現(xiàn)代制造系統(tǒng)課件4制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)運行原理

1、現(xiàn)代制造系統(tǒng)課件4制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)運行原理現(xiàn)代制造系統(tǒng)課件4制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)運行原理基本要求與知識點：基本概念：制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；單元級、車間級、工廠級制造系統(tǒng)概念基本理論：制造系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)單元級制造系統(tǒng)運行原理車間級制造系統(tǒng)運行原理工廠級制造系統(tǒng)運行原理基本要求與知識點：基本概念：3.1 概述3.2 現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)3.3 單元級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 3.4 車間級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 3.5 工廠級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理3.6 跨企業(yè)與全球制造系統(tǒng) 2 1 3456內(nèi)容提要3.1 概述2 1 3456內(nèi)容提要3-1 概述現(xiàn)代制造系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上具有多樣性是造成其問題求解復(fù)雜的主

2、要原因之一。因此，如何從總體結(jié)構(gòu)方面找出所具有的共性規(guī)律，具有重要意義。 制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)是對制造系統(tǒng)在總體結(jié)構(gòu)方面所具有的共性規(guī)律的描述，是現(xiàn)代制造系統(tǒng)理論基礎(chǔ)的重要內(nèi)容之一。研究體系結(jié)構(gòu)的目的在于揭示制造系統(tǒng)在總體結(jié)構(gòu)方面所具有的規(guī)律性和本質(zhì)特征，從而為解決制造系統(tǒng)的分析、設(shè)計、管理和控制等問題提供必要的依據(jù)。3-1 概述現(xiàn)代制造系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上具有多樣性是造成其問題求解復(fù)3-1 概述另一方面，制造系統(tǒng)的復(fù)雜性還體現(xiàn)在它所具有的多層次性。因此，在掌握制造系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方面規(guī)律的基礎(chǔ)上，進一步了解制造系統(tǒng)各組成層次上的體系結(jié)構(gòu)和運行規(guī)律，對于我們更好地駕馭整個制造系統(tǒng)亦具有重要意義。 本章內(nèi)容包

3、括： （1）現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) （2）單元級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 （3）車間級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 （4）工廠級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 （5）跨企業(yè)與全球制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理3-1 概述另一方面，制造系統(tǒng)的復(fù)雜性還體現(xiàn)在它所具有的多層3.1 概述3.2 現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)3.3 單元級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 3.4 車間級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 3.5 工廠級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理3.6 跨企業(yè)與全球制造系統(tǒng) 1 2 34563.制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)運行原理3.1 概述1 2 34563.制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)運行原理3-2 現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 由于現(xiàn)代制造系統(tǒng)的復(fù)雜

4、性，要清楚了解其體系結(jié)構(gòu)，必須從多視角去觀察。由此形成了描述制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的多種視圖。其中使用較多的有功能視圖、組織視圖和資源視圖。制造系統(tǒng)的功能視圖 ： 功能視圖主要是以制造系統(tǒng)的功能為主線，來描述制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。3-2 現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 由于現(xiàn)代制造系統(tǒng)的復(fù)雜性，3-2 現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 圖3-1 現(xiàn)代制造系統(tǒng)功能的宏觀描述圖3-1展開后，可得圖3-2所示的更詳細的功能描述。制造模式其它資源政策現(xiàn)代制造系統(tǒng) （運行）市場信息客戶信息制造物料法規(guī)標準規(guī)范輸出信息服務(wù)合格產(chǎn)品廢棄物設(shè)備軟件組織3-2 現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 圖3-1 現(xiàn)代制造系統(tǒng)功能 圖3-2 現(xiàn)代制造系統(tǒng)功

5、能描述 圖3-2 現(xiàn)代制造系統(tǒng)功能描述 圖3-4 設(shè)計工藝功能描述 圖3-4 設(shè)計工藝功能描述 圖3-5 生產(chǎn)管理功能描述 圖3-5 生產(chǎn)管理功能描述 圖3-6 產(chǎn)品生產(chǎn)功能描述 圖3-6 產(chǎn)品生產(chǎn)功能描述 3.2.3制造系統(tǒng)的組織視圖 組織視圖描述了制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)。由于制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)是根據(jù)制造模式確定的，而近三十年來制造模式的研究非常活躍，成果層出不窮，因此許多制造企業(yè)都采用了更為先進的制造模式，使得近年來現(xiàn)代制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)已從傳統(tǒng)的遞階結(jié)構(gòu)發(fā)展成為多種形式的組織結(jié)構(gòu)。3.2.3制造系統(tǒng)的組織視圖 組織視圖描述了制造系統(tǒng)的組織1. 遞階結(jié)構(gòu) 遞階結(jié)構(gòu)是最為常見的制造系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)。

6、1. 遞階結(jié)構(gòu) 遞階結(jié)構(gòu)是最為常見的制造系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)。. . . . . .2. 分布式結(jié)構(gòu) 制造系統(tǒng)的一種分布式組織結(jié)構(gòu)如下圖所示。制造系統(tǒng)運行管理包括經(jīng)營管理和宏觀生產(chǎn)管理，具體的生產(chǎn)管理權(quán)限下放給獨立制造島。 . . . . . .2. 分布式結(jié)構(gòu) 制造系統(tǒng)的一種分布獨立制造島的基本結(jié)構(gòu)獨立制造島的基本結(jié)構(gòu)3. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 3. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 4. 動態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)動態(tài)聯(lián)盟組織結(jié)構(gòu)是面向敏捷制造的一種新型組織結(jié)構(gòu) 4. 動態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)動態(tài)聯(lián)盟組織結(jié)構(gòu)是面向敏捷制造的一種新型組3.2.3制造系統(tǒng)的資源視圖 制造系統(tǒng)的資源視圖用于描述系統(tǒng)內(nèi)資源的構(gòu)成和流動。 現(xiàn)代制造系統(tǒng)的資源主要包括信息、物質(zhì)、能量和

7、資金等。這些主要資源在制造系統(tǒng)中的流動過程如圖3-12所示。 在上述幾種制造資源中，信息流和物料流相對比較復(fù)雜，本節(jié)將對其作重點介紹。 3.2.3制造系統(tǒng)的資源視圖 制造系統(tǒng)的資源視圖用于描述系統(tǒng)圖3-12 主要制造資源在制造系統(tǒng) 中的流動過程 圖3-12 主要制造資源在制造系統(tǒng) 中的流動過1. 制造系統(tǒng)的物料流 1. 制造系統(tǒng)的物料流 2. 制造系統(tǒng)的信息流2. 制造系統(tǒng)的信息流3.1 概述3.2 現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)3.3 單元級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 3.4 車間級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 3.5 工廠級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理3.6 跨企業(yè)與全球制造系統(tǒng) 132456內(nèi)容提要3.1

8、 概述132456內(nèi)容提要3-3 單元級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 與運行原理 一、單元級制造系統(tǒng)的基本概念 單元級制造系統(tǒng)（或稱制造單元）是最基層的制造系統(tǒng)。從廣義上看，工段、班組、FMS、CIMS 中的制造單元等，都可看作為單元級制造系統(tǒng)。由于單元級制造系統(tǒng)是組成更高級制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此建立合理的單元級制造系統(tǒng)，并實現(xiàn)單元級制造系統(tǒng)的優(yōu)化管理與控制對于使整個制造系統(tǒng)發(fā)揮出高效益具有重要意義。 3-3 單元級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 與運行原理 一單元級制造系統(tǒng)的功能 根據(jù)上級的指令信息和技術(shù)信息，完成從原材料到成品的物理轉(zhuǎn)換。單元級制造系統(tǒng)的功能 根據(jù)上級的指令信息和技術(shù)信息，完成從原二、單元級制造系統(tǒng)的基本

9、結(jié)構(gòu) 單元級制造系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可用圖3-16所示的模型表示。該系統(tǒng)由n個工作站（如加工工作站、清洗工作站、檢驗工作站等）、一個裝工件站（包含若干工位及工人、機器人等）、一個卸工件站（包含若干工位及工人、機器人等）、一個集中緩沖托盤站（包含若干存放托盤和零件的緩沖工位及裝卸裝置），以及m個運輸裝置（如人力運輸裝置、自動小車、搬運機器人等）等組成。二、單元級制造系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 單元級制造系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可用圖L： 裝卸站（入） U：裝卸站（出） P：托盤站W(wǎng)：工作站 V：運輸裝置 Q：工件隊列 零件在制造單元中的流動過程如下： （1）工件（毛坯或半成品）由系統(tǒng)外部送入系統(tǒng)輸入端的輸入緩沖區(qū)中，等待進

10、入系統(tǒng)； （2）由裝卸站的工人或機器人將零件（毛坯或半成品）裝上夾具和托盤，等待運輸裝置送往工作站； （3）由運輸裝置將零件送往指定的工作站前的緩沖器，等待加工； （4）由工作站的裝卸裝置（如自動托盤交換裝置、機器人等）將工作站緩沖器中的零件送上機床進行加工； （5）若零件完成所有加工工序，則由運輸裝置送往卸卡站緩沖器，等待出線，否則由運輸裝置送往下一工序工作站緩沖器或系統(tǒng)集中緩沖托盤站等待進一步加工，即轉(zhuǎn)向（3）； （6）由裝卸站將已完成本次入線加工任務(wù)的工件從夾具和托盤上卸下，若該工件已完成全部加工任務(wù)，則將其出系統(tǒng)外，否則將其重新送回輸入緩沖區(qū)等待再次進線加工，即轉(zhuǎn)向（1）。 L： 裝卸

11、站（入） U：裝卸站（出） P：托盤站零件三、單元級制造系統(tǒng)的運行原理 單元級制造系統(tǒng)的運行過程包括物料加工和管理控制兩條主線。 物料加工主線主要完成兩方面任務(wù)：一是完成與單元級制造系統(tǒng)相關(guān)的物料輸送任務(wù)，如將外部原材料輸入系統(tǒng)、將加工好的成品零件輸送出系統(tǒng)，將在制品在系統(tǒng)內(nèi)各工作站間傳遞和輸送等；二是根據(jù)控制指令和設(shè)計、工藝要求完成零件各工序的加工處理任務(wù)。 三、單元級制造系統(tǒng)的運行原理 單元級制造系統(tǒng)的運行過程包括單元級制造系統(tǒng)管理控制的主要任務(wù) 按照上級下達的生產(chǎn)指令，對單元級制造系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)活動進行有效控制，以按規(guī)定的生產(chǎn)控制與管理目標高效益地完成全部生產(chǎn)任務(wù)。其主要內(nèi)容包括：對給定生

12、產(chǎn)任務(wù)的優(yōu)化分批，實施單元內(nèi)工作站和其它設(shè)備資源的合理分配和利用，對單元內(nèi)的作業(yè)和資源進行動態(tài)調(diào)度，對系統(tǒng)的運行過程進行實時監(jiān)控。此外，還需將單元級制造系統(tǒng)的運行狀況向車間級管理控制系統(tǒng)實時反饋。 單元級制造系統(tǒng)管理控制的主要任務(wù) 按照上級下達的生產(chǎn)指令，對單元級制造系統(tǒng)的運行過程 單元級制造系統(tǒng)的運行過程 3.1 概述3.2 現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)3.3 單元級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 3.4 車間級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 3.5 工廠級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理3.6 跨企業(yè)與全球制造系統(tǒng) 142356內(nèi)容提要3.1 概述142356內(nèi)容提要3-4 車間級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 與運行原理 一、車

13、間級制造系統(tǒng)的功能 車間級制造系統(tǒng)的基本功能是組織和管理制造單元的運行，最優(yōu)完成上級下達的生產(chǎn)任務(wù)。 3-4 車間級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 與運行原理二、車間級制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu) 二、車間級制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu) 三、車間級制造系統(tǒng)的運行原理 三、車間級制造系統(tǒng)的運行原理 3.1 概述3.2 現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)3.3 單元級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 3.4 車間級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 3.5 工廠級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理3.6 跨企業(yè)與全球制造系統(tǒng) 152346內(nèi)容提要3.1 概述152346內(nèi)容提要3-5 工廠級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 與運行原理 在大制造概念下，工廠級制造系統(tǒng)是一個完善的制造系統(tǒng)，它可完成將制造資源（包括制造信息、原材料、能源等）轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎卯a(chǎn)品并保證其正常使用的全過程。 一、工廠級制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu) 隨著制造模式的不同，工廠級制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)有較大差異，圖3-21所示為一種典型結(jié)構(gòu)。3-5 工廠級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 與運行原理圖3-21 工廠級制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)圖3-21 工廠級制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)二、工廠級制造系統(tǒng)的運行原理 二、工廠級制造系統(tǒng)的運行原理 3.1 概述3.2 現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)3.3 單元級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 3.4 車間級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理 3.5 工廠級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理3.6 跨企業(yè)與全球制造系統(tǒng) 162345內(nèi)