第3章 先進制造模式

1、∧,第 3 章 先進制造模式,3.1 制造模式的類型與作用3.2 并行工程（CE）3.3 敏捷制造（AM）3.4 可重構(gòu)制造（RM）3.5 大量定制（MC）3.6 成組技術(shù)（GT）,∨,,,3.7 精益生產(chǎn)（LP） 3.8 計算機集成制造（CIM）3.9 虛擬制造（VM）3.10 網(wǎng)絡(luò)化制造（NM）3.11 智能制造（IM）3.12 幾種制造模式的比較,,,,3.1.1 制造模式的類型 3.1.2

2、制造模式的作用,∧,∨,,,3.1 制造模式的類型與作用,,,1. 按制造過程可變性分類2. 按信息流和物流運動方向分類3. 按制造過程利用資源的范圍分類,3.1.1 制造模式的類型,∧,∨,,,,,,(1)剛性制造模式(2)柔性制造模式(3)可重構(gòu)制造模式,1. 按制造過程可變性分類,,幾乎沒有中等最大,3.1.1 制造模式的類型,∧,∨,,,,,,一般采用自動流水線，包括物流設(shè)備和相對固定的加

3、工工藝，適應(yīng)于大批量、少品種。,(1)剛性制造模式,特征：實現(xiàn)從設(shè)計、加工到管理的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化生產(chǎn)；采用移動式的裝配線和高效的專用設(shè)備，工序分散，節(jié)拍固定；實行廠內(nèi)自制管理，縱向一體化組織結(jié)構(gòu)；勞動分工很細；對市場和用戶需求的應(yīng)變能力較低。,3.1.1 制造模式的類型,∨,,,∧,優(yōu)點：生產(chǎn)率高，設(shè)備利用率高，產(chǎn)品成本很低,(1)剛性制造模式,缺點：投資大，設(shè)備不靈活，只能加工一種零件，或幾種相似零件。若要改變產(chǎn)品品種，則需對自動流

4、水線作較大改動，投資和時間的耗費很大。,3.1.1 制造模式的類型,∨,,,∧,特征：工序相對集中，沒有固定的節(jié)拍，物料的非順序輸送；將高效率和高柔性融于一體，生產(chǎn)成本低；具有較強的靈活性和適應(yīng)性。,(2)柔性制造模式,單機柔性：采用單臺數(shù)控機床來解決小批量、多品種的問題。系統(tǒng)柔性：結(jié)合自動流水線與數(shù)控機床的特點，將數(shù)控機床與物料輸送設(shè)備通過計算機聯(lián)系起來，形成一個“柔性制造系統(tǒng)”，來解決中等批量、中等品種的制造問題。,3.1.1

5、 制造模式的類型,∨,,,∧,特征：制造系統(tǒng)可按功能劃分為若干制造單元。不管是加工系統(tǒng)、信息流，還是工件流和刀具流，或是組織機構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，所分單元即為模塊。RMM是指將各種模塊加以標(biāo)準(zhǔn)化，從標(biāo)準(zhǔn)化的模塊中選出若干模塊，以組成適合不同用戶要求的制造系統(tǒng)。,(3)可重構(gòu)制造模式(RMM),3.1.1 制造模式的類型,∨,,,∧,2. 按信息流和物流運動方向分類,(1)拉動式制造模式 （LMM/LP)(2)推動式制造模式

6、 (IMM/MRPⅡ),3.1.1 制造模式的類型,∨,,,∧,,,2. 按信息流和物流運動方向分類,圖3-1 拉動式生產(chǎn)與推動式生產(chǎn)a)推動式 b)拉動式,使用安排,生產(chǎn)安排,使用安排,生產(chǎn)安排,a),b),推動式生產(chǎn):MRPⅡ 拉動式生產(chǎn):精益生產(chǎn),3.1.1 制造模式的類型,∨,,,∧,3.1.1 制造模式的類型,2. 按信息流和物流運動方向分類,∨,,,∧,2. 按信息流和物流運動方向分類,3.1.1 制造

7、模式的類型,∨,,,∧,(1)集成制造模式(2)敏捷制造模式(3)智能制造模式,3. 按制造過程利用資源的范圍分類,3.1.1 制造模式的類型,∨,,,,,,∧,以計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，試圖利用計算機軟硬件將企業(yè)的經(jīng)營、管理、計劃、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、銷售及服務(wù)等全部制造活動集合成一個綜合優(yōu)化的整體。集成的含義主要在于企業(yè)內(nèi)部的信息集成與人員集成。,(1) 集成制造模式(IMM),3.1.1 制造模式的類型,∧,∨,

8、,,IMM通常稱為計算機集成制造(CIM)。,CIM作為一種制造思想，包括4個基本觀點：①信息集成；②整個制造過程是一個系統(tǒng)；③以人為本；④動態(tài)發(fā)展，CIM是一種理想狀態(tài)，是一個無限追求的目標(biāo)。,由CIM構(gòu)成的制造系統(tǒng)稱為計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS) 。CIM是一種制造哲理，CIMS是CIM制造哲理的具體體現(xiàn)。,3.1.1 制造模式的類型,(1) 集成制造模式(IMM),∨,,,∧,宗旨是使制造系統(tǒng)對市場有快速響應(yīng)的能力，

9、不以大幅度提高成本為其代價。強調(diào)企業(yè)間的緊密聯(lián)系，以便共同盡快地最大限度地滿足用戶需求的變化。,(2)敏捷制造模式(AMM),敏捷性體現(xiàn)在：①企業(yè)管理模式要適應(yīng)持續(xù)變化的市場；②為快速反應(yīng)抓機遇，要求公司共擔(dān)風(fēng)險；③由用戶來評價產(chǎn)品質(zhì)量；④以合理的費用滿足市場需求。,3.1.1 制造模式的類型,∨,,,∧,實現(xiàn)AMM的必要條件：①高柔性、可重組的自動化加工設(shè)備。②標(biāo)準(zhǔn)化的、易維護的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。③人因的發(fā)揮和管理機構(gòu)改革

10、。,3.1.1 制造模式的類型,(2)敏捷制造模式(AMM),∨,,,∧,是人工智能（AI）技術(shù)廣泛應(yīng)用于制造領(lǐng)域和響應(yīng)制造活動全球化趨勢的結(jié)果。它不僅強調(diào)信息集成，更強調(diào)知識集成。,(3)智能制造模式(IMM),知識集成是比信息集成水平更高的集成。工廠的設(shè)計、生產(chǎn)和管理等過程中隱含著大量的知識，而且各職能部門的工作是相互聯(lián)系的，因此存在著知識共享。有些工作需要不同領(lǐng)域?qū)＜覅f(xié)同完成，故知識的協(xié)同也是非常重要的問題。,3.1.1 制造

11、模式的類型,∨,,,∧,智能不僅體現(xiàn)在知識的處理上，還體現(xiàn)在感知手段上，對于加工技術(shù)而言，感知手段尤為重要。缺乏智能感知手段，就難以實現(xiàn)智能制造。鑒于知識集成的困難，要開發(fā)出不受環(huán)境和國家限制、彼此合作的智能系統(tǒng)來，必須利用全球的智力資源。 。,3.1.1 制造模式的類型,(3)智能制造模式(IMM),∨,,,∧,制造模式1. 提高制造系統(tǒng)的市場競爭力2.提高制造技術(shù)的有效性 3. 制造模式拓寬企業(yè)資源增值的途徑,∨,,

12、,3.1.2 制造模式的作用,,,,∧,從零件制造過程的時間分配可以清楚看出制造模式對提高系統(tǒng)效益的作用。,1. 制造模式提高制造系統(tǒng)的市場競爭力,工件在系統(tǒng)中的“通過時間” 主要由四部分構(gòu)成：即加工準(zhǔn)備時間、加工時間、排隊時間和傳送時間。見圖3-4。,3.1.2 制造模式的作用,∧,∨,,,實際上只有總時間的1.5%用于切削加工。因此，一味提高切削速度，縮短加工時間并非上策。采取縮短加工輔助時間、改變制造模式（如成組制造）、改進組

13、織管理等措施，更容易取得成效。,3.1.2 制造模式的作用,1. 制造模式提高制造系統(tǒng)的市場競爭力,∨,,,∧,3.1.2 制造模式的作用,2. 制造模式能夠提高制造技術(shù)的有效性,例如，一個企業(yè)要采用CAD/CAM并獲得實效，就需要對企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)組織和運作方式進行調(diào)整，而實踐證明這是不容易的，需要時間才能獲得進展。CAD和CAM屬于制造系統(tǒng)的單元自動化技術(shù)。而單元自動化技術(shù)必須在信息集成的環(huán)境中才能發(fā)揮更大的效益。因此，導(dǎo)致計算機

14、集成制（CIM）哲理和模式的出現(xiàn)，形成計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）?？傊?，為獲取企業(yè)投入的優(yōu)化增值，制造技術(shù)與制造模式需要互相匹配。,∨,,,∧,從資源增值來認識不同類型制造模式的作用剛性制造主要是利用人力、物力和財力資源；柔性制造則開始較大規(guī)模地開發(fā)利用信息資源；可重構(gòu)制造是實現(xiàn)社會資源與企業(yè)資源優(yōu)化配置的新模式；精益制造是要徹底挖掘資源潛力；集成制造是通過物料流和信息流的集成來全面開發(fā)利用企業(yè)內(nèi)部的知識和信息資源；敏

15、捷制造是基于柔性技術(shù)的全球資源共享與優(yōu)化配置；智能制造追求實現(xiàn)智力資源全球利用無障礙,3. 制造模式拓寬企業(yè)資源增值的途徑,3.1.2 制造模式的作用,∨,,,∧,∧,3.2 并行工程（CE）,3.2.1 CE的發(fā)展3.2.2 CE的原理 3.2.3 案例：CE在新舟 60飛機中的應(yīng)用,∨,,,,,,并行工程（Concurrent Engineering，CE ）,傳統(tǒng)的串行方式存在弊端,

16、開發(fā)過程：市場調(diào)研→產(chǎn)品計劃→產(chǎn)品設(shè)計→試制樣機→修改設(shè)計→工藝準(zhǔn)備→正式投產(chǎn),3.2.1 CE的發(fā)展,∧,∨,,,,20世紀80年代中期，制造業(yè)商品市場發(fā)生了根本性變化,企業(yè)贏得市場競爭的關(guān)鍵是其能否快速響應(yīng)市場需求，迅速開發(fā)出滿足用戶需求的新產(chǎn)品，并盡快上市。,1988年美國防御分析研究所（IDA）提出了概念。,缺點：設(shè)計改動量大、產(chǎn)品開發(fā)周期長，產(chǎn)品成本增加,3.2.2 CE的原理,CE的定義 CE的特點 CE 的關(guān)

17、鍵技術(shù),∧,∨,,,,,,CE的定義,CE是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）進行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度和用戶需求。,3.2.2 CE的原理,∧,∨,,,CE的特點,設(shè)計人員的團隊化 （圖3-5）,設(shè)計過程的并行性（圖3-7、8）,設(shè)計過程的系統(tǒng)性,3.2.2 CE的原理,∧,∨,,,,,設(shè)計過程的快速“短”反饋,CE的

18、特點,3.2.2 CE的原理,∨,,∧,,概念設(shè)計,詳細設(shè)計,,工藝設(shè)計,,原型制造與測試,,正式生產(chǎn)制造,,,,,,,,頻繁反饋,串行開發(fā)過程,下游對上游的支持信息,,,概念設(shè)計,詳細設(shè)計,工藝設(shè)計,原型制造與測試,正式生產(chǎn)制造,,,,,,,,,并行開發(fā)過程,,,,,縮短上市時間,圖 3-8 串并行開發(fā)過程的對比,3.2.2 CE的原理,∨,,∧,,CE的特點,3.2.2 CE的原理,∨,,,∧,CE 的關(guān)鍵技術(shù),產(chǎn)品開發(fā)過程

19、的建模、分析與集成技術(shù)。,多功能集成產(chǎn)品開發(fā)團隊。,協(xié)同工作環(huán)境。,數(shù)字化產(chǎn)品建模。,3.2.2 CE的原理,∨,,,∧,3.2.3 案例：CE在新舟60飛機中的應(yīng)用,西安飛機工業(yè)公司（XAC）與西北工業(yè)大學(xué)合作，運用CE模式對其所生產(chǎn)的新舟60飛機內(nèi)裝飾部分進行改進設(shè)計與制造。 飛機內(nèi)裝飾工作包括機內(nèi)外露部分的布局、結(jié)構(gòu)、造型、選材、色彩以及駕駛艙、客艙、貨艙、生活設(shè)施等。除滿足使用功能要求外，更多地考慮美觀和舒

20、適。,∧,∨,,,團隊式工作：成員主要來自市場、設(shè)計、工藝、生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、制造、采購、銷售、維修、服務(wù)等部門，有時邀請用戶、供應(yīng)商和協(xié)作廠的代表。,3.2.3 案例：CE在新舟60飛機中的應(yīng)用,∨,,,∧,數(shù)字化建模,3.3 敏捷制造（AM）,∧,∨,,,1988年美國通用汽車公司和里海大學(xué)工業(yè)工程系共同提出了敏捷制造構(gòu)想。AM意指制造企業(yè)采用現(xiàn)代通信手段，通過快速配置各種資源（包括技術(shù)、管理和人），以有效和協(xié)調(diào)的方式響應(yīng)用戶需

21、求，實現(xiàn)制造的敏捷性。,敏捷制造（Agile Manufacturing，AM）,,,虛擬制造技術(shù) 是AM模式區(qū)別于其他制造模式的另一個顯著特征。,AM的特征,敏捷虛擬企業(yè)組織形式 這是AM模式區(qū)別于其他制造模式的顯著特征之一。,∧,∨,,,,∧,∨,,,利益共享風(fēng)險共但,相互信任長期互惠,貨比三家以質(zhì)論價,3.4 可重構(gòu)制造（RM）,∧,∨,,,可重構(gòu)制造Reconfigurable Manufacturing,系統(tǒng)構(gòu)形：是指系統(tǒng)

22、在給定條件下的一個確定的物理形態(tài)或抽象概念模式。,系統(tǒng)重構(gòu)（Reconfiguration）：也稱為重組或重配置，是系統(tǒng)從一種構(gòu)形向另一種構(gòu)形的轉(zhuǎn)移。可重構(gòu)系統(tǒng)：能夠進行構(gòu)形變化的系統(tǒng)?？芍貥?gòu)性（Reconfigurability）：進行可重構(gòu)能力。,,重構(gòu)：重新構(gòu)造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及重新組合系統(tǒng)的功能物理重構(gòu)——可能需要從系統(tǒng)外引入新的構(gòu)件，或從系統(tǒng)中移出已有構(gòu)件，或用一個構(gòu)件替換另一個構(gòu)件邏輯重構(gòu)——保持己有系統(tǒng)構(gòu)件不變而改變

23、生產(chǎn)作業(yè)計劃重組：重新組合，不必從系統(tǒng)外引入新的構(gòu)件。,∨,,,∧,,3.5 大量定制（MC）,∧,∨,,,Mass Customization，MC,根據(jù)顧客的個性化需求，以大量生產(chǎn)的低成本、高質(zhì)量和高效率提供定制產(chǎn)品和服務(wù)的生產(chǎn)模式。,圖3-14 大量定制的經(jīng)濟性1－大量生產(chǎn)成本曲線 2－大量定制成本曲線　3－客戶愿支付的價格 4－大量生產(chǎn)凈利潤（規(guī)模經(jīng)濟性） 5－大量定制凈利潤（范圍經(jīng)濟性）,小

24、 中 大 （批量 ）,４,１,３,５,２,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,產(chǎn)品單價,,MC的實施策略,∨,,,∧,,,采用推動式和拉動式供應(yīng)鏈的整合模式。,MC的實施策略,∨,,,∧,,戴爾公司的訂單定制和網(wǎng)上直銷,Dell通過電話或Internet與顧客直接交互，并生產(chǎn)出顧客自己定制的產(chǎn)品?！懊颗_計算機都是按訂單生產(chǎn)，但從打電話到裝上車

25、只需36h?！边@就是Dell最后為自己找到的競爭法寶。Dell通過電話及其網(wǎng)站（包括44個國家的專門站點）向全世界的顧客提供訂單定制和向PC用戶直銷。Dell有34400名雇員，這些雇員與顧客保持著緊密的聯(lián)系，其生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠滿足每個顧客的獨特需求。Dell的制造設(shè)備非常高效，能夠在一天中生產(chǎn)出超過2萬臺顧客定制的計算機，并且價格要低于其他同行業(yè)的競爭者。,3.5.4 案例：戴爾與海爾的MC應(yīng)用,∧,∨,,,,顧客在向Dell下訂單的

26、時候，可根據(jù)需要自由組合各種配置，如CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)、顯示器等單元，從而裝配出完全符合自己需要的計算機系統(tǒng)。假設(shè)公司有12種主板，5種CPU，3種機箱，5種硬盤，20種顯示器，8種調(diào)制解調(diào)器，4種聲卡，其基本模塊是57種（12+5+3+5+20+8+4＝57），若將這些模塊按不同的組合方式進行組合，則最多可形成57.6萬種產(chǎn)品。顧客不僅可以為各種配置的計算機估價，獲得最新報價，也可以獲得技術(shù)支持。,3.5.4 案例：戴爾與海爾

27、的MC應(yīng)用,戴爾公司的訂單定制和網(wǎng)上直銷,∨,,,∧,,De11位于世界各地的每個工廠的每條生產(chǎn)線都以每隔兩個小時的周期進行生產(chǎn)計劃和作業(yè)安排，因此在物料供應(yīng)上只需為工廠提供足夠兩個小時使用的物料即可。這種及時供應(yīng)的方式減少了不必要的庫存。通常Dell系統(tǒng)中的原材料和零部件庫存量大概只能維持4天的生產(chǎn)，而其同行業(yè)競爭者的庫存量大多在30~40天。因此，Dell既能以當(dāng)天最低的價格買到部件和原材料，又節(jié)省了庫存成本，提高了顧客滿意度。,3

28、.5.4 案例：戴爾與海爾的MC應(yīng)用,戴爾公司的訂單定制和網(wǎng)上直銷,∨,,,∧,,海爾公司的大量定制,為了適應(yīng)市場環(huán)境的變化，海爾集團從1999年開始轉(zhuǎn)變經(jīng)營思路，將定制化的思想引入家電產(chǎn)品的生產(chǎn)中，開始根據(jù)訂單實施大量定制，把經(jīng)營模式從傳統(tǒng)的“我生產(chǎn)你購買”轉(zhuǎn)變?yōu)椤澳阍O(shè)計我生產(chǎn)”，從而滿足消費者對家電產(chǎn)品的個性化需求。,3.5.4 案例：戴爾與海爾的MC應(yīng)用,∨,,,∧,,海爾建立了一個可供顧客進行個性化定制的電子商務(wù)平臺，把研制

29、開發(fā)出的冰箱、洗衣機、空調(diào)等58個門類9200多種基本產(chǎn)品類型放到平臺上，顧客可以在這些平臺上進行模塊化操作。這些基本產(chǎn)品類型，就相當(dāng)于提供了9200多種設(shè)計“素材”，再加上平臺提供的上千種可供顧客自由選擇的基本功能模塊，使得顧客可以根據(jù)自己的特殊需求，有針對性地進行產(chǎn)品功能的重新組合，定制出自己喜愛的產(chǎn)品。經(jīng)過海爾電子商務(wù)平臺及功能模塊化的設(shè)計，可使海爾9200多種基本產(chǎn)品類型放大到10倍以上。,3.5.4 案例：戴爾與海爾的MC應(yīng)

30、用,海爾公司的大量定制,∨,,,∧,,為了推進MC，海爾在全集團內(nèi)實施了CIMS工程，并有針對性地開發(fā)了EOS商務(wù)系統(tǒng)、ERPM系統(tǒng)、JIT配送系統(tǒng)等六大輔助系統(tǒng)，從而使生產(chǎn)線的生產(chǎn)模式更加柔性化，可以實現(xiàn)不同型號產(chǎn)品的混流生產(chǎn)。海爾ERPM系統(tǒng)可以隨時獲得用戶通過電子商務(wù)平臺提交的訂單信息和定制要求，自動地生成向生產(chǎn)線配送物料的BOM，并通過無線掃描、紅外傳輸?shù)痊F(xiàn)代物流技術(shù)的支持，實現(xiàn)定時、定量、定點的“三定”JIT配送。正是在前端面

31、向用戶的電子商務(wù)平臺以及后端面向生產(chǎn)的柔性化制造系統(tǒng)的緊密集成下，海爾不但完成家電產(chǎn)品的按需生產(chǎn)，同時還保證低成本和快速交貨。,3.5.4 案例：戴爾與海爾的MC應(yīng)用,海爾公司的大量定制,∨,,,∧,3.5 END,,∨,,,∧,3.6.1 GT的發(fā)展 3.6.2 GT的原理3.6.3 案例：船用閥門的成組生產(chǎn),3.6 成組技術(shù)（GT）,∧,∨,,,,,,成組技術(shù)（Group Technology，GT）,3.6.1

32、 GT的發(fā)展,,多品種中小批量生產(chǎn)企業(yè)約占機械工業(yè)企業(yè)總數(shù)的75%～80%，如何有效地提高這些企業(yè)的勞動生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本，增強企業(yè)的市場競爭力，是關(guān)系到這些企業(yè)的生存與發(fā)展的重大問題。 為了解決這一問題，最終發(fā)展了成組技術(shù)（Group Technology，GT）。其名稱雖是“技術(shù)”，但實質(zhì)是一種制造模式，或應(yīng)準(zhǔn)確地稱其為成組生產(chǎn)（Group Production，GP）。,最早提出成組技術(shù)（GT）思

33、想的是前蘇聯(lián)科學(xué)院士米特洛凡諾夫，他在20世紀50年代出版了《成組工藝科學(xué)原理》一書，對機械零件的成組加工和成組工藝進行了系統(tǒng)的研究和總結(jié)。,∧,∨,,,3.6.1 GT的發(fā)展,,到了20世紀60年代，西歐各國對GT的研究達到了高潮，以德國阿亨工業(yè)大學(xué)Opitz教授為代表，使GT成為一門完整的科學(xué)理論。德國阿亨工業(yè)大學(xué)通過大量的統(tǒng)計分析表明，任何一種機械產(chǎn)品中的組成零件都可以分為三類（圖3-18）,C標(biāo)準(zhǔn)件20%~25%,A特殊件

34、5%~10%,B相似件65%~70%,圖3-18 組成機械產(chǎn)品的三類零件,∨,,,∧,3.6.1 GT的發(fā)展,,20世紀70年代以后，美國、日本等國開始接受GT思想，并與計算機技術(shù)相結(jié)合，使其得到深入發(fā)展。,80年代以后，GT作為一種制造哲理已被人們普遍接受，成為先進制造系統(tǒng)的重要理論基礎(chǔ)之一。在制造系統(tǒng)中應(yīng)用GT就成為一種有特色的制造模式。,∨,,,∧,1. GT的概念 2. 成組生產(chǎn)3. GT在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用及其效益

35、,3.6.2 GT的原理,∨,,,,,,,∧,3.6.2 GT的原理,,一般性概念：在多品種的生產(chǎn)活動中，研究和利用有關(guān)事物的相似性，將相似的問題分類成組，尋求解決這一組問題的相對統(tǒng)一的最優(yōu)方案，以取得期望的經(jīng)濟效益的一門生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)。,1. GT的概念,機械制造領(lǐng)域的定義：將一組加工工藝過程相似的零件放在一起形成零件組，制定統(tǒng)一的加工工藝過程。（又稱為成組工藝）。,成組加工：將某一工序中加工方法、安裝方式和機床調(diào)整相近的零件組成

36、零件組，放在一起加工，以減少機床調(diào)整工作量和提高加工效率。,∧,∨,,,,2、成組生產(chǎn)步驟（1）根據(jù)零件編碼劃分零件組（2）設(shè)計主樣件和制定典型工藝（3）設(shè)計成組工藝裝備 （4）應(yīng)用成組工藝組織生產(chǎn),3.6.2 GT的原理,,分類的理論基礎(chǔ)：相似性原理作用相似結(jié)構(gòu)特征相似,零件的分類和編碼,零件分類編碼（零件特征的數(shù)字化） 用數(shù)字來描繪名稱、幾何形狀、工藝特征、尺寸和精度,世界上已有的分類編碼系統(tǒng)達70多種，其中影響

37、較廣的是德國研制的Opitz系統(tǒng)。,我國于1984年制定的“機械零件分類編碼系統(tǒng)（JLBM-1系統(tǒng)）” 如圖3-19所示。,∨,,,∧,（1）根據(jù)零件編碼劃分零件組,3.6.2 GT的原理,,∨,,,∧,,系統(tǒng)的特點零件類別按名稱類別矩陣劃分，便于設(shè)計、檢索；分類表簡單，定義明確，容易掌握；碼位適中，具有足夠描述信息的容量。其編碼示例見圖3-20。,圖3－20 JLBM－1 分類編碼系統(tǒng)編碼示例非回轉(zhuǎn)類零件 名稱：座 材料：H

38、T150,∨,,,∧,3.6.2 GT的原理,,特征碼域法生產(chǎn)流程分析法,圖3-21所示零件外形不同而工藝相似，因都要加工一個垂直于端面的中孔，使用相同機床，而歸于同一零件組。,∨,,,∧,劃分零件組,,特征碼域法： 制定分組碼域，零件編碼的碼位落在該碼域內(nèi)的均劃分在同一組內(nèi)生產(chǎn)流程分析法： 工藝相似性分類（工藝流程及設(shè)備相似程度）清理零件清單建立基本組：主要工序類型、數(shù)目、加工順序完全一致的零件將基本組合

39、并成零件組活生產(chǎn)單元調(diào)整機床負荷,3.6.2 GT的原理,,2、設(shè)計主樣件、制定典型工藝,4、成組生產(chǎn)的組織形式,成組加工單機如圖3-22a,成組生產(chǎn)單元如圖3-22b,成組流水線如圖3-22c,成組柔性制造系統(tǒng),∨,,,∧,3、設(shè)計成組工藝裝備,3.6.2 GT的原理,,產(chǎn)品設(shè)計方面應(yīng)用 ：制定成組零件設(shè)計圖冊。75%的零件可利用現(xiàn)有圖紙或只進行局部修改就可以利用，從而提高設(shè)高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化程度，確保設(shè)計質(zhì)量。,4. GT在制造系

40、統(tǒng)中的應(yīng)用及其效益,加工工藝方面應(yīng)用：有利于設(shè)計和使用成組工藝裝備；在CAPP中利用GT進行零件的工藝信息編碼是多數(shù)CAPP系統(tǒng)常采用的編碼方法。,生產(chǎn)管理方面應(yīng)用：在成組生產(chǎn)單元內(nèi)，零件加工過程被封閉起來，責(zé)、權(quán)、利集中在一起，生產(chǎn)人員不僅負責(zé)加工，而且共同參與生產(chǎn)管理與生產(chǎn)決策活動，使其積極性能夠得到充分發(fā)揮。,∨,,,∧,3.6.2 GT的原理,,GT實施的效益 根據(jù)有關(guān)資料介紹，實施成組技術(shù)后:新設(shè)計零件數(shù)減

41、少52%新繪制的工作圖減少30%生產(chǎn)準(zhǔn)備時間減少69%生產(chǎn)周期縮短70%在制品貯存量減少62%廢品率下降90%零件總成本降低43% 經(jīng)濟效益十分明顯。,4. GT在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用及其效益,∨,,,∧,3.6.2 GT的原理,,應(yīng)用情況并不理想，原因在于：必須要有一支熟悉GT的專業(yè)隊伍，并且要有相應(yīng)的 基本建設(shè)投資和健全的管理體制。必須打破按產(chǎn)品制定生產(chǎn)計劃的傳統(tǒng)模式，而代之 以按零件族安

42、排生產(chǎn)計劃，這在一定程度上會給人 工制定生產(chǎn)計劃帶來不便，這是某些企業(yè)推行GT遇 到的一個障礙。 因此，要求企業(yè)決策人能夠正確處理當(dāng)前利益與長遠利益的關(guān)系，重視GT的推廣應(yīng)用，持之以恒，才能從GT中獲取可觀的經(jīng)濟效益。,GT在我國的推廣應(yīng)用情況,∨,,,∧,3.6.3 案例：船用閥門的成組生產(chǎn),,我國某廠對船用閥門實施GT時，其盤套零件組（第6組）的部分零件如圖3-23所示。對于圖中的零件組，原來采用普通機床加工，實施G

43、T后，采用成組加工單機的生產(chǎn)組織形式，將原來長期閑置不用的C336-1轉(zhuǎn)塔車床充分利用起來，顯著提高了產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)率。,∧,∨,,,圖3-23 盤套零件組的部分零件,3.6.3 案例：船用閥門的成組生產(chǎn),,圖3-24是該組的主樣件。對于圖3-23中的零件組，原來采用普通機床加工，實施GT后，采用成組加工單機的生產(chǎn)組織形式，將原來長期閑置不用的C336-1轉(zhuǎn)塔車床充分利用起來，顯著提高了產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)率。,∨,,,∧,圖3-24

44、盤套零件組的主樣件,3.6.3 案例：船用閥門的成組生產(chǎn),,圖3-25是加工船用閥門零件的兩個成組生產(chǎn)單元的平面布置圖。第一單元加工閥桿，第二單元加工套盤。,∨,,,∧,圖3－25 成組生產(chǎn)單元平面布置圖,3.6 END,,∨,,,∧,∧,※3.7 精益生產(chǎn)（ Lean Production，LP ）,∨,,,3.7.1 LP的產(chǎn)生與發(fā)展3.7.2 LP的原理 3.7.3 案例：精益化改造生產(chǎn)單元,,,,LP來源于日本

45、的豐田生產(chǎn)方式——準(zhǔn)時生產(chǎn)（Just in Time，JIT）。美國麻省理工學(xué)院（MIT）根據(jù)其在題為《國際汽車計劃》（International motor vehicle program，IMVP） 的研究中總結(jié)日本企業(yè)成功經(jīng)驗后提出的一個概念在我國稱為精益生產(chǎn)或精良生產(chǎn)。之所以稱為“精益”，是因為它與大批量生產(chǎn)方式相比，一切投入都大為減少——人員、場地和設(shè)備投資，生產(chǎn)時間都減半，現(xiàn)場庫存至少可以節(jié)省一半以上，廢品大大減少，產(chǎn)

46、品品種不僅多而且不斷變化。,3.7.1 LP的產(chǎn)生與發(fā)展,∧,∨,,,3.7.2 LP的原理,∨,,,1. LP的內(nèi)涵2. LP的基本特點3. 準(zhǔn)時生產(chǎn)的要點,,,,∧,3.7.2 LP的原理,1. LP的內(nèi)涵,定義一 LP是指以整體優(yōu)化的觀點，以社會需求為依據(jù)，以發(fā)揮人的因素為根本，有效配置和合理使用企業(yè)資源，最大限度地為企業(yè)謀求利益的一種新型生產(chǎn)方式。,定義二 LP是通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、運行方式和市

47、場供求等方面的變革，使制造系統(tǒng)能很快適應(yīng)用戶需求的不斷變化，并能使生產(chǎn)過程中一切無用、多余的東西精簡，最終達到包括市場供銷在內(nèi)的制造的各方面最好的結(jié)果。,∧,∨,,,3.7.2 LP的原理,1. LP的內(nèi)涵,LP的基本思想是在整個企業(yè)活動過程中，去掉一切多余的環(huán)節(jié)，使每個崗位的工作人員都能對產(chǎn)品實現(xiàn)增值。消除浪費、強調(diào)精簡組織機構(gòu) 從組織管理到生產(chǎn)過程，側(cè)重于分析“產(chǎn)品流”、“物料流”和“信息流”，及時暴露問題，刪繁就簡，杜絕

48、浪費不斷改善強調(diào)充分發(fā)揮人的潛能，力爭精益求精，追求盡善盡美。,∨,,,∧,,LP目標(biāo)：低成本、高效率、高質(zhì)量地進行生產(chǎn)，使顧客完全滿意。LP技術(shù):JIT看板管理均衡生產(chǎn)組織整體優(yōu)化LP在日本效果顯著，而歐美仿效時效果卻不明顯。,2. LP的基本特點,3.7.2 LP的原理,(1)準(zhǔn)時生產(chǎn)（Just in time，JIT）是精益生產(chǎn)的支柱含義為“只在需要的時間、按照需要的數(shù)量，生產(chǎn) 真正需要的產(chǎn)品”。

49、 以市場為龍頭在合適的時間、生產(chǎn)合適的數(shù)量和 高質(zhì)量的產(chǎn)品。拉動式生產(chǎn)為基礎(chǔ)以平準(zhǔn)化（Leveling System）為條件,∨,,,∧,拉動式生產(chǎn)。以看板管理為手段，采用“取料制”?？窗迨潜ＷC準(zhǔn)時生產(chǎn)的工具。看板的生產(chǎn)指令，取貨指令，運輸指令來控制和微調(diào)生產(chǎn)活動，使生產(chǎn)儲備趨向于“零”。,3.7.2 LP的原理,2. LP的基本特點,∨,,,∧,看板管理,看板管理：在同一道工序或者前后工序之間進行物流或信息

50、流的傳遞?？窗逍畔ⅲ荷a(chǎn)和運送的數(shù)量、時間、目的地、放置場所、搬運工具等信息，從裝配工序逐次向前工序追溯。 作用：,,看板操作規(guī)則,,看板種類,,工序間看板——是指工廠內(nèi)部后工序到前工序領(lǐng)取所需的零部件時所使用的看板。工序間看板掛在從前工序領(lǐng)來的零部件的箱子上，當(dāng)該零部件被使用后，取下看板，放到設(shè)置在作業(yè)場地的看板回收箱內(nèi)。看板回收箱中的工序間看板所表示的意思是“該零件已被使用，請補充”?，F(xiàn)場管理人員定時來回收看板，集中起來

51、后再分送到各個相應(yīng)的前工序，以便領(lǐng)取需要補充的零部件。,,外協(xié)看板——是針對外部的協(xié)作廠家所使用的看板。對外訂貨看板上必須記載進貨單位的名稱和進貨時間、每次進貨的數(shù)量等信息。外協(xié)看板與工序間看板類似，只是“前工序”不是內(nèi)部的工序而是供應(yīng)商，通過外協(xié)看板的方式，從最后一道工序慢慢往前拉動，直至供應(yīng)商。因此，有時候企業(yè)會要求供應(yīng)商也推行JIT生產(chǎn)方式。,,工序內(nèi)看板——指某工序進行加工時所用的看板用于裝配線以及既使生產(chǎn)多種產(chǎn)品也不需要

52、實質(zhì)性的作業(yè)更換時間（作業(yè)更換時間接近于零）的工序，例如機加工工序等。看板必須隨實物，即與產(chǎn)品一起移動。后工序來領(lǐng)取中間品時摘下掛在產(chǎn)品上的工序內(nèi)看板，然后掛上領(lǐng)取用的工序間看板。該工序然后按照看板被摘下的順序以及這些看板所表示的數(shù)量進行生產(chǎn)，如果摘下的看板數(shù)量變?yōu)榱?，則停止生產(chǎn)，這樣既不會延誤也不會產(chǎn)生過量的存儲。,,信號看板——在不得不進行成批生產(chǎn)的工序之間所使用的看板。例如樹脂成形工序、模鍛工序等。信號看板掛在成批制作出

53、的產(chǎn)品上。當(dāng)該批產(chǎn)品的數(shù)量減少到基準(zhǔn)數(shù)時摘下看板，送回到生產(chǎn)工序，然后生產(chǎn)工序按該看板的指示開始生產(chǎn)。沒有摘牌則說明數(shù)量足夠，不需要再生產(chǎn)。,看板的使用每一個傳送看板只對應(yīng)一種零部件每種零部件總是存放在規(guī)定的、相應(yīng)的容器內(nèi),2）平準(zhǔn)化將產(chǎn)品的流量波動盡可能控制到最小程度，即實現(xiàn)產(chǎn)品總 量和品種數(shù)量的均衡。按產(chǎn)品總量均衡將連續(xù)兩個時間段(一般為一天)間的總生產(chǎn)量的波動控制到最小程度；按品種數(shù)量均衡多種產(chǎn)品在同一生產(chǎn)

54、線進行混流生產(chǎn)時，不同的產(chǎn)品應(yīng)交替生產(chǎn)，使各工序的生產(chǎn)和供應(yīng)能夠在總量上實現(xiàn)均衡，從而減少浪費，適應(yīng)市場需求的多樣化。,3.7.2 LP的原理,2. LP的基本特點,∨,,,∧,JIT的優(yōu)點是：①能夠形成追求“零庫存”的動態(tài)系統(tǒng)；②有助于在工序間實現(xiàn)質(zhì)量保證；③迫使生產(chǎn)過程的精心組織。JIT的不足是：①要求有重復(fù)循環(huán)的產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境，生產(chǎn)柔性不夠大②缺乏改進過程的中心，所有過程活動一樣重要。,3.1.1 制造模式的類型

55、,∨,,,∧,（3）并行工程（ CE ）。是精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)。,（4）成組流水線。是精益生產(chǎn)的集中體現(xiàn)。利用GT的相似性特點，組織相似的零件在生產(chǎn)線上加工，就成了成組流水線。,（5）全面質(zhì)量管理（TQM）。是實現(xiàn)精益生產(chǎn)的重要保證，強調(diào)全員參與和關(guān)心質(zhì)量工作。,3.7.2 LP的原理,2. LP的基本特點,（2）人員自主化。人員自主化是人員與機械設(shè)備的有機配合行為。它也是精益生產(chǎn)的支柱。,∨,,,∧,某企業(yè)的生產(chǎn)車間接到任務(wù)，要生產(chǎn)

56、一組產(chǎn)品，需要經(jīng)過銑、鉆、磨、裝配和打包等六道工序，每周生產(chǎn)4000件。所有這些產(chǎn)品的加工過程相似，需要的工人相同。該企業(yè)每周工作5天，每天工作8小時。生產(chǎn)指定產(chǎn)品每道工序的單位加工時間如表3-6。,3.7.3 案例：精益化改造生產(chǎn)單元,∧,∨,,,目前該生產(chǎn)單元按照工藝專業(yè)化布置。盡管這些產(chǎn)品具有一定的相似性，不需要大量的生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，但是，因為加工次序和優(yōu)先級別不同，使生產(chǎn)很難達到應(yīng)有的熟練程度，生產(chǎn)不夠緊湊，有時還需要推遲交貨時

57、間，現(xiàn)對該生產(chǎn)單元進行精益化改造，以期徹底改變目前生產(chǎn)拖拉、效率低下的狀況。 經(jīng)過大量的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)銑、鉆、磨床尚有剩余生產(chǎn)能力，因此在不影響車間內(nèi)其他產(chǎn)品生產(chǎn)的條件下，可以對這些設(shè)備進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，安排到一個生產(chǎn)單元內(nèi)。此外，所有的裝配線和包裝依靠手工完成，只需要提供幾個工作臺和某些工具就可以完成。,3.7.3 案例：精益化改造生產(chǎn)單元,∨,,,∧,步驟1：計算單件產(chǎn)品生產(chǎn)時間,步驟2：計算符合單件產(chǎn)品生產(chǎn)時間每小時的產(chǎn)量

58、 3600/36＝100 u/h,步驟3：計算每道工序的每小時的生產(chǎn)能力以及每道工序所需工作臺的數(shù)目,包裝：3600/25＝144 u/h 100/144＝0.69≈1 （取1個工作臺，尚有生產(chǎn)能力剩余）裝配線2： 3600/145＝24.83 u/h 100/24.83＝4.03 （取4個工作臺）,3.7.3 案例：精益化改造生產(chǎn)單元,,s/u

59、,（以下取u表示件，s表示秒，h表示小時）,∨,,,∧,裝配線1： 3600/65＝55.38 u/h 100/55.38＝1.81 （取2個工作臺，生產(chǎn)能力有剩余）,3.7.3 案例：精益化改造生產(chǎn)單元,∨,,,銑/鉆/磨：為了保證按照連續(xù)流程生產(chǎn)，平衡各道工序的勞動利用程度，提高勞動生產(chǎn)率，可以在生產(chǎn)車間內(nèi)設(shè)置

60、一個微型加工單元，把銑、鉆、磨這三道工序有機地組合起來，并且只要一個工人就可以獨立完成這三項操作。完成銑、鉆、磨這三道工序所需的加工時間為135 s。 3600/135= 26.67 u/h 100/26.67 = 3.75 （取4個工作臺，生產(chǎn)能力有剩余）,∧,計算過單件產(chǎn)品生

61、產(chǎn)時間和完成指定生產(chǎn)任務(wù)所需的工作臺后，便可以開始規(guī)劃精益生產(chǎn)單元的布置（見圖3-26）。,3.7.3 案例：精益化改造生產(chǎn)單元,∨,,,∧,,圖3-26是嚴格按照單件產(chǎn)品生產(chǎn)時間（36秒）而設(shè)計的生產(chǎn)單元。由于包裝、l號裝配線、銑/鉆/磨等工序都存在著一定的生產(chǎn)剩余，制約整個生產(chǎn)單元的瓶頸是2號裝配線。如果要加大生產(chǎn)量，或季節(jié)性的需要訂單增加，那么，必須把2號裝配線的工作適量的分配給包裝、l號裝配線，或者通過尋求提高勞動生產(chǎn)率、降低