第6章、先进生产模式

第六章先进生产制造模式6.1计算机集成制造(CIM)6.2并行工程（CE）6.3精益生产(LP)6.4敏捷制造（AM）6.5智能制造系统（IMS）第一节计算机集成制造(CIM)

6.1.1CIM和CIMS的概念

6.1.2CIMS的组成

6.1.3CIMS递阶控制结构

6.1.4CIMS的体系结构

6.1.5CIMS在我国的实施进展

6.1.1CIM和CIMS的概念计算机集成制造CIM美国Harrington博士关于CIM两个观点:

企业各个生产环节是一个不可分隔的整体(集成)；企业生产制造过程实质上是对信息的采集、传递和加工处理的过程（信息）。ISO关于CIM定义：是将企业所有的人员、功能、信息和组织等诸方面集成为一个整体的生产方式。CIM：是一种思想、模式、哲理，强调企业信息集成。CIMS三要素关系：经营管理与技术:技术支持企业达到预期的经营目标；人与技术:技术支持各类人员互相配合、协调一致工作；人与经营管理:人员素质提高支持企业的经营管理；CIMS三要素集成

计算机集成制造系统CIMSCIMS:基于CIM哲理的一种工程集成系统。CIMS核心:是将企业内的人/组织、经营管理和技术三要素之间的集成，以保证企业内的工作流程、物质流和信息流畅通无阻。6.1.2CIMS的组成

四个功能分系统，两个支撑分系统组成

1、经营管理信息分系统（MIS)

信息处理包括信息的收集、传输、加工和查询；事务管理包括计划管理、物料管理、生产管理、财务管理、人力资源管理等；辅助决策根据现有信息，利用数学分析手段预测未来，提供企业经营管理决策。核心工具：制造资源计划MRPII，将企业内各个管理环节进行集成，缩短生产周期、减少库存、降低成本、提高企业市场应变能力。2、工程设计自动化分系统(EDIS)（CAD/CAPP/CAM）

CAD计算机绘图、有限元分析、产品造型、图像分析处理、优化设计、动态分析与仿真、物料清单（BOM）生成等；

CAPP毛坯设计、工艺方法选择、工序设计、工艺路线制定、工时定额计算等；

CAM刀具路径确定、刀位文件生成、刀具轨迹仿真、NC代码的生成等作业。

3、制造自动化分系统(MAS)MAS地位:位于企业底层，是企业信息流和物料流的结合点，是最终产生效益聚集地。MAS组成:机械加工系统-CNC、MC、FMC、FMS加工设备；物流系统—对工件和工具存储、搬运、装卸等操作；控制系统-实现对加工设备和物流系统的控制；MAS目标:实现多品种、小批量生产柔性自动化；实现优质、低成本、短周期、高效率生产；创造舒适安全劳动环境。

4、质量保证信息分系统（QIS)

质量计划--建立质量技术标准，制定检测计划、检测规程和规范；质量检测管理--包括进出厂材料检测、产品质量检测管理，设计质量指标管理，生产质量数据管理；质量分析评价--对各类质量问题进行分析，评价各种影响因素，查明主要原因。质量信息综合与控制--报表生成，质量综合查询，采取各种质量控制措施。第二节并行工程（CE）

6.2.1并行工程定义

6.2.2并行工程运行模式

6.2.3并行工程特征

6.2.4并行工程关键技术

6.2.5并行工程的支持工具6.2.1并行工程定义串行工程在前一工作环节完成之后才开始后一工作环节的工作，各工作环节作业时序上没有重叠和反馈，即使有反馈，也是事后的反馈。并行工程将时间上先后的知识处理和作业实施过程，转变为同时考虑，尽可能同时处理的一种作业方式。并行工程关键思想①是一种工作模式，而不是具体的工作方法；②从产品设计一开始就考虑产品全生命周期中所有因素，以保证产品设计一次成功。

串行工程工作方式并行工程工作方式

6.2.2并行工程运行模式并行工程运行模式并行工程设计网络6.2.3并行工程特征并行特征--在产品设计阶段并行考虑产品整个生命周期中的所有因素。注意：并行工程不能省去任一生产环节，不是将设计和生产环节重叠进行。整体特征--强调全局考虑问题，追求整体最优。协同特征协同组织形式：群体小组（Teamwork）工作方式，小组成员由设计、工艺、制造不同代表组成，有自己责、权、利，有自身的工作计划和目标；协同设计思想：强调一体化、并行地进行产品及其相关过程的协同设计；协同的效率：强调“1+1>2”，强调“工”字钢协同强度。集成特征人员集成：管理者、设计者、制造者以至用户集成；信息集成：信息获取、表示和操作工具的集成与管理；功能集成：企业内部及外部功能集成；技术集成：多学科知识以及各种技术、方法的集成。6.2.4并行工程关键技术产品开发过程的重构从产品特征、开发活动、组织结构、资源配置、开发计划、调度策略等方面不断改进和提高。集成的产品信息模型应能够全面表达产品、工艺、制造以及产品生命周期内各环节的信息，能够使小组成员共享模型中的信息，这是并行作业的基础。并行设计过程的协调与控制--并行设计是一个反复迭代优化的过程，该过程的管理、协调与控制是实现并行设计关键。6.2.5并行工程的支持工具

CAX工具：CAD、CAE、CAPP、CAM、CAT等；

DFX工具：DFM、DFA、DFT、DFU等；产品数据管理（PDM）：对共享数据进行统一规范管理，保证全局共享数据的一致性，提供统一的数据库操纵界面。协同的网络通讯手段：

多媒体邮件-传送速率低，不适于解决期限紧迫设计问题；

电子公告板-是一种提供观察、修改公共信息的白板技术，仍不能保证在规定时间内得到同事的反应；

基于网络的视频会议系统（MONET）：基于网络的多媒体会议系统，可共商关心的问题，减少来往消耗的时间和精力。第五节智能制造系统（IMS）

6.5.1智能制造系统的含义与发展

6.5.2智能制造系统的特征

6.5.3智能加工与智能加工设备6.5.1智能制造系统的含义与发展智能制造系统（IMS）含义：由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统；模拟人类专家的智能活动，进行分析、推理和决策；取代/延伸人部分脑力劳动，发展人类专家的制造智能。智能制造模式的发展：智能制造是影响未来经济发展的重要生产模式；制造系统将由能量驱动型转变为信息驱动型；智能制造被各国政府列为国家发展计划；智能制造特别是信息技术发展的必然，是自动化和集成技术纵向发展的结果。6.5.2智能制造系统的特征自律（Holonic)能力搜集理解环境和自身信息，规划自身行为的能力，基于知识的模型是系统自律能力的基础。人机一体化智能机器只具有逻辑思维（专家系统和部分形象思维（神经网络），没有人的灵感思维，不可能全面取代人类专家智能；人机一体化突出人的核心地位，使二者各显其能。虚拟现实技术借助于音像和传感装置，虚拟展示现实生活中各种过程，虚拟未来产品及其制造过程，从感官和视觉上使人获得完全如同真实的感受。自组织与超柔性能够自行组成一种最佳结构，具有运行方式和结构形式的柔性，如同一群人类专家群体，具有生物特性。学习能力与自我维护能力在实践中不断充实知识库，具有自学习，自行进行故障诊断与排除功能。

6.5.3智能加工与智能加工设备技术工人职责：①用感觉器官监视加工状况；②通过大脑判断加工状态，并作出决策；③用四肢实施相应的操作和处理。智能加工：应用传感处理、智能决策、实时控制技术，自主选取数据，积累经验，根据获取的状态信息创造新的知识。智能机床：应用传感器对切削过程进行在线监测，依据神经网络诊断异常状态；故障发生时，启动知识处理机，参照存储积累的知识，决策修正加工条件，排除机床故障。预测推理模块：事前对异常情况进行推理，提供处理对策表供检索调用。控制推理模块：对已发生的异常情况采取相应处理对策。智能机床的基本结构

智能加工中心的主机结构

本章小结CIMS是企业内的人/组织、经营管理和技术三要素集成，以保证企业内的工作流程、物质流和信息流畅通无阻的企业信息集成系统。CIMS是由经营管理信息系统、工程设计自动化系统、制造自动化系统和