先进制造技术第七章培训讲学

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1、先进先进(xinjn)制造技术制造技术 Advanced Manufacturing TechnologyHenan University of Science&Technology 1第一页，共64页。第第6 6章章 先进制造先进制造(zhzo)(zhzo)模式模式本章(bn zhn)要点制造模式(msh)的概念计算机集成制造并行工程成组技术精益生产敏捷制造2第二页，共64页。第第6 6章章 先进先进(xinjn)(xinjn)制造模制造模式式Advanced Manufacturing Advanced Manufacturing Model Model 6.1 先进制造模式的概念先进制造

2、模式的概念 Concept of Advanced Manufacturing Model 3第三页，共64页。制造模式的含义制制造造模模式式(Manufacturing(Manufacturing Mode)Mode)是是指指企企业业体体制制、经经营营、管管理理、生生产产组组织织和和技技术术系系统统的的形形态态和和运运作作的的模模式式。制制造造模模式式可可以理解为以理解为“制造系统实现生产的典型方式制造系统实现生产的典型方式”。制制造造模模式式与与管管理理的的区区别别是是：制制造造模模式式是是制制造造系系统统某某些些特特性性的的集集中中体体现现，也也是是制制造造企企业业所所有有管管理理方方法

3、法与与工工程程技技术术的的融融合合。管管理理是是一一门门学学科科，也也是是企企业业界界的的一一项项职职能能。制制造造模模式式是是表表征征制制造造企企业业管管理理方方式式和和技技术术形形态态的的一一种种状状态态(zhungti)(zhungti)，而而管管理是面向一切组织的一种过程。理是面向一切组织的一种过程。6.1.1 制造模式制造模式(msh)的概念的概念 4第四页，共64页。定义先先进进制制造造模模式式(Advanced(Advanced Manufacturing Manufacturing ModeMode，AMM)AMM)是是应应用用先先进进制制造造技技术术(jsh)(jsh)的的生

4、生产产组组织织和和技技术术(jsh)(jsh)系系统统的的形形态态与与运运作作的的方方式式。它它以以获获取取生生产产有有效效性性为为首首要要目目标标，以以制制造造资资源源快快速速有有效效集集成成为为基基本本原原则则，以以人人一一组组织织一一技技术术(jsh)(jsh)相相互互结结合合为为实实现现途途径径，使使制制造造系系统统获获得得精精益益、敏敏捷捷、优优质质与与高高效效的的特特征征，以以适适应应市市场场变变化化对对时时间间、质质量量、成成本本、服务和环境的新要求。服务和环境的新要求。6.1.2 先进制造模式的定义先进制造模式的定义(dngy)和类型和类型 5第五页，共64页。类型 柔性生产模

5、式柔性生产模式计算机集成制造计算机集成制造CIM CIM 智能制造模式智能制造模式精益生产模式精益生产模式敏捷敏捷(mnji)(mnji)制造模式制造模式虚拟制造生产模式虚拟制造生产模式极端制造模式极端制造模式绿色制造模式绿色制造模式6.1.2 先进制造先进制造(zhzo)模式的定模式的定义和类型义和类型 6第六页，共64页。先进制造(zhzo)模式的管理 制造(zhzo)系统组织化原理框图 6.1.4 先进先进(xinjn)制造模式的管制造模式的管理理 7第七页，共64页。现代(xindi)企业组织结构的特性主要体现在以下六个方面：制造(zhzo)企业的组织结构 1）灵活性 2）分散性 3）

6、动态性 4）并行性 5）独立性 6）简单(jindn)性 6.1.4 先进制造模式的管理先进制造模式的管理 8第八页，共64页。第第6 6章章 先进制造先进制造(zhzo)(zhzo)模式模式Advanced Manufacturing Advanced Manufacturing Model Model 6.3 计算机集成制造计算机集成制造Computer Integrated Manufacturing 9第九页，共64页。6.3.1 概述概述(i sh)CIM提出 CIMCIM一一一一词词词词首首首首先先先先由由由由Dr.J.HarringtonDr.J.Harrington于于于于19

7、731973年年年年提提提提出出出出(t(t ch)ch)，其两个基本观点：其两个基本观点：其两个基本观点：其两个基本观点：CIMCIM概概念念提提出出后后，未未被被立立即即接接受受，因因条条件件不不成成熟熟。直直至至2020世世纪纪8080年年代代初初，各各项项单单元元技技术术（CADCAD、CNCCNC、CAPPCAPP、MISMIS、FMCFMC、FMS FMS）得得到到充充分分发发展展，并并形形成成一一个个个个自自动动化化 “孤孤岛岛”。在在这这种种形形势势(xngsh)(xngsh)下下，为为取取得得更更大大的的经经济济效效果果，需需要要将将这这些些“孤孤岛岛”集集成成起起来来，CI

8、MCIM概概念念受受到到重重视并被实施。视并被实施。2 2）整整个个生生产产过过程程可可以以视视为为一一个个数数据据采采集集、传传递递和和加加工工处处理理的过程，最终产品可视为数据的物化表现的过程，最终产品可视为数据的物化表现。1）企业生产活动的各个环节，从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务是一个统一的不可分割的整体。10第十页，共64页。CIM 定义CIM是是将将人人及及其其经经营营知知识识和和能能力力与与信信息息技技术术和和制制造造技技术术综综合合应应用用，以以提提高高制制造造型型企企业业的的生生产产率率和和响响应应能能力力。企企业业所所有有人人员员、功功能能、信信息息、组组

9、织织管管理理等等方方面面都都是是集集成起来的整体的各个成起来的整体的各个(gg)部分。部分。欧共体欧共体CIM-OSACIM-OSA（开放（开放(kifng)(kifng)体系结构）课题委员会：体系结构）课题委员会：CIM CIM是一种哲理、思想、方法；是一种哲理、思想、方法；是一种哲理、思想、方法；是一种哲理、思想、方法；CIMS CIMS是是是是CIMCIM哲理的具体体现；哲理的具体体现；哲理的具体体现；哲理的具体体现；CIMSCIMS是是是是一一一一个个个个计计计计算算算算机机机机控控控控制制制制的的的的闭闭闭闭环环环环反反反反馈馈馈馈系系系系统统统统，其其其其输输输输入入入入是是是是产

10、产产产品品品品(chnpn)(chnpn)的的的的 需需需需 求求求求 和和和和 概概概概 念念念念，输输输输 出出出出 的的的的 是是是是 合合合合 格格格格 的的的的 产产产产 品品品品(chnpn)(chnpn)。CIM CIM 与与与与CIMSCIMS6.3.1 概述概述11第十一页，共64页。讨论 CIM CIM的目标是整体优化（相对的目标是整体优化（相对的目标是整体优化（相对的目标是整体优化（相对(xingdu)(xingdu)于自动化孤岛）。于自动化孤岛）。于自动化孤岛）。于自动化孤岛）。CIM CIM 的核心是集成，而集成的本质的核心是集成，而集成的本质的核心是集成，而集成的本

11、质的核心是集成，而集成的本质(bnzh)(bnzh)是信息集成。是信息集成。是信息集成。是信息集成。3M 3M（人、机器、管理）集成，其中人是核心。（人、机器、管理）集成，其中人是核心。（人、机器、管理）集成，其中人是核心。（人、机器、管理）集成，其中人是核心。普普普普渡渡渡渡大大大大学学学学T.J.WillianT.J.Willian教教教教授授授授提提提提出出出出(t(t ch)CIMSch)CIMS参参参参考考考考模模模模型型型型的的的的两两两两个个个个概概概概念：念：念：念：AutomabilityAutomability（可可可可自自自自动动动动化化化化性性性性）指指指指生生生生产产

12、产产活活活活动动动动中中中中可可可可用用用用数数数数学学学学形式或计算机程序描述的部分，可用计算机来进行处理。形式或计算机程序描述的部分，可用计算机来进行处理。形式或计算机程序描述的部分，可用计算机来进行处理。形式或计算机程序描述的部分，可用计算机来进行处理。InnovationInnovation（创创创创新新新新）生生生生产产产产活活活活动动动动中中中中无无无无法法法法用用用用数数数数学学学学形形形形式式式式或或或或计计计计算机程序描述的部分，这一部分内容仍需人来完成。算机程序描述的部分，这一部分内容仍需人来完成。算机程序描述的部分，这一部分内容仍需人来完成。算机程序描述的部分，这一部分内

13、容仍需人来完成。他认为工业革命使人变成了机器的奴隶，新技术革命则要“恢复人格”（Humanlization）。Real6.3.1 概述概述12第十二页，共64页。SME SME美国制造工程学会的美国制造工程学会的美国制造工程学会的美国制造工程学会的“制造企业轮图制造企业轮图制造企业轮图制造企业轮图”将顾客将顾客将顾客将顾客(gk)(gk)作作作作为制造业一切活动的核心，强调了人、组织和协同工作，以及基为制造业一切活动的核心，强调了人、组织和协同工作，以及基为制造业一切活动的核心，强调了人、组织和协同工作，以及基为制造业一切活动的核心，强调了人、组织和协同工作，以及基于制造基础设施、资源和企业责

14、任之下的组织、管理生产的全面于制造基础设施、资源和企业责任之下的组织、管理生产的全面于制造基础设施、资源和企业责任之下的组织、管理生产的全面于制造基础设施、资源和企业责任之下的组织、管理生产的全面考虑。考虑。考虑。考虑。图1-26 CASA/SME的“制造(zhzo)企业轮图”（第三版1993）6.3.1 概述概述(i sh)13第十三页，共64页。图1-28 CIMS功能(gngnng)模型NetworkDB市场信息生产过程信息技术信息原材料，能源产品MIS，BM，PMMM，LM，FMEDASCADCAECAPPCAMCAQCAICATCAQCCMMMASCNC,MC,FMC,FMS,ROB

15、OT,CIMS的功能模型以信息的观点建立的企业模型框架（或功能模型）。CIMS 功能模型通常由 6个分系统组成（图6-28）。6.3.2 计算机集成计算机集成(j chn)制造系统制造系统14第十四页，共64页。CIMS通常(tngchng)由4个功能分系统和2个支撑分系统组成 1.经营管理信息系统（Management Information System，MIS）MIS通常是以MRPII为核心，包括预测、经营决策、各级生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、工具、人力资源等各项管理信息功能。三个基本功能（）信息处理包括信息的收集、传输、加工和查询。（）事务处理包括经营计划管理

16、、物料管理、生产管理、财务管理、人力资源管理等。（）辅助(fzh)决策分析归纳现有信息，利用数学方法预测未来，提供企业经营管理过程中辅助(fzh)决策信息。15第十五页，共64页。2.工程设计自动化系统（Engineering Design Automation System，EDAS）EDAS实质上是指在产品开发过程中运用计算机技术，使产品开发活动更高效、更优质(yuzh)、更自动地进行。产品开发活动包括产品的概念设计、工程与结构分析、详细设计、工艺设计以及数控编程等设计和制造准备阶段的一系列工作，即通常所说的CAD、CAPP、CAM三大部分。CIMS的重要指标是3C技术的集成，提出基于产品

17、模型的CAD/CAPP/CAM集成系统，取代各个自动化孤岛。16第十六页，共64页。3.制造自动化系统（Manufacturing Automation System，MAS）MAS由机械加工系统、控制系统、物流系统、监控系统组成。在计算机的控制与调度下，按照NC代码将一个个毛坯加工成合格的零件并装配成部件以至产品(chnpn)，完成设计和管理部门下达的任务。MAS的目标可归纳为：实现多品种、小批量产品(chnpn)制造的柔性自动化；实现优质、低成本、短周期及高效率生产，提高企业的市场竞争能力；为作业人员创造舒适而安全的劳动环境。17第十七页，共64页。4质量保证系统（Computer Aid

18、ed Quality System，CAQ）CIMS中的质量保证系统覆盖产品生命周期的各个阶段，主要包括质量计划子系统、质量检测管理子系统、质量分析评价子系统、质量信息综合(zngh)管理与反馈控制子系统。18第十八页，共64页。5数据库系统（Database System，DBS）CIMS的数据库系统通常是采用集中与分布相结合的体系结构，以保证数据的安全性、一致性和易维护性。工程数据类型复杂，它包含有图形、加工工艺规程、NC代码等各种类型的数据。工程数据库系统中的数据与生产管理、经营管理等系统的数据均按统一规范进行交换。从而实现整个CIMS中数据的集成和共享。6计算机网络系统（Network

19、 System，NETS）通过计算机通信网络将物理上分布的CIMS各个功能分系统的信息联系(linx)起来，以达到共享的目的。依照企业覆盖地理范围的大小，有两种计算机网络可供CIMS采用，一种为局域网，另一种为广域网。19第十九页，共64页。从CIMS技术发展的角度看，共经历了三个阶段：1.信息集成（以早期计算机集成制造为代表）信息集成主要解决企业中各个自动化孤岛之间的信息交换与共享，其主要内容有：（1）企业建模、系统设计方法、软件工具和规范 这是系统总体设计的基础。（2）异构环境和子系统的信息集成 2.过程集成（以并行工程为代表）数字化产品定义(dngy)和产品数据管理，支持群组协同工作的计

20、算机与网络环境，采用“并行工程”。3.企业间集成（以敏捷制造为代表）企业间集成优化是企业内外部资源的优化利用，实现敏捷制造，以适应知识经济、全球经济、全球制造的新形势。20第二十页，共64页。6.3.3 CIMS的发展的发展(fzhn)CIMS发展简况（国外）欧欧共共体体19841984年年开开始始实实施施ESPRITESPRIT（欧欧洲洲信信息息技技术术研研究究战战略略计计划划），在在130130个个合合作作项项目目中中，关关于于(guny)CIM(guny)CIM项项目目占占2828项项 日日本本CNCCNC、DNCDNC、FMSFMS已已处处于于(chy)(chy)世世界界领领先先地地位

21、位，19851985年年通通产产省省主主持持开开发发“筑筑波波综综合合实实验验工工厂厂”，相相当当于于CIMSCIMS实验基地。实验基地。美美美美国国国国不仅企业重视，国家也极为重视，认为CIM是夺回失去市场、取得竞争成功的关键技术，并将不可逆转地成为21世纪占主导地位的新的生产方式。20世纪80年代初，美国国家标准局（NBA）所属AMRF（自动化研究实验基地）建立了世界上第一个CIMS实验系统（见图1-29）新新加加坡坡、以以色色列列、韩韩国国、巴巴西西、南南非非等等也在积极跟踪和发展CIM技术。21第二十一页，共64页。主控制室辅助控制室运输小车入口出口货架车削MC立式MC卧式MC清洗机C

22、MM图1-29 AMRF 的 CIMS 实验系统（FMS部分）6.3.3 CIMS的发展的发展(fzhn)22第二十二页，共64页。CIMS发展简况（国内）863 863计划计划 目标目标(mbio)(mbio)：跟踪世界高技术最新发展：跟踪世界高技术最新发展 自动化领域两个主题：自动化领域两个主题：1 1）CIMCIM；2 2）工业机器人）工业机器人 组织与领导机构（图组织与领导机构（图1-271-27）自动化领域总体战略、分阶段战略部署，对外合作，总经费、年度经费分配，学术领导具体领导各项工作开展专题学术领导，组长由主题专家组成员担任图1-30 863自动化领域组织结构自动化领域专家委员会

23、CIM主题专家组CIM专题专家小组6.3.3 CIMS的发展的发展(fzhn)23第二十三页，共64页。CIMS CIMS 实验工程（实验工程（CIMS-ERC CIMS-ERC 国家计算机集成制造系统工程技术国家计算机集成制造系统工程技术(jsh)(jsh)研究中心研究中心 ）技术原则：技术原则：1 1）包括实际工厂主要功能）包括实际工厂主要功能(gngnng)(gngnng)递推结构；递推结构；2 2）最小配置实际制造环境；）最小配置实际制造环境；3 3）采用开放系统概念，多厂家设备（软、硬件）集成；）采用开放系统概念，多厂家设备（软、硬件）集成；4 4）以信息集成为主，不追求机械设备完善

24、；）以信息集成为主，不追求机械设备完善；5 5）自顶向下设计与自下而上实现相结合。）自顶向下设计与自下而上实现相结合。1987.6 可行性论证1988.3 通过国家(guji)评审1988.51989.5 总体设计1989.61992.12 开发实施1993.3 国家(guji)验收1994年获美国CASA/SME（美国机械工程师协会计算机与自动化系统分会）“University LEAD Award”（大学领先奖）6.3.3 CIMS的发展的发展24第二十四页，共64页。CAD/CAPP/CAM工程DB日作业计划计划DB计划管理系统仿真监控DBNCDB调度生产监控管理实时DB车削MC 立式M

25、C 卧式MC物流刀具装夹测量运输车物流DB刀具DB夹具DB单元控制图图1-321-32 CIMS CIMS-ERC 4-ERC 4级递阶控制结构级递阶控制结构6.3.3 CIMS的发展的发展(fzhn)25第二十五页，共64页。主要研究方向和研究专题 6.3.3 CIMS的发展的发展(fzhn)系统集成研究所：系统集成研究所：系统集成研究所：系统集成研究所：企业信息化工程企业信息化工程企业信息化工程企业信息化工程(研究室研究室研究室研究室)决策支持系统（决策支持系统（决策支持系统（决策支持系统（DSSDSS）,服务服务服务服务(fw)(fw)科学的理论、技术与应用科学的理论、技术与应用科学的理

26、论、技术与应用科学的理论、技术与应用,复复复复杂系统建模与优化杂系统建模与优化杂系统建模与优化杂系统建模与优化,空中交通管制指挥监测与流量管理空中交通管制指挥监测与流量管理空中交通管制指挥监测与流量管理空中交通管制指挥监测与流量管理 服务服务服务服务(fw)(fw)科学与企业集成（研究室）科学与企业集成（研究室）科学与企业集成（研究室）科学与企业集成（研究室）企业信息化战略管理与规划方法，服务企业信息化战略管理与规划方法，服务企业信息化战略管理与规划方法，服务企业信息化战略管理与规划方法，服务(fw)(fw)建模与服建模与服建模与服建模与服务务务务(fw)(fw)系统分析，系统分析，系统分析，

27、系统分析，ITIT项目管理与监控项目管理与监控项目管理与监控项目管理与监控,企业建模与仿真优化，工作流管理技术与企业经营过程企业建模与仿真优化，工作流管理技术与企业经营过程企业建模与仿真优化，工作流管理技术与企业经营过程企业建模与仿真优化，工作流管理技术与企业经营过程重组重组重组重组,企业集成与集成平台，网络化制造企业集成与集成平台，网络化制造企业集成与集成平台，网络化制造企业集成与集成平台，网络化制造 仿真与虚拟制造仿真与虚拟制造仿真与虚拟制造仿真与虚拟制造(研究室研究室研究室研究室)系统仿真：分布交互式仿真，元建模技术，多体动力学建模与仿真；系统仿真：分布交互式仿真，元建模技术，多体动力学

28、建模与仿真；系统仿真：分布交互式仿真，元建模技术，多体动力学建模与仿真；系统仿真：分布交互式仿真，元建模技术，多体动力学建模与仿真；虚拟制造：虚拟样机技术，并行工程，多学科协同优化技术，虚拟加工技术，虚拟制造：虚拟样机技术，并行工程，多学科协同优化技术，虚拟加工技术，虚拟制造：虚拟样机技术，并行工程，多学科协同优化技术，虚拟加工技术，虚拟制造：虚拟样机技术，并行工程，多学科协同优化技术，虚拟加工技术，虚拟装配技术；虚拟装配技术；虚拟装配技术；虚拟装配技术；网络化制造：网络化制造：网络化制造：网络化制造：ASPASP平台技术，平台技术，平台技术，平台技术，联邦集成技术，设计、仿真、优化一体化技术

29、联邦集成技术，设计、仿真、优化一体化技术联邦集成技术，设计、仿真、优化一体化技术联邦集成技术，设计、仿真、优化一体化技术 现代物流与电子商务现代物流与电子商务现代物流与电子商务现代物流与电子商务(研究室研究室研究室研究室)供需链系统运作建模与仿真分析，电子商务市场主体准入制度供需链系统运作建模与仿真分析，电子商务市场主体准入制度供需链系统运作建模与仿真分析，电子商务市场主体准入制度供需链系统运作建模与仿真分析，电子商务市场主体准入制度及相关支撑技术，安全电子合同技术与系统，服务及相关支撑技术，安全电子合同技术与系统，服务及相关支撑技术，安全电子合同技术与系统，服务及相关支撑技术，安全电子合同技

30、术与系统，服务(fw)(fw)信息规范管理与智能监测技术与系统，信息规范管理与智能监测技术与系统，信息规范管理与智能监测技术与系统，信息规范管理与智能监测技术与系统，安全电子货币技术与系统，安全电子发票技术与系统安全电子货币技术与系统，安全电子发票技术与系统安全电子货币技术与系统，安全电子发票技术与系统安全电子货币技术与系统，安全电子发票技术与系统 智能优化与控制智能优化与控制智能优化与控制智能优化与控制(研究室研究室研究室研究室)复杂生产过程智能优化调度，复杂生产过程或装备智能检测、控制复杂生产过程智能优化调度，复杂生产过程或装备智能检测、控制复杂生产过程智能优化调度，复杂生产过程或装备智能

31、检测、控制复杂生产过程智能优化调度，复杂生产过程或装备智能检测、控制与优化，智能制造执行系统，网络环境下的动态数据管理支撑技术与优化，智能制造执行系统，网络环境下的动态数据管理支撑技术与优化，智能制造执行系统，网络环境下的动态数据管理支撑技术与优化，智能制造执行系统，网络环境下的动态数据管理支撑技术资源共享网络化集成系统，不确定环境下软计算技术及在大洋信息处理中应用资源共享网络化集成系统，不确定环境下软计算技术及在大洋信息处理中应用资源共享网络化集成系统，不确定环境下软计算技术及在大洋信息处理中应用资源共享网络化集成系统，不确定环境下软计算技术及在大洋信息处理中应用26第二十六页，共64页。主

32、要研究方向和研究专题6.3.3 CIMS的发展的发展(fzhn)制造工程研究所：制造工程研究所：制造工程研究所：制造工程研究所：先进制造装备及控制先进制造装备及控制先进制造装备及控制先进制造装备及控制(研究室研究室研究室研究室)并联制造装备及控制，并联制造装备及控制，并联制造装备及控制，并联制造装备及控制，ICIC制造装备及超精密控制，数字制造装备及超精密控制，数字制造装备及超精密控制，数字制造装备及超精密控制，数字控制技术控制技术控制技术控制技术 精密与特种制造技术精密与特种制造技术精密与特种制造技术精密与特种制造技术(研究室研究室研究室研究室)精密制造技术与方法，微纳制造技术与方法，特种制

33、造精密制造技术与方法，微纳制造技术与方法，特种制造精密制造技术与方法，微纳制造技术与方法，特种制造精密制造技术与方法，微纳制造技术与方法，特种制造技术与方法技术与方法技术与方法技术与方法 现代制造系统与集成（研究室）现代制造系统与集成（研究室）现代制造系统与集成（研究室）现代制造系统与集成（研究室）计算机辅助设计与图形学，制造信息化与系统集成，绿计算机辅助设计与图形学，制造信息化与系统集成，绿计算机辅助设计与图形学，制造信息化与系统集成，绿计算机辅助设计与图形学，制造信息化与系统集成，绿色制造工程色制造工程色制造工程色制造工程 机器人及其自动化（研究室）机器人及其自动化（研究室）机器人及其自动

34、化（研究室）机器人及其自动化（研究室）特种移动与操作机器人理论与技术，仿人与仿生机器人理特种移动与操作机器人理论与技术，仿人与仿生机器人理特种移动与操作机器人理论与技术，仿人与仿生机器人理特种移动与操作机器人理论与技术，仿人与仿生机器人理论与技术，机器人系统及其自动化论与技术，机器人系统及其自动化论与技术，机器人系统及其自动化论与技术，机器人系统及其自动化 快速成形技术分中心：（联系电话：快速成形技术分中心：（联系电话：快速成形技术分中心：（联系电话：快速成形技术分中心：（联系电话：010-62788675010-62788675）快速成形技术快速成形技术快速成形技术快速成形技术(研究室研究室

35、研究室研究室)钢丝缠绕预应力技术，重型液压机设计与制造，电子束选区钢丝缠绕预应力技术，重型液压机设计与制造，电子束选区钢丝缠绕预应力技术，重型液压机设计与制造，电子束选区钢丝缠绕预应力技术，重型液压机设计与制造，电子束选区(xunq)(xunq)熔化技术，钛合金粉末、不锈钢粉末材料快速制造技术熔化技术，钛合金粉末、不锈钢粉末材料快速制造技术熔化技术，钛合金粉末、不锈钢粉末材料快速制造技术熔化技术，钛合金粉末、不锈钢粉末材料快速制造技术27第二十七页，共64页。注重研究注重研究注重研究注重研究 注重应用注重应用注重应用注重应用 大型企业大型企业大型企业大型企业 中小型企业中小型企业中小型企业中小

36、型企业“技术推动技术推动技术推动技术推动”“”“需求牵动需求牵动需求牵动需求牵动”强调强调强调强调(qing dio)(qing dio)技术支撑技术支撑技术支撑技术支撑 强调强调强调强调(qing dio)(qing dio)人、技人、技人、技人、技术、经营集成术、经营集成术、经营集成术、经营集成 CIM CIM应用模式越来越多应用模式越来越多应用模式越来越多应用模式越来越多 CIM CIM实施过程中不断吸收新技术、新思想、新概念实施过程中不断吸收新技术、新思想、新概念实施过程中不断吸收新技术、新思想、新概念实施过程中不断吸收新技术、新思想、新概念CIMS发展趋势 6.3.3 CIMS的发展

37、的发展(fzhn)28第二十八页，共64页。第第6 6章章 先进先进(xinjn)(xinjn)制造模制造模式式Advanced Manufacturing Advanced Manufacturing Model Model 6.4 并行工程并行工程Concurrent Engineering29第二十九页，共64页。6.4.1 并行工程的涵义并行工程的涵义(hn y)并行工程产生的背景并行工程产生的背景 上个世纪80年代中期以来，迅速开发(kif)出新产品，使其尽早进入市场成为赢得竞争胜利的关键。要解决这一问题，必须改变长期以来传统的产品开发(kif)模式。图6-1 串行开发产品的弊端产品

38、设计工艺规划加工装配市场需求无法加工装配困难30第三十页，共64页。6.4.1 并行工程的涵义并行工程的涵义(hn y)并行工程定义并行工程定义1982年，美国国防高级研究项目局（Defense Advanced Research Projects Agency:DARPA）开始研究如何在产品设计过程中提高各活动之间“并行度”（concurrency)的方法。5年以后，DARPA发表了其研究结果。后来的事实证明，该研究结果成为其后所有这方面研究的重要基础。在1986年夏天，美国国防部防御分析研究所（Institute for Defense Analyses:IDA）发表了非常著名的R-338

39、报告(bogo)，提出了“并行工程”（Concurrent Engineering:CE）的概念。并首次提出并行工程的定义：“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。这种方法要求产品开发人员从设计一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户的要求。”31第三十一页，共64页。6.4.1 并行工程的涵义并行工程的涵义(hn y)并行工程涵义并行工程涵义并行工程利用各种计算机辅助工具和手段，通过组成多学科的产品开发小组协同工作，使产品开发的各个阶段(jidun)既有一定的时序，又是并行的。采用由上下

40、游相关因素共同决策的工作方式，通过宏循环和微循环的信息流闭环体系进行信息反馈，使产品在开发的早期就能及时发现产品开发全过程的问题。32第三十二页，共64页。CE CE 与与与与 CIM CIM 的的的的目目目目标标标标都都都都是是是是为为为为了了了了(wi(wi le)le)赢赢赢赢得得得得市市市市场场场场竞竞竞竞争争争争，着着着着眼眼眼眼点点点点均均均均为为为为“TQCSE”“TQCSE”。随随随随着着着着市市市市场场场场竞竞竞竞争争争争的的的的日日日日趋趋趋趋激激激激烈烈烈烈，“TQCSE”“TQCSE”五五五五要要要要素素素素中中中中“T”“T”变变变变的的的的越越越越来来来来越越越越重

41、重重重要要要要，减减减减小小小小新新新新产产产产品品品品开开开开发发发发周周周周期期期期成成成成为为为为“TQCSE”“TQCSE”的的的的“瓶颈瓶颈瓶颈瓶颈”。CIM CIM 着着着着眼眼眼眼于于于于信信信信息息息息集集集集成成成成与与与与信信信信息息息息共共共共享享享享，通通通通过过过过网网网网络络络络与与与与数数数数据据据据库库库库将将将将自自自自动动动动化化化化孤孤孤孤岛岛岛岛集集集集成成成成起起起起来来来来。但但但但生生生生产产产产过过过过程程程程的的的的组组组组织织织织结结结结构构构构与与与与管管管管理理理理仍仍仍仍是是是是传传传传统统统统的的的的，独独独独立立立立、顺顺顺顺序序序

42、序进进进进行行行行。生生生生产产产产管管管管理理理理者者者者在在在在信信信信息息息息集集集集成成成成的的的的基基基基础础础础上上上上，对对对对整整整整个个个个生生生生产产产产进进进进程程程程有有有有清清清清楚楚楚楚的的的的了了了了解解解解，从从从从而而而而(cng(cng r)r)可可可可以以以以进进进进行有效的控制，并最终在行有效的控制，并最终在行有效的控制，并最终在行有效的控制，并最终在 TQCSE TQCSE 上取得成功。上取得成功。上取得成功。上取得成功。CE与CIM具有相同的背景并并行行工工程程强强调调在在集集成成环环境境(hunjng)(hunjng)下下的的并并行行工工程程，它它

43、是是CIMS CIMS 的进一步发展方向。的进一步发展方向。6.4.1 并行工程的涵义并行工程的涵义 33第三十三页，共64页。产品并行生产模式6.4.1 并行工程的涵义并行工程的涵义(hn y)34第三十四页，共64页。强调团队工作（强调团队工作（Team workTeam work方式方式将将产产品品寿寿命命循循环环各各个个方方面面的的专专家家，形形成成专专门门的的工工作作小小组组，大大家家共共同同工工作作，随随时时对对设设计计出出的的产产品品和和零零件件从从各各个个方方面面进进行行审审查查，力力求求使使设设计计出出的的产产品品便便于于加加工工、装装配配(zhungpi)(zhungpi)

44、、维维修修、运运送送，外外观观美美、成成本本低低、便便于于使使用用。集集中中各各方方面面专专家家的的智智慧慧后后设设计计出出产产品品。需需要要指指出出的的是是，团团队队工工作作方方式式并并不不意意味味着着一一定定要要大大家家成成天呆在一起，这样有时会造成人力的浪费。作方式如图天呆在一起，这样有时会造成人力的浪费。作方式如图6-56-5所示。所示。6.4.2 并行工程的特点并行工程的特点(tdin)35第三十五页，共64页。强调设计强调设计(shj)(shj)过程的并行性过程的并行性6.4.2 并行工程的特点并行工程的特点(tdin)并行性有两层含义：一是工作内容重合 在设计阶段就考虑产品生命周

45、期的各个方面；二是工作阶段重合 在设计阶段同时进行(jnxng)工艺(包括加工工艺、装配工艺和检验工艺)过程设计，并在计算机上对工艺设计的结果仿真，直至用原型法生产出产品的样件。36第三十六页，共64页。强调设计过程的系统性强调设计过程的系统性设设计计、制制造造、管管理理等等过过程程不不再再是是一一个个个个相相互互独独立立的的单单元元，而而要要将将它它们们纳纳入入一一个个整整体体的的系系统统来来考考虑虑，设设计计过过程程不不仅仅出出图图纸纸和和其其它它设设计计资资料料，还还要要进进行行质质量量控控制制、成成本本核核算算，也也要要产产生生进进度度计计划等。这种工作方式是对传统划等。这种工作方式是

46、对传统(chuntng)(chuntng)管理机构的一种挑战。管理机构的一种挑战。强调设计过程的快速反馈强调设计过程的快速反馈 并并行行工工程程强强调调对对设设计计结结果果及及时时进进行行审审查查，并并及及时时反反馈馈给给设设计计人人员员。这这样样可可以以大大大大缩缩短短设设计计时时间间，还还可可以以保保证证将将错错误误消消灭灭在在“萌芽萌芽”状态。状态。6.4.2 并行工程的特点并行工程的特点(tdin)37第三十七页，共64页。图6-8 并行工程的体系结构6.4.3 并行工程的体系结构并行工程的体系结构 38第三十八页，共64页。降低成本。表现降低成本。表现(bioxin)(bioxin)

47、在三个方面：在三个方面：缩缩短短产产品品投投放放市市场场的的时时间间。据据报报道道，国国外外某某一一汽汽车车厂厂采采用用并并行行工工程程后后，使使产产品品从从开开发发(kif)(kif)到到达达预预定定批批量量的的时时间间从从3737个个月月缩缩短短到到1919个月。设计和试制周期仅为原来的个月。设计和试制周期仅为原来的50%50%。CE 的的效益 提提高高质质量量。尽尽可可能能将将所所有有质质量量问问题题消消灭灭在在设设计计阶阶段段，使使所所设设计计的的产产品品便便于于制制造造(zhzo)(zhzo)易易于于维维护护。这这就就为为质质量量的的“零零缺缺陷陷”提提供供了了基基础础，使使得得制制

48、造造(zhzo)(zhzo)出出来来的的产产品品甚甚至用不着检验就可上市。至用不着检验就可上市。6.4.4 并行工程的效益并行工程的效益 将错误限制在设计阶段将错误限制在设计阶段“一次达到目的一次达到目的”。产品的寿命循环价格产品的寿命循环价格 保证了功能的实用性 增强市场竞争能力 39第三十九页，共64页。美美国国波波音音飞飞机机制制造造公公司司投投资资4040多多亿亿美美元元，在在研研制制波波音音777777型型喷喷气气客客机机过过程程(guchng)(guchng)中中，运运用用CIMSCIMS和和CECE技技术术，一一方方面面在在企企业业南南北北地地理理分分布布5050千千米米的的区区

49、域域内内，由由200200多多个个研研制制小小组组自自形形成成了了群群组组协协同同工工作作，另另一一方方面面也也与与其其它它国国家家的的企企业业开开展展合合作作，采采用用庞庞大大的的计计算算机机网网络络来来支支持持并并行行设设计计和和网网络络制制造造。在在美美国国进进行行概概念念设设计计，在在日日本本进进行行部部件件设设计计，而而零零件件设设计计则则在在新新家家坡坡完完成成。在在网网络络上上建建立立了了24h24h工工作作的的协协同同设设计计队队伍伍，大大大大加加快快了了产产品品设设计计进进度度。建建立立了了电电子子样样机机，除除起起落落架架舱舱外外，成成为为世世界界上上第第一一家家无无原原型

50、型样样机机而而一一次次成成功功飞飞上上蓝蓝天天的的喷喷气气客客机机，也也是是世世界界航航空空发发展展史史上上最最高高水水平平的的“无无图图纸纸”研研制制的的飞飞机机。从从19901990年年1010月月开开始始设设计计到到19941994年年6 6月月仅仅花花了了3 3年年零零2 2个个月月就就试试制制成成功功。与与波波音音767767飞机的研制周期相比，缩短了飞机的研制周期相比，缩短了1313个月。个月。美国波音飞机制造公司美国波音飞机制造公司6.4.5 并行工程实施并行工程实施(shsh)实例实例 40第四十页，共64页。6.4.5 并行工程实施并行工程实施(shsh)实例实例 无图纸生产

51、实例波音 777客机41第四十一页，共64页。美美国国电电话话电电报报 AT&TAT&T公公司司在在生生产产计计算算机机配配套套印印刷刷组组产产品品时时，由由于于原原来来的的设设计计中中未未考考虑虑生生产产工工艺艺性性问问题题，致致使使产产品品质质量量低低下下，合合格格率率仅仅为为5%5%。采采用用并并行行设设计计以以后后，利利用用计计算算机机虚虚拟拟检检测测(jin(jin c)c)，找找出出设设计计中中的的缺缺陷陷，使使产产品品合合格格率率达到达到90%90%。其它公司实施其它公司实施HPHP公公司司采采用用并并行行工工程程来来改改进进产产品品质质量量，实实施施的的结结果果是是公公司司全全

52、部部产产品品的的综综合合故故障障降降低低了了83%83%，制制造造(zhzo)(zhzo)成成本本减减少少了了42%42%，而产品开发周期缩短了，而产品开发周期缩短了35%35%。法法国国航航空空发发动动机机公公司司在在19901990年年航航空空发发动动机机开开发发时时间间为为5454个个月月，采采用用并并行行工工程程后后，19921992年年开开发发周周期期缩缩短短至至4242个个月月，29982998年进一步缩短为年进一步缩短为3636个月。个月。6.4.5 并行工程实施并行工程实施(shsh)实例实例 42第四十二页，共64页。第第6 6章章 先进先进(xinjn)(xinjn)制造模

53、制造模式式Advanced Manufacturing Advanced Manufacturing Model Model 6.5 精益生产精益生产Lean Production43第四十三页，共64页。6.5.1 精益生产精益生产(shngchn)的历史背景的历史背景 管理管理管理管理(gunl)(gunl)技术背景技术背景技术背景技术背景 二二战战以以后后，日日本本汽汽车车工工业业开开始始起起步步(qb)(qb)，但但此此时时统统治治世世界界的的生生产产模模式式是是以以美美国国福福特特制制为为代代表表的的大大量量生生产产方方式式。精精益益生生产产是是战战后后日日本本汽汽车车工工业业遭遭到

54、到的的“资资源源稀稀缺缺”和和“多多品品种种、少少批批量量”的的市市场场制制约约的的产产物物，它它是是从从丰丰田田相相佐佐诘诘开开始始，经经丰丰田田喜一郎及大野耐一等人的共同努力直到喜一郎及大野耐一等人的共同努力直到6060年代才逐步完善而形成的。年代才逐步完善而形成的。丰田式生产方式发展的环境丰田式生产方式发展的环境 当当美美国国汽汽车车工工业业处处于于发发展展的的顶顶点点时时，日日本本的的汽汽车车制制造造商商们们是是无无法法与与其其在在同同一一生生产产模模式式下下进进行行竞竞争争的的。丰丰田田汽汽车车公公司司在在参参观观美美国国的的几几大大汽汽车车厂厂之之后后还还发发现现，在在美美国国企企

55、业业管管理理中中，特特别别是是人人事事管管理理中中，存存在在着着难难以被日本企业接受之处。以被日本企业接受之处。在在当当时时的的环环境境下下，丰丰田田汽汽车车公公司司在在不不可可能能、也也不不必必要要走走大大批批量量生生产产方方式式的的道道路路的的情情况况下下，根根据据自自身身的的特特点点，逐逐步步创创立立了了一一种种独独特特的的多多品品种种、小小批批量、高质量和低消耗的生产方式量、高质量和低消耗的生产方式。44第四十四页，共64页。6.5.1 精益生产精益生产(shngchn)的历史背景的历史背景 精益生产效率精益生产效率(xio l)的体现的体现 与与大大批批量量生生产产相相比比，精精益益

56、生生产产的的一一切切都都是是“精精简简”的的：只只需需要要一一半半的的劳劳动动强强度度、一一半半的的制制造造空空间间、一一半半的的工工具具投投资资、一一半半的的产产品品开开发发时时间间、库库存存的的大大量量减减少少、废废品品大大量量的的减减少少和和品种大量的增加。品种大量的增加。两两者者的的最最大大区区别别在在于于：大大量量生生产产强强调调“足足够够”好好的的质质量量，因因此此总总是是存存在在着着缺缺陷陷；而而精精益益生生产产则则追追求求完完美美性性（不不断断降降低低(jingd)(jingd)价格、零缺陷、零库存和无限多的品种）。价格、零缺陷、零库存和无限多的品种）。45第四十五页，共64页

57、。6.5.2 精益生产精益生产(shngchn)的内涵和特征的内涵和特征 精益生产精益生产(shngchn)的内涵的内涵精精益益生生产产（LPLP）是是通通过过系系统统结结构构、人人员员组组织织、运运行行方方式式和和市市场场供供求求等等方方面面的的变变革革，使使生生产产系系统统能能很很快快适适应应用用户户需需求求不不断断变变化化，并并能能使使生生产产过过程程中中一一切切无无用用、多多余余的的东东西西被被精精简简，最终达到包括市场供销在内的生产的各方面最好的结果最终达到包括市场供销在内的生产的各方面最好的结果 。LPLP是是新新时时代代工工业业化化的的标标志志只只需需一一半半人人的的努努力力，一

58、一半半生生产产空空间间(kngjin)(kngjin)，一一半半投投资资，一一半半设设计计、工工艺艺编编制制时时间间，一半开发新产品时间和少的多的库存。一半开发新产品时间和少的多的库存。LPLP的的精精髓髓在在于于“Lean”“Lean”“没没有有冗冗余余”“”“精精打打细细算算”，没没有有一一个个多多余余的的人人，没没有有一一样样多多余余的的东东西西，没没有有一一点点多多余余的的时时间间；岗岗位位设设置置必必须须是是增增值值的的，不不增增值值岗岗位位一一律律撤撤除除；工工人人要求是多面手，可以互相顶替。要求是多面手，可以互相顶替。46第四十六页，共64页。精益生产精益生产(shngchn)的

59、特征的特征以以用用户户为为“上上帝帝”。产产品品的的适适销销性性、适适宜宜的的价价格格、优优良良的的质质量量、快快的的交交货货速速度度(sd)(sd)、优优质质的的服服务务是是面面向向用用户户的的基基本本内容。内容。以以“人人”为为中中心心。人人是是企企业业一一切切活活动动的的主主体体，应应以以人人为为中中心心，大大力力推推行行独独立立自自主主的的小小组组化化工工作作方方式式。充充分分发发挥挥一一线线职职工工的的积积极极性性和和创创造造性性，使使他他们们积积极极为为改改进进产产品品的的质质量量献献计计献献策，使一线工人真正成为策，使一线工人真正成为“零缺陷零缺陷”生产的主力军。生产的主力军。以

60、以“精简精简”为手段为手段 Team WorkTeam Work和并行设计和并行设计 JITJIT供货方式供货方式 “零零缺缺陷陷”工工作作目目标标。精精益益生生产产所所追追求求的的目目标标不不是是“尽尽可可能能好好一一些些”，而而是是“零零缺缺陷陷”。即即最最低低的的成成本本、最最好好的的质质量量、无废品、零库存与产品的多样性。无废品、零库存与产品的多样性。6.5.2 精益生产精益生产(shngchn)的内涵和特的内涵和特征征 47第四十七页，共64页。表表6-1 LP6-1 LP与与MPMP比较比较比较项目 大量生产 精良生产追求目标 高效率、高质量、低成本 完善生产，消除一切浪费工作方式

61、 专业分工，相互封闭 责、权、利统一的工作小组，协同工作，团队精神组织管理 宝塔式，组织机构庞大 权利下放，扁平式组织结构产品特征 标准化产品 面向用户的多样化产品设计方式 串行模式 并行模式生产特征 大批量、高效率生产 变批量、柔性化生产 供货方式 大库存缓冲 JIT方式，接近0库存质量保证 靠机床设备，事后把关 靠生产人员保证，追求零缺陷雇员关系 雇佣关系，合同约束 终身雇用，风雨同舟用户关系 靠产品质量、成本取胜 用户满意，需求驱动，主动销售供应商 合同关系，短期行为 长期合作，利益共享，风险共担6.5.2 精益生产的内涵精益生产的内涵(nihn)和特征和特征 48第四十八页，共64页。

62、精益生产精益生产(shngchn)体系体系 基基础础(jch)(jch)就就是是在在计计算算机机网网络络支支持持下下的的、以以小小组组方方式式工工作作的的并并行行工工作方式。作方式。支柱支柱1 1：全面质量管理：全面质量管理 支支柱柱2 2：准准时时生生产产和和零零库存库存 支柱支柱3 3：成组技术：成组技术大大厦厦的的屋屋顶顶就就是是精精益益生生产体系产体系6.5.3 精益生产精益生产(shngchn)的体系构成的体系构成 49第四十九页，共64页。第第6 6章章 先进制造先进制造(zhzo)(zhzo)模式模式Advanced Manufacturing Advanced Manufact

63、uring Model Model 6.6 敏捷制造敏捷制造Agile Manufacturing 50第五十页，共64页。6.6.1 敏捷敏捷(mnji)制造提出的背景制造提出的背景敏捷制造概念的提出敏捷制造概念的提出 2020世世纪纪70708080年年代代(nindi)(nindi)，美美国国由由于于政政策策导导向向失失误误，使使制制造造业业众众多多产产品品在在世世界界市市场场所所占占份份额额不不断断下下降降，美美国国在在制制造造领域的霸主地位逐渐丧失。领域的霸主地位逐渐丧失。为为了了恢恢复复美美国国制制造造业业在在世世界界上上的的领领导导地地位位，2020世世纪纪8080年年代代(ni

64、ndi)(nindi)末末美美国国国国会会指指示示国国防防部部拟拟定定一一个个制制造造技技术术发发展展规规划划，要要求求同同时时体体现现美美国国国国防防工工业业与与民民品品工工业业的的共共同同利利益益，并并要要求求加强政府、工业界和学术界的合作。加强政府、工业界和学术界的合作。在在此此背背景景下下，美美国国国国防防部部委委托托 Lehigh Lehigh 大大学学与与 GM GM 等等大大公公司司一一起起研研究究制制定定一一个个振振兴兴美美国国制制造造业业的的长长期期发发展展战战略略，最最终终于于19911991年年完完成成了了 “21“21世世纪纪制制造造业业发发展展战战略略”报报告告。在在

65、此此报报告告中中提出了提出了“敏捷制造敏捷制造”的概念。的概念。51第五十一页，共64页。6.6.2 敏捷敏捷(mnji)制造的内涵和特征制造的内涵和特征敏捷制造的内涵敏捷制造的内涵敏敏捷捷制制造造是是指指企企业业快快速速 调调 整整(tiozhng)(tiozhng)自自己己，以以适适应应当当今今市市场场持持续续多多变变的的能能力力；以以任任何何方方式式来来高高速速、低低耗耗地地完完成成它它所所需需要要的的任任何何调调整整(tiozhng)(tiozhng)，依依 靠靠 不不断断开开拓拓创创新新来来引引导导市市场场，赢得竞争。赢得竞争。敏敏捷捷制制造造是是在在“竞竞争争一一合合作作一一协协同

66、同”机机制制下下，实实现现对对市市场场需需求求作作出出灵灵活活快快速速反反应应的的一一种种生生产产制造新模式。制造新模式。图图6-22敏捷敏捷(mnji)制造概念示意图制造概念示意图52第五十二页，共64页。敏捷敏捷(mnji)(mnji)制造的特征制造的特征 敏捷制造蕴涵着许多不同于传统生产方式的哲理和思想，主要表现在：需求响应的快捷性 主要指快速响应市场需求（包括当前需求和可预知未来需求）的能力。制造资源的集成性 不仅(bjn)指企业内部的资源共享与信息集成，还指友好企业之间的资源共享与信息集成。组织形式的动态性 为实现某一个市场机会，将拥有实现该机会所需资源的若干企业组成一个动态组织，它随任务的产生而产生，并随任务的结束而结束。6.6.2 敏捷制造敏捷制造(zhzo)的内涵和特征的内涵和特征53第五十三页，共64页。表表6-2 6-2 AMAM与与LPLP比较比较 精良生产 敏捷制造充分利用和增强大批量生产优势 采用大量定制生产方式追求零缺陷，使用户完全满意 整个产品寿命周期用户满意 变批量、柔性生产 模块化产品设计和模块化制造系统注重技术与操作，实行连续改进 注重组织与人员，实