先進(jìn)制造技術(shù) 教學(xué)課件 ppt 作者 王隆太 揚(yáng)州大學(xué) 主編 第六章

1、第六章 先進(jìn)生產(chǎn)制造模式,6.1 計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)6.2 并行工程（CE）6.3 精益生產(chǎn)(LP)6.4 敏捷制造（AM）6.5 智能制造系統(tǒng)（IMS）,,第一節(jié) 計(jì)算機(jī)集成制造(CIM) 6.1.1 CIM和CIMS的概念 6.1.2 CIMS的組成 6.1.3 CIMS遞階控制結(jié)構(gòu) 6.1.4 CIMS的體系結(jié)構(gòu) 6.1.5 CIMS在我國(guó)的實(shí)施進(jìn)展,6.1.1 CIM和CIMS的概念

2、,計(jì)算機(jī)集成制造CIM美國(guó)Harrington博士關(guān)于CIM兩個(gè)觀點(diǎn): 企業(yè)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)是一個(gè)不可分隔的整體(集成)； 企業(yè)生產(chǎn)制造過(guò)程實(shí)質(zhì)上是對(duì)信息的采集、傳遞和加工處理的過(guò)程（信息）。ISO關(guān)于CIM定義：是將企業(yè)所有的人員、功能、信息和組織等 諸方面集成為一個(gè)整體的生產(chǎn)方式。CIM：是一種思想、模式、哲理，強(qiáng)調(diào)企業(yè)信息集成。,CIMS三要素關(guān)系： 經(jīng)營(yíng)管理與技術(shù):技術(shù)支持企業(yè)達(dá)到預(yù)期的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)； 人與技術(shù):技術(shù)

3、支持各類人員互相配合、協(xié)調(diào)一致工作； 人與經(jīng)營(yíng)管理:人員素質(zhì)提高支持企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理；,CIMS三要素集成,計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMSCIMS:基于CIM哲理的一種工程集成系統(tǒng)。CIMS核心:是將企業(yè)內(nèi)的人/組織、經(jīng)營(yíng)管理和技術(shù)三要素之間的集成，以保證企業(yè)內(nèi)的工作流程、物質(zhì)流和信息流暢通無(wú)阻。,6.1.2 CIMS的組成,,,四個(gè)功能分系統(tǒng)，兩個(gè)支撐分系統(tǒng)組成,1、經(jīng)營(yíng)管理信息分系統(tǒng)（MIS) 信息處理 包括信息的收集、傳輸、加工

4、和查詢； 事務(wù)管理 包括計(jì)劃管理、物料管理、生產(chǎn)管理、財(cái)務(wù) 管理、人力資源管理等； 輔助決策 根據(jù)現(xiàn)有信息，利用數(shù)學(xué)分析手段預(yù)測(cè)未來(lái)，提供企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理決策。 核心工具：制造資源計(jì)劃MRPII，將企業(yè)內(nèi)各個(gè)管理環(huán)節(jié)進(jìn)行集成，縮短生產(chǎn)周期、減少庫(kù)存、降低成本、提高企業(yè)市場(chǎng)應(yīng)變能力。,2、工程設(shè)計(jì)信息分系統(tǒng)(EDIS)（CAD/CAPP/CAM） CAD 計(jì)算機(jī)繪圖、有限元分

5、析、產(chǎn)品造型、圖像分析處理、優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)分析與仿真、物料清單（BOM）生成等； CAPP 毛坯設(shè)計(jì)、工藝方法選擇、工序設(shè)計(jì)、工藝路線制定、工時(shí)定額計(jì)算等； CAM 刀具路徑確定、刀位文件生成、刀具軌跡仿真、NC代碼的生成等作業(yè)。,3、制造自動(dòng)化分系統(tǒng)(MAS)MAS地位: 位于企業(yè)底層，是企業(yè)信息流和物料流的結(jié)合點(diǎn)， 是最終產(chǎn)生效益聚集地。MAS組成:機(jī)械加工系統(tǒng)-CNC、MC、FMC、FMS加工設(shè)備；物流系統(tǒng)—對(duì)

6、工件和工具存儲(chǔ)、搬運(yùn)、裝卸等操作；控制系統(tǒng)-實(shí)現(xiàn)對(duì)加工設(shè)備和物流系統(tǒng)的控制；MAS目標(biāo):實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)柔性自動(dòng)化；實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低成本、短周期、高效率生產(chǎn)；創(chuàng)造舒適安全勞動(dòng)環(huán)境。,4、質(zhì)量保證信息分系統(tǒng)（QIS) 質(zhì)量計(jì)劃--建立質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定檢測(cè)計(jì)劃、檢測(cè)規(guī)程和規(guī)范； 質(zhì)量檢測(cè)管理--包括進(jìn)出廠材料檢測(cè)、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)管理，設(shè)計(jì)質(zhì)量指標(biāo)管理，生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)管理； 質(zhì)量分析評(píng)價(jià)--對(duì)各類質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)各種影響

7、因素，查明主要原因。 質(zhì)量信息綜合與控制--報(bào)表生成，質(zhì)量綜合查詢，采取各種質(zhì)量控制措施。,5、數(shù)據(jù)庫(kù)管理分系統(tǒng) 對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和調(diào)用，滿足各分系統(tǒng)信息的交換和共享。 數(shù)據(jù)的分布：采用分布式異型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，通過(guò)互連網(wǎng)絡(luò)體系，完成全局?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)用和分布式事務(wù)處理。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)類型：工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形數(shù)據(jù)和非圖形數(shù)據(jù)處理。6、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng) 是CIMS信息集成工具，常用局域網(wǎng)，對(duì)地理范圍大的企業(yè)，可通過(guò)

8、遠(yuǎn)程網(wǎng)進(jìn)行互連，使CIMS同時(shí)兼有局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的特點(diǎn)。,6.1.3 CIMS五層遞階控制結(jié)構(gòu),工廠層-最高決策層，制定長(zhǎng)期生產(chǎn)計(jì)劃、確定資源需求、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、成本核算，規(guī)劃周期幾個(gè)月/幾年時(shí)間。 車間層-協(xié)調(diào)車間作業(yè)和資源配置，作用周期幾周/幾個(gè)月。 單元層-完成本單元作業(yè)調(diào)度，包括作業(yè)順序和指令發(fā)放、進(jìn)行任務(wù)分配調(diào)度、協(xié)調(diào)物料運(yùn)輸，規(guī)劃時(shí)間幾小時(shí)/幾周。 工作站層-負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)設(shè)備小組活動(dòng)，規(guī)劃時(shí)間幾分鐘/幾小時(shí)。 設(shè)備層-各種設(shè)

9、備控制器，執(zhí)行上層控制命令，完成加工、測(cè)量、運(yùn)輸?shù)热蝿?wù)，響應(yīng)時(shí)間幾毫秒/幾分鐘。,CIMS遞階控制結(jié)構(gòu),工廠,加工車間,裝配車間,1#單元,N#單元,銑削工作站,檢驗(yàn)工作站,物料運(yùn)儲(chǔ)工作站,機(jī)器人,銑床,零件存儲(chǔ)器,機(jī)器人,檢驗(yàn)機(jī),零件存儲(chǔ)器,機(jī)器人,機(jī)器人小車,傳感器,,,,,,,,,,,,……….,,,,,,,,,…..,,,,,,,,,,,,,,,,6.1.4 CIMS的體系結(jié)構(gòu),CIMS/OSA體系結(jié)構(gòu)：是沿結(jié)構(gòu)方向、建

10、模方向和視圖方向的三維坐標(biāo)結(jié)構(gòu)。,CIMS/OSA 結(jié)構(gòu)層次 通用層 包括通用組件、約束、服務(wù)和協(xié)議，以及各企業(yè)共同需求和處理方法； 部分通用層 按照工業(yè)類型、不同行業(yè)、企業(yè)規(guī)模等不同分類的各類典型結(jié)構(gòu)； 專用層 在通用層和部分通用層基礎(chǔ)上根據(jù)特定企業(yè)需求而選定和建立的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)，僅適用于一個(gè)特定企業(yè)，一個(gè)企業(yè)只能通過(guò)一種專用結(jié)構(gòu)來(lái)描述。,CIMS/OSA 建模層次 需求定義層 按用戶準(zhǔn)則描述一個(gè)企業(yè)的需求定義模型； 設(shè)計(jì)說(shuō)明

11、層 根據(jù)企業(yè)經(jīng)營(yíng)需求和系統(tǒng)能力，對(duì)用戶需求進(jìn)行重構(gòu)和優(yōu)化； 實(shí)施描述層 在設(shè)計(jì)說(shuō)明層基礎(chǔ)上，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及系統(tǒng)制造技術(shù)元件和信息技術(shù)元件物理元件進(jìn)行描述。 制造技術(shù)元件：包括CAD、CAM、MRP、DNC、FMC等； 信息技術(shù)元件--包括計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、各類系 統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。,CIMS/OSA 視圖層次 功能視圖--指導(dǎo)用戶確定和選用相應(yīng)的功能模塊； 信息視圖--用來(lái)幫助企業(yè)用戶確定其信息需求，

12、建 立信息關(guān)系和確定數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)； 資源視圖--用于幫助企業(yè)用戶確定其資源需求，建 立優(yōu)化的資源結(jié)構(gòu)； 組織視圖--確定CIMS內(nèi)部的多級(jí)多維職責(zé)體系，建 立CIMS的多級(jí)組織結(jié)構(gòu)。,6.1.5 CIMS在我國(guó)的實(shí)施進(jìn)展,863/CIMS主題確立：研究?jī)?nèi)容包括應(yīng)用基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、目標(biāo)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、應(yīng)用示范工程四個(gè)層次； 1994年清華大學(xué)CIMS工程中心獲美國(guó)SME“大學(xué)領(lǐng)先獎(jiǎng)”； 1995

13、年北京第一機(jī)床廠CIMS工程獲SME“工業(yè)領(lǐng)先獎(jiǎng)” 十五863/CIMS主題內(nèi)涵更新（Contemporary Integrated Manufacturing System, CIMS） 十五863/CIMS主題研究專題： 行業(yè)/區(qū)域現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)專題     數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造專題；  過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)專題；     

14、; 企業(yè)管理與電子商務(wù)系統(tǒng)專題；      現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)平臺(tái)專題。,,第二節(jié) 并行工程（CE） 6.2.1 并行工程定義 6.2.2 并行工程運(yùn)行模式 6.2.3 并行工程特征 6.2.4 并行工程關(guān)鍵技術(shù) 6.2.5 并行工程的支持工具,6.2.1 并行工程定義,,串行工程 在前一工作環(huán)節(jié)完成之后才開(kāi)始后一工作環(huán)節(jié)的工作，各工作環(huán)節(jié)作業(yè)時(shí)序上沒(méi)有重

15、疊和反饋，即使有反饋，也是事后的反饋。 并行工程 將時(shí)間上先后的知識(shí)處理和作業(yè)實(shí)施過(guò)程，轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r(shí)考慮，盡可能同時(shí)處理的一種作業(yè)方式。 并行工程關(guān)鍵思想 ①是一種工作模式，而不是具體的工作方法； ②從產(chǎn)品設(shè)計(jì)一開(kāi)始就考慮產(chǎn)品全生命周期中所有因素，以保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)一次成功。,串行工程工作方式 并行工程工作方式,6.2.2 并行工程運(yùn)行模式,并行工程運(yùn)行模式,并行工程設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò),6.2.3 并行工程特征,

16、并行特征--在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段并行考慮產(chǎn)品整個(gè)生命 周期中的所有因素。 注意：并行工程不能省去任一生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不是將 設(shè)計(jì)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)重疊進(jìn)行。整體特征--強(qiáng)調(diào)全局考慮問(wèn)題，追求整體最優(yōu)。,協(xié)同特征協(xié)同組織形式：群體小組（Teamwork）工作方式，小組成員由設(shè)計(jì)、工藝、制造不同代表組成，有自己責(zé)、權(quán)、利，有自身的工作計(jì)劃和目標(biāo)；協(xié)同設(shè)計(jì)思想：強(qiáng)調(diào)一體化、并行地進(jìn)行產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程的協(xié)同設(shè)計(jì)；協(xié)同的效率：強(qiáng)調(diào)

17、“1+1>2” ，強(qiáng)調(diào)“工”字鋼協(xié)同強(qiáng)度。集成特征人員集成：管理者、設(shè)計(jì)者、制造者以至用戶集成；信息集成：信息獲取、表示和操作工具的集成與管理；功能集成：企業(yè)內(nèi)部及外部功能集成；技術(shù)集成：多學(xué)科知識(shí)以及各種技術(shù)、方法的集成。,6.2.4 并行工程關(guān)鍵技術(shù),產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的重構(gòu) 從產(chǎn)品特征、開(kāi)發(fā)活動(dòng)、組織結(jié)構(gòu)、資源配置、開(kāi)發(fā)計(jì)劃、調(diào)度策略等方面不斷改進(jìn)和提高。 集成的產(chǎn)品信息模型 應(yīng)能夠全面表達(dá)產(chǎn)品、工藝、制造以及產(chǎn)品生命

18、周期內(nèi)各環(huán)節(jié)的信息，能夠使小組成員共享模型中的信息，這是并行作業(yè)的基礎(chǔ)。 并行設(shè)計(jì)過(guò)程的協(xié)調(diào)與控制--并行設(shè)計(jì)是一個(gè)反復(fù)迭代優(yōu)化的過(guò)程，該過(guò)程的管理、協(xié)調(diào)與控制是實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)關(guān)鍵。,6.2.5 并行工程的支持工具,CAX工具：CAD、CAE、CAPP、CAM、CAT等； DFX工具：DFM、DFA、DFT、DFU等； 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）：對(duì)共享數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范管理，保證全局共享數(shù)據(jù)的一致性，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)操縱界面。 協(xié)同的

19、網(wǎng)絡(luò)通訊手段： 多媒體郵件-傳送速率低，不適于解決期限緊迫設(shè)計(jì)問(wèn)題； 電子公告板-是一種提供觀察、修改公共信息的白板技術(shù)， 仍不能保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)得到同事的反應(yīng)； 基于網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)（MONET）：基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體會(huì)議系統(tǒng)，可共商關(guān)心的問(wèn)題，減少來(lái)往消耗的時(shí)間和精力。,第三節(jié) 精益生產(chǎn)(LP) 6.3.1 精益生產(chǎn)的歷史背景 6.3.2 精益生產(chǎn)的內(nèi)涵 6.3.3 精益生產(chǎn)的體系結(jié)構(gòu)

20、 6.3.4 精益生產(chǎn)方式的主要內(nèi)容,6.3.1 精益生產(chǎn)的歷史背景,背景①二戰(zhàn)后日本汽車業(yè)開(kāi)始起步，豐田公司總產(chǎn)量不及福特公司一天的產(chǎn)量；②以福特為代表的大量生產(chǎn)方式，以規(guī)模帶動(dòng)低成本，有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力；③日本面臨需求不足、技術(shù)落后和資金困難。精益生產(chǎn)方式：豐田公司根據(jù)自身的特點(diǎn)，創(chuàng)立了一種獨(dú)特的多品種、小批量、高質(zhì)量和低消耗的生產(chǎn)方式，強(qiáng)調(diào)集體與協(xié)作，杜絕一切浪費(fèi)，從50年代到70年代取得了顯著的成就。,精益生產(chǎn)方式的命名

21、 豐田生產(chǎn)方式當(dāng)時(shí)并未受到重視，僅在豐田公司及其配套商中實(shí)施； 1973年石油危機(jī)，大批量生產(chǎn)弱點(diǎn)顯現(xiàn)，精益生產(chǎn)方式開(kāi)始真正為世人矚目； 1980年日本以其1100萬(wàn)輛產(chǎn)量全面超過(guò)美國(guó)，成為汽車制造第一大國(guó)。 1985年美國(guó)MIT成立“國(guó)際汽車計(jì)劃(IMVP)”機(jī)構(gòu)，耗資500萬(wàn)$，歷時(shí)5年調(diào)查日本、美國(guó)、西歐90多家汽車制造商； 調(diào)查結(jié)果：造成差距原因不在于企業(yè)自動(dòng)化程度、、生產(chǎn)批量、產(chǎn)品類型的，而在于生產(chǎn)方式的不同； I

22、MVP 于1990年命名豐田生產(chǎn)方式為“精益生產(chǎn)”。,6.3.2 精益生產(chǎn)的內(nèi)涵,精益生產(chǎn)(Lean Production,LP) 消除一切無(wú)效勞動(dòng)和浪費(fèi)，少投入，多產(chǎn)出，合理配置資源，走內(nèi)涵發(fā)展、集約式經(jīng)營(yíng)的“瘦型”生產(chǎn)方式。 精益生產(chǎn)思維特點(diǎn) 逆向思維-把銷售作為起點(diǎn)，把用戶作為生產(chǎn)過(guò)程組成部分；由后道工序拉動(dòng)前道工序；認(rèn)為超前生產(chǎn)是無(wú)效勞動(dòng)，是一種浪費(fèi)。 逆境拼搏-精益生產(chǎn)來(lái)自逆境拼搏精神，當(dāng)時(shí)豐田公司產(chǎn)量不及福特

23、公司一天產(chǎn)量條件下，敢于提出趕超美國(guó)。 盡善盡美追求--精益生產(chǎn)目標(biāo)追求盡善盡美，追求低成本、無(wú)廢品、零庫(kù)存，不允許出錯(cuò)。,精益生產(chǎn)方式的特征 以銷售為生產(chǎn)起點(diǎn)，按訂貨合同組織生產(chǎn)； 采用并行工程方法從事產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，確保開(kāi)發(fā)一次成功； 實(shí)行“拉動(dòng)式”生產(chǎn)，杜絕超前、超量生產(chǎn)； 以“人”為中心，充分調(diào)動(dòng)人的潛能和積極性； 追求無(wú)廢品、零庫(kù)存、零故障目標(biāo)； 消除“松弛點(diǎn)”，以最佳環(huán)境、最佳條件和最佳態(tài)度從事最佳工作，全面追求盡善

24、盡美； 主機(jī)廠與協(xié)作廠是“共存共榮”的“血緣關(guān)系”。,6.3.3 精益生產(chǎn)的體系結(jié)構(gòu),精益生產(chǎn)體系,精益生產(chǎn)基礎(chǔ)： 群體小組和并行工程；精益生產(chǎn)支柱： 及時(shí)生產(chǎn)-零庫(kù)存； 成組技術(shù)-擴(kuò)大批量； 全面質(zhì)量管理-零缺陷。,6.3.4 精益生產(chǎn)方式的主要內(nèi)容,主查制開(kāi)發(fā)組織、并行式開(kāi)發(fā)程序 主查對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)所需一切資源擁有支配權(quán)；對(duì)開(kāi)發(fā)方向和計(jì)劃有決定權(quán)和指揮權(quán)；對(duì)小組成員有評(píng)價(jià)權(quán)、推薦權(quán)。拉動(dòng)式的生產(chǎn)管理 以滿足下道工序需要為

25、前提，寧可中斷生產(chǎn)決不超前生產(chǎn)，以看板為指令作為拉動(dòng)式生產(chǎn)的手段。 ①以市場(chǎng)需求拉動(dòng)企業(yè)生產(chǎn)； ②企業(yè)內(nèi)部，以后道工序拉動(dòng)前道工序； ③以前方生產(chǎn)拉動(dòng)后方，準(zhǔn)時(shí)服務(wù)于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)； ④以主機(jī)廠拉動(dòng)協(xié)作配套廠生產(chǎn)。人本管理的勞動(dòng)組織體制 ①雇員比機(jī)器更為重要的固定資產(chǎn)； ②在生產(chǎn)中享有充分的自主權(quán)； ③將任務(wù)責(zé)任托付工人，通過(guò)培訓(xùn)擴(kuò)大知識(shí)面，提高技能。,簡(jiǎn)化產(chǎn)品檢驗(yàn)環(huán)節(jié) 質(zhì)量是制造出來(lái)的，把保證產(chǎn)品質(zhì)量責(zé)任交給直

26、接生產(chǎn)人員，取消檢驗(yàn)場(chǎng)所和修補(bǔ)加工區(qū)。相互依存的總裝廠和協(xié)作廠的關(guān)系 ①組織協(xié)作廠協(xié)會(huì)，派高級(jí)經(jīng)理人員去協(xié)作廠任職，采取參股、控股辦法，建立起資金聯(lián)合紐帶的血緣關(guān)系； ②協(xié)作廠參與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，共同分析成本、合理分享利潤(rùn)； ③直達(dá)供應(yīng)和直送工位體制，協(xié)作廠就近就地選擇，在50km半徑范圍內(nèi)，定時(shí)、定量直接將配套件送到工位，取消了緩沖環(huán)節(jié)。以顧客為中心的銷售策略 經(jīng)銷人員登門拜訪，主動(dòng)銷售，了解基本情況，滿足用戶特定要求，用真

27、誠(chéng)感動(dòng)用戶。,第四節(jié) 敏捷制造（AM） 6.4.1 敏捷制造提出的背景 6.4.2 敏捷制造的內(nèi)涵 6.4.3 敏捷制造的關(guān)鍵因素及關(guān)鍵技術(shù) 6.4.4 敏捷制造對(duì)制造業(yè)影響,6.4.1 敏捷制造提出的背景,全球市場(chǎng)形成 商品競(jìng)爭(zhēng)更趨激烈，市場(chǎng)多變，為及時(shí)捕捉市場(chǎng)機(jī)遇，必須有一個(gè)靈活反應(yīng)的企業(yè)生產(chǎn)機(jī)制。美國(guó)制造業(yè)的衰退 冷戰(zhàn)時(shí)期，美國(guó)將制造業(yè)列為“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”，致使美國(guó)經(jīng)濟(jì)嚴(yán)重衰退，如：汽車

28、: 55年市場(chǎng)份額為3/4，89年為1/4，而日本占30%；收音機(jī): 75年占本國(guó)市場(chǎng)96%， 95年幾乎為零；電視機(jī): 美國(guó)發(fā)明，87年美國(guó)廠家僅剩1家， 占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)15%；機(jī)床: 60年代最大出口國(guó)，80年代最大進(jìn)口國(guó)， 85年進(jìn)口50%。,美國(guó)人對(duì)制造業(yè)再認(rèn)識(shí)：不能保持世界水平的制造能力必將危急國(guó)家在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力；制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱；

29、美國(guó)在世界事務(wù)中的威望不僅取決于強(qiáng)大的國(guó)防態(tài)勢(shì)，而且取決于強(qiáng)大的制造能力，為了保持美國(guó)的領(lǐng)導(dǎo)地位，美國(guó)應(yīng)實(shí)施各種策略，再重振其制造競(jìng)爭(zhēng)力；敏捷制造策略繁榮提出 為了重新奪回美國(guó)在制造業(yè)優(yōu)勢(shì)，由國(guó)防部資助，由里海大學(xué)牽頭組織了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)：面對(duì)突然出現(xiàn)的市場(chǎng)機(jī)遇，由于不能完成相應(yīng)調(diào)整而痛失良機(jī)。因而提出敏捷制造策略，促使美國(guó)制造業(yè)發(fā)展，努力使美國(guó)能在2006年前重新恢復(fù)其在制造業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)地位。,6.4.2 敏捷制造的內(nèi)涵,敏捷制造：

30、快速調(diào)整自己，增強(qiáng)市場(chǎng)多變能力，在“競(jìng)爭(zhēng)-合作-協(xié)同”機(jī)制下，實(shí)現(xiàn)對(duì)市場(chǎng)作出靈活反應(yīng)的一種生產(chǎn)制造模式。敏捷制造企業(yè)：快速響應(yīng)市場(chǎng)/用戶需求 不斷改進(jìn)老產(chǎn)品，迅速開(kāi)發(fā)高質(zhì)量新產(chǎn)品，在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)滿足用戶需求；快速應(yīng)變能力 采用具有高度柔性、可重組設(shè)備組織生產(chǎn)，使生產(chǎn)成本與批量無(wú)關(guān)，充分把握市場(chǎng)中每一個(gè)獲利時(shí)機(jī)，使企業(yè)長(zhǎng)期獲取經(jīng)濟(jì)利益。強(qiáng)調(diào)“競(jìng)爭(zhēng)與合作” 一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)遇，以最快速度從企業(yè)內(nèi)部、外部選出優(yōu)勢(shì)群體，組成功能單一的動(dòng)

31、態(tài)組織結(jié)構(gòu)經(jīng)營(yíng)實(shí)體。,,敏捷制造概念示意圖,6.4.3 敏捷制造的關(guān)鍵因素及關(guān)鍵技術(shù),1、企業(yè)的信息網(wǎng)企業(yè)信息網(wǎng)是實(shí)施敏捷制造的最基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；能夠迅速明確自己的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，快速響應(yīng)市場(chǎng)/用戶需求；進(jìn)行異地設(shè)計(jì)，并行進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)；持續(xù)不斷地為用戶提供產(chǎn)品信息服務(wù)，使用戶在整個(gè)產(chǎn)品壽命周期內(nèi)對(duì)產(chǎn)品滿意；將企業(yè)有關(guān)經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)、資源、設(shè)備能力等信息上網(wǎng)，在不同企業(yè)間進(jìn)行信息的交換和共享，便于選擇合作伙伴，贏得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。,2、虛擬公司虛擬公

32、司定義 一種動(dòng)態(tài)組織結(jié)構(gòu)，為了贏得某個(gè)市場(chǎng)機(jī)遇，快速組成一個(gè)功能單一的臨時(shí)性經(jīng)營(yíng)實(shí)體。虛擬公司目的 是使企業(yè)長(zhǎng)期獲取經(jīng)濟(jì)利益。虛擬公司成員關(guān)系 在競(jìng)爭(zhēng)基礎(chǔ)上相互信任、獲取共同利益的合作關(guān)系，知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技能、信息、資源有償共享。虛擬公司優(yōu)點(diǎn)：1）中小企業(yè)可分享合作者資源，大企業(yè)無(wú)需大量投資迅速擴(kuò)大生產(chǎn)和市場(chǎng)占有率，降低失敗風(fēng)險(xiǎn)；2）可以在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)實(shí)力上容易超過(guò)它所有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手；3）每個(gè)合作者有機(jī)會(huì)進(jìn)入更廣泛的市場(chǎng)，各自資源可以

33、得到充分的利用，取得局部最優(yōu)基礎(chǔ)上的全局最優(yōu)；4）可兼容競(jìng)爭(zhēng)和合作，保存競(jìng)爭(zhēng)活力，避免過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)。,,虛擬公司的生命周期,3、敏捷制造的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 物理基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 包括廠房、設(shè)備、實(shí)施、運(yùn)輸?shù)任锢碓O(shè)施；當(dāng)機(jī)遇出現(xiàn)時(shí)，只需要添置少量必要設(shè)備，多數(shù)的物理設(shè)施可以通過(guò)選擇合適的合作伙伴得到。 法律基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 國(guó)家法律和政策條文，在法律上承認(rèn)虛擬公司，規(guī)定如何交易、利益分享、資本流動(dòng)、納稅等，若虛擬公司破產(chǎn)如何還債、如何善后、人員如何流動(dòng)等。

34、社會(huì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 需要社會(huì)為虛擬公司提供培訓(xùn)、中介等服務(wù)環(huán)境。 信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 包括企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)、中介機(jī)構(gòu)等信息服務(wù)手段。,4、敏捷型的員工,敏捷型員工的特征,,敏捷型員工優(yōu)勢(shì)①能夠充分發(fā)揮主動(dòng)性和創(chuàng)造性，積極有效地掌握信息和新技術(shù)；②反應(yīng)迅速靈活，能快速地從一個(gè)項(xiàng)目轉(zhuǎn)換到另一個(gè)項(xiàng)目；③得到授權(quán)后，能自己組織和管理項(xiàng)目，在各個(gè)層次上做出適當(dāng)?shù)臎Q策；④具有協(xié)作精神，在虛擬公司中能與各種人員保持良好的合作關(guān)系。,5、虛擬制造

35、虛擬制造含義 將現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)映射為虛擬制造系統(tǒng)，借助三維可視交互環(huán)境，對(duì)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造到裝配的全過(guò)程進(jìn)行全面仿真的技術(shù)。虛擬制造系統(tǒng)特征： 不消耗資源和能量，不生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)世界產(chǎn)品，模擬產(chǎn)品制造過(guò)程，對(duì)系統(tǒng)效益及風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估； 功能一致性，忠實(shí)反映現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)功能和特性； 結(jié)構(gòu)相似性，與現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是相似的； 組織靈活性，虛擬制造系統(tǒng)是面向未來(lái)、面向市場(chǎng)、面向用戶需求的系統(tǒng)，其組織與實(shí)現(xiàn)具有非常高的靈活性。 集成化，包

36、括信息集成、智能集成、串并行工作機(jī)制集成和人機(jī)集成等多種形式的集成。,6.4.4 敏捷制造對(duì)制造業(yè)影響,聯(lián)合競(jìng)爭(zhēng) 不同優(yōu)勢(shì)企業(yè)聯(lián)合起來(lái)構(gòu)成的敏捷制造集團(tuán)具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。 技術(shù)和能力交叉 敏捷制造將促進(jìn)制造技術(shù)和管理模式的交流和發(fā)展，促進(jìn)技術(shù)的轉(zhuǎn)換和利用。 環(huán)境意識(shí)加強(qiáng) 采用綠色設(shè)計(jì)和綠色制造技術(shù)，自覺(jué)地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。 信息成為商品 將出現(xiàn)各種信息中介服務(wù)機(jī)構(gòu)，向企業(yè)和顧客提供各種咨詢服務(wù)。,第五節(jié) 智能制造系統(tǒng)（IMS）

37、6.5.1 智能制造系統(tǒng)的含義與發(fā)展 6.5.2 智能制造系統(tǒng)的特征 6.5.3 智能加工與智能加工設(shè)備,6.5.1 智能制造系統(tǒng)的含義與發(fā)展,智能制造系統(tǒng)（IMS）含義：由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)；模擬人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、推理和決策；取代/延伸人部分腦力勞動(dòng)，發(fā)展人類專家的制造智能。智能制造模式的發(fā)展：智能制造是影響未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要生產(chǎn)模式；制造系統(tǒng)將由能量驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔Ⅱ?qū)動(dòng)型；智

38、能制造被各國(guó)政府列為國(guó)家發(fā)展計(jì)劃；智能制造特別是信息技術(shù)發(fā)展的必然，是自動(dòng)化和集成技術(shù)縱向發(fā)展的結(jié)果。,6.5.2 智能制造系統(tǒng)的特征,自律（Holonic)能力 搜集理解環(huán)境和自身信息，規(guī)劃自身行為的能力，基于知識(shí)的模型是系統(tǒng)自律能力的基礎(chǔ)。 人機(jī)一體化 智能機(jī)器只具有邏輯思維（專家系統(tǒng)和部分形象思維（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），沒(méi)有人的靈感思維，不可能全面取代人類專家智能；人機(jī)一體化突出人的核心地位，使二者各顯其能。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 借助于音像

39、和傳感裝置，虛擬展示現(xiàn)實(shí)生活中各種過(guò)程，虛擬未來(lái)產(chǎn)品及其制造過(guò)程，從感官和視覺(jué)上使人獲得完全如同真實(shí)的感受。 自組織與超柔性 能夠自行組成一種最佳結(jié)構(gòu)，具有運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)形式的柔性，如同一群人類專家群體，具有生物特性。 學(xué)習(xí)能力與自我維護(hù)能力 在實(shí)踐中不斷充實(shí)知識(shí)庫(kù)，具有自學(xué)習(xí)，自行進(jìn)行故障診斷與排除功能。,,自律性智能制造系統(tǒng),6.5.3 智能加工與智能加工設(shè)備,技術(shù)工人職責(zé)：①用感覺(jué)器官監(jiān)視加工狀況；②通過(guò)大腦判斷加工狀態(tài)，并作

40、出決策；③用四肢實(shí)施相應(yīng)的操作和處理。智能加工：應(yīng)用傳感處理、智能決策、實(shí)時(shí)控制技術(shù)，自主選取數(shù)據(jù)，積累經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)獲取的狀態(tài)信息創(chuàng)造新的知識(shí)。智能機(jī)床：應(yīng)用傳感器對(duì)切削過(guò)程進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，依據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷異常狀態(tài)；故障發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)知識(shí)處理機(jī)，參照存儲(chǔ)積累的知識(shí)，決策修正加工條件，排除機(jī)床故障。預(yù)測(cè)推理模塊：事前對(duì)異常情況進(jìn)行推理，提供處理對(duì)策表供檢索調(diào)用?？刂仆评砟K：對(duì)已發(fā)生的異常情況采取相應(yīng)處理對(duì)策。,智能機(jī)床的基本結(jié)構(gòu),智能

41、加工中心的主機(jī)結(jié)構(gòu),本章小結(jié)CIMS是企業(yè)內(nèi)的人/組織、經(jīng)營(yíng)管理和技術(shù)三要素集成，以保證企業(yè)內(nèi)的工作流程、物質(zhì)流和信息流暢通無(wú)阻的企業(yè)信息集成系統(tǒng)。CIMS是由經(jīng)營(yíng)管理信息系統(tǒng)、工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)、制造自動(dòng)化系統(tǒng)和質(zhì)量保證信息系統(tǒng)四個(gè)功能分系統(tǒng)，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理兩個(gè)支撐分系統(tǒng)組成；并行工程是將時(shí)間上先后的知識(shí)處理和作業(yè)實(shí)施過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r(shí)考慮和盡可能的同時(shí)處理的一種生產(chǎn)組織管理方式。群體小組和并行工程是精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)，及