工厂生产方式培训教材(共97页).ppt

1、生产方式 第一节 准时生产制 第二节 精细生产 第三节 最优生产技术 第四节 敏捷制造 第五节 计算机集成制造系统JIT的实质利润成本价格成本价格利润丰田汽车公司丰田汽车公司的标识 丰田公司的三个椭圆的标志是从1990年初开始使用的。新商标是将三个外形近似的椭圆环巧妙地组合在一起，标志中的大椭圆代表地球，每个椭圆都是以两点为圆心绘制的曲线组成，它象征用户的心与汽车厂家的心是连在一起的，具有相互信赖感。中间由两个椭圆垂直组合成一个T字，代表丰田公司。它象征丰田公司立足于未来，对未来的信心和雄心。 而且使图案具有空间感，并将TOYOTA字母寓于图形商标之中。 大椭圆中的两个椭圆垂直交叉恰好组合成一

2、个T字，这是丰田汽车公司的英文名称TOYOTA的第一个字母,，椭圆代表地球,反映出要把自己的产品推向全世界的愿望。 丰田汽车公司简介 丰田汽车公司(简称:丰田)TOYOTA是世界十大汽车工业公司之一，日本最大的汽车公司，创立于1933年。 在1933年时，丰田汽车仅是丰田自动织布机公司的一个分部，1937年时令人冲动的丰田汽车公司正式成立了，1947年其产量超过了100000辆，1957年丰田汽车进入美国，现在几乎一半的丰田汽车在美国生产和销售，其生产的花冠轿车享誉全球，创单一品牌最高销售纪录。 2021年丰田超过通用成为最大的汽车制造商，丰田第一次成为世界最大的汽车制造商,在汽车行业内,打破

3、了77年的记录超过了通用汽车丰田汽车公司?财富?500强排名 1999年，美国?财富?500强丰田汽车公司排名第十； 2000年，美国?财富?500强丰田汽车公司排名第十； 2001年，美国?财富?500强丰田汽车公司排名第十； 2002年，美国?财富?500强丰田汽车公司排名第十； 2003年，美国?财富?500强丰田汽车公司排名第八； 2004年，美国?财富?500强丰田汽车公司排名第八； 2005年，美国?财富?500强丰田汽车公司排名第七； 2006年，美国?财富?500强丰田汽车公司排名第八； 2007年，美国?财富?500强丰田汽车公司排名第六； 2021年，美国?财富?500强丰

4、田汽车公司排名第五； 2021年，美国?财富?500强丰田汽车公司排名第十。旗下车型-威驰JIT核心思想 准时生产方式根本思想可概括为“在需要的时候，按需要的量生产所需的产品，也就是通过生产的方案和控制及库存的管理，追求一种无库存，或库存到达最小的生产系统。 (丰田在此领域实现38秒一台车JIT生产方式的目标 1.零废品 2.零库存 3.准结时间最短 准结时间指为执行一项作业或加工一批产品，事先准备和事后结束工作如熟悉图纸和工艺、调整设备、准备工装、借还量具、首件交检等消耗的时间。 4.提前期最短 提前期是指某一工作的工作时间周期，即从工作开始到工作结束的时间。 5.减少零件搬运JIT的根本方

5、法 1.适时适量生产， 2.弹性配置作业时间 3.严格质量保证 4.拉动式生产系统精益生产Lean Production，简称LP 精益生产Lean Production又称精良生产，其中“精表示精良、精确、精美；“益表示利益、效益等等。精益生产就是及时制造，消灭故障，消除一切浪费，向零缺陷、零库存进军。它是美国麻省理工学院在一项名为“国际汽车方案的研究工程中提出来的。它们在做了大量的调查和比照后，认为日本丰田汽车公司的生产方式是最适用于现代制造企业的一种生产组织管理方式，称之为精益生产，以针对美国大量生产方式过干臃肿的弊病。精益生产综合了大量生产与单件生产方式的优点，力求在大量生产中实现多品

6、种和高质量产品的低本钱生产。 敏捷制造(Agile Manufacturing) 敏捷制造是美国国防部为了指定21世纪制造业开展而支持的一项研究方案。该方案始于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，提出了既能表达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。敏捷制造三要素 敏捷制造主要包括三个要素： 生产技术 组织方式 管理手段。 敏捷制造的特点 1、从产品开发到产

7、品生产周期的全过程满足要求 2、采用多变的动态组织结构 3、战略着眼点在于长期获取经济效益 4、建立新型的标准根底结构，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8.6 质量管理 质量管理是指为了实现质量目标，而进行的所有管理性质的活动。 在质量方面的指挥和控制活动，通常包括制定质量方针和质量目标以及质量筹划、质量控制、质量保证和质量改进。质量管理的开展史 1.质量检验阶段 20世纪前，产品质量主要依靠操作者本人的技艺水平和经验来保证，属于“操作者的质量管理。20世纪初，以F.W.泰勒为代表的科学管理理论的产生，促使产品的质量检验从加工制造中别离出来，质量管理的职能由操作者转移

8、给工长，是“工长的质量管理。随着企业生产规模的扩大和产品复杂程度的提高，产品有了技术标准技术条件，公差制度见公差制也日趋完善，各种检验工具和检验技术也随之开展，大多数企业开始设置检验部门，有的直属于厂长领导，这时是“检验员的质量管理。上述几种做法都属于事后检验的质量管理方式。2.统计质量控制阶段 1924年，美国数理统计学家W.A.休哈特提出控制和预防缺陷的概念。他运用数理统计的原理提出在生产过程中控制产品质量的“6法，绘制出第一张控制图并建立了一套统计卡片。与此同时，美国贝尔研究所提出关于抽样检验的概念及其实施方案，成为运用数理统计理论解决质量问题的先驱，但当时并未被普遍接受。以数理统计理论

9、为根底的统计质量控制的推广应用始自第二次世界大战。由于事后检验无法控制武器弹药的质量，美国国防部决定把数理统计法用于质量管理，并由标准协会制定有关数理统计方法应用于质量管理方面的规划，成立了专门委员会，并于19411942年先后公布一批美国战时的质量管理标准。3.全面质量管理阶段 20世纪50年代以来,随着生产力的迅速开展和科学技术的日新月异，人们对产品的质量从注重产品的一般性能开展为注重产品的耐用性、可靠性、平安性、维修性和经济性等。在生产技术和企业管理中要求运用系统的观点来研究质量问题。在管理理论上也有新的开展,突出重视人的因素,强调依靠企业全体人员的努力来保证质量此外,还有“保护消费者利

10、益运动的兴起，企业之间市场竞争越来越剧烈。在这种情况下，美国A.V.费根鲍姆于60年代初提出全面质量管理的概念。他提出，全面质量管理是“为了能够在最经济的水平上、并考虑到充分满足顾客要求的条件下进行生产和提供效劳，并把企业各部门在研制质量、维持质量和提高质量方面的活动构成为一体的一种有效体系。 流行的质量管理方法 全面质量管理(TQM) 六西格玛(6) QC七大手法 全面质量管理 全面质量管理(Total Quality Management,TQM) 就是一个组织以质量为中心，以全员参与为根底，目的在于通过让顾客满意和本组织所有成员及社会受益而到达长期成功的管理途径。 JIT是理想的生产方式

11、 最高极限: 零库存，零缺陷 不断改进决不掩盖矛盾宁可中断生产,看板控制系统 JIT 的起源 丰田喜一郎：非常及时 大野耐一：美国超市的影响 1950s, 丰田总公司机械工厂应用 1960s, 丰田内部应用 1970s, 整个汽车行业应用 推进式系统 牵引式系统方案部门WC1WC3WC2WC3WC1WC2WCnWCnbADTNbADTNNNNPPPwwmpm)1 ()1 (MRP与看板管理的结合外购件方案产品结构文件产品结构文件产品结构文件产品结构文件产品装配部件装配零件加工原材料供给产品发运大量重复生产组织准时生产的条件 工作标准化 组织混流生产减少库存 减少调整准备时间 提高生产柔性 缩短

12、调整时间 建立多功能制造单元 准时采购 从根源上保证质量组织准时生产的条件 混流生产 减少调整准备时间 提高生产系统的柔性 减少调整准备时间 运行时调整，消除停机准备，人员培训，进行改造 建立JIT制造单元 准时采购 从根源上保证质量第二节 精细生产 精细生产的起源 从手工生产到大量生产 手工生产方式，起源于P&L机床公司 大量生产，Ford制 从大量生产到精细生产 大量生产方式的衰落 精细生产方式的出现 三种生产方式的比较从大量生产到精益生产汽车工业的变革福特汽车的最初尝试 福特汽车公司于1902年成立，推出了福特设计的第一批产品既实用又廉价的车型，售价仅为850美元，获得了巨大的成

13、功。 1905年福特公司每季度的销售量到达了5000辆，成为同行中的佼佼者，至此，福特汽车的巨大成功仅仅是初露端倪，究竟是什么样的汽车最符合市场的需要，仍是悬而未决的问题。转向薄利多销 1906年，福特公司推出了8种车型，其中售价最低为1000美元，最高为2000美元，这一决策带来了灾难性的结果，销售量猛然下降，迫使福特公司重新转向薄利多销。次年，公司降低了售价，销售量魔术一般地上升，尽管当时全美经济萧条已经开始，但1906年到1907年间，福特车的顾客之多是前所未有。福特划时代的决策 1908年，福特制定了一个划时代的决策，宣布从此致力于生产标准化，只制造较低廉的单一品种。 福特开发了新产品

14、T型车。T型车全身上下找不到一丝装饰或华而不实之处，百分之百地实用。它去掉了所有附件，规格一致，以850美元一辆出售。与当时其他类型的汽车相比，T型车具有经久耐用、构造精巧和轻盈便利的优点。大量生产方式的形成 1909年，福特汽车厂进行了设备改装，简化工艺程序，初步具备了大量生产的条件。 1910年，重新进行部件车间的布局，建立流水线生产。 1913年，采用传送带供给，实现了在93分钟内从无到有地组装成一辆汽车。1920年，实现每分钟组装一辆汽车，1925年，创造每10秒钟组装一辆汽车的记录。 到20世纪20年代，福特汽车公司成为当时世界上最大的汽车公司，日产汽车9000辆，年销售汽车90万辆

15、。大量生产方式的意义 以大量生产方式取代单件生产方式，推动了汽车工业的进步达半个世纪以上，而最终大量生产方式几乎被北美和欧洲的每一个工业所采用。时至今日，许多企业依然把扩大生产规模，到达单件大批量生产作为降低本钱的主要途径。 大量生产方式的缺点 大量生产方式用精通某一狭隘领域的专业人员设计产品，用非熟练半熟练的工人操作昂贵的专业设备生产出大批量的标准产品。机械设备的高本钱决不允许生产发生中断，因此，生产过程中增加了许多的缓冲环节，包括额外的协作厂、额外的工人与额外的场地。由于产品改型所需花费更大，大量生产厂家总是尽可能延长其标准设计产品的生产时间，其结果是消费者得到了廉价的产品，但必须放弃他们

16、所希望的品种变化。而且大量生产方式分工细致，雇员尤其是一线工人从事的工作单调枯燥，毫无创造力可言，因此大多数雇员都对工作方法感到厌烦，提不起兴趣。 对大量生产方式的质疑 1950年春天，一个年轻的日本工程师丰田英二对福特鲁奇厂进行了三个月的访问。当时鲁奇厂是世界最大而且效率最高的制造厂，但是丰田英二在对这个庞大的企业的每一个细微之处都作了审慎的考察之后，在给丰田总部的报告中写到：“那里的生产体制还有些改进的可能。 精益生产方式产生的背景战后日本国情有以下特点： 资源短缺，原材料价格远远高于欧美；日本国内汽车市场很小，但需要的汽车种类复杂；日本外乡的劳动力，不愿意被当作可变本钱而随意更换；日本经

17、济缺乏资金和外汇，不能大量购置西方的最新生产技术和设备。精益生产方式产生的背景 大野耐一在战后曾屡次访问了底特律，他详细分析了增长生产量需要的途径，得出量的增加和质的增加两方面共五种方法。 量的增加：1 增加人员；2 增加机台；3 延长劳动时间； 质的增加：4 勤奋努力；5 消除工作中的浪费和不合理。精益生产方式的思想精髓 精益生产起源于一个简单朴素的思想：杜绝浪费。 杜绝浪费，不仅指杜绝财力上的浪费，而且包括人力、物力、时间、空间上的浪费，这浪费不仅是在某一个工序，甚至整个生产过程中的浪费，而是包括工序与工序之间，各个环节之间的浪费。杜绝浪费不是口号而是踏踏实实地去做。企业中最常见的七种浪费

18、错误提供有缺陷的产品或不满意效劳；积压因无需求造成的积压和多余的库存；过度加工实际上不需要的加工和程序；多余的搬运不必要的物品移动；等候因生产活动的上游不能按时交货或不能按时提供效劳而等候；多余的运动人员在工作中不必要的动作；提供顾客并不需要的效劳和 产品。精益生产的初期实践 大野耐一开发了冲压中的快速换模技术，采用了滚子来移动模具配以简单的调整机构，并由生产工人来承担更换模具的工作。在西方是用几百台压床来制造汽车的所有零部件，而大野的这项技术能够用少数几条冲压线生产整部汽车。 精益生产的初期实践 在试验的过程中，大野意外地发现，这样小批量地生产冲压件，每件的生产本钱比大批量生产还要低。这是因

19、为小批量生产省去了大量生产方式中由于大量库存成品零部件所引起的资金积压，而更重要的是在轿车组装之前只制造出少量的零件，可以及早发现冲压中产生的问题，这样使得冲压车间的工人更关心品质，不至于在生产已进行了很久之后，才发现大量冲压件有缺陷而造成浪费。 JIT生产方式形成 大野的理想体制是只要够工作两小时所需的中间库存，甚至更少的库存。这需要有一支技术精湛而又动机明确的劳动力队伍，并且要将零件加工与总成组装的过程完美地协调起来。为此，丰田公司与其众多的协作厂家建立了基于共同利益根底上的完全不同于其他的密切关系，使这些协作厂在产品开发、资金来源及人事安排上都与丰田公司息息相通。最后，大野开发了一种新的

20、生产方式来按日进度安排零部件在协作厂之间的流动进程，这就是准时化生产JIT。 JIT生产方式的本质 JIT的本质用一句话来概括就是“只在需要的时候，按照需要的标准，生产所需要的产品。它追求一种无库存或库存到达最小的生产系统，兼备手工生产与大量生产二者的优点，同时又克服了二者的缺点。 JIT把所有的保险缓冲措施都去掉，要求生产过程中的每一个成员都注意在事先看出问题，不让它开展到足以使一切都停下来的地步。 JIT与大量生产方式的不同 JIT认为库存是一种不利因素，应该尽一切努力减少库存。而大量生产方式认为库存是一种资产，“库存越多，那么越平安。 JIT仅仅生产立即需要的数量，而大量生产方式那么综合

21、考虑库存费用和生产准备，用公式来计算批量。JIT与大量生产方式的不同 JIT力求取消在制品库存，而大量生产方式中在制品库存，是必要的投资，当上一道工序发生问题时，在制品库存可以保证连续的生产。 JIT的生产过程中，要保证废品率为零，而大量生产允许一定的废品出现。JIT与大量生产方式的不同 JIT生产中，供货商是协同工作的一局部，而在大量生产方式中，供货商与制造商是有矛盾的甲乙方关系，一般都有多个供货来源。 JIT生产要保证设备稳定有效地运行，把故障减少到最少，而大量生产中，设备的维修是必须的，由于存在在制品库存，所以这个问题并不关键。JIT与大量生产的不同 JIT生产中，尽量压缩生产的提前期，

22、销售、采购及生产都追求及时化，而大量生产中，提前期越长越好，大多数工段和采购部门都希望提前期加长。 JIT生产中，按照工人的一致意见进行管理，使工人感到“这是自己的企业，而大量生产中，是按照法令来对工人进行管理。精益生产JIT的升华 如果说JIT生产是以生产制造系统为中心展开的话，那么精益生产就是涉及到企业整体的一种扩大了的生产经营模式，因此精益生产方式Lean Production是JIT生产方式的进一步升华。精益生产中与顾客的关系 在改革生产系统的同时，丰田英二和他的销售专家神谷正太郎开始重新考虑生产者与顾客之间的联系。其根本思想是把销售商纳入生产体系中，把顾客吸收进产品的开发过程中，从而

23、在汽车总装厂、销售商和顾客之间建立起一个长远的、甚至是终生的关系。丰田公司逐步取消还不知道顾客是谁之前就生产的做法，转而根据订单组织生产。这样销售商就成为整个生产体系的一局部，他们把预售的汽车订单送交工厂，然后在两至三个星期之后将汽车交付订购的顾客，要做到这一点，销售商必须与工厂紧密配合，把订单的顺序安排得工厂能够接受。 精益生产中的员工 精益生产方式中，以人为中心，把员工看作是比设备更重要的生产要素，强调员工与企业利益的一致性，强调员工的终身雇佣和终身教育，以最大限度地发挥员工的个人能力和群体智慧。以小组工作为员工组织的主要形式，让员工成为多面手，承担尽可能多的责任，参与决策和管理。精益生产

24、的优越性 所需要的人力资源减少1/2 新产品开发周期减少1/2或1/3 生产过程中的在制品库存可减少9成 工厂占用空间可减少1/2 成品库存可减少3/4 产品质量可提高3倍精益生产的特点总结 品质上到达最好； 浪费减到最少； 不断改进； 柔性最大； 以人为中心； 以消费者的需求为出发点。精益思维的五大原那么 从顾客的角度而不是从公司或职能部门的角度来确定什么东西可以或不可以产生价值； 按整个价值流确定设计、订购和生产产品中所有必须的步骤和非增值的浪费； 创造无中断、无绕道、无回流、无等待或废料的增值活动流； 及时生产仅仅由顾客需求拉动的产品； 不断消除各层次的浪费，追求完美。 从大量生产到精益

25、生产 大量生产方式：高度资本化、高度专业化、高效率、高度控制、工人动作简单、缺乏创新、产品标准化、本钱低廉。 精益生产方式：高度柔性的生产设备、技术全面、有知识的劳动力、灵活管理、产品多样化、信息高度集成、创新能力强、本钱低廉。精益生产方式的开展 精益生产方式打破了产品多样化和低生产本钱相互对立的格局。 精益生产方式建立在更广泛意义的产品标准化上。 电子商务的开展为精益生产方式的实现提供了有利条件。 向大量定制开展。 精细生产的根本思想 对一切资源的占用少,利用率高 不断改进 消除对资源的浪费 协力工作 沟通精细生产的主要内容 与用户的关系 新产品开发 与供给商的关系 现场管理 精细企业第三节

26、 最优生产技术 OPT的目标 净利润(Net profit, NP) 投资风险率(Return on investment, ROI) 现金流量(Cash Flow, CF) 产销率(Throughput, T) 库存(Inventory, I) 运行费(Operating Expenses, OE)OPT的根本思想: 解除瓶颈OPT的原那么 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方案 “

27、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，上游那么是小批量多批次 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 OPT软件系统产品网络工程网络BUILDNET资源描述效劳网络主网络SERVE初步分析SPLIT报告关键资源排序BRAIN非关键资源排序SERVE报告报告敏捷制造 敏捷制造企业的根本特征 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

28、 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(enriching the customer) 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，在合作的根底上竞争 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 组织实践计算机辅助产品设计计算机辅助产品设计CAD)CAD) 二维模型：三面投影图、断面图二维模型：三面投影图、断

29、面图 三维模型：三维模型： 线架模型线架模型 用细线表示立体上棱线用细线表示立体上棱线 交线、交线、轮廓线轮廓线 外表模型外表模型 用连接各边构成一个面构造，立用连接各边构成一个面构造，立体形状体形状 实体模型实体模型 以方体、圆柱、三棱锥等体素，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按照集合运算组合复杂立体形状1、人机对话自动绘图、人机对话自动绘图CADCAG体素构成法体素构成法境界构成法境界构成法形状设计形状设计 形状模型化形状模型化2 2、计算机辅助工艺设计、计算机辅助工艺设计CAPPCAPP检索式经验式检索式经验式数据库数据库加工加工原则原则人人机机对对话话原始数据原

30、始数据形成零件族形成零件族确定确定加工参数加工参数修改修改打印打印样样件件生生成成零件族零件族典型典型工艺工艺创成式创成式CAPP理论式理论式加工关系加工关系决策决策规则规则零件描述零件描述工序选择工序选择工艺路线工艺路线选机床夹具选机床夹具确定切削用量确定切削用量工艺方案优化工艺方案优化输出输出机床夹具机床夹具切削用量切削用量数据库数据库3 3、机械加工自动化、机械加工自动化CADCAD 刀具刀具 CAD CAPP NC 路径路径 APT、EXAPT 语言语言 用量用量4 4、设备布置方案、设备布置方案1计算机关系布置规划计算机关系布置规划CORELAP 原理：以活动关系图原理：以活动关系图

31、REL为根底，按照权值大为根底，按照权值大小小 和关系密切程和关系密切程 度，通过逐次选择和布置各项活动的度，通过逐次选择和布置各项活动的位置，直至形位置，直至形 一个一个 满意的布置方案。满意的布置方案。 2计算机设备布置规划计算机设备布置规划CRAFT 原理：在已有初步布置方案根底上，以运费最原理：在已有初步布置方案根底上，以运费最低为原那么，成对调低为原那么，成对调 换两设备位置，计算其运费并与原方换两设备位置，计算其运费并与原方案比较其差额，最后案比较其差额，最后 按本钱降低额大小确定位置。按本钱降低额大小确定位置。5 5、产品设计的分析与优化、产品设计的分析与优化 产品性能、特性分析

32、产品性能、特性分析 大小大小分析分析 结构分析结构分析 优化优化 重量重量 成本分析成本分析 费用费用 D 产品出库产品出库400S 维修部维修部100Q 办公室办公室1500 R 产品入库产品入库200J 检验检验 500W 仓库仓库 1600 U UUE3UIUUI2 AUO4AA1 O符号符号值值接近度接近度AEIOUX654321绝对必要绝对必要特别重要特别重要 重重 要要 一一 般般 不重要不重要不可接近不可接近代号代号原原 因因12 345物物 质质 流流信信 息息 流流文件接触文件接触人员接触人员接触 监监 督督D：产品出库：产品出库J： 检检 验验Q： 办公室办公室R： 产品入

33、库产品入库S： 维修部维修部W： 仓仓 库库工场用的为：工场用的为：长长 ：宽：宽=9 ：5 的矩形的矩形R产品入库产品入库W仓库仓库D产品出库产品出库Q办公室办公室J检验检验S维修部维修部AAOOG(a)W W W WW W W WW W W WW W W WR RJ JJJJJ D D D DQ Q Q Q QQ Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q (b)ABXO接近度接近度计算机辅助制造计算机辅助制造 CAMCAM 1944 年年 计算机在美国陆军首次使用计算机在美国陆军首次使用 1952 年年 美麻省理工学院首创美麻省理工学院首创 NC 铣床、铣床、APT语语 19

34、57 年年 日本东北工业大学推出日本东北工业大学推出 NC 车床车床 1958 年年 美推出加工中心美推出加工中心 MC 1959 年年 美推出工业机器人极坐标式美推出工业机器人极坐标式 1967 年年 英、日推出英、日推出 DNC 群控机床分布式数控群控机床分布式数控 1970 年年 在组装、焊接、喷柒、冲压中大量使用在组装、焊接、喷柒、冲压中大量使用 机机 1 1、CAMCAM开展中典型事件开展中典型事件器人器人2 2、CAMCAM的构成的构成 自动加工设备：自动加工设备：NC、CNC、DNC、MC （1）硬件系统）硬件系统 组装设备组装设备 ：机器人（手）：机器人（手） 搬运设备搬运设备

35、 ：机器人（手）、无人小车：机器人（手）、无人小车 工件存储工件存储 ：自动仓库：自动仓库 2软件系统软件系统 随行夹具随行夹具生产过程控制与管理：安排原材料生产过程控制与管理：安排原材料 NC机床机床 入库入库 部件组装部件组装 无人小车无人小车 出库出库 产品组装产品组装工艺过程控制与管理：工艺过程控制与管理： 刀具、夹具选择、刀具、夹具选择、NC编程编程 零件的装卸零件的装卸 刀具磨损刀具磨损 加工监控加工监控 工件检测工件检测3 3、CAM CAM 的作用的作用 1实现加工、组装、搬运、工装转换、检实现加工、组装、搬运、工装转换、检测自动化、测自动化、 使整个系统有机结合。使整个系统有

36、机结合。 2实现整个系统的高效率生产。实现整个系统的高效率生产。 3利用成组技术利用成组技术GT，提高多品种少量生产，提高多品种少量生产效率。效率。 4具有较高的生产柔性。具有较高的生产柔性。 5能可靠处理设备故障、刀具寿命、切削能可靠处理设备故障、刀具寿命、切削等。等。4 4、CAMCAM中的自动加工中的自动加工1自动加工的概念自动加工的概念 主轴自动回转主轴自动回转 (a) 毛坯自动仓库毛坯自动仓库 拖扳、刀架自动移动拖扳、刀架自动移动 (b) 自动搬运自动搬运 自动切削自动切削 (c) 托盘自动交换托盘自动交换 自动启动、停车自动启动、停车 (d) 自动刀库自动刀库 刀刀 库库 自动换刀

37、装置自动换刀装置 自动切削去除自动切削去除 自动检测自动检测712456910图图451287a b c d 刀具流刀具流NC机床机床清切削清切削除次品除次品工件流工件流成品流成品流(2) 自动加工设备自动加工设备 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。始点 终点 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。终终点点始始点点 轮廓控制连续轨迹控制轮廓控制连续轨迹控制 同时对

38、两个或两个以上坐标进行连续控制，除控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。点外，还需控制整个加工过程中走刀路线和速度。xy 始终xy始终 两坐标联动两坐标联动多坐标联动多坐标联动xy CNC计算机数控 MNC微型机数控NC 机床机床 数控装置（专用处理机）数控装置（专用处理机）CNC、MNC，直接用计算机控制，使用方便。直接用计算机控制，使用方便。 DNC群控分布式数控群控分布式数控用一台主计算机和数台乃至数十台用一台主计算机和数台乃至数十台NC机或机或CNC 机联机联起来，把计算机内作成文件形式的加工指令信息以起来，把计算

39、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。再线实时方式，分式地分别传给各机床。 MC加工中心加工中心MC 是进一步综合数台普通是进一步综合数台普通NC机床的多功能自动加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，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。可进行铣、镗、钻、铰、攻丝等多种作业。5 5、FMCFMC柔性加工单元柔性加工单元 CAM CAM的根本单元的根本单元概念概念：是一种能独立运转并具有机械加工、材料搬运、：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。监控功

40、能，以单元作为一个独立整体的加工设备。类型类型：主要有两种：主要有两种： 机械手式加工单元机械手式加工单元 适于轴类加工适于轴类加工 托盘式加工单元托盘式加工单元 适于箱体类适于箱体类6 6、FMSFMS柔性制造系统柔性制造系统CAM CAM 的主体的主体 概念：将概念：将CAMCAM中所需的各种富有柔性中所需的各种富有柔性的自动化的自动化 设备与计算机连接起来，形设备与计算机连接起来，形成能加工多成能加工多 种零件的自动生产设备。种零件的自动生产设备。工作机械A工作机械C机械手监控装置NC机床刀具交换检验台机械手式FMCNC机床A机械手BC检验台托盘式FMCNC机床托盘交换装置检验台按物流状

41、况按物流状况FMS有两大分类有两大分类流水型流水型FMSFTL：品种少、产量大、物流方向较单：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。一，加工设备和搬运装置按物流方向布置。随机型随机型FMS：品种多、批量少、物流方向复杂、加工、：品种多、批量少、物流方向复杂、加工、 搬运设备多与搬运设备多与FMC单元布置相结合。单元布置相结合。柔性制造系统现状、开展趋势柔性制造系统现状、开展趋势1967年年 英国国家工程实验室建造英国国家工程实验室建造 Moling 24系统开始系统开始70 年代起年代起 在美、日、西欧、苏联、东欧大力开展在美、日、西欧、苏联、东欧大力开展目前：日

42、、美居领先，主要开展大型目前：日、美居领先，主要开展大型FMS 西欧、苏联、东欧西欧、苏联、东欧 主要开展主要开展CAD/CAM、FMC趋势：进一步提高系统柔性如：输送系统趋势：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加强系统中的人工智能与专家系统7 7、自动仓库、自动仓库用以保存原材料、零件、部件、产品，通过计算机掌握库用以保存原材料、零件、部件、产品，通过计算机掌握库 存种类、数量、时间和位置，并由自动搬运设备出入库。存种类、数量、时间和位置，并由自动搬运设备出入库。为生产计划提供信息（外购、生产）为生产计划提

43、供信息（外购、生产）自动仓库自动仓库 为生产车间提供原材料为生产车间提供原材料 为组装车间提供零部件为组装车间提供零部件两种类型：两种类型： 高层仓库（堆货机式自动仓库）高层仓库（堆货机式自动仓库） 回转仓库回转仓库8 8、机械手人、机械手人主要用于工序间搬运或工序内零件的装卸主要用于工序间搬运或工序内零件的装卸按坐标按坐标圆柱坐标圆柱坐标极坐标极坐标直角坐标直角坐标多关节坐标多关节坐标按信息输入按信息输入手动机械手手动机械手固定程序机手固定程序机手可变程序机手可变程序机手示教机械手示教机械手数控机械手数控机械手智能机械手智能机械手制制 造造 业业 从从 业业 者者 年年 间间 劳劳 动动 时

44、时 间间 国国 别别美美 国国日日 本本英英 国国法法 国国德德 国国韩韩 国国泰泰 国国台台 湾湾中中 国国年年 劳劳 动动时时189821521938165716132833272425082448或或2264世界主要国家工业用机器人累计台数世界主要国家工业用机器人累计台数年年19811886198919901991日本日本美国美国德国德国法国法国意大利意大利英国英国瑞典瑞典2100060002300790450713112511600025000124005270500036832383219667369772239578639979590834632742104130428240855

45、112500641837913248953414098081453671654099 （日刊工业新闻 92.10.13）第四节第四节 计算机综合生产系统计算机综合生产系统Computer Integrated Manufacturing System CIM 开展的背景开展的背景 CIM 的概念的概念 CIM 的作用的作用 CIM 的人才培养的人才培养C I M S概 述 开始吧！一、一、CIM CIM 开展的背景开展的背景基本车型型号数生产台数 台数/型号数A 车37006300017B 车1640020400012C 车45005300012D 车7500440006合计321003640

46、0011 社 会 需 求 技术的进步社会（市场）需求社会（市场）需求：由大量生产、大量消费由大量生产、大量消费 多品种小批量多品种小批量、 汽车业汽车业个个 性性 化、特殊化、多样化的需求。如化、特殊化、多样化的需求。如 ： 电子业电子业 服装业服装业日本丰田公司三个月的车型与台数 结论：结论：产品寿命周期大大缩短产品寿命周期大大缩短：六十年代，机电产品：寿命六十年代，机电产品：寿命10年以上者年以上者32% 八十年代，八十年代，降为降为15%，寿命，寿命5年以下者由年以下者由 38% 猛增到猛增到65-70%。 二、二、计算机综合生产系统的概念计算机综合生产系统的概念1、CIM 的组成图的组

47、成图原材料原材料产品产品集成工程设计系统集成工程设计系统 CAD、CAM、GT、CAPP 集成管理系统集成管理系统 CAP（MIS） MRP-II柔性制造工程（系统）柔性制造工程（系统） FME、FMS企业四大功能企业四大功能设计功能：产品设计设计功能：产品设计制造功能：将生产要素转制造功能：将生产要素转 变为产品变为产品管理功能：制定生产计划、管理功能：制定生产计划、实施生产控制实施生产控制经营功能：产品研究开发、经营功能：产品研究开发、销售销售2 2、CIM CIM 的概念定义的概念定义 对企业的物质流和信息流，通对企业的物质流和信息流，通过计算机集成的过计算机集成的CADCAD、CAMC

48、AM、CAPCAP三三位一体的包含位一体的包含OAOA在内的综合性自在内的综合性自动化生产系统。动化生产系统。 CIM CIM 是一种概念，一种哲理，它是用来组织现代工业是一种概念，一种哲理，它是用来组织现代工业生产的指导思想生产的指导思想。 1973 1973 年由美国学者约瑟夫年由美国学者约瑟夫 哈林顿提出的基本观点哈林顿提出的基本观点 ：a.企业从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理、企业从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理、售后服务的全部活动是一个不可分割整体，紧密连接售后服务的全部活动是一个不可分割整体，紧密连接 。b.整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递、加整个生产过程实

49、质上是一个数据的采集、传递、加工处理的过程，最终形成的产品可看作是数据处理的工处理的过程，最终形成的产品可看作是数据处理的物质表现物质表现。 哈林顿的思想，到哈林顿的思想，到19851985年才被人们所重视，其思想至年才被人们所重视，其思想至今仍为今仍为CIM CIM 的核心内容的核心内容。 CIMS 就是工厂的计算机化就是工厂的计算机化 CIMS 就是无人工厂或无纸工厂就是无人工厂或无纸工厂 CIMS 就是自动化就是自动化+计算机计算机以下看法是以下看法是片面片面的：的： CIM 计算机集成制计算机集成制(Computer Integrated Manufacturing)。 1974 年由美国哈林顿博年由美国哈林顿博士提出组织企业生产的一种哲理士提出组织企业生产的一种哲理 。 1985 1985 年联邦德国经济生产委员会年联邦德国经济生产委员会AWFAWF提提出一个定义：出一个定义： CIM CIM 是指在所有与生产有关的企业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，它包括在生产部门中集成地采用电子数据处理，它包括在生产方案和控制方案和控制PPCPPC、计算机辅助设计、计算