先进制造技术第二讲,制造模式

1、第二部分第二部分 先进制造模式先进制造模式1并行工程（并行工程（concurrent engineering）并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关并行工程是集成地、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）的系的各种过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。统方法。 这种方法要求产品开发人员在设计一开始就这种方法要求产品开发人员在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、计划进废处理的所有因素，包括质量、成本、计划进度和用户要求。度和用户要求。什么是并行工程？什么是并行工程？并行工程的含义并

2、行工程的含义 并行工程是一个关于设计过程的方法，它并行工程是一个关于设计过程的方法，它需要在设计中全面地考虑到相关过程的各种问需要在设计中全面地考虑到相关过程的各种问题，但并非包括制造过程等其它过程。题，但并非包括制造过程等其它过程。 并行工程不是指同时或交错地完成设计和并行工程不是指同时或交错地完成设计和生产任务，而是指对产品及其下游过程进行并生产任务，而是指对产品及其下游过程进行并行设计，不能随意消除一个完整工程过程中现行设计，不能随意消除一个完整工程过程中现存的、顺序的、向前传递信息的任一必要阶段存的、顺序的、向前传递信息的任一必要阶段。 并行工程是对设计过程的集成，是企业集并行工程是对

3、设计过程的集成，是企业集成的一个侧面，它企图做到的是优化设计，依成的一个侧面，它企图做到的是优化设计，依靠集成各学科专业人员的智慧做到设计一次成靠集成各学科专业人员的智慧做到设计一次成功。功。 传统制造业的工作方式是产品传统制造业的工作方式是产品设计设计工艺设计工艺设计计划调度计划调度生产制造生产制造即串行方即串行方式。式。 设计工程师与制造工程师之间互相不设计工程师与制造工程师之间互相不了解，互相不交往，因而造成了设计图样了解，互相不交往，因而造成了设计图样上的技术要求可能不适合于制造工艺，甚上的技术要求可能不适合于制造工艺，甚至根本无法实现，制造工程师若主观做修至根本无法实现，制造工程师若

4、主观做修改，可能会降低产品质量，要不然，就是改，可能会降低产品质量，要不然，就是双方来回踢皮球，影响工期。串行工作方双方来回踢皮球，影响工期。串行工作方式使产品开发周期长，新产品难以很快上式使产品开发周期长，新产品难以很快上市。市。传统制造业的工作方式是串行方式传统制造业的工作方式是串行方式 并行与串行工作方式的比较并行与串行工作方式的比较 传统的串行工作方式 在计算机网络支持下的并行工作方式 产品设计 生产准备 加工制造 装配检验 经营销售 小组工作方式 经营销售 装配检验 加工制造 生产准备 产品设计 并行工程的目标、组织、方法和工具并行工程的目标、组织、方法和工具目标目标 并行工程明确将

5、其目标放在缩短提并行工程明确将其目标放在缩短提前期（包括新产品开发和用户定制产前期（包括新产品开发和用户定制产品的生产）以及提高产品质量方面。品的生产）以及提高产品质量方面。组织组织 由各个专业、各个部门的人员联由各个专业、各个部门的人员联合组成的，技术设计、工艺设计、加合组成的，技术设计、工艺设计、加工制造的需求和经验在这里互相交流，工制造的需求和经验在这里互相交流，取长补短，取长补短，机械的、电子的、电气的、机械的、电子的、电气的、计算机的、液压计算机的、液压的等各种专业的工程的等各种专业的工程师一起工作，相互配合，用最有效的师一起工作，相互配合，用最有效的方法去解决一个又一个难题方法去解

6、决一个又一个难题。方法方法工具工具 计算机辅助设计的方法和软件工具计算机辅助设计的方法和软件工具外，着重在数据交换、数据管理和通外，着重在数据交换、数据管理和通讯技术。讯技术。 应用计算机通讯网络，小组内多人应用计算机通讯网络，小组内多人同时上网设计，技术设计和工艺设计之同时上网设计，技术设计和工艺设计之间相互迭代，配合改进，就能达到并行间相互迭代，配合改进，就能达到并行工程的基本目标。更进一步与仿真软件工程的基本目标。更进一步与仿真软件及虚拟制造相结合，将并行设计扩展到及虚拟制造相结合，将并行设计扩展到跨地区、跨国家的范围，效果将更为显跨地区、跨国家的范围，效果将更为显著。著。并行工程是集成

7、地并行地设计产品及并行工程是集成地并行地设计产品及相关过程的系统化方法。相关过程的系统化方法。关键技术是：关键技术是： 并行工程并行工程 产品规划概念设计生产准备详细设计过程序列产品规划 概念设计 详细设计 生产准备PDM数字模型过程管理过程流产品规划概念设计详细设计生产准备PDM过程链丰田汽车公司的并行工程系统丰田汽车公司的并行工程系统规划车型设计产品设计生产准备生产财务财务 . 会计会计Finance /Accounting开发期开发期Length of Development Time规划Planning 车形 设计 Styling design Engineering 产品设计Desi

8、gnPrototypeFabrication & Testing 试制评价 Productionengineering 生产准备生产 Production零部件厂家零部件厂家Parts suppliers Production engineeringProduction规划规划 Planning车形设计车形设计Styling design产品设计产品设计Engineering Design试制试制 . 评价评价PrototypeFabrication& Testing生产准备生产准备 生产生产 试制评价 敏捷制造是一种哲理，是先进制造业的一敏捷制造是一种哲理，是先进制造业的一种

9、模式，目前世界各地都有人在研究敏捷制造，种模式，目前世界各地都有人在研究敏捷制造，但还没有公认的定义，正在不断发展的过程之但还没有公认的定义，正在不断发展的过程之中。但必须正确认识这一概念，要改变旧的传中。但必须正确认识这一概念，要改变旧的传统观念，才能正确地改造旧企业，走上新运行统观念，才能正确地改造旧企业，走上新运行模式地道路。模式地道路。2 2敏捷制造（敏捷制造（agile manufacturingagile manufacturing）什么是敏捷制造？什么是敏捷制造？v面对面对2121世纪的市场竞争，制造业不仅要灵活世纪的市场竞争，制造业不仅要灵活多变地满足用户对产品多样性地要求，而

10、且新产多变地满足用户对产品多样性地要求，而且新产品要快速上市。品要快速上市。v敏捷性是对于在急速变化、连续分裂地全球敏捷性是对于在急速变化、连续分裂地全球市场中提供高质量、高性能、按用户要求配置地市场中提供高质量、高性能、按用户要求配置地商品和服务而赢利的挑战的反应商品和服务而赢利的挑战的反应。v未来市场对产品多样性要求会非常突出，各未来市场对产品多样性要求会非常突出，各种产品和生产系统必须是可重新编程、可重新组种产品和生产系统必须是可重新编程、可重新组合、可连续更换的，每张订单可能只有一件或两合、可连续更换的，每张订单可能只有一件或两件产品，厂家按订单生产是希望与批量无关。件产品，厂家按订单

11、生产是希望与批量无关。 敏捷制造的基本思想敏捷制造的基本思想上市时间是指从提出概念到产品交上市时间是指从提出概念到产品交到用户手上的时间，它将成为竞争到用户手上的时间，它将成为竞争的关键，要力争缩到最短。的关键，要力争缩到最短。产品质量的概念从过去的产品质量的概念从过去的“符合技符合技术标准术标准”、“经久耐用经久耐用”等，变成等，变成为在为在整个产品生命周期整个产品生命周期内使顾客满内使顾客满意。意。在生产组织、技术管理、人与人的在生产组织、技术管理、人与人的关系上敏捷制造的观点与传统观念关系上敏捷制造的观点与传统观念有所不同。有所不同。敏捷制造的关键技术敏捷制造的关键技术 信息交换标准化：

12、包括图纸、零件、产品定义数据信息交换标准化：包括图纸、零件、产品定义数据模型、商务报告、合作方式；模型、商务报告、合作方式； 支持多学科和多层次协同工作的鲁棒群件；支持多学科和多层次协同工作的鲁棒群件； 能大规模修改软件的技术，可重组的软、硬件能大规模修改软件的技术，可重组的软、硬件设备；设备； 大规模的通信基础结构；大规模的通信基础结构； 有规模、有技术的人是敏捷制造企业的成功关有规模、有技术的人是敏捷制造企业的成功关键。键。v并行工作并行工作v继续教育继续教育v业务流程重组业务流程重组v动态多方合作，从竞争走向合作；动态多方合作，从竞争走向合作；v珍惜雇员，把雇员的知识和创造性看成珍惜雇员

13、，把雇员的知识和创造性看成是企业的财富；是企业的财富；v企业组织结构要减少层次，扁平化；企业组织结构要减少层次，扁平化；敏捷制造企业的基本特征敏捷制造企业的基本特征对境仁慈，即减少污染，保护环境；对境仁慈，即减少污染，保护环境；产品终身质量保证，要做到使顾客满意；产品终身质量保证，要做到使顾客满意；缩短循环周期，即上市时间尽可能缩短；缩短循环周期，即上市时间尽可能缩短；技术的领先及技术的敏感；技术的领先及技术的敏感；整个企业的集成，提高企业的柔性。整个企业的集成，提高企业的柔性。实现敏捷制造的各种措施实现敏捷制造的各种措施 高度重视并高度重视并尽可能创造条件尽可能创造条件使雇员能获取最使雇员能

14、获取最新的信息和知识。新的信息和知识。 从竞争走向合作，从互相保密走向交流信息，虽从竞争走向合作，从互相保密走向交流信息，虽与传统观念不一致，但会给企业带来更大的经济效益。与传统观念不一致，但会给企业带来更大的经济效益。如果市场上出现一个新的机遇，几家本来是的大公司，如果市场上出现一个新的机遇，几家本来是的大公司，可能立即组成一种合作关系，可能立即组成一种合作关系，A A公司开发齿轮箱体，公司开发齿轮箱体，B B公司开发轴及齿轮，公司开发轴及齿轮，C C公司负责总装、测试，各家拿公司负责总装、测试，各家拿出最强手来共同开发，迅速占领市场。完成这次合作出最强手来共同开发，迅速占领市场。完成这次合

15、作之后，各家还是各自独立的公司，这种方式称为之后，各家还是各自独立的公司，这种方式称为“虚虚拟企业拟企业”（virtual enterprisevirtual enterprise）。）。将继续教育放在实现敏将继续教育放在实现敏捷制造的首位捷制造的首位虚拟企业的组成和工作虚拟企业的组成和工作计算机技术和人工智能技术的广泛应用计算机技术和人工智能技术的广泛应用 未来制造业中，除未来制造业中，除了分布式数据库和大范了分布式数据库和大范围的计算机通讯网络之围的计算机通讯网络之外，外，CADCAD、CAMCAM，计算机，计算机仿真与建模分析技术，仿真与建模分析技术，作为先进技术的代表，作为先进技术的代

16、表，在敏捷企业中加以应用。在敏捷企业中加以应用。 人工智能在生产和人工智能在生产和经营过程中的应用，应经营过程中的应用，应从底层原始数据检测和从底层原始数据检测和收集的传感器到控制过收集的传感器到控制过程的机理以至辅助决策程的机理以至辅助决策的知识库都需要应用人的知识库都需要应用人工智能技术。工智能技术。方法论的指导方法论的指导 所谓所谓“方法论方法论”，就是在实现，就是在实现某一目标完成某一项大工程时，所某一目标完成某一项大工程时，所需要使用的一整套方法的集合。对需要使用的一整套方法的集合。对敏捷企业而言，首先是人、经营和敏捷企业而言，首先是人、经营和技术三者的集成，要实现全企业的技术三者的

17、集成，要实现全企业的集成，应对每一时期每一项具体任集成，应对每一时期每一项具体任务有明确的规定和指导方法，这些务有明确的规定和指导方法，这些方法的集合就叫方法的集合就叫“集成方法论集成方法论”。对敏捷制造、系统集成所提出的战略考虑，必须对敏捷制造、系统集成所提出的战略考虑，必须解决：解决：缩短提前期对竞争能力有多少好处？缩短提前期对竞争能力有多少好处？如何度量企业的柔性？如何度量企业的柔性？企业对新产品变异的适应能力会导致怎样的经企业对新产品变异的适应能力会导致怎样的经济效益？济效益？如何检测雇员和工作小组的技能？如何检测雇员和工作小组的技能？技能标准对企业柔性又会有什么影响？技能标准对企业柔

18、性又会有什么影响？5 5）环境美化工作）环境美化工作 不仅仅指工厂不仅仅指工厂企业范围内的绿企业范围内的绿化，更主要是对化，更主要是对废弃物的管理与废弃物的管理与销毁。销毁。6 6）性能测量与评价）性能测量与评价7 7）标准和法规的作用）标准和法规的作用 要强化标准化组织，要强化标准化组织，使其工作不断跟上环使其工作不断跟上环境和市场的改变，各境和市场的改变，各种标准能及时演进。种标准能及时演进。现行法规应跟随国际现行法规应跟随国际市场和竞争环境的变市场和竞争环境的变化而演进。化而演进。8 8）组织实践）组织实践 外部形势要求变，内部条件也可以变，外部形势要求变，内部条件也可以变，关键在于领导

19、能否下决心组织变革，引关键在于领导能否下决心组织变革，引进新技术，实现组织改革，实现放权，进新技术，实现组织改革，实现放权，进行与其它企业新形式的合作。要有富进行与其它企业新形式的合作。要有富于革新精神和善于根据敏捷制造的概念于革新精神和善于根据敏捷制造的概念进行变革的个人，更需要这样的小组，进行变革的个人，更需要这样的小组，才能逐步推动全企业的变革。才能逐步推动全企业的变革。 精良生产方式精良生产方式实质上是从生产操作、实质上是从生产操作、组织管理、经营方式等各个方面，找出一组织管理、经营方式等各个方面，找出一切不能为产品增值的活动或人员，并加以切不能为产品增值的活动或人员，并加以革除革除。

20、 未来产品市场是多元化、个人化，未来产品市场是多元化、个人化，因此要力求制造系统做到成本与批量无关，因此要力求制造系统做到成本与批量无关，生产周期短，产品复杂性高，并一切企业生产周期短，产品复杂性高，并一切企业具有高柔性、强的应变能力去对付市场的具有高柔性、强的应变能力去对付市场的挑战挑战。3精良生产（精良生产（Lean Production）什么是精良生产？什么是精良生产？日本汽车具有超强的竟争力，日本汽车具有超强的竟争力，why？根本原因：生产概念（管理理念）的不同。根本原因：生产概念（管理理念）的不同。日本日本，具有竞争力的精益生产方式的生产能力，具有竞争力的精益生产方式的生产能力.欧美

21、欧美，无竞争力的大量生产方式的生产能力，无竞争力的大量生产方式的生产能力.综合了单件生产与大量生产的优点，既避免了综合了单件生产与大量生产的优点，既避免了前者的高成本，又避免了后者的强硬化。前者的高成本，又避免了后者的强硬化。效率提高效率提高30，管理费用降低，管理费用降低40。92年来，被德国年来，被德国3/4企业、美国通用等采用企业、美国通用等采用。精良生产的特点精良生产的特点 传统组织机构，递阶控制结传统组织机构，递阶控制结构。构。缺点：信息传递周期太长，缺点：信息传递周期太长，不易发挥主观能动性和创造不易发挥主观能动性和创造性，浪费。性，浪费。 精益组织机构，适度递阶控制精益组织机构，

22、适度递阶控制或分布式自治适应控制结构，或分布式自治适应控制结构，项目组，适应环境变化，动态项目组，适应环境变化，动态寻优。寻优。优点：供货厂家作为制造系优点：供货厂家作为制造系统的有机组成部分，其产品统的有机组成部分，其产品开发和制造作为整个系统的开发和制造作为整个系统的一部分，降低库存（零库一部分，降低库存（零库存），增值存），增值73。(b)协同控制(a)递阶控制（决定产品生命周期成本的（决定产品生命周期成本的90） 采用并行工程方法采用并行工程方法传统顺序工程方法传统顺序工程方法 周期长，不能全面考虑产品制造过周期长，不能全面考虑产品制造过程和质量保证等。程和质量保证等。并行工程方法并行

23、工程方法集成地、并行地设计，设计一开始就考集成地、并行地设计，设计一开始就考虑产品整个生命周期的所有因素，时间和投入减少一半，虑产品整个生命周期的所有因素，时间和投入减少一半，需要需要CAD、CAPP和和CAM系统之间信息的集成。系统之间信息的集成。 开发初期解决产品目的和作用的矛盾。开发初期解决产品目的和作用的矛盾。 成立高效的开发小组，配有力的项目领导，简化信成立高效的开发小组，配有力的项目领导，简化信息传递。息传递。 总装厂充分放权，仅下发性能规格、协作厂负责设总装厂充分放权，仅下发性能规格、协作厂负责设计和制造，简化与协作厂的关系。计和制造，简化与协作厂的关系。减少以至撤消非增值的人员

24、和岗位，彻底减少以至撤消非增值的人员和岗位，彻底消除各种浪费；消除各种浪费；浪费有资源、人力、时间、空间等多个方浪费有资源、人力、时间、空间等多个方面，如何正确区分什么是工作，什么是浪费，面，如何正确区分什么是工作，什么是浪费，在贯彻精良生产方式中，是一件非常重要的在贯彻精良生产方式中，是一件非常重要的事件；事件；总装线上工人的集体负责制。装配工人被总装线上工人的集体负责制。装配工人被编成小组，每个小组对指定的一套组装工序编成小组，每个小组对指定的一套组装工序负责，有人缺勤，或某一零件安装有问题，负责，有人缺勤，或某一零件安装有问题，小组内互相帮助，集体负责，不能把问题留小组内互相帮助，集体负

25、责，不能把问题留到下道工序，问题解决不了，必须暂停装配到下道工序，问题解决不了，必须暂停装配线；线；精良生产的生产操作与对工人的要求精良生产的生产操作与对工人的要求对原因进行分析：对原因进行分析：（When、Why、Where、Who、What、How）提出五个）提出五个为什么，再提出措施，保证不再发生；为什么，再提出措施，保证不再发生；对效率的看法：不从局部设备在单位时间对效率的看法：不从局部设备在单位时间内生产多少零件来计算效率，而是从全局内生产多少零件来计算效率，而是从全局从总体上来看效率。从总体上来看效率。精良生产把人看作是生产中最宝贵的，是精良生产把人看作是生产中最宝贵的，是解决问题

26、的根本动力，而不是当成会说话解决问题的根本动力，而不是当成会说话的机器，解决问题只能靠技术。的机器，解决问题只能靠技术。 精良生产的生产操作与对工人的要求精良生产的生产操作与对工人的要求v在精良生产中，精益求精的管理使得它在人在精良生产中，精益求精的管理使得它在人员的利用、厂房的利用、时间的利用等方面都大员的利用、厂房的利用、时间的利用等方面都大大优于大量生产方式大优于大量生产方式。v精良生产的基本观念是及时供应，尽可能减精良生产的基本观念是及时供应，尽可能减少库存，甚至零库存。少库存，甚至零库存。v精良生产的组织是能把最大量的工作任务和精良生产的组织是能把最大量的工作任务和责任转移到生产线上

27、、真正为产品增值的那些工责任转移到生产线上、真正为产品增值的那些工人身上；人身上；v精良生产的组织另一个特点是具有一个处于精良生产的组织另一个特点是具有一个处于在适当位置的一旦发现问题就能快速追查并找出在适当位置的一旦发现问题就能快速追查并找出最终原因的检测缺陷系统。最终原因的检测缺陷系统。 精良生产的管理精良生产的管理精良管理的具体做法精良管理的具体做法1 1、从组织上实现对工人的要求从组织上实现对工人的要求要求工人是多面手，对小组的要求工人是多面手，对小组的工作集体负责外，要求工人全工作集体负责外，要求工人全面了解全厂的情况，并面了解全厂的情况，并把工厂把工厂的全部信息公布出来，工厂任的全部信息公布出来，工厂任何地方出现任何