集成制造系統(tǒng)

集成制造系統(tǒng)第一節(jié)基本概念1.制造系統(tǒng)的構成

1)機械制造系統(tǒng)的特征結構方面：制造過程涉及的硬件及相關軟件的統(tǒng)一整體功能方面：將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)槌善坊虬氤善返妮斎胼敵鱿到y(tǒng)過程方面：制造生產(chǎn)的運行過程，多個制造環(huán)節(jié)的統(tǒng)一共同體第2頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

2)機械制造系統(tǒng)內(nèi)部的三個組成部分：物料流：加工過程是物料輸入和輸出的動態(tài)過程，這些物料(包括各種材料、工具、量具、夾具以及其他輔助材料)在系統(tǒng)內(nèi)的運動，構成了物料流。信息流：加工過程中靜態(tài)信息與動態(tài)信息和機械加工過程的各個組成部分之間的交換、交流以及相互作用，構成了信息流。能量流：機械制造系統(tǒng)內(nèi)各部件的運轉(zhuǎn)所消耗的能量以及加工過程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)移構成了系統(tǒng)的能量流。三個組成部分相互聯(lián)系、相互影響，不可分割。第3頁,共92頁，2024年2月25日，星期天2.集成的概念集成來源于企業(yè)的實際需求，是系統(tǒng)概念的延伸，它強調(diào)組成系統(tǒng)各部分之間的有機、協(xié)調(diào)工作已發(fā)揮整體效益，達到整體優(yōu)化的目的。企業(yè)實現(xiàn)集成的收獲：

?減少數(shù)據(jù)冗余，實現(xiàn)信息共享

?便于合理的規(guī)劃和分布數(shù)據(jù)

?便于進行規(guī)模優(yōu)化

?便于實現(xiàn)并行工程，提高效率和效益第4頁,共92頁，2024年2月25日，星期天3.集成的要求和方式集成的要求：

?應包括各種加工設備以及通信設備在內(nèi)的部分或全部硬件資源

?應包括軟件資源

?應建立企業(yè)信息模型，做到信息共享

?企業(yè)各部門應協(xié)調(diào)一致，各職能緊密聯(lián)系

?強調(diào)人的地位和作用方式：硬件集成、軟件集成、數(shù)據(jù)和信息集成、各功能集成、人和組織的集成，尤其是要注意人和組織的集成。第5頁,共92頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)柔性制造技術應用計算機輔助制造技術，將數(shù)控機床、加工中心、物料自動儲存?zhèn)魉脱b置和輔助控制裝置等在計算機的統(tǒng)一控制下，形成柔性加工自動生產(chǎn)線，既柔性制造系統(tǒng)。第6頁,共92頁，2024年2月25日，星期天1.柔性制造技術中“柔性”的概念

1)設備柔性：指制造系統(tǒng)中能加工不同類型零件所具備的轉(zhuǎn)換能力，其中包括刀具轉(zhuǎn)換、夾具轉(zhuǎn)換等。

2)工藝柔性：能以多種工藝方法加工某一零件組的能力。如鏜、銑、鉆、鉸、攻螺紋等加工。

3)工序柔性：能自動改變零件加工工序的能力。

4)路徑柔性：能自動更變零件加工路徑。如遇到系統(tǒng)中某臺設備的故障,能自動將工件轉(zhuǎn)換到另一臺設備上加工?？梢愿鶕?jù)負荷,自動改變加工路線,提高利用率,減少等待時間。

5)產(chǎn)品柔性：產(chǎn)品改變時能經(jīng)濟、迅速的轉(zhuǎn)產(chǎn)。

6)批量柔性：能在不同批量下運行都能獲取經(jīng)濟效益。

7)擴展柔性：能根據(jù)生產(chǎn)的需要組建和擴展生產(chǎn)能力。第7頁,共92頁，2024年2月25日，星期天1)FMC柔性制造單元

通常配置有零件緩沖區(qū)、刀具自動更換裝置的數(shù)控機床或加工中心與工件存儲運輸裝置組成。

柔性制造單元中數(shù)控機床數(shù)量約1--3臺，具有加工多品種,中小批量靈活的生產(chǎn)能力。

可以作為FMS中的基本單元,也可視為小規(guī)模的FMS。

它的自動化程度略低于FMS,但其投資比FMS少得多，而經(jīng)濟效益相接近。這是中小型企業(yè)優(yōu)先發(fā)展的機型,當生產(chǎn)規(guī)模擴大時,FMC可以重組和擴展,以適應生產(chǎn)規(guī)模的需求。2.柔性制造技術的類型第8頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設備(或FMC),物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)等組成的自動化制造系統(tǒng)。

一個柔性制造系統(tǒng)一般可概括為由下列三個部分組成，一是可編程控制的加工系統(tǒng)，二是自動化的物料儲運系統(tǒng)，三是計算機控制系統(tǒng)。

三個系統(tǒng)的有機結合，構成了一個制造系統(tǒng)的能量流(通過制造工藝改變工件的形狀和尺寸)、物料流(主要指工件流和刀具流)和信息流(制造過程的信息和數(shù)據(jù)處理)。2)FMS柔性制造系統(tǒng)

第9頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

FMF是FMS擴大達到全廠范圍內(nèi)的生產(chǎn)管理過程。機械加工過程和物料儲運過程全盤自動化。它的主要特點是：1)分布式多級計算機系統(tǒng)，生產(chǎn)計劃、日生產(chǎn)進度計劃的生產(chǎn)管理的主計算機，它與CAD/CAM系統(tǒng)相聯(lián)，以取得自動編制加工用的數(shù)控程序數(shù)據(jù)。2)FMF全部的日程計劃進度和作業(yè)可以由主計算機和各級計算機通過在線控制系統(tǒng)進行調(diào)整，并可以進行無人化加工。3)CNC機床的數(shù)量一般在十幾臺到幾十臺?？梢允歉鞣N形式的加工中心、車削中心、CNC機床等。4)系統(tǒng)可以全自動地加工各種形狀、尺寸和材料的工件。全部刀具可以自動交換、自動檢測磨損或損壞的刀具，能自動更新廢舊刀具。5)物料儲運系統(tǒng)必須包括自動立體倉庫，以滿足存取為數(shù)眾多的工件和刀具的需求。系統(tǒng)可以從自動立體倉庫中提取所需的坯料，并以最有效的途徑實現(xiàn)物流和進行加工。3)FMF柔性制造工廠第10頁,共92頁，2024年2月25日，星期天1)加工系統(tǒng)

加工系統(tǒng)實際是完成改變物性任務的執(zhí)行系統(tǒng)，主要由數(shù)控機床、加工中心等加工設備(有的FMS還帶有工件清洗、在線檢測等輔助與檢測設備)構成。

對加工箱體類零件為主的FMS而言,通常配置數(shù)控加工中心,CNC銑床等；對于加工軸類零件為主的FMS,則配有CNC車削中心,CNC車床和CNC磨床；對于加工復雜零件的FMS,由于數(shù)控機床的刀庫容量有限,必要時要增加機外自動交換刀庫。3.柔性制造系統(tǒng)的組成第11頁,共92頁，2024年2月25日，星期天2)物料儲運系統(tǒng)

FMS中的物料主要指的是工件(毛坯)、刀具、夾具、切屑以及切削液等。物料儲運系統(tǒng)就是實現(xiàn)對物料的自動識別、存儲、分配、輸送、交換和管理的系統(tǒng)。3)計算機控制系統(tǒng)通過主控計算機或分布式計算機系統(tǒng)實現(xiàn)，大多采用3級分布式體系結構，它們是：第一級：設備層第二級：工作站層第三級：單元層單元級控制系統(tǒng)是FMS控制系統(tǒng)核心。第12頁,共92頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)計算機集成制造系統(tǒng)

美國學者JosephHarrington博士1973年首先提出“計算機集成制造”(ComputerIntegratedManufacturing,CIM)概念，其基本思想是：

?企業(yè)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)是不可分割的，應該加以統(tǒng)一處理；

?整個生產(chǎn)過程實質(zhì)上也是對信息的采集、傳遞和加工處理的過程，在企業(yè)中主要存在信息流和物流這兩種運動過程，而物流又是受信息流控制的。第13頁,共92頁，2024年2月25日，星期天“自動化孤島”第14頁,共92頁，2024年2月25日，星期天1+1=2?

第15頁,共92頁，2024年2月25日，星期天將“自動化孤島”集成在一起第16頁,共92頁，2024年2月25日，星期天將“自動化孤島”集成在一起第17頁,共92頁，2024年2月25日，星期天CIM和CIMS的定義CIM是一種組織、管理與運行企業(yè)的哲理。它將傳統(tǒng)的制造技術與現(xiàn)代信息技術、管理技術、自動化技術、系統(tǒng)工程技術等有機結合，借助計算機(硬、軟件)，使企業(yè)產(chǎn)品全生命周期——市場需求分析、產(chǎn)品定義、研究開發(fā)、設計、制造、支持(包括質(zhì)量、銷售、采購、發(fā)送、服務)以及產(chǎn)品最后報廢、環(huán)境處理等各階段活動中有關人/組織、經(jīng)營管理和技術三要素及其信息流、物流和價值流有機集成并優(yōu)化運行，實現(xiàn)企業(yè)制造活動的計算機化、信息化、智能化、集成優(yōu)化，以達到產(chǎn)品上市快、高質(zhì)、低耗、服務好、環(huán)境清潔，進而提高企業(yè)的柔性、健壯性、敏捷性，使企業(yè)贏得市場競爭。CIMS是一種基于CIM哲理構成的計算機化、信息化、智能化、集成優(yōu)化的制造系統(tǒng)。第18頁,共92頁，2024年2月25日，星期天對CIM和CIMS的進一步說明?CIM是一種組織、管理與運行企業(yè)的哲理。其目的是使企業(yè)達到產(chǎn)品上市快、高質(zhì)、低耗、服務好、環(huán)境清潔，進而提高企業(yè)的柔性、健壯性、敏捷性，使企業(yè)贏得市場競爭。因此，CIM/CIMS不是企業(yè)的目標，而是達到企業(yè)目標的手段之一；?CIMS的核心在集成。企業(yè)生產(chǎn)過程中的各個環(huán)節(jié)是一個不可分的整體，要以系統(tǒng)的觀點進行優(yōu)化。此處的優(yōu)化是指對企業(yè)生產(chǎn)過程各階段活動中有關人/組織、經(jīng)營管理和技術三要素及其信息流、物流和價值流有機集成并優(yōu)化；?CIM技術是傳統(tǒng)的制造技術與現(xiàn)代信息技術、管理技術、自動化技術、系統(tǒng)工程技術等的有機結合，其包括總體技術、支撐技術、設計自動化技術、制造自動化技術和管理自動化技術；?CIMS的主要特點是計算機化、信息化、智能化、集成優(yōu)化，CIM哲理和相關技術既可用于離散型制造業(yè)，也可用于流程和混合型制造業(yè)；?CIM是生產(chǎn)力發(fā)展的必然結果；CIM不是排他的，如CIM與LP。第19頁,共92頁，2024年2月25日，星期天CIMS輸入輸出第20頁,共92頁，2024年2月25日，星期天CIMS相關技術第21頁,共92頁，2024年2月25日，星期天CIMS的組成及其功能

CIMS包含了一個制造企業(yè)的設計、制造、經(jīng)營管理三種主要功能，要使這三者集成起來，還需要一個支持環(huán)境，即分布式數(shù)據(jù)庫和計算機網(wǎng)絡以及指導集成運行的系統(tǒng)技術。組成：四個功能分系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)(MIS)：以MRPII為核心，CIMS的神經(jīng)中樞，指揮與控制其它部分的運行。工程設計自動化系統(tǒng)：含CAD、CAPP、CAM三部分。CIMS的主要信息源。制造自動化系統(tǒng)：CIMS信息流與物料流的結合點，CIMS最終產(chǎn)生經(jīng)濟效益的聚集地。第22頁,共92頁，2024年2月25日，星期天質(zhì)量保證系統(tǒng)：采集CIMS內(nèi)與質(zhì)量有關的數(shù)據(jù)，保障企業(yè)生產(chǎn)目標的實現(xiàn)。含決策、檢測與數(shù)據(jù)采集、評價、控制與跟蹤幾個子系統(tǒng)。兩個支撐分系統(tǒng)

CIMS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：支撐系統(tǒng)，CIMS信息集成的關鍵之一，實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)的集成與共享。一般采用集中與分布相結合的方式。

CIMS計算機通信網(wǎng)絡系統(tǒng)：CIMS的另一個主要支撐技術，實現(xiàn)各分系統(tǒng)之間的通信、交流，完成系統(tǒng)的集成。第23頁,共92頁，2024年2月25日，星期天CIMS面向功能構成的系統(tǒng)結構

為控制CIMS控制系統(tǒng)的復雜性和簡化實施，采用橫向或縱向的分解與集成，形成多層遞階控制結構或由“核”核若干層外圍組成的輪式結構。

優(yōu)點：把CIMS系統(tǒng)分解成幾個分系統(tǒng)，減少全局控制和開發(fā)的難度。美國制造工程師學會在1985年發(fā)表的CIMS最早輪圖，含義是十分明確的，即在計算機技術的支持下，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營、生產(chǎn)等主要環(huán)節(jié)的集成。第24頁,共92頁，2024年2月25日，星期天第25頁,共92頁，2024年2月25日，星期天CIMS在我國的發(fā)展及實施CIMS的效益目標：我國“863計劃”中將CIMS確定為自動化領域的主題研究項目之一，并規(guī)定了我國863/CIMS的戰(zhàn)略目標為：跟蹤國際CIMS有關技術的發(fā)展；掌握CIMS關鍵技術；在制造業(yè)中建立能獲得綜合經(jīng)濟效益并能帶動全局的CIMS示范工廠，通過推廣應用及產(chǎn)品化促進我國CIMS高技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

方針：效益驅(qū)動、總體規(guī)劃、重點突破、分步實施、推廣應用第26頁,共92頁，2024年2月25日，星期天發(fā)展：經(jīng)過十多年的努力，我國CIMS事業(yè)取得了迅速發(fā)展，已形成了一個健全的組織和一支研究隊伍；實現(xiàn)了我國CIMS研究和開發(fā)的基本框架；建設研究環(huán)境和工程環(huán)境，包括一個國家CIMS實驗工程中心和7個單元技術開放實驗室，完成了一大批課題的研究工作，陸續(xù)選定了一批CIMS典型應用工廠作為利用CIMS推動企業(yè)技術改造的示范點；這些工廠包括飛機、機床、大型鼓風機、紡織機械、汽車、家電、服裝以及鋼鐵、化工等行業(yè)。第27頁,共92頁，2024年2月25日，星期天效益：

實施CIMS的效益主要體現(xiàn)在信息集成的效益上；由于系統(tǒng)集成度提高，使各功能分系統(tǒng)間的配合和參數(shù)配置更加優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力得到更有效的利用，減少實際存在于企業(yè)生產(chǎn)中的各種資源浪費，同時使管理科學化，提高企業(yè)對市場的響應能力。具體表現(xiàn)在：1)提高產(chǎn)品質(zhì)量2)提高設備利用率3)提高科學管理水平。實施CIMS后，明顯提高企業(yè)新品開發(fā)能力，提高企業(yè)市場競爭能力。產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，交貨期短而準確，價格合理，企業(yè)的信譽隨之提高；

CIMS在其發(fā)展歷程中的主要應用對象是離散型制造業(yè)(約占全部制造業(yè)的50%)。第28頁,共92頁，2024年2月25日，星期天必須指出

CIMS的思想、系統(tǒng)方法和集成技術同樣可用于諸如連續(xù)型或混合型企業(yè)中，國內(nèi)外在電器、化工、電子元件、鋼鐵行業(yè)中已有不少企業(yè)實施CIMS應用工程并取得了成功。第29頁,共92頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)其他先進制造技術1.并行工程(ConcurrentEngineering，CE)

并行工程是集成地、并行地設計產(chǎn)品及其相關的各種過程(包括制造過程和支持過程)的系統(tǒng)方法。這種方法要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設計一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢處理的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶要求。并行工程的提出順序生產(chǎn)方式：市場調(diào)研—產(chǎn)品計劃—產(chǎn)品設計—試制樣機—修改設計—工藝準備—正式投產(chǎn)。缺陷：設計過程中不能及早考慮制造過程及質(zhì)量保證等問題第30頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

并行工程是對產(chǎn)品及其相關過程(包括制造過程及其它支持過程)進行并行、一體化設計的一種系統(tǒng)化工作模式，其運行機理的要點表現(xiàn)在兩方面：一方面突出人的作用，強調(diào)人們的協(xié)調(diào)工作；另一方面，要求一體化、并行地進行產(chǎn)品及其相關過程的設計，尤其注意早期的概念設計階段的并行與協(xié)調(diào)。

并行工程的核心內(nèi)容是并行設計，即在產(chǎn)品設計階段盡可能同時考慮產(chǎn)品生命周期的所有影響，及時全面評價產(chǎn)品設計，提出改進的反饋信息及時改進產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品設計、工藝設計、制造一次成功，以達到降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的目的。第31頁,共92頁，2024年2月25日，星期天第32頁,共92頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)品形成過程昨天-今天-明天產(chǎn)品規(guī)劃概念設計生產(chǎn)準備詳細設計昨天過程序列產(chǎn)品規(guī)劃概念設計詳細設計生產(chǎn)準備PDM數(shù)字模型過程管理明天過程流產(chǎn)品規(guī)劃概念設計詳細設計生產(chǎn)準備PDM今天過程鏈第33頁,共92頁，2024年2月25日，星期天豐田汽車公司的并行工程系統(tǒng)規(guī)劃車型設計產(chǎn)品設計生產(chǎn)準備生產(chǎn)財務.會計Finance/Accounting開發(fā)期LengthofDevelopmentTime規(guī)劃Planning

車形設計Stylingdesign

Engineering產(chǎn)品設計DesignPrototypeFabrication&Testing試制評價Productionengineering生產(chǎn)準備生產(chǎn)Production零部件廠家PartssuppliersProductionengineeringProduction規(guī)劃Planning車形設計Stylingdesign產(chǎn)品設計EngineeringDesign試制.評價PrototypeFabrication&Testing生產(chǎn)準備生產(chǎn)試制評價第34頁,共92頁，2024年2月25日，星期天CE的特點強調(diào)團隊工作(TeamWork)

強調(diào)設計過程的并行性強調(diào)設計過程的系統(tǒng)性強調(diào)設計過程的快速反饋第35頁,共92頁，2024年2月25日，星期天第36頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

CE的目標：縮短產(chǎn)品的提前期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

CE的組織：強調(diào)設計群體的協(xié)同工作(TeamWork)，注重協(xié)同的組織形式、協(xié)同的設計思想以及所產(chǎn)生的協(xié)同效益。

CE的方法與工具：除常規(guī)的計算機輔助設計和軟件溝外，著重在數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)管理和通信技術。

CIMS作為制造系統(tǒng)為CE的運用提供了理想的集成環(huán)境，CE在CIMS中的應用能更好地解決CIMS中產(chǎn)品設計的效率問題。第37頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

CE的關鍵技術并行工程是集成地并行地設計產(chǎn)品及相關過程的系統(tǒng)化方法。關鍵技術是：并行產(chǎn)品開發(fā)過程建模、仿真與優(yōu)化并行工程的集成產(chǎn)品開發(fā)團隊并行工程協(xié)同工作環(huán)境數(shù)字化產(chǎn)品建模與CAX/DFX使能工具

CE在先進制造技術中的地位和作用并行工程在先進制造技術中具有承上啟下的作用。第38頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

2.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDMPDM的定義：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)以產(chǎn)品為中心，通過計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫技術，把企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與產(chǎn)品相關的信息和過程集成起來，統(tǒng)一管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其生命周期內(nèi)保持一致、最新和安全，從而縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低成本、提高質(zhì)量、改善性能，使企業(yè)贏得主動權和競爭優(yōu)勢。與產(chǎn)品相關的信息包括項目計劃、設計數(shù)據(jù)、產(chǎn)品模型、工程圖紙、技術規(guī)范、工藝資料等；與產(chǎn)品相關的過程包括工作流程、機構關系等過程處理程序。第39頁,共92頁，2024年2月25日，星期天在開發(fā)和設計的工作中，正確的文檔應該在正確的時候送到正確的地方需求功能圖計算資料產(chǎn)品目錄標準圖紙零件表準則規(guī)格說明書材料表工具單DINISO第40頁,共92頁，2024年2月25日，星期天人工環(huán)境下的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理檔案室文件發(fā)放放發(fā)件文工藝文件(紙介質(zhì))產(chǎn)品圖紙(紙介質(zhì))物料文件(紙介質(zhì))其他文件(紙介質(zhì))網(wǎng)絡產(chǎn)品設計

CAD/CAE生產(chǎn)管理

MRP/ERP其他部門信息孤島信息孤島信息孤島電子文檔

工藝設計

CAPP/CAM信息孤島電子文檔電子文檔電子文檔第41頁,共92頁，2024年2月25日，星期天重要工作查找通知檢查歸檔分類設計計算繪圖建立零件表修改利用PDM可以大大簡化開發(fā)和設計工作基于PDM的系統(tǒng)解決方案圖紙管理文檔管理零件分類產(chǎn)品結構管理BOM生成2D/3D-CADFEMDTP文檔保存零件管理第42頁,共92頁，2024年2月25日，星期天進一步分析，PDM可以定義為以軟件技術為基礎，以產(chǎn)品為核心，實現(xiàn)對產(chǎn)品相關的數(shù)據(jù)、過程、資源一體化集成管理的技術。PDM以產(chǎn)品為管理的核心，以數(shù)據(jù)、過程和資源為管理信息的三大要素。

PDM進行信息管理的兩條主線是靜態(tài)的產(chǎn)品結構和動態(tài)的產(chǎn)品設計流程，所有的信息組織和資源管理都是圍繞產(chǎn)品設計展開的。核心思想是設計數(shù)據(jù)的有序、設計過程的優(yōu)化和資源的共享。第43頁,共92頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)的原理M-CADE-CADCAPPFEMDTPPDMClientPDMClientPDMClientMetadaten文件系統(tǒng)文檔PDMServerDBServer數(shù)據(jù)庫第44頁,共92頁，2024年2月25日，星期天利用PDM實現(xiàn)異地設計PDMServerInternet/LAN/WANClientLocalFilesFilesDBFilesDBFilesDB第45頁,共92頁，2024年2月25日，星期天PDM系統(tǒng)中工作流管理第46頁,共92頁，2024年2月25日，星期天PDM系統(tǒng)的基本功能與應用基本功能

--產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)和文件的存儲、管理與共享

--產(chǎn)品數(shù)據(jù)和文件的生成和變更過程的工作流控制

--產(chǎn)品結構的配置與歷史管理全局應用

--支持成組技術與模塊化設計

--支持并行工程(CE/DFX)--知識管理(KM)的框架

--支持與生產(chǎn)系統(tǒng)(ERP)的集成

--產(chǎn)品全生命周期管理(PLM)的核心第47頁,共92頁，2024年2月25日，星期天PDM系統(tǒng)解決的問題充分利用成熟設計支持并行工程的組織原則、設計方法與工作流程建立標準/外購件庫直至企業(yè)標準/知識庫按規(guī)則配置變型產(chǎn)品，支持模塊化設計支持設計階段的成本控制確定更改影響、保存/追溯更改歷史(版本)

支持質(zhì)量保證體系和程序的執(zhí)行保證生產(chǎn)系統(tǒng)獲得及時、準確的數(shù)據(jù)和信息第48頁,共92頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)品設計

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1)制造的敏捷性敏捷制造(AgileManufacturing)，是20世紀90年代興起的先進制造技術和管理思想。這種方法面向現(xiàn)代企業(yè)集團化、虛擬化的需求，能夠極大地提高企業(yè)對市場反應的敏捷性和適應能力。敏捷制造作為一種制造哲理，目的是提高企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營上的敏捷性，及時滿足市場多樣化的需求；作為一種管理思想，其核心在于通過虛擬企業(yè)的形式，最大限度地提高資源利用率，充分利用轉(zhuǎn)瞬即逝的市場機遇。定義：以柔性生產(chǎn)技術和動態(tài)組織結構為特點，以高素質(zhì)、協(xié)同良好的工作人員為核心，實施企業(yè)間網(wǎng)絡集成，形成快速響應市場的社會化制造體系。3.敏捷制造(AM)第51頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

2)敏捷制造的特征

(1)與其他先進制造模式相比較，敏捷制造的主要特征

?以滿足用戶要求，獲得利潤為目標。

?以競爭能力和信譽為依據(jù)，選擇組成動態(tài)公司的合作伙伴。

?基于合作間的相互信任、分工協(xié)作、共同目標來有力地增強整體實力。

?把知識、技藝、信息投入最底層生產(chǎn)線。第52頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

(2)與傳統(tǒng)的大量生產(chǎn)方式相比，敏捷制造主要特征

?全新的企業(yè)合作關系—虛擬企業(yè)(virtualenterprise)或動態(tài)聯(lián)盟。

?大范圍的通訊基礎結構。在信息交換和通訊聯(lián)系方面，必須有一個能將正確的信息在正確的時間送給正確的人的“準時信息系統(tǒng)”(justintimeinformationsystem)，作為靈活的管理系統(tǒng)的基礎，通過信息高速公路與國際互聯(lián)網(wǎng)絡將全球范圍的企業(yè)相聯(lián)。

?為訂單而設計、為訂單而制造的生產(chǎn)方式。

?高度柔性的、模塊化的、可伸縮的生產(chǎn)制造系統(tǒng)。這種柔性生產(chǎn)系統(tǒng)往往規(guī)模有限，但成本與批量無關，在同一系統(tǒng)內(nèi)可生產(chǎn)出的產(chǎn)品品種是無限的。第53頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

?柔性化、模塊化的產(chǎn)品設計方法。

?“高質(zhì)量”的產(chǎn)品。敏捷制造的質(zhì)量觀念已變成使整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)的用戶滿意，企業(yè)將質(zhì)量跟蹤持續(xù)到產(chǎn)品報廢為止。

?有知識、有技術的人是企業(yè)成功的關鍵因素。在敏捷企業(yè)中，認為解決問題靠的是人，不是單純的技術，敏捷制造系統(tǒng)的能力將不受限于設備，而只受限于勞動者的想像力、創(chuàng)造力和技能。

?基于信任的雇傭關系。雇員與雇主之間將建立一種新型的“社會合同”的關系，大家能意識到為了長遠利益而和睦相處。第54頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

?基于任務的組織與管理。敏捷制造企業(yè)的基層單位是“多學科群體”(multidisciplineteam)的項目組，是以任務為中心的一種動態(tài)組合，敏捷企業(yè)強調(diào)權力分散，把職權下放到項目，提倡“基于統(tǒng)觀全局的管理”模式，要求各個項目組都能了解全局的遠景，胸懷企業(yè)全局，明確工作的目標和任務的時間要求，而完成任務的中間過程則完全可以自主。

?對社會的正效應。大量生產(chǎn)方式通常只關心企業(yè)本身效益，不關心對社會的影響，所以通常會帶來不同程度的環(huán)境污染，能源浪費及失業(yè)等社會問題。而敏捷制造則要全面消除企業(yè)生產(chǎn)給社會造成的不利影響，企業(yè)必須完全服務于社會。第55頁,共92頁，2024年2月25日，星期天一個跨國虛擬企業(yè)的結構第56頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

3)動態(tài)聯(lián)盟的組成及其特點

組成：(1)盟主；(2)盟員。虛擬企業(yè)的特點：(1)功能的虛擬化；(2)組織的虛擬化；(3)地域的虛擬化；(4)時限性；(5)虛實性；(6)協(xié)同性。創(chuàng)新能力較強的企業(yè)可以通過敏捷制造，作為動態(tài)聯(lián)盟的盟主，專攻附加值較高的部分，其他企業(yè)也可通過參加動態(tài)聯(lián)盟，發(fā)揮自身優(yōu)勢，形成規(guī)模效益。由于敏捷企業(yè)的目的在于提高資源利用率，進行敏捷化生產(chǎn)，因而也不可能有千篇一律的模式，不同的企業(yè)有不同的做法，但都具有以下特點：(1)設備柔性；(2)組織上的敏捷性；(3)高素質(zhì)綜合型人才；(4)企業(yè)的虛擬化。第57頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

4)敏捷化工程的結構和支撐技術

組成結構框架的關鍵因素有以下特征：

(1)對企業(yè)競爭能力有重大影響；

(2)雖有成功的實例，但其實現(xiàn)機制還沒有被充分認識；

(3)工業(yè)界已看到其重要性，準備付諸實施；

(4)不包括那些雖然重要，但已被廣大企業(yè)理解并采用的因素。信息技術是實施敏捷化工程的基礎，支撐技術如下：

(1)計算機網(wǎng)絡通訊技術。

(2)信息集成技術。

(3)電子數(shù)據(jù)交換(EDI)標準化。

(4)并行工程技術。

(5)建模與仿真技術。第58頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

4.準時生產(chǎn)模式1)準時生產(chǎn)的概念準時JIT(JustInTime)生產(chǎn)是20世紀70年代末日本豐田汽車制造公司首先應用。宗旨：使用最少量的設備、裝置、物料和人力資源，在規(guī)定的時間、地點，提供必要數(shù)量的零部件，達到以最低的成本、最高的效益、最好的質(zhì)量、零庫存進行生產(chǎn)和完成交貨的目的。第59頁,共92頁，2024年2月25日，星期天第60頁,共92頁，2024年2月25日，星期天2)JIT生產(chǎn)方式的基本思想(1)準時生產(chǎn)的目標傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式一般是上一道工序向下一道工序供應零部件，采取增加在制品的儲備量以應付生產(chǎn)中的失調(diào)或事故導致的需求變化，久而久之，會導致在制品的過剩和積壓，占用過多的資金，成本增加，不利于市場競爭。準時生產(chǎn)JIT的目標就是盡量減少庫存或?qū)崿F(xiàn)零庫存的生產(chǎn)。JIT強調(diào)：“只在必要的時候，按必要的數(shù)量，生產(chǎn)必要的產(chǎn)品(零件、部件、成品)”，做到“準時領取、準時運送、準時生產(chǎn)”

第61頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

(2)JIT生產(chǎn)方式的基本思想由后工序向前工序領取零部件按件傳送在制品均衡生產(chǎn)質(zhì)量保證彈性配置作業(yè)人數(shù)用最后的裝配工序調(diào)整和平衡全部生產(chǎn)過程第62頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

3)看板管理看板(Kanban)管理是準時生產(chǎn)JIT的核心內(nèi)容之一。即按準時生產(chǎn)的概念把后工序看成用戶，只有后工序提出要求時，前工序才允許生產(chǎn)，看板充當傳遞生產(chǎn)指令的角色。(1)看板的形式看板實際上就是一種記載著生產(chǎn)信息的卡片?！皞鬟f看板”(即取貨看板)和“生產(chǎn)看板”(即訂貨看板)第63頁,共92頁，2024年2月25日，星期天第64頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

(2)看板使用方式第65頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

4)JIT與MRPII的異同點JIT與MRPII是兩種現(xiàn)代化生產(chǎn)的管理方法，它們服務于共同的管理目標，即提高生產(chǎn)效率，減少庫存費用和改善用戶服務。JIT與MRPII的差異也是明顯的如后表所示。第66頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

JIT與MRPII的主要差別比較項目JITMRPII起源起源于日本在美國發(fā)展起來適用的生產(chǎn)環(huán)境適用于生產(chǎn)高度重復性產(chǎn)品的系統(tǒng)適用于批量生產(chǎn)、按用戶訂單生產(chǎn)、產(chǎn)品多變所需設備物料計劃、能力計劃、車間控制都可以由人工完成，不一定需要有計算機系統(tǒng)以計算機為工具，需要一定的軟、硬件，投資費用高管理范圍管理范圍較窄管理范圍廣，既能作為一個經(jīng)營戰(zhàn)略計劃系統(tǒng)，也可作為一個生產(chǎn)控制系統(tǒng)使用對待庫存的管理思想認為庫存是一種浪費，想方設法降低庫存，努力采用小批量生產(chǎn)認為必要的一定的庫存量是一種保護措施，是維持生產(chǎn)穩(wěn)定的一個因素管理模式利用看板的“拉”式生產(chǎn)管理模式，不斷促進生產(chǎn)者降低在制品庫存、縮短生產(chǎn)提前期“推”式生產(chǎn)管理模式，強調(diào)系統(tǒng)中各部門、各加工中心的計劃與協(xié)調(diào)，要按作業(yè)計劃完成作業(yè)，不鼓勵提前完工第67頁,共92頁，2024年2月25日，星期天5.精益生產(chǎn)(LP)

精益生產(chǎn)(LeanProduction)又譯為精良生產(chǎn)、精簡生產(chǎn)，即精益求精。

LP是由美國麻省理工學院提出的一種企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略體系，它匯集了后勤保證體系和供給鏈的核心思想及JIT的哲理，綜合了單件小批量生產(chǎn)與大批大量生產(chǎn)的優(yōu)點，以實現(xiàn)用較少的投入生產(chǎn)出能滿足客戶多方面需求的高質(zhì)量的產(chǎn)品。LP把客戶、銷售代理商、供應商、協(xié)作單位納入生產(chǎn)體系，按客戶不斷變化的需求同步組織生產(chǎn)，時刻保持產(chǎn)品的高質(zhì)量、多樣化和靈活性。LP要求杜絕浪費，合理利用資源，最大限度地消除一切不對產(chǎn)品增值作用的無效勞動。LP高度重視人的作用和團隊精神，要求人們進取不懈，永無止境地追求盡善盡美。第68頁,共92頁，2024年2月25日，星期天1)福特生產(chǎn)模式與豐田生產(chǎn)模式

豐田模式采取了如下對策：

(1)按訂單組織生產(chǎn)。

(2)按新產(chǎn)品開發(fā)組織工作組。

(3)成立生產(chǎn)班組井強化其職能。

(4)組建準時供貨的協(xié)作體系。

(5)激發(fā)職工的主動性。第69頁,共92頁，2024年2月25日，星期天2)精益生產(chǎn)及其特征

(1)以用戶為“上帝”。

(2)以職工為中心。

(3)以“精簡”為手段。

(4)綜合工作組和并行設計。

(5)準時(JIT)供貨方式。

(6)“零缺陷”工作目標。第70頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

1)物料需求計劃(MaterialRequirementsPlanning,MRP)，是在產(chǎn)品結構的基礎之上，運用網(wǎng)絡計劃原理，根據(jù)產(chǎn)品結構各層次物料的從屬和數(shù)量關系，以每一個物料為計劃對象，以完工日期為時間基準倒排計劃，按提前期長短區(qū)別各個物料下達計劃時間的先后順序而制訂的計劃。

2)制造資源計劃(ManufacturingResourcesPlanning,MRP-II)是在閉環(huán)MRP基礎之上，把物流和資金流結合在一起形成的完整的人機交互式的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。它主要完成企業(yè)的計劃管理、采購管理、庫存管理、生產(chǎn)管理、成本管理等功能，MRPII可以在周密的計劃下有效地利用企業(yè)的各種資源，控制資金占用、縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本。6.制造資源計劃(ManufacturingResourcesPlanning,MRPII)第71頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

3)MRP-II可以使企業(yè)產(chǎn)生如下(5點)效益：

(1)可以改善企業(yè)經(jīng)營決策，提高企業(yè)應變能力及所處的競爭地位。企業(yè)領導可以隨時了解企業(yè)生產(chǎn)、銷售、庫存等運作情況和財務狀況。

(2)實行規(guī)范管理，促進企業(yè)工作與生產(chǎn)效率的提高。

(3)降低庫存。據(jù)國外有關資料統(tǒng)計，在實施MRP-II的企業(yè)中，庫存資金的占用一般可降低15%~40%，資金的周轉(zhuǎn)次數(shù)可提高50%~200%。

(4)合理利用資源?？s短生產(chǎn)周期，提高勞動生產(chǎn)率，進一步降低成本，增加利潤。

(5)由于與財務系統(tǒng)的集成，可以大大減少對財務收支上的差錯與延誤，減少經(jīng)濟損失。同時還可以及時了解生產(chǎn)成本，輔助財務管理業(yè)務的運行。第72頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

4)MRP-II的形成與發(fā)展制造資源計劃是制造企業(yè)以生產(chǎn)計劃與控制為核心的綜合管理信息系統(tǒng)。從1960年前后由美國生產(chǎn)與庫存控制協(xié)會(APICS)第一次提出物料需求計劃的原理，開發(fā)了一套以庫存控制為核心的物料需求計劃計算機軟件系統(tǒng)開始，到20世紀70年代發(fā)展成為制造資源計劃，大致經(jīng)歷了30年時間。從制造資源計劃出現(xiàn)至今，其原理、方法和軟件都已日趨成熟和完善。

目前，國內(nèi)的科研機構和開發(fā)單位，在學習國外制造資源計劃原理的基礎上，結合中國國情，已開發(fā)出了國產(chǎn)制造資源計劃商品化軟件。第73頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

5)MRP-II的工作原理與結構

MRP-II的基本思想是：基于企業(yè)經(jīng)營目標制定生產(chǎn)計劃，圍繞物料轉(zhuǎn)化組織制造資源，實現(xiàn)按需要按時進行生產(chǎn)。它將企業(yè)產(chǎn)品中的各種物料分為獨立需求物料和相關需求物料，并按時間段確定不同時期的物料需求，從而解決庫存物料訂貨與組織生產(chǎn)問題；按照基于產(chǎn)品結構的物料需求組織生產(chǎn)，根據(jù)產(chǎn)品完工日期和產(chǎn)品結構規(guī)定生產(chǎn)計劃；根據(jù)產(chǎn)品結構的層次從屬關系，以產(chǎn)品零件為計劃對象，以完工日期為計劃基準倒排計劃，按各種零件與部件的生產(chǎn)周期反推出它們的生產(chǎn)與投入時間和數(shù)量，按提前期長短區(qū)別各種物料下達定單的優(yōu)先級，從而保證在生產(chǎn)需要時所有物料都能配套齊備，不需要時不要過早積壓，達到減少庫存量和占用資金的目的。從一定意義上講，MRP-II系統(tǒng)實現(xiàn)了物流、信息流與資金流在企業(yè)管理方面的集成，并能夠有效地對企業(yè)各種有限制造資源進行周密計劃，合理利用，提高企業(yè)的競爭力。第74頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

MRP-II系統(tǒng)分為五個計劃層次：經(jīng)營規(guī)劃(BusinessPlanning,BP)

生產(chǎn)計劃大綱主生產(chǎn)計劃(MPS)

物料需求計劃車間作業(yè)計劃(PAC)(生產(chǎn)作業(yè)控制)MRP-II計劃層次體現(xiàn)了由宏觀到微觀，由戰(zhàn)略到戰(zhàn)術，由粗到細的深化過程。下面的圖給出了MRP-II的計劃與控制層次結構(a)及組成結構和處理邏輯流程圖(b)。第75頁,共92頁，2024年2月25日，星期天第76頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

MRP-II要求企業(yè)管理達到標準規(guī)范化、算法定量化、反饋及時化和信息一致化，由此企業(yè)需要運用先進的計算機技術和現(xiàn)代化的通訊技術。MRP-II系統(tǒng)是MRP-II軟件和硬件平臺的總和，可以說是MRP-II管理思想的計算機化，所以MRP-II系統(tǒng)是企業(yè)實施MRP-II管理的工具。制造企業(yè)要推廣應用MRP-II管理,總是和企業(yè)的計算機化管理結合在一起。主要原因就在于：對于絕大部分的制造企業(yè)而言，沒有計算機化，就無法真正達到MRP-II所要求的規(guī)范化、定量化、及時化和一致化。第77頁,共92頁，2024年2月25日，星期天目前已有相當部分的中國制造企業(yè)(包括在中國的外資企業(yè))成功地實施或正在實施MRP-II管理，也有一些企業(yè)在實施MRP-II管理的道路上停滯不前，甚至于失敗，從經(jīng)驗和教訓上，總結出企業(yè)實施MRP-II成功的三個關鍵之處，即：

(1)企業(yè)領導的高度重視,積極參與和強力推進；

(2)企業(yè)的產(chǎn)品適合用MRP-II管理；

(3)企業(yè)獲得功能合適的MRP-II系統(tǒng)和有效的支持服務。第78頁,共92頁，2024年2月25日，星期天7.企業(yè)資源計劃企業(yè)資源計劃(EnterpriseResourcesPlanning，即ERP)，是基于計算機技術和管理科學的最新發(fā)展，從理論和實踐兩個方面，提供的企業(yè)(以制造業(yè)為代表)整體經(jīng)營管理解決方案。ERP超越了傳統(tǒng)MRP-II的概念，吸收了準時生產(chǎn)(JIT)，全面質(zhì)量管理(TQC)等管理思想，擴展了管理信息系統(tǒng)的范圍，除財務、分銷、生產(chǎn)管理、人力資源外，還集成了質(zhì)量管理、決策支持等多種功能，并支持國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)和外部網(wǎng)(Extranet)、電子商務(E-Business)等。第79頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

1)ERP系統(tǒng)概念的提出在MRP-II出現(xiàn)后的10余年間，其原理、方法和軟件都成熟和完善起來。但與此同時，又出現(xiàn)了許多新的管理思想、管理方法。計算機和信息技術更是飛速發(fā)展。MRP-II系統(tǒng)軟件也隨著在變。其主要變化有以下五個方面：

(1)MRP-II需要完善。

(2)新的管理模式的出現(xiàn)并加入到MRP-II軟件之中來。

(3)擴大MRP-II軟件在企業(yè)內(nèi)部的功能和管理的范圍。

(4)將軟件管理功能延伸到企業(yè)之外

(5)新技術發(fā)展的要求

第80頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

2)ERP系統(tǒng)的(功能)結構

ERP管理系統(tǒng)主要由以下六大功能目標組成：

(1)支持企業(yè)整體發(fā)展戰(zhàn)略的戰(zhàn)略經(jīng)營系統(tǒng)

(2)實現(xiàn)全球大市場營銷戰(zhàn)略與集成化市場營銷

(3)完善企業(yè)成本管理機制，建立全面成本管理(TotalCostManagement)系統(tǒng)

(4)應用新的技術開發(fā)和工程設計管理模式

(5)建立敏捷后勤管理系統(tǒng)

(6)實施精益生產(chǎn)方式第81頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

3)ERP系統(tǒng)的管理思想

ERP的核心管理思想就是實現(xiàn)對整個供應鏈的有效管理，主要體現(xiàn)在以下三個方面：

(1)體現(xiàn)對整個供應鏈資源進行管理的思想

(2)體現(xiàn)精益生產(chǎn)、同步工程和敏捷制造的思想

(3)體現(xiàn)事先計劃與事中控制的思想第82頁,共92頁，2024年2月25日，星期天

4)應用ERP與企業(yè)的關系

(1)實施ERP是企業(yè)管理全方位的變革

(2)企業(yè)管理班子要取得共識

(3)ERP的投入是一個系統(tǒng)工程

(4)ERP的實施需要復合型人才第83頁,共92頁，2024年2月25日，星期天8.智能制造

1)智能制造研究的背景市場的因素技術進步因素

2)智能制造的含義智能制造技術是指在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，以一種高度柔性與高度集成的方式，通過計算機模擬