制造系统讲座(第一章)资料.ppt

2020/5/2,ManufacturingSystem,1,制造系统,博士副教授,广东工业大学机械电子工程学院,何汉武,2020/5/2,ManufacturingSystem,2,第一章制造系统概述,主要内容1.1制造系统的内涵和体系结构1.1.1系统观1.1.2制造系统概念、体系结构1.2制造模式和先进制造系统1.2.1制造模式的演变和发展1.刚性自动化系统2.计算机集成制造系统3.智能制造系统4.精益生产5.可重组制造系统1.2.2下一代制造系统-敏捷制造,2020/5/2,ManufacturingSystem,3,1.1制造系统内涵及体系结构,制造的概念和内涵一般的理解：产品的机械工艺过程或机械加工过程狭义的制造概念：产品的制作过程（如机械加工过程）制造概念和内涵的拓展：“范围”和“过程”两个方面广义的制造概念：产品整个生命周期过程,2020/5/2,ManufacturingSystem,4,1.1制造系统内涵及体系结构,系统概念由相互作用和相互依赖的若干组成部分（要素）结合而成的具有特定功能的有机整体系统强调的是个组成要素有机结合，对外呈现出综合性的整体功能。例：时钟计时系统组成要素：齿轮、齿条、机架、联接件、指针,2020/5/2,ManufacturingSystem,5,1.1制造系统内涵及体系结构,制造系统的基本概念发展和完善中国际上几个权威的定义Parnaby(英国著名学者）1989年给出定义：CIRP定义：MIT教授定义：日本京都大学教授定义：,2020/5/2,ManufacturingSystem,6,1.1制造系统内涵及体系结构,制造系统的基本概念制造系统案例：机械加工系统、生产线、车间、工厂,2020/5/2,ManufacturingSystem,7,1.1制造系统内涵及体系结构,制造系统的基本特性集合性相关性目的性环境适应性动态性反馈特性随机特性,2020/5/2,ManufacturingSystem,8,1.1制造系统内涵及体系结构,制造系统的三流结构论物料流、信息流和能量流机械加工系统的“三流”运动示意图,2020/5/2,ManufacturingSystem,9,1.1制造系统内涵及体系结构,制造系统的信息制造观传统制造观：注重用制造系统中的物料流和能量；流来描述制造系统信息制造观产生背景：信息的纽带作用信息投入决定产品价值CIMS研究重点在如何提高制造系统的信息处理能力信息成为与设备同等重要的资源使制造系统在信息处理方面具有人的智能,2020/5/2,ManufacturingSystem,10,1.1制造系统内涵及体系结构,制造系统的人机一体论人工智能技术存在局限性信息组合爆炸问题非结构化、动态的、随机的决策问题人的创造性行为和作用，是机器永远无法取代的解决思路：使人与机器处于优化合作的地位，实现制造系统中人与机器一体化的人机集成决策机制，从而使人与机器协同工作，以取得制造系统的最佳效益,2020/5/2,ManufacturingSystem,11,1.1制造系统内涵及体系结构,制造系统的体系结构研究目的：更加深入地分析和描述制造系统的本质特征基于所建立的模型，进行制造系统的设计实施、系统改进和优化运行。,2020/5/2,ManufacturingSystem,12,1.1制造系统内涵及体系结构,制造系统的体系结构组成制造系统体系结构的多视图及其关系,2020/5/2,ManufacturingSystem,13,制造系统体系结构,功能视图,信息视图,过程视图,资源视图,组织视图,功能组成,功能联系,信息构成,信息联系,控制结构,运行流程分析,组织方式,业务流程图,组织构成,资源构成,物流模型,能量流模型,资源流模型,分系统考察法/结构-功能分析发/逐级考察法,IDEFO建模方法,制造系统信息分类,业务流程分类、分解,流程图/Petri/0-0建模方法/GRAI网建模方法,资源流动分析,组织构成分析/IDEF1X模型,组织图/GRAI格建模方法,资源构成分析/资源配置图/IDEF1X模型,能源流动分析,物流流动分析,IDEF1X信息模型建模方法/E-R,多层递阶控制结构/分布式控制结构/递阶分布式控制结购,视图名称,视图内容,建模与分析方法,2020/5/2,ManufacturingSystem,14,1.2制造模式和先进制造系统,制造的历史传统制造及其技术工场手工加工制造机器-蒸汽时代的制造电器时代的制造现代制造及其技术的发展19世纪末自然科学的全面发展新技术的产生社会发展对制造技术提出了需求,2020/5/2,ManufacturingSystem,15,1.2制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展,刚性自动化,数控机床,柔性制造系统,并行工程,CIMS,工厂子网,广域网,信息高速公路,全球通讯网络,智能制造,敏捷制造,全球制造,制造资源和组织全球化,虚拟组织,制造智能,计算智能,技术演化,运作空间,全球,社会,公司,企业,车间,单元,设备,刚性技术,柔性单元,柔性系统,系统集成,决策自动化,敏捷性,全球化,40-50,60,70,80,90,年代,2020/5/2,ManufacturingSystem,16,1.2制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展规模上：从单件小批少品种大批量多品种变批量（客户化产品）生产方式上：劳动密集型设备密集型信息密集型知识密集型制造装备：手工机械化单机自动化刚性自动线柔性自动线智能自动化,2020/5/2,ManufacturingSystem,17,1.2制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展刚性自动化系统20世纪40、50年代专用机床和组合机床、自动单机或自动化生产线大批量生产高生产率和刚性结构，很难实现生产产品的改变,2020/5/2,ManufacturingSystem,18,1.2制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展计算机集成制造系统强调制造全过程的系统性和集成性，以解决现代企业生存与竞争的TQCS问题强调并行工程,2020/5/2,ManufacturingSystem,19,1.2制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展智能制造系统由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,Integration,Intelligence,下一代制造业,2020/5/2,ManufacturingSystem,20,1.2制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展精益生产MIT研究日本丰田生产方式的总结丰田英二、大野耐一（70年代，20年时间）最终目标是要以最友质量和最低成本的产品，对市场需求作出最迅速的响应基本原则是“消灭一切浪费”和“不断改善”准时化生产（JIT）、TQC，GT、弹性作业人数和尊重人性是精益生产的主要支柱。日本奇迹,2020/5/2,ManufacturingSystem,21,1.2制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展快速重组制造实现企业、产品、制造系统、机床设备及其部件和过程的可重组性(reconfigurability)成为未来制造的挑战过程可变性：制造工艺过程的变化能力功能可变性：制造(加工、处理)功能的变化能力可缩放性：制造生产能力(产量)的可扩展与压缩能力,2020/5/2,ManufacturingSystem,22,1.2制造模式和先进制造系统,几类制造系统的对比,2020/5/2,ManufacturingSystem,23,1.2制造模式和先进制造系统,下一代制造模式与系统敏捷制造1991年，美国提出出发点：对未来产品和市场的分析产品发展总趋势：多元化和个性化，对制造系统的要求：产品的成本与批量无关生命周期越来越短，产品复杂性越来越高，要求企业以很高的柔性和很强的市场应变能力去应付市场的竞争。,2020/5/2,ManufacturingSystem,24,1.2制造模式和先进制造系统,下一代制造模式与系统敏捷制造敏捷制造的实现组织上：动态联盟（虚拟企业）技术上：虚拟制造信息基础：网络,2020/5/2,ManufacturingSystem,25,1.2制造模式和先进制造系统,敏捷制造案例,2020/5/2,ManufacturingSystem,26,1.2制造模式和先进制造系统,敏捷制造案例,摩托罗拉寻呼机公司,2020/5/2,ManufacturingSystem,27,1.2制造模式和先进制造系统,敏捷制造案例,区域协作平台,2020/5/2,ManufacturingSystem,28,1.2制造模式和先进制造系统,敏捷制造案例,区域协作平台,协作中心：信息交流/虚拟会议/在线图纸圈阅/异地图纸传送-企业间基于网络的协作交流,2020/5/2,ManufacturingSystem,29,1.2制造模式和先进制造系统,敏捷制造案例,企业协作平台个性化产品定制系统,基于WEB和知识工程的定制设计与制造，满足客户提出的对产品个性化需求，支持客户参与产品设计过程。,2020/5/2,Manuf