《先进生产方式》PPT课件.ppt

李蔚田博士,中原工学院信息商务学院经管系,生产与运作管理ProductionandOperationsManagement,第18章其它先进生产方式,第一节最优生产技术第二节敏捷制造第三节计算机集成制造系统,第1节最优生产技术,OPT的目标净利润(Netprofit,NP)投资风险率(Returnoninvestment,ROI)现金流量(CashFlow,CF)产销率(Throughput,T)库存(Inventory,I)运行费(OperatingExpenses,OE),OPT(OptimizedProductionTechnology,最佳生产技术)是一种改善生产管理的技术，以色列物理学家EliGoldratt博士于70年代提出，用于安排企业生产人力和物料调度的计划方法。,OPT的基本思想:解除瓶颈OPT的原则,平衡物流系统决定瓶颈“利用”“活力”瓶颈上一小时的损失是整个系统的损失非瓶颈获得一小时无意义,瓶颈控制库存和产销量转运批量加工批量加工批量可变作业兼顾约束,DBR(Drum-Buffer-Rope)系统,识别瓶颈基于瓶颈的产品出产计划“缓冲器”的管理与控制控制进入非瓶颈的物料，平衡物流瓶颈上加工批量大，上游则是小批量多批次考虑在制品、成品库存、加工和人工费用绳索的作用是使库存最小，控制生产节奏,DBR是TOC（约束理论）中的一种管理方法，Drum-Buffer-Rope，简称DBR，中文直译为“鼓缓冲绳子方法”，台湾地区翻译为“限制趋导式管理方法”。,OPT软件系统,产品网络,工程网络,BUILDNET,资源描述,服务网络,主网络,SERVE初步分析,SPLIT,报告,关键资源排序,BRAIN,非关键资源排序,SERVE,报告,报告,第2节敏捷制造,敏捷制造是美国国防部为了指定21世纪制造业发展而支持的一项研究计划。该计划始于1991年，有100多家公司参加，由通用汽车公司、波音公司、IBM、德州仪器公司、ATT、摩托罗拉等15家著名大公司和国防部代表共20人组成了核心研究队伍。此项研究历时三年，于1994年底提出了21世纪制造企业战略。在这份报告中，提出了既能体现国防部与工业界各自的特殊利益，又能获取他们共同利益的一种新的生产方式，即敏捷制造。,背景敏捷制造(AgileManufacturing,AM)20世纪90年代，信息技术突飞猛进，信息化的浪潮汹涌而来，许多国家制订了旨在提高自己国家在未来世界中的竞争地位、培养竞争优势的先进的制造计划。为重新夺回美国制造业的世界领先地位，美国政府把制造业发展战略目标瞄向21世纪。美国通用汽车公司（GM）和里海（Leigh）大学的雅柯卡（Iacocca）研究所在国防部的资助下，组织了百余家公司，由通用汽车公司、波音公司、IBM、德州仪器公司、AT&T、摩托罗拉等15家著名大公司和国防部代表共20人组成了核心研究队伍。此项研究历时三年，于1994年底提出了21世纪制造企业战略。在这份报告中，提出了既能体现国防部与工业界各自的特殊利益，又能获取他们共同利益的一种新的生产方式，即敏捷制造。,敏捷制造是在具有创新精神的组织和管理结构、先进制造技术（以信息技术和柔性智能技术为主导）、有技术有知识的管理人员三大类资源支柱支撑下得以实施的，也就是将柔性生产技术、有技术有知识的劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集中在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的市场需求和市场进度作出快速响应。敏捷制造比起其它制造方式具有更灵敏、更快捷的反应能力。,核心思想敏捷制造的核心思想是：要提高企业对市场变化的快速反应能力，满足顾客的要求。除了充分利用企业内部资源外，还可以充分利用其他企业乃至社会的资源来组织生产。特点1、从产品开发开始的整个产品生命周期都是为满足用户需求的。2、采用多变的动态的组织结构。3、着眼于长期获取经济效益。4、建立新型的标准体系，实现技术、管理和人的集成。5、最大限度地调动、发挥人的作用。,敏捷制造企业的基本特征并行工作继续教育根据用户响应建立组织机构多方动态合作珍惜雇员向工作小组及成员放权对环境仁慈柔性的重新配置组合信息的沟通,知识面广的雇员开放的体系结构产品设计一次成功产品终身质量保证缩短交付期技术的领先作用技术的敏感整个企业集成基于愿景的管理与领导,敏捷制造与大量生产在思想观念的区别,使顾客富裕(enrichingthecustomer)为客户创造价值为客户提供解决方案(solution),比较IBM合作竞争在竞争中合作，在合作的基础上竞争战略联盟，虚拟企业急救室式的工作发挥人和信息的作用人：高素质的人信息：及时有用的信息,实现敏捷制造的措施,将继续教育放在首位虚拟企业的组成和工作计算机技术和人工智能技术的应用方法论的指导环保绩效测量与评价标准和法规的应用组织实践,第2节计算机辅助产品设计CAD),二维模型：三面投影图、断面图三维模型：线架模型用细线表示立体上棱线交线、轮廓线表面模型用连接各边构成一个面构造，立体形状实体模型以方体、圆柱、三棱锥等体素，按照集合运算组合复杂立体形状,1、人机对话自动绘图CAD（CAG）,2、计算机辅助工艺设计（CAPP）,检索式（经验式）,创成式CAPP（理论式）,3、机械加工自动化CAD,4、设备布置计划,（1）计算机关系布置规划（CORELAP）原理：以活动关系图REL为基础，按照权值大小和关系密切程度，通过逐次选择和布置各项活动的位置，直至形一个满意的布置方案。,（2）计算机设备布置规划（CRAFT）原理：在已有初步布置方案基础上，以运费最低为原则，成对调换两设备位置，计算其运费并与原方案比较其差额，最后按成本降低额大小确定位置。,5、产品设计的分析与优化,D：产品出库J：检验Q：办公室R：产品入库S：维修部W：仓库工场用的为：长：宽=9：5的矩形,计算机辅助制造CAM,1944年计算机在美国陆军首次使用1952年美麻省理工学院首创NC铣床、APT语1957年日本东北工业大学推出NC车床1958年美推出加工中心MC1959年美推出工业机器人（极坐标式）1967年英、日推出DNC群控机床（分布式数控）1970年在组装、焊接、喷柒、冲压中大量使用机,1、CAM发展中典型事件,器人,2、CAM的构成,（2）软件系统,3、CAM的作用,（1）实现加工、组装、搬运、工装转换、检测自动化、使整个系统有机结合。（2）实现整个系统的高效率生产。（3）利用成组技术GT，提高多品种少量生产效率。（4）具有较高的生产柔性。（5）能可靠处理设备故障、刀具寿命、切削等。,4、CAM中的自动加工,（1）自动加工的概念主轴自动回转(a)毛坯自动仓库拖扳、刀架自动移动(b)自动搬运自动切削(c)托盘自动交换自动启动、停车(d)自动刀库刀库自动换刀装置自动切削清除自动检测,7,1,2,3,4,5,6,9,10,图,自动加工,(2)自动加工设备,NC机床（数控机床）指具有一个或几个刀具的单一功能的切削设备（如NC车、NC铣）按机床运动轨迹分为三种：,点位控制（点到点控制）只控制刀具从一个位置精确地移动到另一位置。对移动速度、轨迹不影响加工质量、只与生产率有关。,点位直线控制（直线切削控制）除控制两相关点位置外，还要控制一个坐标方向、刀具移动速度和轨迹。,轮廓控制（连续轨迹控制）同时对两个（或两个以上）坐标进行连续控制，除控制始点和终点外，还需控制整个加工过程中走刀路线和速度。,CNC（计算机数控）MNC（微型机数控）,DNC（群控）（分布式数控）,用一台主计算机和数台乃至数十台NC机或CNC机联起来，把计算机内作成文件形式的加工指令信息以再线实时方式，分式地分别传给各机床。,MC（加工中心）,MC是进一步综合数台普通NC机床的多功能自动加工设备。（具有自动刀库、按指令自动交换刀具，可进行铣、镗、钻、铰、攻丝等多种作业）。,5、FMC（柔性加工单元）CAM的基本单元,概念：是一种能独立运转并具有机械加工、材料搬运、监控功能，以单元作为一个独立整体的加工设备。类型：主要有两种：机械手式加工单元适于轴类加工托盘式加工单元适于箱体类,FMC是FMS的基础,6、FMS（柔性制造系统）CAM的主体概念：将CAM中所需的各种富有柔性的自动化设备与计算机连接起来，形成能加工多种零件的自动生产设备。,机械手,机械手式FMC,NC机床A,机械手,B,C,检验台,托盘式FMC,NC机床,检验台,按物流状况FMS有两大分类,流水型FMS（FTL）：品种少、产量大、物流方向较单一，加工设备和搬运装置按物流方向布置。随机型FMS：品种多、批量少、物流方向复杂、加工、搬运设备多与FMC单元布置相结合。,柔性制造系统现状、发展趋势,1967年英国国家工程实验室建造Moling24系统开始70年代起在美、日、西欧、苏联、东欧大力发展目前：日、美居领先，主要发展大型FMS西欧、苏联、东欧主要发展CAD/CAM、FMC趋势：进一步提高系统柔性（如：输送系统）继续扩大应用范围（如：装配系统）加强系统中的人工智能与专家系统,7、自动仓库,8、机械手（人）,主要用于工序间搬运或工序内零件的装卸,第3节计算机综合生产系统ComputerIntegratedManufacturingSystem,CIM发展的背景CIM的概念CIM的作用CIM的人才培养,CIMS,概述,开始吧！,CIM是英文ComputerIntegratedManufacturing的缩写，译为计算机集成制造。CIM是信息技术和生产技术的综合应用。旨在提高制造型企业的生产率和对市场的响应能力。由此，企业的所有功能、信息、组织管理都是一个集成起来的整体的各个部分。CIM的通俗解释是：“用计算机通过信息集成实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益。”这一概念最早由美国的约瑟夫哈林顿(J.Harrington)博士于1973年提出。哈林顿认为，企业的生产组织和管理应该强调两个观点企业的各种生产经营活动是不可分割的，需要统一考虑；-入门吧,投资者入门的好帮手整个生产制造过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程。-入门吧收集整理入门资料,一、CIM发展的背景,结论：产品寿命周期大大缩短：六十年代，机电产品：寿命10年以上者32%八十年代，降为15%，寿命5年以下者由38%猛增到65-70%。,二、计算机综合生产系统的概念,1、CIM的组成（图）,2、CIM的概念（定义）对企业的物质流和信息流，通过计算机集成的CAD、CAM、CAP三位一体的包含OA在内的综合性自动化生产系统。,CIMS就是工厂的计算机化CIMS就是无人工厂（或无纸工厂）CIMS就是自动化+计算机,以下看法是片面的：,CIM计算机集成制(ComputerIntegratedManufacturing)。1974年由美国哈林顿博士提出组织企业生产的一种哲理。,1985年（联邦德国）经济生产委员会（AWF）提出一个定义：CIM是指在所有与生产有关的企业部门中集成地采用电子数据处理，它包括在生产计划和控制（PPC）、计算机辅助设计（CAD）、辅助工艺（CAPP）、辅助制造（CAM）、辅助质量管理（CAQ）之间信息技术上的协同工作，其中为生产产品所必需的各种技术功能和管理功能应实现集成。,CIM的概念,CIMS,1991年日本能率协会对CIM定义：为实现企业适应今后企业环境的经营战略，有必要从销售市场开始对开发、生产、物流、服务进行整体优化组合。CIM是以信息作为媒介，用计算机把企业活动中多种业务领域及其职能集成起来，追求整体效率的新型生产系统。欧洲自动化公司和研究机构，提出了当前对CIM最权威、最科学的定义：CIM是信息技术和生产技术的综合应用，旨在提高制造型企业的生产率和响应市场能力。由此，企业的所有功能、信息、组织管理方面都是一个集成起来的整体的各个部分。,集成与连接不同，它不是简单地把两个或多个单元连在一起，它是将原来没有联系或联系不紧密的的单元组成为有一定功能的，紧密联系的新系统。两种或多种功能的集成包含着两种或多种功能的之间的相互作用。集成含有系统综合、系统优化的意义。集成是把人与生产经营系统和技术系统三者紧密结合起来。,CIM通俗解释是：“用计算机通过信息集成实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益。”,CIM的核心在于集成！,CIMS概念,CIM：是组织现代化生产的一种哲理，一种