逐層或逐點堆積出制件的新型加工技術(shù)?？焖俪尚渭夹g(shù)不采用常規(guī)的模具或刀具來加工工件，而是利用光、電、熱等手段，通過固化、燒結(jié)、粘結(jié)、熔結(jié)、聚合作用或化學(xué)作用等方式，有選擇地固化〔或粘結(jié)〕液體〔或固體〕材料，從而實現(xiàn)材料的遷移和堆積，形成所需要的原型零件。第七節(jié)快速原型制造技術(shù)一、快速成形技術(shù)概述36先進(jìn)生產(chǎn)模式及自動化制造系統(tǒng)發(fā)展趨勢課件37傳統(tǒng)加工與快速成形比較a)傳統(tǒng)加工b)快速成形傳統(tǒng)加工與快速成形比較38三維地形模型的制作

三維地形模型的制作39先進(jìn)生產(chǎn)模式及自動化制造系統(tǒng)發(fā)展趨勢課件40首先要用CAD軟件設(shè)計出所需零件的計算機三維模型；然后根據(jù)工藝要求，將三維模型按一定的厚度進(jìn)展離散，從而將原來的三維模型轉(zhuǎn)變?yōu)槎S平面信息，接著對分層后的信息進(jìn)展處理，產(chǎn)生數(shù)控代碼；最后，數(shù)控系統(tǒng)以平面加工的方式，有序地連續(xù)地加工出每個薄層，并使它們自動粘接而成形。先進(jìn)生產(chǎn)模式及自動化制造系統(tǒng)發(fā)展趨勢課件41快速成形技術(shù)的原理快速成形技術(shù)的原理42⑴前處理⑵分層疊加成形⑶后處理先進(jìn)生產(chǎn)模式及自動化制造系統(tǒng)發(fā)展趨勢課件43快速成形產(chǎn)品快速成形產(chǎn)品444.三維建模4.三維建模45立體光刻的設(shè)備及產(chǎn)品立體光刻的設(shè)備及產(chǎn)品46⑴適合于加工復(fù)雜零件⑵自動化程度高⑶加工周期短，本錢低⑷制造過程具有高柔性⑸技術(shù)集成度高⑹設(shè)計制造一體化⑺使用材料類型多⑻屬非接觸加工⑼應(yīng)用領(lǐng)域廣泛先進(jìn)生產(chǎn)模式及自動化制造系統(tǒng)發(fā)展趨勢課件47熔融沉積成形的設(shè)備及產(chǎn)品熔融沉積成形的設(shè)備及產(chǎn)品48⑴用于產(chǎn)品設(shè)計評估與校審⑵用于產(chǎn)品工程功能試驗⑶用作廠商與客戶的交流手段⑷用于快速模具制造⑸用于快速直接制造⑹應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、建筑等行業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)模式及自動化制造系統(tǒng)發(fā)展趨勢課件49分層實體制造工藝的設(shè)備及產(chǎn)品返回目錄

分層實體制造工藝的設(shè)備及產(chǎn)品返回目錄50材料的開展與產(chǎn)品的開展密切相關(guān)，繼1770年瓦特創(chuàng)造蒸汽機以后，陸續(xù)出現(xiàn)了Daimler汽油發(fā)動機、Parson蒸汽輪機、高速斜齒輪柴油發(fā)動機，1910年左右出現(xiàn)了滾動軸承，以后又開展了燃汽輪機、噴氣發(fā)動機。20世紀(jì)50年代以后，那么出現(xiàn)了導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星，而今天宇宙飛船、載人空間站已成現(xiàn)實，目前正在向星際探測器等宇航新時代邁進(jìn)。第八節(jié)自動化制造系統(tǒng)的開展第八節(jié)自動化制造系統(tǒng)的開展51市場和需求推動了產(chǎn)品的開展，產(chǎn)品的開展給材料的開展提出了新的要求，同時促進(jìn)了材料技術(shù)的開展，這就要求制造工藝和方法能快速適應(yīng)這一開展的要求，使它們相互依賴、共同開展。因此研究開發(fā)新材料，新工藝是機械工業(yè)永無止境的追求目標(biāo)。市場和需求推動了產(chǎn)品的開展，產(chǎn)品的開展給材料的52保證零件加工質(zhì)量是機械加工方法要解決的首要問題，加工質(zhì)量的指標(biāo)中最重要的是加工精度。保證加工精度是指限制加工方法產(chǎn)生的誤差值，使它限定在允許的范圍之內(nèi)；而提高加工精度是指需要減少加工誤差值。生產(chǎn)的開展要求不斷提高機器的工作精度和運轉(zhuǎn)精度，為此必須相應(yīng)地提高零件的尺寸和幾何形狀精度。