02-第二章 先进制造哲理、先进管理技术与先进生产模式.ppt
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1、第二章第二章 先进制造哲理、先进管理先进制造哲理、先进管理技术和先进生产模式技术和先进生产模式第二章第二章 先进制造哲理、先进管理技术与先进生产模先进制造哲理、先进管理技术与先进生产模式式序号内容学时 开始时间结束时间2.1 成组技术0.62011/12/17 2011/12/192.2 计算机集成制造12011/12/19 2011/12/202.3 并行工程0.62011/12/21 2011/12/222.4 制造资源计划与企业资源计划12011/12/22 2011/12/232.5 全面质量控制0.62011/12/24 2011/12/242.6 精良生产与准时制生产0.62011
2、/12/25 2011/12/252.7 敏捷制造12011/12/26 2011/12/27合计4.42011/12/172011/12/27AMTAMT支柱:支柱:信息技术信息技术 、现代管理技术现代管理技术现代管理技术以先进制造哲理为基础现代管理技术以先进制造哲理为基础先进制造哲理先进制造哲理 +信息技术信息技术 +现代管理技术现代管理技术 =新的生产模式新的生产模式先进制造哲理先进制造哲理 +现代管理技术现代管理技术 +先进生产模式先进生产模式 =AMT=AMT生长软环境生长软环境2.1 成组技术成组技术n2.1.1 概述概述1.成组技术(Group Technology GT)的由来
3、和发展n多品种、中小批量生产方式(70%比重)的问题难用先进、高效生产设备和生产工艺,生产手段落后,生产率低下生产准备工作量大,生产周期较长。(加工95%)(切削=0.85,关键稀少设备 1.11.2q简单、廉价设备不做严格要求q负荷率较低,通过不同单元共用一台设备,或适当扩大单元内零件种数的方法调整负荷率负荷率1.成组单机2.成组单元3.成组流水线4.成组柔性制造系统FMS成组生产单元的形式成组生产单元的形式l 数控机床(外加中心)+自动物流系统+计算机控制系l无固定的生产节拍,可在不停机条件下实现加工工作的自动转换2.1 成组技术成组技术n2.1.5 成组结束在机械制造中的作用成组结束在机
4、械制造中的作用机械制造机械制造作用作用1.产品设计利用零件编码检索并调出已设计过的的相似零件,进行局部修改(70%)减少设计工作量,有利于提高设计标准化的程度(名称、结构*、零部件标准化)2.加工工艺最显著领域是机械加工工艺成组加工:成组技术起源,将某一工序中加工方法、安装方法和机床调整相近的零件组成零件组一起加工,建少机床调整工作量、提高效率成组工艺:将一组加工工艺过程相似的零件放在一起形成零件组,制定统一的加工工艺过程。扩大生产批量,多品种、中小批量生产接近大批量生产的经济效果成组工艺装备:经过少许调整补充,满足零件组所有零件加工的各种器具总成。可根本上解决中小批量、多品种的周期长、成本高
5、、使用效率低问题3.生产管理先进、有效的生产组织形式:封闭过程、权责利集中,生产人员加工+管理决策使零件加工流向相同,减少工件运动距离,有利于作业计划的安排,实现优化排序需打破传统按产品制定生产计划模式,以按零件组安排生产进度计划取代,给人工制定生产计划带来不便(推行成组技术的障碍)标准化标准化等级等级标准化要素标准化要素功能要素基本形状功能要素配置主要尺寸简单基本主要完全设计标准化设计标准化工艺标准化工艺标准化基本形状标准化 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2.2 计算机集成制造计算机集成
6、制造n2.2.1 概述概述1.计算机集成制造(CIM)的由来和发展q1974 美国哈灵顿博士,Computer Integrated Manufacturing 提出制造企业生产互动的各个环节,互相联系为不可分割的整体整个制造过程本质上抽象为一个数据收集、传递、加工和利用的过程,最终产品为数据的物化表现。q20世纪八十年代,美国国家标准局NBS下属的“自动化制造研究实验基地”AMRF建议第一个CIMS实验系统q20世纪80年代后期,CIM逐渐实施,是实现TQCSE(time,quality,cost,service,environment)2.2 计算机集成制造计算机集成制造n2.2.1 概述
7、概述2.CIM CIMS 的定义l欧共体CIM-OSA:CIM是信息技术和生产技术的综合应用,旨在提高制造企业的生产率和响应能力l企业所有功能、信息、组织管理等方面都是集成起来的整体的各个部分lCIM制造哲理,思想;CIMS 是CIM制造哲理的具体体现观点观点CIMCIMS信息观点核心是集成,集成本质为信息集成系统观点将整个制造过程视为一个系统,从系统工程观点出发,将整体优化作为CIM的最终目标(相对自动化孤岛)以人为本(普渡大学威廉教授)3M(人、机器、管理)集成中,人为核心,是根本a)Automability(可自动化性)计算机处理b)Innovation(创新)灵魂动态发展理想状态、无限
8、追求目标三无工厂(无图纸、无库存、无人化)3J(Just in time,Just in case,Just in supply)受企业环境制约,企业水平、投资能力、经营战略多层次、多模式、动态发展、逐渐向理想状态趋近中国专家:工厂搞CIMS是非常复杂的事情,高投入、高风险,需谨慎。2.2 计算机集成制造计算机集成制造n2.2.2 CIMS体系结构体系结构1.CIMS的组成l以现代信息技术的观点建立的企业管理模型框架分系统分系统功能功能内容内容工程技术信息分工程技术信息分系统系统 EIS TIS产品设计、生产准备及工艺过程和装配过程设计CAD 计算机辅助设计CAE 计算机辅助工程分析CAPP
9、计算机辅助工艺过程设计CATD 计算机辅助工装设计NCP 数控程序编程管理信息分系统管理信息分系统MIS以ERP,MRPII为核心,根据高层经营决策,对生产活动进行计划和控制BM 经营管理PM 生产管理MM 物料管理LM 人事管理FM 财务管理制造自动化分系制造自动化分系统统 MAS零件加工、检验、运输和产品装配、检测、包装等各种自动化设备和系统CNC 计算机数控MC 加工中心FMC 柔性制造单元FMS 柔性制造系统Robot 工业机器人AA 自动装配质量信息分系统质量信息分系统QIS采集、存储、处理和评价各种质量数据,对生产过程进行质量控制CAI计算机辅助检验CAT计算机辅助测试CAQC计算
10、机辅助质量控制CMM 三坐标测量机计算机网络与数据库计算机网络与数据库分系统分系统Network&DB支持系统,将上述分系统联系,实现各分系统的信息集成计算机网络多为局域网,标准网络协议、异构机、异构LAN的互连,支持资源共享和数据传输数据库:存储企业生产活动的全部信息,支持分系统运行,逻辑统一,物理分布2.2 计算机集成制造计算机集成制造n2.2.2 CIMS体系结构体系结构2.2 计算机集成制造计算机集成制造n2.2.2 CIMS体系结构体系结构2.2 计算机集成制造计算机集成制造n2.2.2 CIMS体系结构体系结构2.实现CIMS的技术方案递阶控制递阶控制级别级别职能职能内容内容工厂级
11、工厂级最高厂部市场分析、经营决策、经营管理、生产计划、生产准备、信息管理车间级车间级 根据上级生产指令协调车间生产工作和资源配置单元级单元级分解上级指令确定零件加工路线进行资源需求分析给工作站分配任务监控任务进展情况工作站级工作站级数控机床+机器人(物料运输器)+控制计算机指挥和协调工作站内各部分工作设备级设备级底层将工作站指令转换为操作指令,控制设备运行l开放(采用标准化的应用软件环境)l分布(CIMS各分系统均有独立的数据处理能力,一个分系统失败,不影响其他分系统;网络系统内各节点和资源的可操作性)l递阶控制(计算机多级控制结构):2.2 计算机集成制造计算机集成制造n2.2.3 CIMS
12、的设计与实施的设计与实施1.阶段划分工业发展趋势和市场竞争形势企业生产经营目标和效益分析经营成败关键因素(市场竞争力影响关键因素)制约企业成功因素的企业功能薄弱环节CIMS功能模型改善功能薄弱环节的CIMS单元技术和集成技术CIMS技术方案CIMS实施技术(软硬)组织管理人企企业业边边界界条条件件(实实力、力、资资源源等等情情况况)需需求求分分析析可行性论证系统初步设计(总体设计)系统详细设计系统实施系统运行与维护1.需求分析2.选择改善3.确定方案4.系统实施5.修改调整1.经营生产目标、效益分析,成败关键因素,薄弱环节2.建立CIMS功能模型3.技术方案=技术+组织4.系统设计(自顶向下)
13、,实施(自底向上)5.扑捉反馈信息2.CIMS设计的逻辑结构1.从关键因素出发,分析现状,找出薄弱环节,确定CIMS的目标(中期、最终)2.确定关键因素与CIMS单元技术和集成技术的对应关系,建立CIMS设计逻辑矩阵3.行=关键因素,列=单元技术或集成技术,元素=关键因素的影响程度4.薄弱环节,优先采用,确定计划3.CIMS设计的逻辑矩阵2.2 计算机集成制造计算机集成制造n2.2.4 集成制造功能模型集成制造功能模型IDEF01.IDEF0基本概念l计算机辅助制造 Integrated Computer Aided Manufacturing 定义方法(Definition Method)l
14、IDEF0:系统功能活动及其联系(系统功能结构模型)lIDEF1:系统信息及其联系(系统信息模型),设计数据库的依据lIDEF2:系统动态模拟可独立使用可独立使用IDEF0最广泛最广泛1.图形符号和语言标注形式描述2.自顶向下、逐层分解3.建立系统功能模型,不表示系统如何实现完成,实现功能放在设计阶段完成4.评审标注系统建模的正确性和完整性2.IDEF0基本要点32.2 计算机集成制造计算机集成制造n2.2.4 计算机集成制造的发展趋势(计算机集成制造的发展趋势(6)研究向应用研究向应用技术推动技术推动-需求牵动需求牵动大中型企业大中型企业-中小企业中小企业技术支撑技术支撑-人、技术、经营集成
15、方向发展人、技术、经营集成方向发展应用模式越来越多应用模式越来越多不断吸收新技术、新思想、新观念(并行工程不断吸收新技术、新思想、新观念(并行工程、全面质量管理、准时生产等)、全面质量管理、准时生产等)2.3 并行工程并行工程n2.3.1 概述概述1.并行工程产生的背景l并行工程Concurrent EngineeringCEl基本思想:基本思想:在产品设计时,充分考虑下游制造过程和支持过程l来源:来源:目标小组tiger team,协调工作team works,产品驱动设计product-Driving Design,全面质量管理TQC,连续过程改进CPI,R3382.并行工程定义l对产品及
16、其相关过程(制造和支持)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式l使开发者在一开始就考虑到产品整个生命周期所有因素(成本,质量,进度,需求)l支持过程:支持过程:制造过程的支持(原材料获取、中间产品库存、工艺过程设计、生产计划)和使用过程支持(产品销售、使用维护、售后服务、产品报废后处理)l核心:核心:实现产品及其相关过程设计的集成。l基本方法基本方法:依赖产品开发中各学科、各职能部门人员的相互合作、相互信任和共享信息,通过彼此间的有效通信和交流,尽早考虑全生命周期的各种因素,尽早发现和解决问题,达到各项工作协调一致。3.并行工程的效益l开发周期开发周期l工程变更次数工程变更次数l产品报废和
17、反复工作产品报废和反复工作l产品制造成本产品制造成本40%60%一半以上减少75%降低30%40%2.3 并行工程并行工程n2.3.2 并行工程建模并行工程建模1.并行工程的认知模型 Cognitive Model1.设计过程中,将相关领域中的设计行为有机组合成跨领域的元活动,强调“群体参与”。2.要点:综合不同领域的知识2.3 并行工程并行工程n2.3.2 并行工程建模并行工程建模2、并行工程的描述模型 Descriptive Model揭示面向产生命周期的并行处理模式1.设计需求空间的扩展:1.使用者的需求,产品生命周期中各相关过程2.CE涉及产品开发相关过程,体现出复杂性、综合性、交互性
18、2.设计过程的改进:1.需求空间扩展,设计领域增加,元活动中对个领域管理和控制复杂性加大,引起设计对象的侧面属性描述间的冲突,建模无法解决,通过元活动来协调克服。3.设计结果:1.整套工程样图(装配图、部件图、零件图)2.产品设计方案(装配模型、部件和零件图的装配约束、装配层次关系,各参数的设计记录文档)网络计划技术网络计划技术只考虑关键路径忽视最短路径资源得不到充分利用动态经营模型动态经营模型关键路径+最短路径充分利用系统资源2.3 并行工程并行工程n2.3.3 CE的实施的实施1.主要方面(1)组织方面)组织方面改造公司传统文化,支持【产品开发组】支持并行运营的企业矩阵式组织形式管理层次少
19、,管理工作直接、简单、有效任务级、项目级、计划级、企业级8-12,联合小组,组中有组关键:领导(总经理、项目经理)CE对传统企业文化的冲击身体力行,“传授式”,专业知识+管理水平(2)设施方面)设施方面计算机、网络、DB=通信基础设施,交流、协作EMAIL、咨询和报告功能的设计数据库、可交互浏览的DBMS、知识库+电子会议的较强通信基础设施,地域分散协作,决策支持(3)设计方面)设计方面核心:实现产品及其相关过程设计的集成。关键:(1)概念设计:制定对整个产品的看法和说明,明确用户、设计、制造方面对产品的要求。正确收集用户需求 20%产品变更,给出限制条件 (2)产品及相关过程设计的沟通:上下
20、游制造支持反馈,质量、成本、可制造、可测试性、可支持性、一体化 (3)产品开发的优化:2.3 并行工程并行工程n2.3.3 CE的实施的实施2.CE实施的途径(1)以集成制造信息系统和软件要求为主)以集成制造信息系统和软件要求为主基础:及时和准确的信息服务关键:构建设计过程中有效的数据库、软件和专家系统(2)CADCAM工具集成工具集成基础:基于特征设计关键:广义特征的建模方法(3)全寿命工程推进)全寿命工程推进突出:概念形成到报废处理权过程设计(4)可制造设计和可装配设计路径推进)可制造设计和可装配设计路径推进(5)重视组织和文化改变的实施路径)重视组织和文化改变的实施路径前提:组织和文化改
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