CIMS中的先进制造技术与模式

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1、1华中科技大学华中科技大学 朱海平朱海平2Introduction:Global ManufacturingMfg:ChinaMfg:China,IrelandMfg:MalaysiaMfg:Thailand,Singapore,Hungary,Philippines Mfg:Japan,Thailand,Germany,PhilippinesMfg:Mexico,China,Taiwan,PhilippinesMfg:Singapore,ThailandMfg:China,Ireland3123成组技术成组技术设备布局技术设备布局技术虚拟制造技术虚拟制造技术4快速原型技术快速原型技术56QF

2、D技术技术快速产品切换快速产品切换4 在大批量生产中，由于采用专用、高效和自动化的生产设备，可以获得高的生产率，低的生产成本，短的生产周期；而多品种、小批量生产则相反。例：CA6140 车床，最大加工直径400，实际加工 90 以上工件直径不足 100mm，机床利用率极低。在多品种、中小批量生产中，加工时间仅占生产时间的约5，其余 95均为周转等待时间；加工时间中真正进行切削的时间不足30%。多品种、中小批量生产中存在的问题多品种、中小批量生产中存在的问题5目前，单件小批量生产的产品占机械产品总数的目前，单件小批量生产的产品占机械产品总数的 7070 以上，并有继续增大的趋势。解决多品种、中小

3、批量生产以上，并有继续增大的趋势。解决多品种、中小批量生产的有效途径是采用的有效途径是采用 GTGT（Group TechnologyGroup Technology）。5 95调整、装夹、对刀、检测等切削30 70加工时间 运输与等待时间制造周期加工时间多品种、中小批量生产的时间分配多品种、中小批量生产中存在的问题多品种、中小批量生产中存在的问题6二次相似性二次相似性结构（形状、尺寸、精度结构（形状、尺寸、精度）材料（材质、毛坯、热处理材料（材质、毛坯、热处理）工艺（加工方法、加工设备工艺（加工方法、加工设备）一次相似性一次相似性 机械零件之间存在相似性机械零件之间存在相似性这种相似性主要表

4、现在三个方面：这种相似性主要表现在三个方面：成组技术成组技术7标准件复杂件相似件相似件2025%70%510%零件复杂程度零件出现频数成组技术成组技术8结构相似零件组工艺相似零件组成组技术成组技术9GTGT定义定义 一般性定义：一般性定义：GTGT是一门生产技术科学，研究和发掘是一门生产技术科学，研究和发掘生产活动中有关事物的相似性，并充分利用它，即把生产活动中有关事物的相似性，并充分利用它，即把相似的问题分类成组，寻求解决这一组问题的相对统相似的问题分类成组，寻求解决这一组问题的相对统一的最优方案，以取得最佳效果。一的最优方案，以取得最佳效果。机械制造领域中定义：将多种零件（部件或产品）机械

5、制造领域中定义：将多种零件（部件或产品）按其相似性分类成组，并以这些零件组（部件组或产按其相似性分类成组，并以这些零件组（部件组或产品组）为基础组织生产，实现多品种、中小批量生产品组）为基础组织生产，实现多品种、中小批量生产的产品设计、制造工艺和生产管理的合理化。的产品设计、制造工艺和生产管理的合理化。GTGT 被认为是一种被认为是一种“制造哲理制造哲理”是现代制造技术是现代制造技术的一个重要理论基础。的一个重要理论基础。成组技术成组技术10成组技术基本原理产品部件零件零件组ABCA1A2A3B1B2C1C2C3C4成组技术成组技术11GT GT 发展简况发展简况 20世纪 50年代，前苏联院

6、士 在其著作“成组工艺科学原理”中首次提出“成组技术”。20世纪 60年代西欧研究 GT 形成高潮，代表人物首推阿亨工业大学 Opitz 教授，他所领导的小组进行了大量的调查研究工作，为成组技术提供了重要的理论依据。20世纪 70年代，美国、日本接受成组技术，并迅速与计算机技术联系在一起，使其得到更好的应用。20世纪 80、90年代，GT 与各种新的制造方式相结合，成为现代制造技术的基础。GT发展过程：成组加工成组工艺成组技术成组生产系统成组技术成组技术1220世纪50末、60初学习苏联，首先在纺织机械行业试点实行，有清华大学、西安交大等高校参与。20世纪60年代中期以后，由于文化大革命，国民

7、经济陷入混乱状态，GT 无从谈起。20世纪70末、80初，文革以后，自上而下推行，机械部推出 4 个试点单位，并组织制定了两个编码系统（JCBM-1，JLBM-1），对 GT 发展起到了推动作用。20世纪80年代中期后，计划经济向市场经济转轨，采用 GT 成为企业自发的行为。成组技术成组技术13零件分类编码系统零件分类编码系统 基本概念基本概念零件分类编码系统是用字符（数字、零件分类编码系统是用字符（数字、字母或符号）对零件有关特征进行描述和识别的一套字母或符号）对零件有关特征进行描述和识别的一套特定的规则和依据。特定的规则和依据。Opitz Opitz 分类编码系统分类编码系统 JLBM-1

8、 JLBM-1 分类编码系统分类编码系统 分类编码系统简介分类编码系统简介特点：特点：1 1）结构简单，使用方便）结构简单，使用方便2 2）对零件形状（特别是回转类零件）描述较完善）对零件形状（特别是回转类零件）描述较完善3 3）适用范围较广（设计、工艺、管理）适用范围较广（设计、工艺、管理 ）4 4）工艺信息反映不够充分）工艺信息反映不够充分5 5）对非回转类零件描述较粗糙）对非回转类零件描述较粗糙成组技术成组技术14Opitz 分类编码系统0123456789RotationalNonrotationalDigit1Part classL/D0.5Main shapeExternal sh

9、apeelementMainshapeRotational machining Accuracy0.5L/D2SpecialL/W3L/H4L/W3L/W3L/H4SpecialMainshapeMainshapeMainshapeOriginal of raw materialsmaterialDimensions6789Internal shapeelementMachining of planesurfacesOther holes andteethMachining of planesurfacesOther holes andteethMachining of planesurfac

10、esOther holes teeth&formingRotational machiningMain boreRotational machiningPlane surface machiningAdditional holes teeth&formingDigit2Digit3Digit4Digit5Form codeSupplementary codeDigit成组技术成组技术15Digit1Digit2Digit3Digit4Digit5NonrotationalPart class0123456789RotationalL/D0.50.5L/D3L/D3Smooth,no shape

11、 elements0123456789ThreadExternal shape,External shape elementsno shape elementsOr smoothFunctional grooveStepped to both endno shape elementsThreadFunctional grooveFunctional coneOperating threadAll othersStepped one endStepped one endSmooth,no shape elements0123456789ThreadInternal shape,Internal

12、shape elementsno shape elementsOr smoothFunctional grooveStepped both endno shape elementsThreadFunctional grooveFunctional coneOperating threadAll othersPlane surface machining0123456789Surface plane and/or curved in one direction,externalNo surface machiningExternal plane surface related by gradua

13、tion around circleExternal groove and/or slotExternal spline(polygon)External plane surface and/or slot,external splineInternal plane surface and/or slotInternal spline(polygon)Internal/external polygon,groove and/or slotAll othersAuxiliary holes and gear teethNo auxiliary holeAxial,not on pitch cir

14、cle diameter0123567894Axial,on pitch circle diameterNo gear teethWith gear teethRadial,not on pitch circle diameterAxial/radial,and/or other directionAxial/radial,on PCD and/or other directionAll othersSpur gearteethBevel gearteethOther gearteethOpitz 分类编码系统回转体零件形状码成组技术成组技术16Opitz 分类编码系统辅助码（69位）Stee

15、l,Heat treatment0123456789012345678901234567890123456789Diameter(Length)MaterialAccuracyOriginal shape of raw material2020 5050 100100 160160 250250 400400 600600 10001000 20002000Nodular iron242mmKgb/242mmKgb/Alloy steel(Heat treatment)Nonferrousmetal Light alloyAll othersCast ironPipe Machinedwork

16、piece Casting andforgingsL,U,T etc.section steelBar(heat rolling)Bar(cold rolling or drawing),etc.bar SheetStick plateWeldmentUndefined 2 3 4 5 2+3 2+4 2+5 3+4 2+3+4+5 Digit 6Digit 8Digit 9Digit 7Alloy steel Steel Steel 成组技术成组技术17名称类别粗名称类别粗分类分类0123456789回回转转类类零零件件非非回回转转类类零零件件轮盘类轮盘类环套类环套类销杆轴销杆轴齿轮类齿轮类

17、异形件异形件专用件专用件杆条类杆条类板块类板块类座架类座架类箱体类箱体类名称类别名称类别细分类细分类0123456789盘盖盘盖防护盖防护盖法兰盘法兰盘带轮带轮手轮手轮离合器离合器分度盘分度盘滚轮滚轮活塞活塞其它其它回转类零件的形状及加工码回转类零件的形状及加工码外部外部形状形状加工加工基基本本形形状状功功能能要要素素内部内部形状形状加工加工基基本本形形状状功功能能要要素素平面平面曲面曲面加工加工外外平平面面内内平平面面辅辅助助孔孔成成形形刻刻线线辅助码辅助码 材材 料料 毛毛坯坯原原始始形形状状 热热处处理理主要主要尺寸尺寸 精精度度 直直径径或或宽宽度度 长长度度非回转类零件形状及加工码非

18、回转类零件形状及加工码JLBM-1 分类编码系统成组技术成组技术（1 12 2）（3 3）（4 49 9）（10101515）18压盖零件编码（001021103050736)轮盘大类、盘盖小类240 700.80.8其余3.2成组技术成组技术详细编码示例参考图3-20191 1）综合零件法）综合零件法 综合零件包含了零件组内所有零件的结构要素，综合零件包含了零件组内所有零件的结构要素，它可以是一个实际零件，但更多情况是一个假想零件。它可以是一个实际零件，但更多情况是一个假想零件。按综合零件编制工艺规程，则该工艺规程包含了按综合零件编制工艺规程，则该工艺规程包含了零件组内所有零件的工艺内容。零

19、件组内所有零件的工艺内容。综合零件法多用于回转体零件的成组工艺过程设计。综合零件法多用于回转体零件的成组工艺过程设计。成组工艺过程设计成组工艺过程设计 2 2）综合路线法）综合路线法 将零件组内所有零件的工艺内容综合在一起，形成将零件组内所有零件的工艺内容综合在一起，形成成组工艺。成组工艺。多用于非回转体零件的成组工艺过程设计。多用于非回转体零件的成组工艺过程设计。成组技术成组技术20综合零件实际零件【例】成组技术成组技术21特征矩阵特征矩阵综合零件综合零件成组工艺过程卡成组工艺过程卡车间车间零件组代号零件组代号页页工序号工序号工工 序序 名名 称称 及及 内内 容容机机 床床适适 用用 零零

20、 件件车右端面,打中心孔,车外圆(留磨量)车螺纹,倒角,切槽,切断1C6132 A B C D E2车左端面,打中心孔,倒角铣键槽（铣横槽,铣扁）3C6132X51W4调质5研中心孔C61326磨外圆M121 1 2 3 4 5 6 7 8 90123456789成组技术成组技术221）加工单元组织形式 成组单机 成组单元 成组流水线 成组柔性制造系统成组单元布置形式加工单元设计加工单元设计a）机群式布局 G G GDDMM进出料口 L L L L L L A AMMb）成组单元布局 L L L M M D D G G A出料口进料口成组技术成组技术FMS自动仓库工厂计算机中央计算机物流控制计

21、算机信 息 传 输 网 络加工单元1加工单元2加工单元nAGVAGV工夹具站成组技术成组技术242）确定机床数量式中 Qj计算的机床台数 Ni 第 i 种零件年需求量 tij 第 i 种零件在第 j 种机床上的单件工时 F 机床年台时基数FtNQniijij1F=250 M 8 K式中 M 班次 K 开机系数，常取0.90.95计算机床台数：成组技术成组技术25一般要求：0.85关键、稀少设备允许=1.11.2简单设备值可适当减小负荷调整与平衡：负荷过低，可几个单元共用一台机床 也可扩大单元内零件组数或组内零件数机床负荷率：jjQQ 实际机床台数：Qj Qj成组技术成组技术26成组技术在设计中

22、的应用成组技术在设计中的应用 利用零件编码，检索相似零件，减小重复设计工作量利用零件编码，检索相似零件，减小重复设计工作量（据统计，一项新产品中有（据统计，一项新产品中有70%70%以上的零件设计可以借以上的零件设计可以借鉴或直接引用原有的设计）。同样利用产品和部件的继鉴或直接引用原有的设计）。同样利用产品和部件的继承性，对产品及部件进行编码，通过检索、调出和利用承性，对产品及部件进行编码，通过检索、调出和利用已有相类似设计，可显著减少新设计的工作量（已有相类似设计，可显著减少新设计的工作量（参数化参数化设计技术的发展使这一效果更加显著设计技术的发展使这一效果更加显著）。）。提高设计标准化程度

23、提高设计标准化程度设计标准化是工艺标准化的前提。设计标准化是工艺标准化的前提。零件标准化内容零件标准化内容零件名称标准化零件名称标准化零件结构标准化零件结构标准化零件标准化零件标准化成组技术成组技术27 零件结构标准化等级与标准化要素之间的关系：标准化等级简单标准化基本标准化主要标准化完全标准化标准化要素功能要素 基本形状功能要素配置主要尺寸设计标准化与工艺标准化的关系：基本形状标准化 主要工艺过程（工艺路线）标准化 功能要素标准化 工序、工步标准化功能要素配置标准化 次要工序及工艺顺序标准化 主要尺寸标准化 工艺装备标准化 设计标准化工艺标准化成组技术成组技术28成组生产单元是一种先进的生产

24、组织形式，在成组生成组生产单元是一种先进的生产组织形式，在成组生产单元内，零件加工过程被封闭起来，责、权、利集中在产单元内，零件加工过程被封闭起来，责、权、利集中在一起，生产人员不仅负责加工，而且共同参与生产管理与一起，生产人员不仅负责加工，而且共同参与生产管理与生产决策活动，使其积极性能够得到充分发挥。生产决策活动，使其积极性能够得到充分发挥。按成组工艺进行加工，可使零件加工流向相同，这不按成组工艺进行加工，可使零件加工流向相同，这不仅有利于减少工件运动距离，在安排作业计划时，也有规仅有利于减少工件运动距离，在安排作业计划时，也有规则可循。则可循。要求按工艺相似零件组（而非按产品）安排生产计

25、划，要求按工艺相似零件组（而非按产品）安排生产计划，需要打破旧的生产计划方式，而代之以按零件组安排生产需要打破旧的生产计划方式，而代之以按零件组安排生产进度计划。除了要转变传统观念以外，采用计算机辅助生进度计划。除了要转变传统观念以外，采用计算机辅助生产管理方法也是必要的。产管理方法也是必要的。成组技术在管理中的应用成组技术在管理中的应用成组技术成组技术29成组技术生产单元热处理1锯磨车削A锯磨车削2模压车削B模压车削成组技术30专业化分工单元热处理车削车削车削锯锯锯磨磨模压模压123456成组技术31123成组技术成组技术设备布局技术设备布局技术虚拟制造技术虚拟制造技术4快速原型技术快速原型

26、技术56QFD技术技术快速产品切换快速产品切换32布局设计分类：布局设计分类：（1 1）随机布局）随机布局设备布局技术设备布局技术33（2 2）功能布局）功能布局设备布局技术设备布局技术34（3 3）模块布局）模块布局设备布局技术设备布局技术35（4 4）单元布局）单元布局 成组技术，某每个单元只加工某一族的工件设备布局技术设备布局技术36（5 5）流水线布局）流水线布局M2M2M4M4M3M3M5M5M1M1L/ULL/UL单元内的设备布局单元内的设备布局A AB BC CD DE EF FG GAGVAGV设备布局技术设备布局技术（6 6）环形布局环形布局37改善前改善前例例2某铸造厂缩短

27、交货期实例某铸造厂缩短交货期实例A初检初检B修整修整D组装组装C钻孔钻孔铸件铸件设备布局技术设备布局技术38改善着眼点改善着眼点（1 1）以流线化生产思想为指导，）以流线化生产思想为指导，根据目标和现状分析，考虑线平衡，建立根据目标和现状分析，考虑线平衡，建立4 4条生产线；条生产线；（2 2）将工序及其设备按顺序集中摆放，）将工序及其设备按顺序集中摆放，采用单件流动方式，减少在制品数量；采用单件流动方式，减少在制品数量；（3 3）放弃一人一工序的单能工配置方式，）放弃一人一工序的单能工配置方式，采用多能工配置方式，采用多能工配置方式，以产距时间为基础决定人员配置。以产距时间为基础决定人员配置

28、。设备布局技术设备布局技术39改善后改善后ABDC铸件铸件BDABBC休息角休息角A 初检，初检，B 修正，修正，C 钻孔，钻孔，D 组装组装 设备布局技术设备布局技术40项项 目目改善前改善前改善后改善后成成 果果交货期交货期7天天3天天后续改善目标后续改善目标1天天生产能力生产能力110件件/人人日日280件件/日日劳动生产率提高劳动生产率提高155%返修率返修率23%13%降低降低43%空间占用空间占用1450m2920m2减少减少37%无形成果无形成果现场环境改观，物流顺畅，现场环境改观，物流顺畅，问题显现化，问题显现化，员工协作精神好。员工协作精神好。改善成果改善成果设备布局技术设备

29、布局技术41123成组技术成组技术设备布局技术设备布局技术虚拟制造技术虚拟制造技术4快速原型技术快速原型技术56QFD技术技术快速产品切换快速产品切换42建模建模虚拟制造与虚拟制造与CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAEConceptualConceptualDesignDesignProductProductEngineeringEngineeringManuf.Manuf.EngineeringEngineeringAssembly/Assembly/InspectionInspectionMaintenance/Maintenance/Training Training 43工程设

30、计虚拟制造与CAD/CAM/CAEConceptualConceptualDesignDesignProductProductEngineeringEngineeringManuf.Manuf.EngineeringEngineeringAssembly/Assembly/InspectionInspectionMaintenance/Maintenance/Training Training 44仿真仿真虚拟制造与虚拟制造与CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAEProductProductEngineeringEngineering45原型加工原型加工NCNC验证验证设备工作状况分析设

31、备工作状况分析数数控控铣铣床床虚拟制造与虚拟制造与CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE虚拟加工ConceptualConceptualDesignDesignProductProductEngineeringEngineeringManuf.Manuf.EngineeringEngineeringAssembly/Assembly/InspectionInspectionMaintenance/Maintenance/Training Training 46虚拟加工虚拟制造与虚拟制造与CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAEConceptualConceptualDesignDes

32、ignProductProductEngineeringEngineeringManuf.Manuf.EngineeringEngineeringAssembly/Assembly/InspectionInspectionMaintenance/Maintenance/Training Training 47虚拟装配虚拟制造与虚拟制造与CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAEConceptualConceptualDesignDesignProductProductEngineeringEngineeringManuf.Manuf.EngineeringEngineeringAssembl

33、y/Assembly/InspectionInspectionMaintenance/Maintenance/Training Training 48虚拟检测虚拟制造与虚拟制造与CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAEConceptualConceptualDesignDesignProductProductEngineeringEngineeringManuf.Manuf.EngineeringEngineeringAssembly/Assembly/InspectionInspectionMaintenance/Maintenance/Training Training 49虚拟维护/

34、维修装配培训装配培训加工操作培训加工操作培训维修培训维修培训工作环境评价工作环境评价虚拟制造与虚拟制造与CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAEConceptualConceptualDesignDesignProductProductEngineeringEngineeringManuf.Manuf.EngineeringEngineeringAssembly/Assembly/InspectionInspectionMaintenance/Maintenance/Training Training 50虚拟生产线虚拟制造与CAD/CAM/CAE51现实产品开发现实产品开发设计设计评价评

35、价产品产品报报废废 品品报报废废 品品制造制造原料原料外在因素变化外在因素变化设备设备厂房厂房人员人员试制试制原料原料设备设备厂房厂房人员人员虚拟制造与CAD/CAM/CAE52数据/信息原料原料设备设备厂房厂房产产品品实际制造实际制造人员人员报废品报废品设计设计虚拟样机虚拟样机评价评价反反馈馈 信信息息虚拟加工虚拟加工虚拟装配虚拟装配虚拟检测虚拟检测市场信息数字化制造技术数字化制造技术虚拟制造与CAD/CAM/CAE53虚拟制造P P虚拟制造与CAD/CAM/CAE54P P虚拟制造与CAD/CAM/CAE虚拟制造55123成组技术成组技术设备布局技术设备布局技术虚拟制造技术虚拟制造技术4快

36、速原型技术快速原型技术56QFD技术技术快速产品切换快速产品切换56概念模型概念模型视觉视觉造型造型组装组装验证与最优化验证与最优化功能测试功能测试小批量小批量制造制造快速模具快速模具工程工程应用应用快速原型技术57古生物学模型古生物学模型生物模型生物模型考古仿真模型考古仿真模型科学应用科学应用快速原型技术58人工骨头制作人工骨头制作手术规划手术规划齿模制作齿模制作假耳制作假耳制作快速原型技术医学应用医学应用59快速原型技术60123成组技术成组技术设备布局技术设备布局技术虚拟制造技术虚拟制造技术4快速原型技术快速原型技术56QFD技术技术快速产品切换快速产品切换61QFD 质量功能展开质量功

37、能展开（QFDQFD，Quality Function DeploymentQuality Function Deployment）起源于起源于7070年代初的日本三菱重工神户造船厂。为了应付大量年代初的日本三菱重工神户造船厂。为了应付大量的资金支出和严格的政府法规，神户造船厂的工程师们开发的资金支出和严格的政府法规，神户造船厂的工程师们开发了一种称之为质量功能展开的上游质量保证技术，取得了巨了一种称之为质量功能展开的上游质量保证技术，取得了巨大的成功。目前，大的成功。目前，QFDQFD方法在一些工业发达国家或地区已得方法在一些工业发达国家或地区已得到较为广泛的应用。到较为广泛的应用。62QF

38、D QFDQFD的概念起源于二战结束后的日本，背景：大量的新产的概念起源于二战结束后的日本，背景：大量的新产品开发，被作为品开发，被作为TQMTQM的一部分，为解决设计中的质量问题而的一部分，为解决设计中的质量问题而产生，称质量展开（产生，称质量展开（hinshisu tenkaihinshisu tenkai）矩阵图方法首先应用于三菱重工的神户造船厂，加入了对用矩阵图方法首先应用于三菱重工的神户造船厂，加入了对用户需求的考虑，称质量功能展开（户需求的考虑，称质量功能展开（hinshitu kino tenkaihinshitu kino tenkai）第一个成功的应用：丰田汽车公司第一个成功

39、的应用：丰田汽车公司主要目的：使产品满足市场需求主要目的：使产品满足市场需求63QFD64QFDQFD的历史的历史QFD65QFD方法简介QFDQFD是一种采用矩阵图将顾客对产品和服务的需求全面反是一种采用矩阵图将顾客对产品和服务的需求全面反应到产品开发、设计、制造各个阶段的上游质量保证技术应到产品开发、设计、制造各个阶段的上游质量保证技术它采用系统化的、规范化的方法来调查和分析顾客需求，它采用系统化的、规范化的方法来调查和分析顾客需求，并将其转换成为产品特征、零部件特征、工艺特征、质量并将其转换成为产品特征、零部件特征、工艺特征、质量与生产计划等技术需求信息，实现对产品开发过程的管理、与生产

40、计划等技术需求信息，实现对产品开发过程的管理、指导和控制，使所设计和制造的产品能最大限度地满足顾指导和控制，使所设计和制造的产品能最大限度地满足顾客的需求客的需求它利用一系列关系它利用一系列关系矩阵矩阵来描述这些关系，把客户需求转换来描述这些关系，把客户需求转换为一系列可检查、可操作的事件和活动为一系列可检查、可操作的事件和活动66质量屋冲 突 矩 阵产 品 工 程 特 性关 系 矩 阵客户需求特性客户需求权重工 程 特 性 权 重市场评估产品策略目 标 值绝对分值相对分值工 程 特 性 绝 对 分 值67QFD的优点支持用户驱动的设计，体现了研发与市场的结合支持用户驱动的设计，体现了研发与市

41、场的结合由于设计初期考虑了市场需求，可减少工程设计更改，从而缩短产品开发周期由于设计初期考虑了市场需求，可减少工程设计更改，从而缩短产品开发周期强调在产品早期概念设计阶段的有效规划，因此可大大降低产品起动成本强调在产品早期概念设计阶段的有效规划，因此可大大降低产品起动成本 产品整个开发过程直接由顾客需求驱动，因此采用该方法后将大大提高顾客对产品整个开发过程直接由顾客需求驱动，因此采用该方法后将大大提高顾客对产品的满意度产品的满意度通过对市场上同类产品的竞争性评估，便于发现其它同类产品的优势和劣势，通过对市场上同类产品的竞争性评估，便于发现其它同类产品的优势和劣势，为公司的产品设计和决策提供依据

42、为公司的产品设计和决策提供依据通过通过QFDQFD的实施与运行，可以改变设计人员陈旧的观念的实施与运行，可以改变设计人员陈旧的观念68Voice of the Customer获取获取VOCVOC通常是通常是QFDQFD分析中最分析中最重要的部分之一重要的部分之一通过各种方式获取通过各种方式获取VOCVOC从不同的客户群获取从不同的客户群获取VOCVOC选择有代表性、无歧义的客户需选择有代表性、无歧义的客户需求求存在一个词汇表的转换问题存在一个词汇表的转换问题确定需求的分类确定需求的分类QFDQFD将将VOCVOC落实到设计的实际落实到设计的实际问题中问题中69 强正相关强正相关 正相关正相关

43、*强负相关强负相关相关性程度相关性程度 负相关负相关技技术术要要求求顾顾客客要要求求重重要要程程度度顾顾客客要要求求纸张不易撕碎纸张不易撕碎连续完成连续完成防墨汁渗透度防墨汁渗透度打印清晰度打印清晰度3 31 12 23 3纸纸张张宽宽度度纸纸张张厚厚度度纸纸张张卷卷曲曲度度涂涂料料厚厚度度纸纸张张抗抗张张强强度度纸纸张张颜颜色色*关系重要程度关系重要程度强强中中弱弱QFD相关性程度相关性程度70House of QualitySource:Hauser and Clausing 1988Customer RequirementsImportance to Cust.Easy to close

44、Stays open on a hillEasy to openDoesnt leak in rainNo road noiseImportance weightingEngineering CharacteristicsEnergy needed to close doorCheck force on level groundEnergy needed to open doorWater resistance106692375332XXXXXCorrelation:Strong positivePositiveNegativeStrong negativeX*Competitive eval

45、uationX=OursA=Comp.AB=Comp.B(5 is best)1 2 3 4 5XABX ABXABA X BX ABRelationships:Strong=9Medium=3Small=1Target valuesReduce energy level to 7.5 ft/lbReduce forceto 9 lb.Reduce energy to 7.5 ft/lb.Maintaincurrent levelTechnical evaluation(5 is best)54321BAXBAXBAXBXABXABAXDoor seal resistanceAccoust.T

46、rans.WindowMaintaincurrent levelMaintaincurrent levelX71目前普遍采用的三种分析模式日本的综合日本的综合QFD模式模式ASI的四阶段模式的四阶段模式GOAL/QPC的的“矩阵的矩阵（矩阵的矩阵（Matrix of Matrices）”模式模式72The American Supplier Institute(ASI)模型73GOAL/QPC Matrix of Matrices要达到的目的要达到的目的使用的矩阵使用的矩阵分析用户要求分析用户要求A1,B1,D1,E1A1,B1,D1,E1关键的功能关键的功能A2,C2,D2,E2A2,C2,

47、D2,E2设置质量特性设置质量特性A1A4,B3,B4,C3,D3,E3A1A4,B3,B4,C3,D3,E3识别关键部件识别关键部件A4,B4,C4,E4A4,B4,C4,E4设置突破目标设置突破目标C1,B2,B3,B4C1,B2,B3,B4设置成本目标设置成本目标B1,C2,C3,C4B1,C2,C3,C4设置可靠性目标设置可靠性目标D1,D2,D3,D4D1,D2,D3,D4挑选新概念挑选新概念E1,E2,E3,E4E1,E2,E3,E4识别突破方法识别突破方法D4,F1,F2,F3D4,F1,F2,F3识别制造方法识别制造方法G1,G2,G3,G4,G5,G6G1,G2,G3,G4,

48、G5,G674123成组技术成组技术设备布局技术设备布局技术虚拟制造技术虚拟制造技术4快速原型技术快速原型技术56QFD技术技术快速产品切换快速产品切换75目标目标了解产品切换的重要性了解产品切换的重要性清晰快速产品切换的原理清晰快速产品切换的原理掌握提高产品切换效率的方法掌握提高产品切换效率的方法转变思维以实现工厂持续改进转变思维以实现工厂持续改进快速产品切换76什么是什么是 SMED?SMED?S Single ingle MMinute inute E Exchange ofxchange of DDie ie (几分钟几分钟 换模换模)SMEDSMED系统系统是一种能有效是一种能有效缩

49、短产品切换缩短产品切换 时间时间的理论和方法的理论和方法快速产品切换简介77SMEDSMED在在2020世纪世纪5050年代初期年代初期起源起源于日本于日本由由Shigeo ShingoShigeo Shingo在在丰田企业发展起来丰田企业发展起来S Singleingle的的意思是小于意思是小于1010分钟分钟(MMinutes)inutes)最最初使用在汽车制作厂，以达到快速的模初使用在汽车制作厂，以达到快速的模具切换具切换(E Exchange of xchange of DDies)ies)它它帮助丰田企业产品切换时间由帮助丰田企业产品切换时间由4 4小时缩小时缩短为短为3 3分钟分钟

50、快速产品切换78灵活灵活生产生产不不需额外的库存即可满足客户要求需额外的库存即可满足客户要求.快速交付快速交付缩短缩短交货时间即资金不压在额外库交货时间即资金不压在额外库存上存上.优优良品质良品质减少减少调整过程中可能的错误调整过程中可能的错误高高效生产效生产缩短缩短切换的停车时间意味着更高的切换的停车时间意味着更高的生产效率，即生产效率，即OEEOEE提高提高.使实现使实现JITJIT，大量减少产品报废，大量减少产品报废成为可能成为可能VdBF Purfleet,UK VdBF Purfleet,UK 通过通过S SM ME ED D减少减少油油灌装线的切换时间灌装线的切换时间收益收益:-铲

51、铲板存储费用每年降低板存储费用每年降低480.000 480.000 GBPGBP-每年生产能力增加每年生产能力增加30003000吨吨Lever,Port Sunlight 4,UKLever,Port Sunlight 4,UK充填机切换时间由充填机切换时间由9090分钟降为分钟降为5 5分钟分钟快速产品切换的好处79为什么切换要花这么长的时间传统的切换观念传统的切换观念要求很高的知识和技巧要求很高的知识和技巧只有通过经验的积累才能提高只有通过经验的积累才能提高为了减少切换时间太长造成的影响，尽量将生为了减少切换时间太长造成的影响，尽量将生产批量扩大产批量扩大以上均是错误的观念以上均是错误

52、的观念!这些都是基于切换时间不能大量减少的结论这些都是基于切换时间不能大量减少的结论80混淆混淆了内部和外部的切换操作了内部和外部的切换操作内部内部操作操作:必须在机器必须在机器停停车时进行的操作车时进行的操作外外部操作部操作:可以在可以在设备设备运转时进行的操作运转时进行的操作很很多操作是可以在设备运转时进行的，可实际上却在停车时进行多操作是可以在设备运转时进行的，可实际上却在停车时进行的的切换切换工作没有进行优化工作没有进行优化没有没有制定合适的标准制定合适的标准-谁人何时做什幺谁人何时做什幺没有没有进行平行作业进行平行作业 工具工具、部件远离作业现场，难以找到、部件远离作业现场，难以找到

53、很多很多部件需要装配部件需要装配有有很多困难的设置，需要进行调整很多困难的设置，需要进行调整为什么切换要花这么长的时间81假设假设:销售销售是持续平稳的是持续平稳的更多的小批量订单会导致更多的小批量订单会导致:低低库存量，低库存运输费用库存量，低库存运输费用高高切换成本，低产能切换成本，低产能EOQ 经济批量82计算出最经济有效的生产批量计算出最经济有效的生产批量(EOQ)(EOQ)将将EOQEOQ与与供应链的需求进行比较供应链的需求进行比较减少减少切换时间以保证切换时间以保证EOQEOQ接近供应链的需接近供应链的需求从而获得最经济有效的客户服务求从而获得最经济有效的客户服务EOQ83切换时间

54、从上一个产品生产结束到下一个合格从上一个产品生产结束到下一个合格产品生产出来并达到设计速度的时间产品生产出来并达到设计速度的时间切换的定义切换的定义84损失时间损失时间停产时间停产时间调整时间调整时间生生产产速速度度时间时间定单一定单二切换过程中的时间损失切换过程中的时间损失85可以在可以在机器运行机器运行的情况下的情况下进行的操作进行的操作所需要的时间所需要的时间外部时间外部时间内部时间内部时间只有当机器只有当机器停下来停下来才能才能进行的操作进行的操作所需要的时间所需要的时间内部时间与外部时间86初期初期内部内部和外部的操作和外部的操作没有区分开没有区分开区分区分内部及内部及外部的操作外部

55、的操作1 1将将内部操作转化内部操作转化为外部操作为外部操作2 2优化各操作优化各操作3 3内部内部外部外部内部内部外部外部内部内部外部外部内部内部外部外部外部外部内部内部内部内部1.1.检查检查表表2.2.功能功能检查检查3.3.改进改进部件部件和工具的运和工具的运输输1 1.预先准备操预先准备操作条件作条件2.2.功能标准化功能标准化3.3.部件集成化部件集成化 1.1.改进部件及工改进部件及工具的储存和具的储存和管理管理1.1.平行操作平行操作2.2.功能功能性夹具性夹具3.3.调试的调试的消除消除4.4.机械机械化化SMED过程87SMED 项目实施：PDCA选择选择一个有代表性的切换

56、作业一个有代表性的切换作业建立建立小组并准备小组并准备SMEDSMED研究研究观察观察并记录目前切换的详细过程并记录目前切换的详细过程分析问题（分析问题（5W1H5W1H）根据根据S SMME ED D的的3 3个阶段，分步建立并实施改进方案个阶段，分步建立并实施改进方案检查检查所得到的结果所得到的结果标准标准化切换操作并培训操作人员化切换操作并培训操作人员88给出给出选择的原因选择的原因选择选择具有挑战性的机器作业具有挑战性的机器作业领会领会SMEDSMED带来的所有收益带来的所有收益机器正接近满负荷运行机器正接近满负荷运行降低降低切换时间可拥有额外的生产能力切换时间可拥有额外的生产能力选择

57、有代表性的切换作业89v切换切换P WASHP WASHD HOGAND HOGANv录象录象R BOWDENR BOWDENv时间时间记录记录D WHITTAKERD WHITTAKERv观察观察员员A REDDINGTONA REDDINGTONJ BERTRAMJ BERTRAMR HYDER HYDEA PANRUCKERA PANRUCKERM GOODALLM GOODALLJ FERDINANDJ FERDINANDP PAGEP PAGEEx.Purfleet,UKEx.Purfleet,UK 进行进行SMED SMED 研究所需物品研究所需物品清单清单设备检查表设备检查表报象

58、机报象机录象带录象带马表马表白板白板投影仪投影仪录象机录象机/电视机电视机材料检查表材料检查表胶片胶片胶带胶带剪刀剪刀记事本记事本记号笔记号笔笔笔告事贴告事贴蓝色蓝色 每人每人1 1份份粉红色粉红色 每人每人1 1份份白色白色 每人每人1 1份份黄色黄色 每人每人1 1份份建立小组并准备SMED研究90对对切换的全过程摄像，中间不要停顿，以便你能用录象切换的全过程摄像，中间不要停顿，以便你能用录象分析各步骤的时间分析各步骤的时间注意注意切换人员的手、眼、身体运动切换人员的手、眼、身体运动.在在会议室回顾录象内容并用秒表记录各活动的时间会议室回顾录象内容并用秒表记录各活动的时间观察切换 用摄像机

59、91观察切换-用告事贴将将切换的每个步骤列在粉红色的告事贴上切换的每个步骤列在粉红色的告事贴上将将每一步骤的时间记录在白色的告事贴上每一步骤的时间记录在白色的告事贴上记录记录所观察到的结果在黄色的告事贴上所观察到的结果在黄色的告事贴上如如：操作人员去拿扳手：操作人员去拿扳手走走到零件柜到零件柜夹钳的头部难于在机器上定位夹钳的头部难于在机器上定位92降低切换时间在切换过程的每个步骤文件化后，要对其进行细致的检查和在切换过程的每个步骤文件化后，要对其进行细致的检查和分析分析.最主要的目标是让机器的停机时间尽量缩短，为达到此目的，最主要的目标是让机器的停机时间尽量缩短，为达到此目的，我们必须：我们必

60、须：消除浪费的时间消除浪费的时间通过通过5W+1H 5W+1H 分析方法分析所有行动分析方法分析所有行动优化优化所有行动所有行动93v我们我们为什为什么么(Why)(Why)要进行该操作要进行该操作-是否真的需要是否真的需要?v在在什什么么地方地方(Wh(Whereere)进行该操作进行该操作-内部还是外部内部还是外部?v什什么么时间时间(When)(When)进行该操作进行该操作-操作次序操作次序?v谁谁(WWh ho)o)应进行该步作业应进行该步作业-技能要求及人数技能要求及人数?v怎怎样样(How)How)进行进行该步作业该步作业-定义简单的方法，是否有更好的方定义简单的方法，是否有更好

61、的方法法?v需要需要哪些哪些(What)What)资源资源-工具、部件工具、部件?分析过程中的分析过程中的 5W&1H5W&1H94l不需要工具不需要工具l普通普通操作工就能进行操作工就能进行l没有没有调试时间调试时间l清楚清楚而精确的指导书而精确的指导书l部件上部件上清晰清晰的色标和标记、设置点，并且文件的色标和标记、设置点，并且文件化化l配配件储存在现场，包括使用备件推车件储存在现场，包括使用备件推车分析过程中的分析过程中的 5W&1H5W&1H95将机器运行时即能做的工作与必须停机才将机器运行时即能做的工作与必须停机才 能做的工作分开能做的工作分开浪费时间的实例浪费时间的实例(内部时间内

62、部时间-外部时间外部时间)停机以后才将部件或工具移至机器处停机以后才将部件或工具移至机器处在装配时才发现工具或部件的缺陷在装配时才发现工具或部件的缺陷在部件安装好后才发现部件的缺陷在部件安装好后才发现部件的缺陷在在装配过程中更换和维修部件装配过程中更换和维修部件在装配过程中寻找部件、螺钉、材料等在装配过程中寻找部件、螺钉、材料等SMED第一步：确定内部操作和外部操作96列出切换工作中需要的所有东西列出切换工作中需要的所有东西工具、部件、标准操作规程以工具、部件、标准操作规程以及需要的人员及需要的人员合适的操作条件合适的操作条件温度、压力、转换开关设温度、压力、转换开关设置、阀门等置、阀门等.产

63、品的规格和尺度产品的规格和尺度标出已经准备好的项目标出已经准备好的项目对于每一个操作过程均使用检查表对于每一个操作过程均使用检查表准备和使用检查表97进行功能检查检查在切换时所有要使用的配件、工具状况是否良好、检查在切换时所有要使用的配件、工具状况是否良好、功能是否齐全功能是否齐全在切换开始在切换开始前前就要检查，以便能及时进行修理就要检查，以便能及时进行修理98改进部件和工具的运输所有新的部件和工具必须在所有新的部件和工具必须在停车前停车前运到现场运到现场 -外部操作外部操作所有换下的部件和工具应在所有换下的部件和工具应在切换结束后切换结束后才进才进行清理和转存行清理和转存 -外部操作外部操

64、作将部件、工具存放于工作现场将部件、工具存放于工作现场.切换切换时只动时只动手不动脚！手不动脚！降低运输的时间和人力降低运输的时间和人力(人数人数)使工具和部件容易找到和存放使工具和部件容易找到和存放99第二步：将内部操作转化为外部操作了解每一步内部操作的真实目的和作用了解每一步内部操作的真实目的和作用找寻可将内部操作转化为外部操作的途径找寻可将内部操作转化为外部操作的途径以以陌生的眼光陌生的眼光观察目前的切换过程，只当是观察目前的切换过程，只当是第一次看到一样第一次看到一样100预先准备操作条件在切换开始前在切换开始前，准备好所需的材料、部件、工具和条件(温度、压力)检查仪表 将物品放在合适

65、的位置预热制作临时支架在机器上制作两个标签架，以便在停在机器上制作两个标签架，以便在停车前将能将新的一卷标签准备好车前将能将新的一卷标签准备好ex.Avellaneda Brazilex.Avellaneda Brazil101功能标准化确定哪些功能可进行标准化确定哪些功能可进行标准化将外部尺寸、备件、设置标准化，以便部件能很容将外部尺寸、备件、设置标准化，以便部件能很容易更换易更换尽可能少地更换部件尽可能少地更换部件(Zero Zero！)一个模具有两个功能:1.运用机械压力-可进行标准化2.形成产品-对每一产品均不同2 l1 l该瓶子定位盘将1升和2升的定位盘融合在一起.零部件切换!每次切

66、换节约25minEx.Labeler in Purfleet,UK102使用中间夹具/模块(部件集成化)使用中间夹具或模块使用中间夹具或模块使用使用具有标准的外部尺寸和固定装置的中间夹具有标准的外部尺寸和固定装置的中间夹具或模块具或模块在机器停机之前在中间夹具在机器停机之前在中间夹具/模块上进行装配模块上进行装配(外部时间外部时间)在停车后将夹具在停车后将夹具/模具一次性更换模具一次性更换(内部时间内部时间)103第三步:优化切换操作的各方面了解切换每个操作的作用和目的并询问：了解切换每个操作的作用和目的并询问：怎样更进一步改善切换时间怎样更进一步改善切换时间?优优化外部操作，包括贮存和运输原材料、部件及工具化外部操作，包括贮存和运输原材料、部件及工具不不必寻找配件和工具必寻找配件和工具不不会使用错误的配件和工具会使用错误的配件和工具不不要进行不必要的移动要进行不必要的移动优化优化内部操作内部操作平行操作平行操作功能性夹具功能性夹具调试的消除，对于不可避免的进行改善调试的消除，对于不可避免的进行改善机械机械化化104减少准备操作的例子105减少准备操作的例子106减少准备操作的例子10