制造系统基本原理7~8课件

现代制造系统第1章制造系统总论第2章制造系统基本原理第3章

先进制造模式第4章先进设计技术第5章先进制造装备及技术

第6章先进制造工艺技术第7章绿色设计与制造第8章典型产品的制造系统第9章制造系统展望∨∧现代制造系统第1章制造系统总论∨∧∧第2章先进制造系统基本原理2.1制造系统的类型2.2AMS的组成

2.3AMS的性能原理2.4AMS的建模原理2.5AMS的决策属性2.6AMS的设计原理

2.7AMS的运行原理

2.8制造系统的信息化

∨∧第2章先进制造系统基本原理2.1制造系统的类型∨2.7AMS的运行原理

2.7.1AMS的运行功能2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP2.7.3生产控制

2.7.4AMS的控制方式

∧∨2.7AMS的运行原理2.7.1AMS的运行功能2.7.1AMS的运行功能AMS的运行问题主要是管理与控制问题。AMS管理与控制的主要目标是合理计划、调度与控制物流，减少制造系统中的“空闲时间”，提高制造设备的利用率，以提高生产率。AMS的运行包含两个方面：1)生产计划，它决定什么时候生产、生产多少以及生产什么产品，它也考虑为完成生产所需要的资源；2)生产控制，它决定进行生产所需要的资源是否已被提供，如果没有则采取必要的行动。AMS运行有时还包含库存控制功能，该功能主要用于决定合适的原材料、在制品和成品的库存水平。

∧∨2.7.1AMS的运行功能AMS的运行问题主要是管理与控2.7.1AMS的运行功能AMS运行问题的求解取决于制造系统的类型。1)对于多品种小量生产类型的制造系统，生产的产品通常是复杂的并包含许多部件，每个部件都需要多个工步才能完成。有效地运行这类制造系统要求详细的生产计划，排序和协调大量不同的部件生产。2)对于大量生产的制造系统，往往采用流水线布局，这类制造系统的运行问题相对简单，只要保证正确的部件在正确的时间到达正确的工位即可。但是一旦不能进行正确的控制，则会造成整条线停止的重大后果。多品种小量生产的运行着重考虑生产计划问题。大量生产则着重考虑生产控制问题。∨∧2.7.1AMS的运行功能AMS运行问题的求解取决于制造2.7.1AMS的运行功能图2-24给出了制造系统运行所需的功能模块和它们之间的关系。整个运行功能可从计划和控制两个角度来划分层次。划分层次的目的有两个：①体现生产管理由粗到细的深化过程；②为了明确不同管理层的责任。

∨∧2.7.1AMS的运行功能图2-24给出了制造系统运行所2.7.1AMS的运行功能图2-24制造系统的运行功能图a)生产计划系统的层次b)生产控制系统的层次

b)宏观规划介观计划微观计划生产计划大纲销售预测供应商数据库生产的产品主生产计划物料需求计划能力计划产品设计库存记录采购部车间作业控制加工车间装配车间原材料部件生产商客户数据库销售订单公司经营规划a)⑤短期④中期③中长期期②长期①远期①总控级③过程级④执行级公司控制层工厂控制层车间控制层设备控制层②调度级∨∧2.7.1AMS的运行功能图2-24制造系统的运行功2.7.1AMS的运行功能（1）生产计划系统的层次企业的生产计划系统一般分为5个层次：1）企业经营规划（计划期为3~7年）2）生产计划大纲（又称为销售与生产规划，计划期为1~3年）3）主生产计划（计划期为3~18周）4）物料需求计划（计划期为3~18周）5）车间作业控制（计划期为1周）——每一层计划都是对上一层计划的进一步细化和补充。这些计划分别反映了企业远长期、中长期、中期和短期的行为，并由相应的计划管理人员负责。其中，主生产计划是粗略的生产计划，物料需求计划则是详细的生产计划。∨∧2.7.1AMS的运行功能（1）生产计划系统的层次∨∧2.7.1AMS的运行功能（2）生产控制系统的层次制造系统生产控制的任务一般分为4级：图2-24b总控级、调度级、过程级和执行级。根据主生产计划，一般离线进行加工计划的制定。总控级是整个生产控制系统的心脏。总控级的任务有：①工艺控制，如NC程序管理和分配；②工况数据的采集与处理，图形显示等；③监控与诊断，检查故障的情况与原因等。调度级完成调度控制，如根据任务单进行内部调度，产生工件和刀具流的控制数据。过程级则直接控制加工设备、传送系统、仓库等执行级。

∨∧2.7.1AMS的运行功能（2）生产控制系统的层次∨∧2.7.1AMS的运行功能生产控制系统硬件的主体是计算机系统。各层计算机系统一般采用多客户机/服务器结构形式，在分布式数据库支持下，通过网络传递数据和信息。公司控制层计算机主要完成经营管理、战略决策任务和全局信息的管理、分析及集成管理。工厂控制层由多台计算机构成的子系统组成，承担制造系统的生产管理、技术工程和工厂的信息处理任务，要求一定的实时处理能力。车间控制层由担任各种车间管理和实时监控的工作站和微机子系统组成，要求具有实时处理能力。设备控制层的计算机直接置入制造加工设备，完成设备控制功能。

∨∧2.7.1AMS的运行功能生产控制系统硬件的主体是计算机2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP1.生产计划大纲

2.主生产计划3.MRPⅡ与ERP4.车间作业计划∧∨2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP1.生产计划大纲2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP1.生产计划大纲生产计划大纲是企业的一个长期生产计划，它在经营与生产之间架起一座桥梁，并为主生产计划提供一个框架。通常针对经营计划的任务，它必须回答以下问题：①某类产品在今后1~3年或更长一段时间内，需要制造多少？制造这些产品需要哪些资源？②有哪些可用资源？③采取哪些措施来协调总资源需求和可用资源之间的差距？

∧∨2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP1.生产计划大纲2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP2.主生产计划主生产计划反映了生产对需求的一种承诺，是对生产计划大纲内容的进一步细化。主要任务：说明企业在各计划时间段内制造什么项目，数量是多少，并且其汇总结果等于生产计划大纲的总量。编制主生产计划的主要信息来源：生产计划大纲、预计的需求、可用的资源、项目的资源使用定额、制造提前期。

∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP2.主生产计划∨2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与ERPMRPⅡ中的MRP是指制造资源计划ManufacturingResourcePlanning，Ⅱ指对原版本MRP扩展后形成的新版本，而MRP的含义为物料需求计划MaterialRequirementPlanning，现在只是MRPⅡ中的一个子系统。MRPⅡ可精确编制企业生产计划、供应计划、劳动力计划，可对不同计划进行测试和评价，以提高生产率、减少库存、降低成本、进行监控、改善管理水平。MRPⅡ提供的是一组软件工具，是对一个企业的人、财、物、时间等资源进行全面管理的人机系统。

∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与E2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与ERP我国目前使用的MRPⅡ大致包括以下模块：⑴物料清单BOM；⑵生产计划大纲PP；⑶主生产计划MPS；⑷粗能力需求计划RCCP；⑸物料需求计划MRP；⑥能力需求计划CRP；⑺车间作业管理PAC；⑻库存管理IM；⑼3个财务管理，总账GL、应收账AR、应发账AP；⑽产品成本管理PC；⑾客户订单输入COE，即销售管理。这11个模块一般相对独立，但实现时必须有先有后。

∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与E2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与ERP目前MRPⅡ→ERP。ERP与MRPⅡ的主要区别是：ERP面向供应链管理的信息集成，扩大了传统MRPⅡ系统的制造、分销、财务功能，在需求端增加了客户关系管理CRM，适应企业业务流程重组BPR；MRPⅡ只是实现了物流和资金流信息的集成。ERP侧重于各种管理功能的信息集成，它与CIM在内容上有重叠但又是互补的关系。在生产计划中，ERP支持MRPⅡ与JIT的混合生产管理模式，也支持离散型、连续型、混合型等多种生产方式的管理模式。图2-25表示了MRP、MRPⅡ与ERP三者之间的关系。

∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与E2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与ERPMRPⅡ图2-25MRP、MRPⅡ与ERP三者之间的关系MRP物料清单、订单管理管理库存、MRP计算能力管理、财务管理ERP客户关系管理供应链管理设备管理质量管理人力资源管理知识管理电子商务售后管理、在线分析∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与E2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划——含义在MRPⅡ中称为车间作业控制（ShopFloorControl）。它是一种工作日或工作班范围的零件加工工序进度计划，处于MRPⅡ的最底层。作业计划的任务是为加工单元编制作业顺序计划。计划编制与调度应兼顾交货期、设备利用率和系统生产率。计划与管理的软件系统要编制出作业计划、刀具需求计划并进行作业的静态调度和刀具预调。在MRPⅡ下达的系统月、旬或周生产作业计划的基础上，制定工序级作业计划，该计划将确定规定的计划期间内各种制造设施的具体使用状况，每日/班内加工的工件种类和数量等。

∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划——目标①合理利用各种资源，按品种、质量、产量和交货期等要求制定可实施的生产计划。②建立良好的生产秩序，保证生产过程的平滑性。③使制造系统的生产率最高、缩短产品的制造周期、减少在制品数量、加速资金周转、提高系统整体经济效益等。

∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划——功能1）生产任务的最优分组（批）（Lot-SizeAnalysis）该功能是将旬或周生产作业计划分解成日或班次计划，将生产任务（如被加工的工件）进行最优分组，以减少系统的准备调整时间（Set-upTime），并均衡地提高系统内各种资源的综合利用率。常将工艺相似工件分在一组。2）生产任务的最优负荷平衡（OptimalLoadBalance）负荷是指每台设备所承担的加工或装配工作量。在最优负荷平衡的目标是，在同一组生产任务中使各主要设备的工作时间之差最小。3）生成系统资源需求计划

为了完成加工任务，必须在考虑上述问题的同时制定出系统内其他资源的最优需求计划，例如刀具的需求计划。∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划——功能制定生产任务最优分组策略的标准有：①生产任务的交货期（Due-Date）限制；②生产任务分组后的组数应尽可能少；③为每组生产任务实现最优均衡负荷分配提供条件；④以系统内其他辅助资源需求限制（如夹具、托盘）作为约束条件。在上述标准中，尽可能减少生产任务分组的组数是为了减少系统调整的次数，进而减少系统调整的时间开销。∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划2.7.3生产控制

1.生产系统调度

2.生产过程控制

∨∧2.7.3生产控制1.生产系统调度∨∧2.7.3生产控制

1.生产系统调度生产系统调度是一种运行控制。它动态地根据下级送来的反馈信息和实际的系统状态数据，决定下一步执行哪一道工序。调度自动化是指根据多种优化目标，采用计算机的各种算法自动地完成调度的任务。调度一般应解决问题：加工工序的最优化和加工工艺路线的自动优化，以及各类设备的利用率等。一般生产任务的调度问题分解为两个子问题：静态调度，动态调度。

∧∨2.7.3生产控制1.生产系统调度∧∨2.7.3生产控制

1.生产系统调度

1）静态调度（StaticScheduling）

是指在系统运行之前预先确定每个任务（工件）进入系统的先后顺序。由于任务进入系统的先后顺序严重影响它在系统内的“通过时间”，因此生产任务静态调度的优化目标是使系统的工作时间（makespan）最小。工作时间是指从第一个任务进入系统开始加工到最后一个任务完毕离开系统所经历的时间。

∨∧2.7.3生产控制1.生产系统调度∨∧2.7.3生产控制

1.生产系统调度

2）动态调度（DynamicScheduling）是指系统处于运行过程中，对系统内的被加工任务进行实时再调度的功能。例当FMS处于运行状态时，在一个加工中心的托盘交换站前，有多个被加工的工件处于等待状态，等待的工件集合称为等待队列。这种等待队列虽经静态调度的优化，但在系统运行过程中会出现一些不可预见的扰动，这些扰动会使原已优化的静态调度变成非优化的调度，有时甚至会影响生产任务负荷平衡的结果。因此在系统运行过程中必须有一个根据系统的实时状态改变生产任务的动态调度。∨∧2.7.3生产控制1.生产系统调度∨∧2.7.3生产控制

2.生产过程控制过程控制的主要功能是：执行调度控制级发出的调度命令，控制物流系统、加工系统等子系统的协调运行，最终完成制造系统的控制任务。过程控制所完成的具体任务包括：①控制零件数控程序的分发；②刀具管理和输送控制；③监测机床状态和控制机床运行；④监测物料输送系统的状态和控制该子系统运行；⑤监测装卸站的状态和控制装卸站的活动。

∨∧2.7.3生产控制2.生产过程控制∨∧2.7.3生产控制

2.生产过程控制

制造系统运行的实际实际状态与生产计划的期望状态之间总会因扰动而产生偏差。造成这种偏差的原因有：①对未来生产活动的预测方法不完善；②生产计划是按照不准确的预测值制定的；③按标准值制定的工艺规划、日程计划与实际情况有差别；④在计划实施过程中，可能出现随机扰动，如关键加工设备故障、操作者缺勤等；⑤原材料或其他生产要素短缺；⑥操作错误出现不合格品等。

∨∧2.7.3生产控制2.生产过程控制∨∧2.7.3生产控制

2.生产过程控制

过程控制的功能还应包括应用反馈控制原理校正这种系统状态的偏差，使系统内的物料流动和系统资源利用等尽可能与生产计划与调度所期望状况吻合。这些具体任务包括：①系统实时状态数据采集；②数据分析；③为减小生产活动实际状态与期望状态之间的偏差而进行的控制决策。∨∧2.7.3生产控制2.生产过程控制∨∧2.7.4AMS的控制方式1.制造系统对控制性能的要求2.制造系统的几种控制方式（1）三种控制方式的比较（2）非等级控制常用的策略（3）混杂控制方式∨∧2.7.4AMS的控制方式1.制造系统对控制性能的要求2.7.4AMS的控制方式1.制造系统对控制性能的要求为了对制造系统进行有效控制，使其对市场需求进行敏捷响应，必须对制造系统的控制性能提出如下要求：①可靠性（Reliability）是指系统按照规定指标无故障连续运行性的度量。②适应性（Adaptability）是指控制系统对制造环境迅速变化的适应性能力。

③扩展性（Extensibility）是指扩展系统功能时，加入新控制单元的可行性。∧∨2.7.4AMS的控制方式1.制造系统对控制性能的要求2.7.4AMS的控制方式2.制造系统的几种控制方式为了便于对控制系统进行研究，人们把一个复杂的控制系统分为若干控制单元。控制方式描述了控制系统中各控制单元的决策职责和权限及各控制单元之间的协调关系。为了实现对生产活动的有效控制，适应组织管理方式的发展，制造系统的控制方式经历的过程是：①19世纪后期的集中式控制；②早期CIMS广泛应用的递阶式控制；③随着人工智能和信息技术发展的分布式控制。∨∧2.7.4AMS的控制方式2.制造系统的几种控制方式∨2.7.4AMS的控制方式2.制造系统的几种控制方式（1）三种控制方式的比较图2-26制造系统的三种控制方式结构示意图a）集中式控制b）递阶式控制c）分布式非等级控制□表示控制单元；○表示被控制的制造实体（如CNC机床、自动小车、装卸机器人）；□与○之间的连接线表示控制关系a）b）c）∨∧2.7.4AMS的控制方式2.制造系统的几种控制方式图2.7.4AMS的控制方式（a）集中式控制

①集中控制单元由一台强功能计算机构成②所有控制决策功能由集中控制单元承担③全局数据库记录系统的全部活动

优点

①全局信息统一处理并共享②可全局优化③唯一的系统状态信息源

缺点

①响应速度慢且不一致②可靠性差，完成控制任务依赖于唯一的集中控制单元③可扩展性差，控制软件难以更改

∨∧2.7.4AMS的控制方式（a）集中式控制∨∧2.7.4AMS的控制方式（b）递阶式控制

①从上到下逐步细化，异型多种计算机构成系统②采用主从式分层控制策略，决策层之间维持刚性的上下级关系③上层监督和协调下层的所有活动④各层有各自特定功能和集中的数据库。

优点

①可逐步实现，降低了控制难度②可用冗余的计算机资源来增强系统容错能力③可利用状态反馈信息④简化各控制模块的规模和复杂性⑤利于处理各种动态和静态的数据及决策需求

∨∧2.7.4AMS的控制方式（b）递阶式控制∨∧2.7.4AMS的控制方式（b）递阶式控制缺点

①上层故障会造成下层控制整体瘫痪②改变设备布置会影响整个控制系统，柔性很差③通信延迟使上层决策滞后于下层变化，动态适应性差④局部控制器计算能力有限⑤增加信息传递环节，降低通信可靠性

∨∧2.7.4AMS的控制方式（b）递阶式控制∨∧2.7.4AMS的控制方式（c）分布式控制

①同型或异型计算机构成系统②单元间按协议协商解决问题③完整的局部自治，不存在监控单元，各单元均为自治的实体④只有局部数据库

优点

①降低了系统的复杂性②模块化结构更具柔性，也易于扩展③降低了监视过程对实时控制的延迟④容错能力强⑤真正权力下放使工作者责任感增强

∨∧2.7.4AMS的控制方式（c）分布式控制∨∧2.7.4AMS的控制方式（c）分布式控制缺点

①异型计算机及其通信协议难以协调②难以实现完全的分布式③尚无支持全部功能的硬件和软件④存在数据重复和数据冲突的趋势⑤存在死锁的可能性

目前分布式控制引起了广泛的研究兴趣，但要在生产中得到广泛应用，仍需在两方面研究：①异构系统间的兼容性问题；②单元自主性与系统整体性能优化的矛盾。∨∧2.7.4AMS的控制方式（c）分布式控制∨∧2.7.4AMS的控制方式（2）非等级控制常用的策略①排队当一项新任务进入系统时，系统按照预约的原则把它分配到一个单元，这种原则可以是最短排队长度原则或最先可用单元原则。②任务投标当一项新任务进入投标系统时，各单元把任务的处理要求及规范与自己的能力进行比较，有能力完成该任务的单元参加投标。按照预约的判据，投标值最高或最低的单元将获得该项任务。∨∧2.7.4AMS的控制方式（2）非等级控制常用的策略∨∧2.7.4AMS的控制方式（2）非等级控制常用的策略③协商当一项新任务进入协商系统时，有能力完成该项任务的单元与另一试图承担该项任务的单元协商。每个单元内均包含该单元的所有信息，包括它能加工的零件族、可用的排队场地等。每个单元仅试图获得自己能完成的任务，它总是试图按照自己的能力和当前的负荷状况，估计自己完成该任务的效率来获得这项任务。④协作各单元为系统任务更好地分配而协作。协作策略可采取资源共享和任务交换等形式。协作在原理上与协商不同。协商是各单元为获得任务而竞争。∨∧2.7.4AMS的控制方式（2）非等级控制常用的策略∨∧2.7.4AMS的控制方式（3）混杂控制方式①改进型递阶控制

强调了各平级子层之间的直接通信和协调关系。图2-27常见的混杂控制方式a）改进型递阶控制a）∨∧2.7.4AMS的控制方式（3）混杂控制方式图2-272.7.4AMS的控制方式（3）混杂控制方式②半非等级控制由若干改进型递阶控制结构组成，其各顶层形成平等的通信和协调关系。图2-27常见的混杂控制方式b）半非等级控制b）∨∧2.7.4AMS的控制方式（3）混杂控制方式图2-272.7.4AMS的控制方式3）混杂控制方式③寡头控制是各控制单元之间关系最为复杂的一种结构，它要求包括顶层在内的各控制层内保持平等的直接通信和协调关系，同时还要求各上层与每一下层保持明确的上下级关系。

c）图2-27常见的混杂控制方式c）寡头控制∨∧2.7.4AMS的控制方式3）混杂控制方式c）图2-272.7.4AMS的控制方式（3）混杂控制方式总之，混杂控制结构兼有递阶控制和非等级控制的特点，层与层之间为上下级关系，同一层各控制单元为平等关系。由于各控制单元间的关系较为复杂，不像递阶控制或非等级控制中，各控制单元之间具有一致的上下级或平等关系，在实现时需要对各控制单元之间的关系进行仔细地设计。

∨∧2.7.4AMS的控制方式（3）混杂控制方式∨∧2.7END∨∧2.7END∨∧2.8制造系统的信息化2.8.1信息化制造的定义

2.8.2信息化制造的内容与任务

2.8.3信息化制造的特点与技术

2.8.4信息化制造的作用

2.8.5案例：信息化成为企业的发展动力

∨∧2.8制造系统的信息化2.8.1信息化制造的定义2.8.1信息化制造的定义1.信息与信息技术2.信息化的提出与内涵3.信息化制造的含义∨∧2.8.1信息化制造的定义1.信息与信息技术∨∧2.8.1信息化制造的定义1.信息与信息技术信息是指应用文字、数据或信号等形式通过一定的传递和处理，来表现各种相互联系的客观事务在运动变化中所具有特征性内容的总称。信息技术是人类开发和利用信息资源的所有手段的总和。信息技术既包括有关信息的产生、收集、表示、检测、处理和存储等方面的技术，也包括有关信息的传递、变换、显示、识别、提取、控制和利用等方面的技术。

∨∧2.8.1信息化制造的定义1.信息与信息技术∨∧2.8.1信息化制造的定义2.信息化的提出与内涵信息化是指加快信息高科技发展及其产业化，提高信息技术在经济和社会各领域的推广应用水平并推动经济和社会发展前进的过程。信息化最初起源于1993年美国提出的“信息高速公路计划”。信息化的内容包括信息生产和信息应用两方面。信息化的实施包括产品信息化、企业信息化、行业信息化、国民经济信息化和社会信息化五个层次。∨∧2.8.1信息化制造的定义2.信息化的提出与内涵∨∧2.8.1信息化制造的定义2.信息化的提出与内涵

企业信息化是国家信息化战略中最重要的组成部分。企业是国民经济的基本单位，而企业信息化是国民经济信息化的基础，所以要实现信息化战略，重点是必须加强企业信息化的建设。“信息化带动工业化，工业化促进信息化”，

发挥后发优势，追赶并超越发达国家，是我国在世界经济舞台上的应对之策。信息化制造是企业信息化的主要内容。究竟什么是信息化制造呢？∨∧2.8.1信息化制造的定义2.信息化的提出与内涵∨∧2.8.1信息化制造的定义3.信息化制造的含义信息化制造也称为制造业信息化。它是指在制造企业的生产、经营、管理的各个环节和产品生命周期的全过程，应用先进的计算机、通信、互联网和软件等信息技术和产品，并充分整合、广泛利用企业内外信息资源，提高企业生产、经营和管理水平，增强企业竞争力的过程。∨∧2.8.1信息化制造的定义3.信息化制造的含义∨∧2.8.1信息化制造的定义3.信息化制造的含义通俗地说，信息化制造就是用0和1的数字编码来表示、处理和传输制造企业生产经营的一切信息。企业生产经营的产品信息、工艺信息、物料信息、生产信息、财务信息和市场营销信息等一切信息，不仅能够用0和1这两个数字编码来表示和处理，而且能够以光的速度在光纤中传送，使企业生产经营的信息流实现数字化。信息化制造的目的是：把信息变成知识，将知识变成决策，把决策变成利润，从而使制造业的生产经营能够快速响应市场需求，达到前所未有的高效益。∨∧2.8.1信息化制造的定义3.信息化制造的含义∨∧2.8.2信息化制造的内容与任务

1.信息化制造的内容2.信息化制造的任务∨∧2.8.2信息化制造的内容与任务1.信息化制造的内容2.8.2信息化制造的内容与任务

1.信息化制造的内容信息化制造的内容可以分成四个方面[：生产作业层的信息化、管理办公层的信息化、战略决策层的信息化、协作商务层的信息化。协作商务层是基于企业与外部联系讲的，前三者则是基于企业内部讲的，形成企业内部信息化的三个层次，如图2-28所示。

∨∧2.8.2信息化制造的内容与任务1.信息化制造的内容2.8.2信息化制造的内容与任务

技术信息系统（CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM）协作商务层的信息化战略决策层的信息化管理办公层的信息化生产作业层的信息化图2-28信息化制造的内容企业信息网站；电子商务系统制造执行系统（RP/CNC/FMS）；车间作业系统（CAT/CAI）；质量管理系统（CAQC）管理信息系统/办公自动化系统/制造资源计划/企业资源计划（MIS/OAS/MRPⅡ/ERP）综合信息资源系统/决策支持系统/战略信息系统/经理信息系统/专家系统（CIRS/DSS/SIS/EIS/ES）企业网络管理系统计算机网络平台（Internet/Intranet/Extranet）∨∧2.8.2信息化制造的内容与任务技术信息系统（CAD/2.8.2信息化制造的内容与任务1.信息化制造的内容（1）生产作业层的信息化：包括设计、研发的信息化

例CAD/CAM/CAPP等；生产的信息化例快速成型（RP）、NC、FMS等；作业监控的信息化例CAT/CAI/CAQC

（计算机辅助测试/检查/质量控制）等。

∨∧2.8.2信息化制造的内容与任务1.信息化制造的内容∨2.8.2信息化制造的内容与任务1.信息化制造的内容（2）管理办公层的信息化有根据企业量身定做的MIS（管理信息系统），也有通用程度很高的企业全面管理软件，例MRPⅡ（制造资源计划）或ERP（企业资源计划）等，还有办公自动化系统（OAS）、工作流系统（WFS）等。

∨∧2.8.2信息化制造的内容与任务1.信息化制造的内容∨2.8.2信息化制造的内容与任务1.信息化制造的内容（3）战略决策层的信息化：包括决策支持系统（DSS）、战略信息系统（SIS）、经理或主管信息系统（EIS）、专家系统（ES）等。这三个层次必须

统一规划、统一设计、统一标准和统一接口，实现企业物资流、资金流和信息流的有机统一。

∨∧2.8.2信息化制造的内容与任务1.信息化制造的内容∨2.8.2信息化制造的内容与任务

2.信息化制造的任务信息化制造是一项长期的、综合的系统工程。它的建设任务包括硬件、软件和应用系统等方面。（1）硬件方面包括因特网（Internet）的连通，企业内部网和企业外联网（Intranet/Extranet）的构建，科研、生产、营销、办公等各种应用软件系统的集成或开发，企业内外部信息资源的挖掘与综合利用，信息中心的组建以及信息技术开发与管理人才的培养。∨∧2.8.2信息化制造的内容与任务2.信息化制造的任务2.8.2信息化制造的内容与任务

2.信息化制造的任务（2）软件方面包括相关的标准规范问题以及安全保密问题的研究与解决，信息系统的使用与操作以及数据的录入与更新的制度化，全体员工信息化意识的教育与信息化技能的培训，与信息化相适应的管理机制、经营模式和业务流程的调整或变革。∨∧2.8.2信息化制造的内容与任务2.信息化制造的任务2.8.2信息化制造的内容与任务

2.信息化制造的任务（3）应用系统方面

具体内容包括网络平台、信息资源、应用软件建设三大部分。企业信息化在应用层应有的主要系统是：技术信息系统，管理信息系统，办公自动化系统，企业网站系统，企业电子商务系统等。这些应用软件系统必须有相应的企业综合信息资源系统的支持，还要有相应的数据维护管理系统。所有系统要建立在计算机网络平台之上，并要配有网络资源管理系统和信息安全监控系统。

∨∧2.8.2信息化制造的内容与任务2.信息化制造的任务2.8.2信息化制造的内容与任务

2.信息化制造的任务从企业经营学的角度看：企业产品的销售、企业技术开发能力、企业文化和企业抵御风险能力是企业经营中四个最主要的因素。制造业在当前发展中除了需要注意把握这四个因素外，不要错过开展信息化的这一历史机遇。当前涌现出大量企业建立的企业网站，利用它发布企业信息、产品信息等，使这些信息可以方便、快捷地传递到各个角落，达到宣传和产品销售的效果。它们当中的一些企业在信息化初步实践中得到了好处，同时也开始尝试使用搜索引擎、企业邮箱、信息化模块化产品、客户关系管理（CRM）系统等信息化技术。

∨∧2.8.2信息化制造的内容与任务2.信息化制造的任务2.8.3信息化制造的特点与技术

1.信息化制造的基本特点2.信息化制造的主要技术∨∧2.8.3信息化制造的特点与技术1.信息化制造的基本2.8.3信息化制造的特点与技术

1.信息化制造的基本特点信息化制造涉及制造系统的方方面面，从硬件到软件、从技术到管理、从企业到全社会的组织与个人、从局部资源到全球资源等等。其显著特点有：①制造信息的数字化与无纸化。②制造设备的柔性化与智能化。③制造组织的全球化与敏捷化。④制造过程的并行化与协同化。⑤制造资源的分布性与共享性。

∨∧2.8.3信息化制造的特点与技术1.信息化制造的基本2.8.3信息化制造的特点与技术

1.信息化制造的基本特点制造信息数字化已显现无纸化制造迹象。表现3方面：①产品设计数字化

计算机在产品设计中的应用导致了工程图样向产品定义数据发展（图2-29）。产品设计正在经历着从人工绘图、计算机绘图、计算机支持设计到“无纸”设计的变化。工程图纸工程图纸产品定义数据产品定义数据过去现在未来唯一的生产依据两种生产依据并存唯一的生产依据标准适合新设计图2-29产品设计数字化∨∧2.8.3信息化制造的特点与技术1.信息化制造的基本2.8.3信息化制造的特点与技术

1.信息化制造的基本特点制造信息数字化已显现无纸化制造迹象。表现3方面：①产品设计数字化“无纸”设计②生产过程数控化传统制造业的加工、成形、装配、测量等生产过程是由手工来控制的，计算机在制造过程中的应用实现了数字指令控制，产生了“无纸”生产的变化。③企业管理网络化制造企业中的各种信息（如图形、数据、知识和技能等），通过网络在企业内传递，可以实现工作流与过程管理，进行审核会签批准等。一些企业现在已提倡“无纸办公”。这种办公方式加速了信息流在企业内外的流动，也规范了管理。∨∧2.8.3信息化制造的特点与技术1.信息化制造的基本2.8.3信息化制造的特点与技术

2.信息化制造的主要技术信息化制造技术是先进制造技术的核心。信息化制造技术主要由三部分组成：上游的计算机辅助设计/制造（CAD/CAM）、制造仿真和虚拟制造（VM）；下游的计算机辅助数字控制加工、装配、检测（CNC/CAA/CAI）；管理层面的计算机辅助管理（MIS/MRPⅡ）和动态联盟企业（VE）的建立。

∨∧2.8.3信息化制造的特点与技术2.信息化制造的主要2.8.3信息化制造的特点与技术

2.信息化制造的主要技术

目前信息化制造需要解决的主要技术有：10

①敏捷制造理论和企业机制的研究。②多企业间虚拟供应链管理技术研究。③基于网络的现代设计理论及方法的研究。④异地设计、异地制造分布式并行处理协同求解策略。⑤多企业虚拟信息资源库的建立及其管理系统。∨∧2.8.3信息化制造的特点与技术2.信息化制造的主要2.8.3信息化制造的特点与技术

2.信息化制造的主要技术

目前信息化制造需要解决的主要技术有：10

⑥信息标准化研究。⑦动态网络联盟的网管中心建立。⑧基于Internet/Intranet的机电产品虚拟制造系统建模技术。⑨快速原型与创新设计技术。⑩产品开发的决策与评价体系的建立。信息化制造的核心是管理方式的完善和提高，企业要成为技术的主人。∨∧2.8.3信息化制造的特点与技术2.信息化制造的主要2.8.4信息化制造的作用（1）有利于企业适应国际化竞争

（2）实现企业快速发展的前提条件

（3）有助于实现传统经营方式的转变

（4）可以节约营运成本提高工作效率

（5）可以使内部管理结构更加扁平

（6）可以提高企业的客户满意度

∨∧2.8.4信息化制造的作用（1）有利于企业适应国际化竞争2.8.4信息化制造的作用（1）有利于企业适应国际化竞争加入WTO以后，企业更直接地面对国际竞争的挑战，在全球知识经济和信息化高速发展的今天，信息化是决定企业成败的关键因素，也是企业实现跨地区、跨行业、跨所有制，特别是跨国经营的重要前提。

∨∧2.8.4信息化制造的作用（1）有利于企业适应国际化竞争2.8.4信息化制造的作用（2）实现企业快速发展的前提条件信息化可以实现企业自身的快速发展。虽然各个企业的规模、所处的行业生态环境和发展阶段目标不尽相同，但每个企业终究有存在的社会价值和自我价值。企业存在的目标就是追求利润最大化，它们都渴望自身快速发展。利用信息化得到行业信息、竞争对手信息、产品信息、技术信息、销售信息等，同时及时分析这些信息，做出积极的市场反应，达到企业迅速发展的效果。

∨∧2.8.4信息化制造的作用（2）实现企业快速发展的前提条2.8.4信息化制造的作用（3）有助于实现传统经营方式的转变传统的加工业离不开生产和销售，传统的零售业也离不开供、销、存。但是在信息化发展的今天，这些关键环节都可以借助信息化去实现，同时信息化可以派生新的销售手段。例如，美国的亚马逊书店（），国内的当当书店（），读者可以在网上不限时间地随意挑选喜爱的书籍，从中体会信息化给生活带来的“现代气息”。国内越来越多的企业也逐步开展网上经营的方式，在传统经营的基础上开辟了一种企业营销新模式。

∨∧2.8.4信息化制造的作用（3）有助于实现传统经营方式的2.8.4信息化制造的作用（4）可以节约营运成本信息化使传统经营方式发生了转变，有利于加速资金流在企业内部和企业间的流动速度，实现资金的快速重复有效的利用。

∨∧2.8.4信息化制造的作用（4）可以节约营运成本∨∧2.8.4信息化制造的作用（5）可以提高工作效率信息化使企业内部管理结构更趋于扁平化。信息化使信息资源在企业内部得到共享，原始信息从传递到决策过程中反馈的时间大大缩短。信息化给企业决策层与基层、各部门之间的迅速沟通创造了条件。上级管理者可随时跟踪、监控下级的工作状况，管理更加直接。信息化拉近了管理层与各基层之间的和谐关系，有助于改变企业内部的低效体制，提高了工作效率。

∨∧2.8.4信息化制造的作用（5）可以提高工作效率∨∧2.8.4信息化制造的作用（6）可以提高企业的客户满意度信息化缩短企业的服务时间，并可及时地获取客户需求，实现按订单生产，促使企业全部生产经营活动的运营自动化、管理网络化和决策智能化。根据调查，国内企业有70.4%认为进行信息化建设有助于宣传产品，67.7%认为可以提高企业知名度，33.6%认为能够降低生产、销售、运营成本。海尔、海信、创维等大企业已开始发展信息化，并获得本身经营利润、内部经营管理、产业技术优化等综合能力的提高。

∨∧2.8.4信息化制造的作用（6）可以提高企业的客户满意度2.8.5案例：信息化成为企业的发展动力1.山东曲轴总厂实施信息化概况

2.从机制上推进信息化建设工作

3.改革生产计划的管理机制4.实施销售和供应系统

5.经济效益分析∨∧2.8.5案例：信息化成为企业的发展动力1.山东曲轴总2.8.5案例：信息化成为企业的发展动力1.山东曲轴总厂实施信息化概况该厂创建于1954年，是目前国内规模最大的曲轴专业生产厂，国家520户重点骨干企业之一。生产的“天”牌内燃机、冷冻机、空压机三大系列60多个型号的曲轴畅销国内31个省市区，并配主机远销20多个国家和地区。这样的成绩是与该厂实施信息化分不开的。1994年企业开始逐步进行改革和创新。1996年引进外资成立中方控股的中外合资企业。实行以销定产的措施。1998年底聘请清华、北京利玛软件公司、西北工大组成的专家组联合对企业进行了调研和诊断，提出了以信息化建设为突破口。1999年该厂实施CIMS。目前，该厂已建成了一个支持核心竞争力的设计网络和管理网络，使企业信息化成为企业发展的强大推进力。

∨∧2.8.5案例：信息化成为企业的发展动力1.山东曲轴总2.8.5案例：信息化成为企业的发展动力2.从机制上推进信息化建设工作（1）建立工作程序化的管理系统。（2）全面实施BPR。（3）调整企业的组织机构。（4）建立基础数据定时录入制度。∨∧2.8.5案例：信息化成为企业的发展动力2.从机制上推2.8.5案例：信息化成为企业的发展动力3.改革生产计划的管理机制该厂对企业的市场经营机制、生产计划和控制机制进行了彻底的改革。实现了以市场为导向的市场型经营机制。生产计划的编排完全按照市场需求来安排。在计划机制上实行由先进计划系统（APS）辅助的主生产计划（MPS）、MRP及车间作业三级计划体系，彻底解决了以往靠经验来安排计划、计划可执行度不强的弊端。由于曲轴制造业的特点，存在同一产品多个车间生产，子项比父项大得多等许多MPS无法解决的问题，该厂引进APS来辅助MPS，完成一级计划的制定。这样，三级计划体系，由产品计划生成物料需求计划，由物料需求计划带动采购计划和车间作业计划，实现了拉动式生产∨∧2.8.5案例：信息化成为企业的发展动力3.改革生产计2.8.5案例：信息化成为企业的发展动力4.实施销售和供应系统1996年企业开始实行以杜绝赊销、清理死户为主要内容的清欠活动，为以后强化销售管理打下了基础。实施信息化后，在专家的帮助下，对用户性质进行了分类。在此基础上实行了直销和分销两种销售模式；对主机用户和零星用户采取直销方式，对配件用户采用代理制和专卖店营销模式，完成了对销售市场的资源优化。在供应市场和对供应商的管理上，该厂按照信誉度、产品质量等情况对供应商进行评价，划分为A、B、C、D四类，确定对供应商的控制级别。通过比价采购、询价和审价系统，建立了一套比价、审价工作程序和招标工作程序，使得采购过程和原材料价格更透明、更准确。通过集成优化的管理系统，形成了到货→检验→入库→报账的控制机制，任何环节出现问题，在信息处理系统上都可以查到。∨∧2.8.5案例：信息化成为企业的发展动力4.实施销售和2.8.5案例：信息化成为企业的发展动力5.经济效益分析（1）增强了企业对市场的跟踪和控制能力。（2）实现了对生产全过程的跟踪。实施信息化后，该厂将生产过程分成毛坯制造和产品制造2个大阶段、8个小阶段。实现了对整个物流的跟踪和整个生产过程的控制。（3）实现了对成本的科学管理和控制。较好地解决了企业“跑冒滴漏”和“暗箱操作”等问题。（4）取得了较好的经济效益。2001年实现销售收入20243万元，利税4257万元，该年工业总产值、销售收入和全员劳动生产率同比增长分别为13%、11%和12%，创历史最好水平。该厂实践表明，企业信息化的过程实质上是一个观念更新、体制创新、机制创新和管理创新的过程。创新的关键是怎样利用信息技术，使各种管理方法实现总体上的协调。∨∧2.8.5案例：信息化成为企业的发展动力5.经济效益分2.8END∨∧2.8END∨∧第2章思考题（2.7~2.8）23.MRPⅡ与ERP的功能有何差异？24.何谓静态调度与动态调度？25.目前制造系统常用的控制方式是什么？为什么采用它?26.何谓信息化制造？其基本内容是什么？27.信息化制造对企业有何作用？

∨∧第2章思考题（2.7~2.8）23.MRPⅡ与ERP的Chapter2Section2.7~2.8END∧∨THANKEVERYONE!

Chapter2Section2.7~2.8END现代制造系统第1章制造系统总论第2章制造系统基本原理第3章

先进制造模式第4章先进设计技术第5章先进制造装备及技术

第6章先进制造工艺技术第7章绿色设计与制造第8章典型产品的制造系统第9章制造系统展望∨∧现代制造系统第1章制造系统总论∨∧∧第2章先进制造系统基本原理2.1制造系统的类型2.2AMS的组成

2.3AMS的性能原理2.4AMS的建模原理2.5AMS的决策属性2.6AMS的设计原理

2.7AMS的运行原理

2.8制造系统的信息化

∨∧第2章先进制造系统基本原理2.1制造系统的类型∨2.7AMS的运行原理

2.7.1AMS的运行功能2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP2.7.3生产控制

2.7.4AMS的控制方式

∧∨2.7AMS的运行原理2.7.1AMS的运行功能2.7.1AMS的运行功能AMS的运行问题主要是管理与控制问题。AMS管理与控制的主要目标是合理计划、调度与控制物流，减少制造系统中的“空闲时间”，提高制造设备的利用率，以提高生产率。AMS的运行包含两个方面：1)生产计划，它决定什么时候生产、生产多少以及生产什么产品，它也考虑为完成生产所需要的资源；2)生产控制，它决定进行生产所需要的资源是否已被提供，如果没有则采取必要的行动。AMS运行有时还包含库存控制功能，该功能主要用于决定合适的原材料、在制品和成品的库存水平。

∧∨2.7.1AMS的运行功能AMS的运行问题主要是管理与控2.7.1AMS的运行功能AMS运行问题的求解取决于制造系统的类型。1)对于多品种小量生产类型的制造系统，生产的产品通常是复杂的并包含许多部件，每个部件都需要多个工步才能完成。有效地运行这类制造系统要求详细的生产计划，排序和协调大量不同的部件生产。2)对于大量生产的制造系统，往往采用流水线布局，这类制造系统的运行问题相对简单，只要保证正确的部件在正确的时间到达正确的工位即可。但是一旦不能进行正确的控制，则会造成整条线停止的重大后果。多品种小量生产的运行着重考虑生产计划问题。大量生产则着重考虑生产控制问题。∨∧2.7.1AMS的运行功能AMS运行问题的求解取决于制造2.7.1AMS的运行功能图2-24给出了制造系统运行所需的功能模块和它们之间的关系。整个运行功能可从计划和控制两个角度来划分层次。划分层次的目的有两个：①体现生产管理由粗到细的深化过程；②为了明确不同管理层的责任。

∨∧2.7.1AMS的运行功能图2-24给出了制造系统运行所2.7.1AMS的运行功能图2-24制造系统的运行功能图a)生产计划系统的层次b)生产控制系统的层次

b)宏观规划介观计划微观计划生产计划大纲销售预测供应商数据库生产的产品主生产计划物料需求计划能力计划产品设计库存记录采购部车间作业控制加工车间装配车间原材料部件生产商客户数据库销售订单公司经营规划a)⑤短期④中期③中长期期②长期①远期①总控级③过程级④执行级公司控制层工厂控制层车间控制层设备控制层②调度级∨∧2.7.1AMS的运行功能图2-24制造系统的运行功2.7.1AMS的运行功能（1）生产计划系统的层次企业的生产计划系统一般分为5个层次：1）企业经营规划（计划期为3~7年）2）生产计划大纲（又称为销售与生产规划，计划期为1~3年）3）主生产计划（计划期为3~18周）4）物料需求计划（计划期为3~18周）5）车间作业控制（计划期为1周）——每一层计划都是对上一层计划的进一步细化和补充。这些计划分别反映了企业远长期、中长期、中期和短期的行为，并由相应的计划管理人员负责。其中，主生产计划是粗略的生产计划，物料需求计划则是详细的生产计划。∨∧2.7.1AMS的运行功能（1）生产计划系统的层次∨∧2.7.1AMS的运行功能（2）生产控制系统的层次制造系统生产控制的任务一般分为4级：图2-24b总控级、调度级、过程级和执行级。根据主生产计划，一般离线进行加工计划的制定。总控级是整个生产控制系统的心脏。总控级的任务有：①工艺控制，如NC程序管理和分配；②工况数据的采集与处理，图形显示等；③监控与诊断，检查故障的情况与原因等。调度级完成调度控制，如根据任务单进行内部调度，产生工件和刀具流的控制数据。过程级则直接控制加工设备、传送系统、仓库等执行级。

∨∧2.7.1AMS的运行功能（2）生产控制系统的层次∨∧2.7.1AMS的运行功能生产控制系统硬件的主体是计算机系统。各层计算机系统一般采用多客户机/服务器结构形式，在分布式数据库支持下，通过网络传递数据和信息。公司控制层计算机主要完成经营管理、战略决策任务和全局信息的管理、分析及集成管理。工厂控制层由多台计算机构成的子系统组成，承担制造系统的生产管理、技术工程和工厂的信息处理任务，要求一定的实时处理能力。车间控制层由担任各种车间管理和实时监控的工作站和微机子系统组成，要求具有实时处理能力。设备控制层的计算机直接置入制造加工设备，完成设备控制功能。

∨∧2.7.1AMS的运行功能生产控制系统硬件的主体是计算机2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP1.生产计划大纲

2.主生产计划3.MRPⅡ与ERP4.车间作业计划∧∨2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP1.生产计划大纲2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP1.生产计划大纲生产计划大纲是企业的一个长期生产计划，它在经营与生产之间架起一座桥梁，并为主生产计划提供一个框架。通常针对经营计划的任务，它必须回答以下问题：①某类产品在今后1~3年或更长一段时间内，需要制造多少？制造这些产品需要哪些资源？②有哪些可用资源？③采取哪些措施来协调总资源需求和可用资源之间的差距？

∧∨2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP1.生产计划大纲2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP2.主生产计划主生产计划反映了生产对需求的一种承诺，是对生产计划大纲内容的进一步细化。主要任务：说明企业在各计划时间段内制造什么项目，数量是多少，并且其汇总结果等于生产计划大纲的总量。编制主生产计划的主要信息来源：生产计划大纲、预计的需求、可用的资源、项目的资源使用定额、制造提前期。

∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP2.主生产计划∨2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与ERPMRPⅡ中的MRP是指制造资源计划ManufacturingResourcePlanning，Ⅱ指对原版本MRP扩展后形成的新版本，而MRP的含义为物料需求计划MaterialRequirementPlanning，现在只是MRPⅡ中的一个子系统。MRPⅡ可精确编制企业生产计划、供应计划、劳动力计划，可对不同计划进行测试和评价，以提高生产率、减少库存、降低成本、进行监控、改善管理水平。MRPⅡ提供的是一组软件工具，是对一个企业的人、财、物、时间等资源进行全面管理的人机系统。

∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与E2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与ERP我国目前使用的MRPⅡ大致包括以下模块：⑴物料清单BOM；⑵生产计划大纲PP；⑶主生产计划MPS；⑷粗能力需求计划RCCP；⑸物料需求计划MRP；⑥能力需求计划CRP；⑺车间作业管理PAC；⑻库存管理IM；⑼3个财务管理，总账GL、应收账AR、应发账AP；⑽产品成本管理PC；⑾客户订单输入COE，即销售管理。这11个模块一般相对独立，但实现时必须有先有后。

∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与E2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与ERP目前MRPⅡ→ERP。ERP与MRPⅡ的主要区别是：ERP面向供应链管理的信息集成，扩大了传统MRPⅡ系统的制造、分销、财务功能，在需求端增加了客户关系管理CRM，适应企业业务流程重组BPR；MRPⅡ只是实现了物流和资金流信息的集成。ERP侧重于各种管理功能的信息集成，它与CIM在内容上有重叠但又是互补的关系。在生产计划中，ERP支持MRPⅡ与JIT的混合生产管理模式，也支持离散型、连续型、混合型等多种生产方式的管理模式。图2-25表示了MRP、MRPⅡ与ERP三者之间的关系。

∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与E2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与ERPMRPⅡ图2-25MRP、MRPⅡ与ERP三者之间的关系MRP物料清单、订单管理管理库存、MRP计算能力管理、财务管理ERP客户关系管理供应链管理设备管理质量管理人力资源管理知识管理电子商务售后管理、在线分析∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP3.MRPⅡ与E2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划——含义在MRPⅡ中称为车间作业控制（ShopFloorControl）。它是一种工作日或工作班范围的零件加工工序进度计划，处于MRPⅡ的最底层。作业计划的任务是为加工单元编制作业顺序计划。计划编制与调度应兼顾交货期、设备利用率和系统生产率。计划与管理的软件系统要编制出作业计划、刀具需求计划并进行作业的静态调度和刀具预调。在MRPⅡ下达的系统月、旬或周生产作业计划的基础上，制定工序级作业计划，该计划将确定规定的计划期间内各种制造设施的具体使用状况，每日/班内加工的工件种类和数量等。

∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划——目标①合理利用各种资源，按品种、质量、产量和交货期等要求制定可实施的生产计划。②建立良好的生产秩序，保证生产过程的平滑性。③使制造系统的生产率最高、缩短产品的制造周期、减少在制品数量、加速资金周转、提高系统整体经济效益等。

∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划——功能1）生产任务的最优分组（批）（Lot-SizeAnalysis）该功能是将旬或周生产作业计划分解成日或班次计划，将生产任务（如被加工的工件）进行最优分组，以减少系统的准备调整时间（Set-upTime），并均衡地提高系统内各种资源的综合利用率。常将工艺相似工件分在一组。2）生产任务的最优负荷平衡（OptimalLoadBalance）负荷是指每台设备所承担的加工或装配工作量。在最优负荷平衡的目标是，在同一组生产任务中使各主要设备的工作时间之差最小。3）生成系统资源需求计划

为了完成加工任务，必须在考虑上述问题的同时制定出系统内其他资源的最优需求计划，例如刀具的需求计划。∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划——功能制定生产任务最优分组策略的标准有：①生产任务的交货期（Due-Date）限制；②生产任务分组后的组数应尽可能少；③为每组生产任务实现最优均衡负荷分配提供条件；④以系统内其他辅助资源需求限制（如夹具、托盘）作为约束条件。在上述标准中，尽可能减少生产任务分组的组数是为了减少系统调整的次数，进而减少系统调整的时间开销。∨∧2.7.2生产计划、MRPⅡ与ERP4.车间作业计划2.7.3生产控制

1.生产系统调度

2.生产过程控制

∨∧2.7.3生产控制1.生产系统调度∨∧2.7.3生产控制

1.生产系统调度生产系统调度是一种运行控制。它动态地根据下级送来的反馈信息和实际的系统状态数据，决定下一步执行哪一道工序。调度自动化是指根据多种优化目标，采用计算机的各种算法自动地完成调度的任务。调度一般应解决问题：加工工序的最优化和加工工艺路线的自动优化，以及各类设备的利用率等。一般生产任务的调度问题分解为两个子问题：静态调度，动态调度。

∧∨2.7.3生产控制1.生产系统调度∧∨2.7.3生产控制

1.生产系统调度

1）静态调度（StaticScheduling）

是指在系统运行之前预先确定每个任务（工件）进入系统的先后顺序。由于任务进入系统的先后顺序严重影响它在系统内的“通过时间”，因此生产任务静态调度的优化目标是使系统的工作时间（makespan）最小。工作时间是指从第一个任务进入系统开始加工到最后一个任务完毕离开系统所经历的时间。

∨∧2.7.3生产控制1.生产系统调度∨∧2.7.3生产控制

1.生产系统调度

2）动态调度（DynamicScheduling）是指系统处于运行过程中，对系统内的被加工任务进行实时再调度的功能。例当FMS处于运行状态时，在一个加工中心的托盘交换站前，有多个被加工的工件处于等待状态，等待的工件集合称为等待队列。这种等待队列虽经静态调度的优化，但在系统运行过程中会出现一些不可预见的扰动，这些扰动会使原已优化的静态调度变成非优化的调度，有时甚至会影响生产任务负荷平衡的结果。因此在系统运行过程中必须有一个根据系统的实时状态改变生产任务的动态调度。∨∧2.7.3生产控制1.生产系统调度∨∧2.7.3生产控制

2.生产过程控制过程控制的主要功能是：执行调度控制级发出的调度命令，控制物流系统、加工系统等子系统的协调运行，最终完成制造系统的控制任务。过程控制所完成的具体任务包括：①控制零件数控程序的分发；②刀具管理和输送控制；③监测机床状态和控制机床运行；④监测物料输送系统的状态和控制该子系统运行；⑤监测装卸站的状态和控制装卸站的活动。

∨∧2.7.3生产控制2.生产过程控制∨∧2.7.3生产控制

2.生产过程控制

制造系统运行的实际实际状态与生产计划的期望状态之间总会因扰动而产生偏差。造成这种偏差的原因有：①对未来生产活动的预测方法不完善；②生产计划是按照不准确的预测值制定的；③按标准值制定的工艺规划、日程计划与实际情况有差别；④在计划实施过程中，可能出现随机扰动，如关键加工设备故障、操作者缺勤等；⑤原材料或其他生产要素短缺；⑥操作错误出现不合格品等。

∨∧2.7.3生产控制2.生产过程控制∨∧2.7.3生产控制

2.生产过程控制

过程控制的功能还应包括应用反馈控制原理校正这种系统状态的偏差，使系统内的物料流动和系统资源利用等尽可能与生产计划与调度所期望状况吻合。这些具体任务包括：①系统实时状态数据采集；②数据分析；③为减小生产活动实际状态与期望状态之间的偏差而进行的控制决策。∨∧2.7.3生产控制2.生产过程控制∨∧2.7.4AMS的控制方式1.制造系统对控制性能的要求2.制造系统的几种控制方式（1）三种控制方式的比较（2）非等级控制常用的策略（3）混杂控制方式∨∧2.7.4AMS的控制方式1.制造系统对控制性能的要求2.7.4AMS的控制方式1.制造系统对控制性能的要求为了对制造系统进行有效控制，使其对市场需求进行敏捷响应，必须对制造系统的控制性能提出如下要求：①可靠性（Reliability）是指系统按照规定指标无故障连续运行性的度量。②适应性（Adaptability）是指控制系统对制造环境迅速变化的适应性能力。

③扩展性（Extensibility）是指扩展系统功能时，加入新控制单元的可行性。∧∨2.7.4AMS的控制方式1.制造系统对控制性能的要求2.7.4AMS的控制方式2.制造系统的几种控制方式为了便于对控制系统进行研究，人们把一个复杂的控制系统分为若干控制单元。控制方式描述了控制系统中各控制单元的决策职责和权限及各控制单元之间的协调关系。为了实现对生产活动的有效控制，适应组织管理方式的发展，制造系统的控制方式经历的过程是：①19世纪后期的集中式控制；②早期CIMS广泛应用的递阶式控制；③随着人工智能和信息技术发展的分布式控制。∨∧2.7.4AMS的控制方式2.制造系统的几种控制方式∨2.7.4AMS的控制方式2.制造系统的几种控制方式（1）三种控制方式的比较图2-26制造系统的三种控制方式结构示意图a）集中式控制b）递阶式控制c）分布式非等级控制□表示控制单元；○表示被控制的制造实体（如CNC机床、自动小车、装卸机器人）；□与○之间的连接线表示控制关系a）b）c）∨∧2.7.4AMS的控制方式2.制造系统的几种控制方式图2.7.4AMS的控制方式（a）集中式控制

①集中控制单元由一台强功能计算机构成②所有控制决策功能由集中控制单元承担③全局数据库记录系统的全部活动

优点

①全局信息统一处理并共享②可全局优化③唯一的系统状态信息源

缺点

①响应速度慢且不一致②可靠性差，完成控制任务依赖于唯一的集中控制单元③可扩展性差，控制软件难以更改

∨∧2.7.4AMS的控制方式（a）集中式控制∨∧2.7.4AMS的控制方式（b）递阶式控制

①从上到下逐步细化，异型多种计算机构成系统②采用主从式分层控制策略，决策层之间维持刚性的上下级关系③上层监督和协调下层的所有活动④各层有各自特定功能和集中的数据库。

优点

①可逐步实现，降低了控制难度②可用冗余的计算机资源来增强系统容错能力③可利用状态反馈信息④简化各控制模块的规模和