先进制造系统 课件 第4、5章 先进制造自动化系统、先进制造模式及其管理技术

1第四章自动化制造系统技术工业机器人技术

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柔性制造技术计算机集成制造技术概述

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2先进制造自动化技术概述

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31936年，通用公司D.S.Harder提出自动化的概念。狭义——用机器代替人的体力和脑力劳动广义——制造自动化系统是由一定范围的被加工对象、一定柔性和自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体，它接受外部信息、能源、资金、配套件和原材料等，在人和计算机控制系统的共同作用下，实现一定程度的柔性制造自动化，最后输出产品、文档资料、废物和对环境的污染。一、制造自动化系统的概念制造自动化系统的定义4形式方面具有三个方面的含义代替人的体力劳动；代替或辅助人的脑力劳动；制造系统中人、机及系统的协调、管理、控制和优化。功能方面代替人的体力和脑力劳动是制造业自动化功能的一部分。当前的完整目标体系模型为TQCSE：T—时间，意在缩短产品制造周期，提高生产率；Q—质量；C—成本；S—服务，一是为市场服务，一是通过减轻劳动强度的方式为员工服务；E—环境，资源利用充分，环境污染少，绿色制造范围方面制造自动化不仅涉及到具体的生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有过程。制造自动化的内涵5制造自动化系统的典型组成具有一定技术水平和决策能力的人是人-机一体化的系统，对人的要求不是降低了，而是提高了；一定范围的被加工对象能在一定范围内适应被加工对象的变化；信息流及其控制系统信息流控制着物流，进而控制产品的制造质量能量流及其控制系统能量流为物流过程提供能量，以维持系统的运行物料流及物料处理系统是系统的主要运作方式，是制造自动化系统规划的重要内容6制造自动化系统的工程概念人机功能合理分配的物料处理系统7制造自动化系统的发展历史二、制造自动化系统的发展历史和发展趋势8制造自动化系统的发展历史

第一阶段(1870-1950)

纯机械控制随着电液控制的刚性自动化加工单机和系统得到长足发展。

1946年，苏联学者米特洛万诺夫提出成组生产工艺的思想，其成为制造自动化系统赖以生存和发展的重要技术之一。

第二阶段(1952-1965)

数控技术，特别是单机数控得到飞速发展。对多品种、小批量生产自动化意义重大。

第三阶段(1967-1985)

数控机床与工业机器人组成的柔性制造系统发展迅速。

因忽略“人”的核心作用而不尽如人意。

第四阶段(1985-)

CIMS9“精”是发展的关键—精确化“极”是发展的焦点—极端化“文”是发展的新义—人文化制造产品“绿”是发展的必然—绿色化“快”是发展的动力—快速化“省”是发展的原则—节省“效”是发展的追求—高效制造过程“数”是发展的核心—数字化“自”是发展的条件—自动化“集”是发展的方法—集成化“网”是发展的道路—网络化“智”是发展的前景—智能化制造方法制造自动化系统的发展趋势10（1）高度智能集成性这是计算机集成制造技术和人工智能技术在制造系统广泛应用的必然结果，智能化已成为制造自动化系统的主要特征之一。智能技术使得制造系统具有自律、自决策、自诊断、自纠正能力。智能集成性体现在两方面：一是信息的集成；二是人与技术的集成。11（2）人机结合的适度自动化不片面强调完全自动化，坚持人在自动化系统中的核心地位，强调实现人机功能的合理分配，并能够充分发挥人的主观能动性。其特点是成本低、可靠性高、系统结构简单。（3）强调系统的柔性和敏捷性适应多品种、小批量的市场环境和不可预测的市场需求，其敏捷性更好。着力点在于通过采用模块化技术、标准化技术等新技术手段，能够通过改变自身的结构适应外部环境的不断变化。12（4）功能扩展化从目前面向零件加工的，向面向毛坯制造、物流管理、自动装配等多目标体系发展。（5）小型化因其成本低、功能强、能满足要求、易于操作和管理等优点将得到广泛应用。如DNC，FMC（6）简单化满足要求的系统中，越简单的越好。（7）环保化绿色制造。13制造自动化系统的理论和方法研究制造自动化系统开放式智能式体系结构研究面向制造自动化技术的数控技术研究面向制造自动化技术的机器人技术研究面向制造自动化技术的柔性制造技术研究面向制造自动化技术的集成制造技术研究面向制造自动化技术的智能制造技术研究三、先进制造自动化系统的关键技术14工业机器人技术

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15一、工业机器人的起源机器人一词首先由捷克剧作家、小说家卡列尔·卡佩克使用并推荐给全世界－1920年发表舞台剧《罗森的全能机器人》小说在1924年和1927年的时候被纷纷传到了日本、法国和欧洲国家，机器人这个名词就向全世界铺展开来。故事情节：带感情的机器人消灭了人类，一对男女机器人相爱，世界又起死回生。161950，另一位美籍犹太人作家阿西莫夫在他的小说《我是机器人》中给出了“机器人学三定律”：机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸；机器人应执行人们所下达的指令，除非这些指令与第一定律相矛盾；机器人应能保护自己的生存，只要这种防护行为不与第一或第二定律相矛盾。17古代机器人春秋后期，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日不下”。机器马车西周时期，出现了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人──自动机。可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。二、工业机器人的发展汉代大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓车。每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。18后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”。用其运送军粮，支援前方战争。写字机器人1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭。它会嘎嘎叫，会游泳和喝水，还会进食和排泄。1773年，自动书写玩偶、自动演奏玩偶等被连续推出。现在保留下来的瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，还定期弹奏音乐供参观者欣赏。19世纪中叶出现了科学幻想派和机械制作派。1886年《未来的夏娃》问世。在机械实物制造方面，1893年摩尔制造了“蒸汽人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。191927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”。可以回答一些问题。现代机器人1952年，第一台数控机床的诞生，为机器人的开发奠定了基础。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。1948年，美国原子能委员会的阿尔贡研究所开发了机械式的主从机械手。主从机器人201959年UNIMATION公司推出的“UNIMATE”和1963年美国AMF公司推出的“VERSATRAN”

是机器人产品最早的实用机型（示教再现）。VERSATRANUNIMATE211965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议1973年，辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一台由小型计算机控制的工业机器人1980年后，日本赢得了“机器人王国”的美称各种用途的机器人：水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等德国排爆机器人相扑机器人无人驾驶振动式压路机22机器鱼“自由泳”“过龙门”在水中“戏球”自主地避开障碍物我国研制的排爆机器人2370年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。

1972年开始研制自己的工业机器人。“七五”期间，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施。上世纪90年代初期起，形成了一批机器人产业化基地。2009年10月29日中国首次使用水下机器人发现海底巨大黑烟囱。

我国工业机器人的发展日本和美国在20世纪60年代就已经开始进行机器人的研究，与他们相比较，我国还存在较大的差距，因此需要更多的人加入到发展机器人的事业中来。24理由之三：机器人做人做不了的事情。比如人们对太空的认识，对原子分子进行搬迁的机器人理由之二：机器人做人不愿意做或做不好的事。比如有毒的、高温的或危险的环境，汽车生产线上的焊接工作理由之一：提高生产效率降低人的劳动强度。比如焊机器人提高生产效率，提高汽车焊接的质量，降低工人的劳动强度。

为什么要发展机器人?机器人汽车焊接生产线汽车装配机器人25总结：三个发展阶段第二代机器人则具备了感觉能力，能对周围环境进行感知第一代机器人，属于示教再现型，即人手把着机械手或遥控，把应当完成的任务做一遍第三代是智能机器人，不仅具有感觉能力，还具有独立判断和行动的能力，并具有记忆、推理和决策的能力第一代第二代第三代26上世纪60年代，可实用机械的机器人被称为工业机器人上世纪80年代到现在，正越来越向智能化方向发展

因此，至今为止也没有一个统一的机器人的定义。国际上，关于机器人的定义主要有以下几种：机器人学是一门不断发展的科学，对机器人的定义也随其发展而变化三、工业机器人的定义（1）美国机器人协会(RIA)的定义——机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能机械手(manipulator)”。27（3）美国国家标准局(NBS)的定义——机器人是“一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置”。（4）国际标准化组织(ISO)的定义——“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务”。（2）日本工业机器人协会(JIRA)的定义——工业机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行器(endeffector)的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。（5）我国对机器人的定义——蒋新松院士曾建议把机器人定义为“一种拟人功能的机械电子装置”(amechantronicdevicetoimitatesomehumanfunctions)。28参考各国的定义，对机器人给出以下定义：机器人是一种计算机控制的可以编程的自动机械电子装置，能感知环境，识别对象，理解指示命令，有记忆和学习功能，具有情感和逻辑判断思维，能自身进化，能计划其操作程序来完成任务。29四、工业机器人体系结构三个部分

工业机器人通常由机械部分（用于实现各种动作）、传感部分（用于感知内部和外部的信息）、控制部分（控制机器人完成各种动作）。六个系统

驱动系统：提供机器人各部位、各关节动作的原动力。机械结构系统：完成各种动作。感受系统：由内部传感器和外部传感器组成。机器人-环境交互系统：实现机器人与外部设备的联系和协调并构成功能单元。人机交互系统：是人与机器人联系和协调的单元。控制系统：是根据程序和反馈信息控制机器人动作的中心。分为开环系统和闭环系统。30工业机器人一般的机械组成机身部分：如同机床的床身结构一样，机器人机身构成机器人的基础支撑。有的机身底部安装有机器人行走机构；有的机身可以绕轴线回转，构成机器人的腰。手臂部分：分为大臂、小臂和手腕，完成各种动作。末端操作器：可以是拟人的手掌和手指，也可以是各种作业工具，如焊枪、喷漆枪等。关节：分为滑动关节和转动关节。实现机身、手臂各部分、末端操作器之间的相对运动。五、机器人的分类按用途分类工业机器人、空间机器人、水下机器人、军用机器人、排险救灾机器人、教学机器人和娱乐机器人等。按主要功能分类操作机器人——主要是模仿人的手和手臂的工作。移动机器人——工业生产中带有行走机构的机器人完成运输，上下料等工作。信息机器人——主要指以计算机系统为基础的智能行为模拟装置。人机机器人——机器人和真人之间构成一个闭环系统。如假肢机器人。按坐标系统分类直角坐标型：只具有移动关节。圆柱坐标型：具有一个转动关节、其余为移动关节的机器人。球坐标型：又称极坐标式。具有两个转动关节、其余为移动关节的机器人。关节型：又称回转坐标式，具有三个转动关节的机器人。按驱动方法分类电力驱动：主要形式，步进电机、直(交)流伺服电机驱动；液压驱动：抓取能力强，工作平稳、灵敏，稳定性好。气压驱动：抓力小，成本低，稳定性差按运动控制方式分类点位控制(PTP)：机器人运动为空间点到点间的直线运动，不涉及两点间的路径规划；连续轨迹控制(CP)：含轨迹规划。按自动化功能层次分类专用机器人：以固定程序在固定地点工作的机器人。通用机器人：具有独立的控制系统，能够通过改变程序完成多种作业的机器人。施教再现机器人：具有记忆功能，由人施教后可重施教内容。智能机器人：具有各种感觉功能和识别功能，能做出决策自动进行反馈纠正的机器人。六、机器人的主要技术参数自由度指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目。工作精度包括定位精度和重复定位精度。可以用精密度、正确度、和准确度三个参数来衡量。定位精度：指机器人实际到达的位置和设计的理想位置之间的差异。重复定位精度：指机器人重复到达某一目标位置的差异程度。工作范围指机器人末端操作器所能到达的区域。工作速度指机器人各个方向的移动速度或转动速度。这些速度可以相同，可以不同。承载能力指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。七、工业机器人的现状焊接机器人主要是指利用机器人进行点焊和弧焊。点焊——要求机器人手腕握持焊接工具准确地对准所要求的焊点，焊枪不与部件的其它部位接触。通常，这些机器人所夹持的焊接工具大而重，同时还要求机器人有一个比较大的活动范围。弧焊——对材料进行连续焊接，焊接前首先要将复杂的运行轨迹示教给机器人，在需要处理较宽的焊缝时，可以编程使机器人作编织状的横摆运动。汽车工业运用这种类型的机器人最多。39松下焊接机器人开元（神钢）焊接机器人系统喷漆机器人喷漆易引发火灾，同时有害于身体健康，因此，喷漆作业是机器人特有的用途。使用喷漆机器人的另一个优点是涂层比人工喷涂的更加均匀。喷漆机器人一般采用液压驱动，具有动作速度快、防爆性能好等特点，可通过手把手示教或点位示数来实现示教。喷漆机器人广泛用于汽车、仪表、电器、陶瓷等工艺生产部门。装配机器人为完成装配作业而设计的工业机器人。装配机器人是柔性自动化装配系统的核心设备，由机器人操作机、控制器、末端执行器和传感系统组成。操作机的结构类型有水平关节型、直角坐标型、多关节型和圆柱坐标型等；控制器一般采用多CPU或多级计算机系统，实现运动控制和运动编程；末端执行器为适应不同的装配对象而设计成各种手爪和手腕等；传感系统又来获取装配机器人与环境和装配对象之间相互作用的信息。42瑞士ABB公司装配机器人43装配机器人44水下机器人：用于海底矿物探测、打捞沉船、在海上或干式船坞中修理船舶等。军用机器人：海军和空军对移动式消防机器人感兴趣，由于配有红外传感器，在紧急关头，能够作出比人更快的反应。还有装炮弹机器人等。发电厂机器人：在核发电厂，由于核燃料有放射作用，很多工作更适合于机器人操作。如：给活动筛附属装置上润滑油；阀门密封件的检修等。家用机器人组装机器人自动工厂中的机器人：机器人的未来用途是成为全自动化工厂或加工车间的一个组成部分。八、工业机器人的应用45柔性制造技术

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46柔性概念及其衡量指标制造系统的柔性，就是指制造系统的可变性，即制造系统适应产品变化和生产条件变化的特性。分类定义衡量指标设备柔性系统中的设备易于实现加工不同类型零件所具备的转换能力。系统中设备实现加工不同零件所需的调整时间，包括：1）更换磨损刀具的时间；2）为加工同一类而不同组的零件所需的换刀时间；3）组装新夹具所需的时间；4）机床实现加工不同类型零件所需的调整时间，a.刀具准备时间；b.零件安装定位和拆卸时间；c.更换数控(NC)程序时间。工艺柔性系统能够以多种方法加工某一零件组的能力，又称加工柔性，即系统能加工的零件品种数。系统不采用成批方式而能同时加工零件的品种数。47

分类定义衡量指标产品柔性系统能经济而迅速地转向生产新产品的能力，即转产能力，也称为反应柔性，表明为适应新环境而采取新行动的能力。系统从生产一种零件向生产另一种零件转换所需要的时间。流程柔性系统处理其故障并维持其生产持续进行的能力系统发生故障时生产率下降程度或零件能否继续加工的能力。批量柔性系统在不同批量下运行都有经济效益的能力。系统保证有经济效益的最小运行批量。扩展柔性系统能根据需要通过模块进行组建和扩展的能力。系统能扩展的规模大小。工序柔性系统变换零件加工工序、顺序的能力。以实时方式进行工艺路线决策的能力。生产柔性上述柔性的总和。48各种柔性的相互关系图49柔性制造技术的分类柔性制造模块（FlexibleManufacturingModule）FMM由单台CNC机床加上工件自动上下料装置组成，它能够进一步组成柔性制造单元和柔性制造系统。50柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell）FMC由2到3个柔性制造模块组成，它们之间用工件自动输送设备连接起来，能够实现自动换刀，自动上下料，自动检测（自动测量）和自动监控（对刀具状态磨损、折断等）。整个单元由计算机控制。FMC可以看成是小型的FMS，也可以看成是FMS的基本组成单元。51柔性制造线（FlexibleManufacturingLineFML）FML是处于单一品种或少品种刚性自动线与多品种中小批量的FMS之间的一种生产线。FML能加工少数几个品种零件，这些零件往往具有高度的相似性，和大批量自动生产线相类似，工件在FML中是按一定的生产节拍（时间间隔）沿一定的方向顺序输送的，输送过程中，由各种自动机床依次进行加工。FML中常见的数控机床是多轴、换箱机床。如换箱式、转塔式加工中心。52柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem）将柔性制造单元进行扩展，增加加工设备的数量(如4台以上的加工中心)，再配备完善的物料运输存储系统，加上一整套计算机控制系统来管理全部生产计划进度，并综合控制机床设备的加工过程和物流系统的储运流程，这样就形成了一个完整的柔性制造系统。535455柔性制造工厂（FlexibleManufacturingFactory）以FMS为主体，将其应用范围扩大到全厂的生产管理过程，使整个产品的制造过程（包括加工、装配、物流系统等）全部自动化，并由计算机系统将其有机的联系起来，形成制造过程全部自动化的柔性制造工厂。56柔性制造系统的基本概念

FMS是一组数控机床和其他自动化的工艺设备，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。柔性制造系统由加工、物流、信息流三个子系统组成。能构根据加工对象的变换迅速调整，适应多品种和中小批量生产。1967年，英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的FMS基本概念，研制了“系统24”。其主要设备是六台模块化结构的多工序数控机床，目标是在无人看管条件下，实现昼夜24小时连续加工，但最终由于经济和技术上的困难而未全部建成。起源及发展ＦＭＳ概念57同年，美国的怀特·森斯特兰公司建成OmnilineI系统，它由八台加工中心和两台多轴钻床组成，工件被装在托盘上的夹具中，按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工。这种柔性自动化设备适于少品种、大批量生产中使用，在形式上与传统的自动生产线相似，所以也叫柔性自动线。日本、前苏联、德国等也都在60年代末至70年代初，先后开展了FMS的研制工作。1976年，日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元(简称FMC)，为发展FMS提供了重要的设备形式。柔性制造单元(FMC)一般由1-2台数控机床与物料传送装置组成，有独立的工件储存站和单元控制系统，能在机床上自动装卸工件，甚至自动检测工件，可实现有限工序的连续生产，适于多品种小批量生产应用。

5870年代末期，FMS在技术上和数量上都有较大发展，80年代初期已进入实用阶段，其中以由3—5台设备组成的FMS为最多，但也有规模更庞大的系统投入使用。1982年，日本发那科公司建成自动化电机加工车间，由60个柔性制造单元（包括50个工业机器人）和一个立体仓库组成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件，此外还有一个无人化电机装配车间，它们都能连续24小时运转。这种自动化和无人化车间，是向实现计算机集成的自动化工厂迈出的重要一步。与此同时，还出现了若干仅具有FMS基本特征，但自动化程度不很完善的经济型FMS，使FMS的设计思想和技术成就得到普及应用。59工件输送处60柔性制造系统的组成

61加工系统加工系统的机床类型及配置形式数控（CN）或计算机数控（CNC）车、铣、刨、磨机床和齿轮加工机床。加工棱体类零件的FMS，机床一般选择卧式、立式或立卧两用的数控加工中心。加工回转体类零件的FMS，采用的是能够加工轴类和盘类零件的车削加工中心。62特征a)互替形式b)互补形式c)混合形式简图生产柔性低中高生产率低高中技术利用率低中高系统可靠性高低中投资强度比高低中63机床自动上下料装置托盘——托盘是工件与夹具的一个载体。它的作用是实现工件夹具系统与输送装置以及加工设备之间的连接作用。采用随行托盘的目的是给工件运送和装卸提供方便。所以托盘必须采用统一的结构形式。托盘结构——一般做成正方形或长方形的板，又叫板式托盘，托盘的顶面是一平面，有T型槽或矩阵分布的孔用来安装和固定夹具，夹具与托盘靠定位键定位，用螺栓把紧；托盘的底面有输送基面，还有导向和定位结构，其精度很高，以便在输送装置或机床工作台上定位和安装。64托盘缓冲站——一种待加工零件的中间存储站一般设在机床旁边，使待加工零件排队等待机床空闲后进行加工。65托盘交换器——用来实现托盘缓冲站与机床之间工件装卸的装置。常用的有两种结构形式。66机器人（机械手臂运送工件）67加工系统的监控FMS的工作过程大多是在无人操作和无人监视的环境下进行的，所以，为保证系统正常运行，必须对系统运行状态和加工过程进行监控。系统运行状态监控主要是检测、收集系统各部分的运行信息，如加工设备、物流设备、系统安全监视等信息，作出相应处理。加工过程监控主要是对零件精度进行检测和对加工刀具进行监控。6869据国外资料显示，产品和零件的整个生产过程中，毛坯料、在制品、成品的运输及存放时间大约占整个生产过程的95%，而花在机床上的时间只有5%，在这5%中，机床真正切削的时间只占30%，其余70%的时间都在零件的装夹、定位、测量、换刀和机床调整等方面了。合理选择物流系统是提高设备利用率、提高FMS生产率的有效措施。物流系统物流系统的功能运输装卸功能存储功能物料识别功能70运输装卸功能在正确的时候，将正确的物料（工件、刀具）运送（装卸）到正确的地点，主要的运输路径如图所示。托盘缓冲站自动化仓库机床机床工件刀具装卸站中央刀库机床主轴机床刀库刀具71存储功能在制造系统中，工件（毛坯、半成品、成品）和刀具等物料许多时间是处于等待和准备的状态，所以物流系统还包括仓库和缓冲站，用以暂时存放物料。物料识别功能物料（工件和刀具）在系统中流动过程中，其位置、数量及性质是在不断变化的。因此系统需要对物料进行识别和编号，这样才能对它们进行有效的控制和管理。72辊道输送机自动运输小车搬运机器人主要的物料运输装置自动运输小车分为：有轨小车和无轨小车。有轨小车有地面轨道和高架轨道两种。无轨小车是指无人驾驶的自动导引小车（AGVAutomatedGuidedVehicle）。AGV有线导、光导、遥控制导等几种形式。73物料输送形式按输送设备的不同，FMS通常有以下4种输送方式：直线型输送方式环形输送方式网型输送方式单元输送方式输送设备作直线运动，在输送线两侧布置机床。一般用于工件按规定顺序输送的情况，类似于自动线，它配置中央仓库和缓冲站后，可具有较大的柔性。

直线型输送方式74环型输送方式输送线路为封闭环型输送线，内部还有支线，可形成多环线，机床布置在环线的内侧或外侧。这种方式的内部储存功能较大，运输线路较为灵活，一般可不配中央仓库。

75网型输送方式这种方式用自导运输小车作为输送设备它的运输线路是多结点的网状型式，其工件的输送非常灵活。配合中央仓库使用，生产柔性很大，适用于小批量多品种生产。76单元型输送方式是在以机器人为中心、机床就布置在以机械手臂长度为半径的圆周上。它主要用于加工回转体零件的柔性制造系统。77直线型输送和环型输送方式——通常采用滚道输送机，形成直线或环线形式，它们的运行效率比较高，适用于工件批量较大的生产。网型输送和单元输送方式——使系统的柔性很高，工件的输送路线较为灵活自由适用于多品种混合批量的生产。输送方式对比78物料存储设备自动化立体仓库由多层货架堆垛起重机（堆垛机）进出库装卸站计算机控制和管理系统自动化立体仓库的多层货架79堆垛机堆垛机是立体仓库实现自动装货和取货的主机，它能够根据控制系统的指令，将入库的货物放入指定的仓位，或者从仓库中找出所需要的货物。3个运动机构使堆垛机可以沿3个方向运动。80进出库装卸站在立体仓库的巷道端口处有进出库装卸站。物料入库→输送设备→进出库装卸站→堆装机→指定仓位物料出库→指定仓位→堆装机→进出库装卸站→输送设备计算机控制和管理系统实现物料自动存取识别和登录物料信息储存物料时由计算机控制堆垛机运动到物料存放地址，将物料存进去；取出物料时，计算机控制堆垛机自动找到存放地址，将物料取出。81识别和登录物料信息物料在FMS中流动前，首先在自动化仓库的自动储存/检索系统中进行登记。由管理员将物料名称、物料代码、数量、批次、存放地址以及条码或电子标签信息等输入计算机，方便检索和跟踪管理。FMS中物料一般采用条形码识别技术或无线射频识别技术（RFID）进行编码。采用条码技术给物料贴上条码，价格低廉。但扫描不是十分方便，扫描器需在可视范围内才能识别。用无线射频技术给物料贴上电子标签，读取很方便，不要求目标在可视范围内。且采用电子标签能够随时更新物料信息。82控制系统控制系统的功能83控制系统的体系结构FMS是一个复杂的制造系统，必须采用递阶控制的方式，即通过对系统的控制功能进行正确、合理地分解，划分成若干层次，各层次分别进行独立处理，完成各自的功能，层与层之间在网络和数据库的支持下，保持信息交换，上层向下层发送命令下层向上层反馈命令的执行结果。递阶控制结构的优点——为定义模块化系统，特别是为实现任务分解功能，提供了一个较好的参考模型。有利于提高系统的稳定性，设计维护方便。84FMS的递阶控制结构一般采用三层。在CIMS的五层递阶控制结构中，FMS相当于CIMS模型的底下三层。85控制系统的任务设备级按上级命令，直接控制加工机床、机器人、托盘交换器、三坐标测量机等完成各项操作，并向上级控制器反馈命令执行信息。设备级控制器有：NC（数控系统），PLC（可编程控制器），RC（机器人控制装置）等。86工作站级加工工作站接收上级控制器下达的加工任务和数控加工程序向下级控制器分配加工任务和加工程序，并下达加工指令；刀具工作站按上级控制器指令进行刀具分配和管理；物流工作站按上级指令及时运送夹具、托盘、工件、刀具等物料；将设备级的执行信息和反馈信息向上级反馈。87单元级接收计算机辅助生产管理系统（如MRP或ERP）输入的生产计划信息，同时接收CAD/CAM集成系统输入的工艺信息和数控加工程序；对任务加工时间、顺序作出决策，并将任务和工艺信息及程序向下级分配；对刀具调用及管理作出决策并向下级下达指令；根据接收的反馈信息对系统进行监控，并及时作出调度决策。88柔性制造系统的特点

侧重点内容硬件有两台以上的数控机床或加工中心以及其他的加工设备；有一套能够自动装卸的运输系统；有一套计算机控制及信息通信网络控制系统。软件运行控制系统；质量保证系统；数据管理和通讯系统功能能自动管理工件的生产过程，具有调度优化能力；通过改变软件或系统参数能适应不同零件组的加工；物流自动，混流加工89柔性制造系统的发展趋势

向小型化和单元化方向发展避免因强调规模而导致的成本过高、可靠性差的缺点，向适合于中小企业的小型化、单元化系统发展。向模块化和集成化方向发展思路是以小型化、单元化的小型FMS为基本模块，进而组成FMS，再由FMS组成CIMS。单项技术性能与系统性能不断提高将各种先进的技术手段尽可能地应用到这一领域中，提高其自诊断、自纠错、自修复、自学习、自协调、自重组的能力。90

重视人的因素目标是实现人-技术-组织的兼容和人机一体化。应用范围逐步扩大金属切削FMS；金属热加工和装配……91计算机集成制造技术

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92“自动化孤岛”CIMS的产生背景及其发展历程CAD/CAM/CAE/CAPP等单元技术的充分发展，为制造企业提高生产效率、保证产品质量等提供了保障。但是也造成企业缺少整体规划，产品信息数据不能共享，造成“自动化孤岛”。计算机网络和系统集成技术，使得企业内部信息和数据实现了及时性、准确性和共享性。以信息、过程、企业集成为特征的CIMS应运而来。93将“自动化孤岛”集成在一起以产品生产的自动化为需求驱动单元技术的集成应用优化生产要素间的配置信息流动的单向性，产品生产模式也是传统的串行方式解决企业中各个自动化孤岛之间的信息交换与共享。包括企业建模、系统设计方法、软件工具与规范，异构环境与子系统的信息集成，如MRPII，JIT等，其特点表现为：信息集成优化(以早期计算机集成制造为代表)94将“自动化孤岛”集成在一起产品开发模式由传统串行模式向并行模式转换，强调群组协同工作，特点表现为：过程集成优化(以并行工程为代表)产品设计和相关过程的并行化处理信息流的多向性，产品生产模式的并发性95将“自动化孤岛”集成在一起企业内外部资源实现优化利用，实现敏捷制造，以企业间实现动态联盟、形成扁平式企业的组织管理结构，实现产品型企业等为特征，其特点体现在：企业间集成优化(以敏捷制造为代表)企业动态联盟的需要，应对快速多变的市场敏捷制造新模式系统集成的“高鲁棒性”96计算机集成制造系统的基本概念

CIMS是英文ComputerIntegratedManufacturingSystems的缩写，直译就是计算机集成制造系统。计算机集成制造（CIM）的概念最早是由美国学者哈林顿博士于1973年提出的，其基本出发点是：企业生产的各个环节（从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务）的生产经营活动是不可分割的整体，彼此之间紧密联系。（系统观点）整个生产制造过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程，最终形成的产品可看成是数据的物理表现。（本质）97

CIMS定义：CIMS是通过计算机硬软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术。将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。国家科委高字[1997]250号文定义：CIMS是企业组织、管理和运行的新模式。它综合运用现代制造技术、信息技术、自动化技术和管理技术，将企业各项活动中的人、技术和经营管理，以及信息流、物流和资金流有机集成，并实现企业的整体优化从而达到产品上市快、质量高、成本低和服务好，使企业赢得市场竞争。98计算机集成制造系统的组成两个支撑模块计算机网络分系统环境，交流的平台数据库分系统“信息仓库”四个功能系统99

管理信息子系统以企业资源计划(ERP)或制造资源计划(MRPII)为核心涵盖市场销售、物料供应、生产计划与控制、财务管理、成本、库存和技术管理等内容——神经中枢。工程设计子系统包括CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM等子系统(C4P)及它们的集成。制造自动化子系统含制造设备子系统、物料储运子系统、物流子系统、制造信息子系统、制造过程生产计划调度与控制子系统——是CIMS中信息流与物流的结合点。质量保证子系统采集、存储、评价与处理在设计、制造过程中与质量有关的信息。100计算机集成制造系统的体系结构公司级——执行经营管理和战略决策工厂级——控制生产管理。信息管理、制造工程管理等车间级——负责协调车间的生产和辅助工作单元级——负责相似零件分批通过工作站的顺序和管理物料贮运，检验及其辅助性工作工作站级——负责指挥和协调车间中设备小组的活动设备级——负责具体的加工、装配或者测量面向CIMS功能构成和控制结构的体系结构——六层递阶控制结构101面向CIMS寿命周期的体系结构——三维结构：通用程度维、生命周期维和视图维

生命周期维通用程度维视图维功能信息资源组织通用部分通用专用102面向CIMS集成平台的体系结构硬件/操作系统层系统层通用服务层应用层103我国“863计划”中将CIMS确定为自动化领域的主题研究项目之一，并规定了我国863/CIMS的战略目标为：跟踪国际CIMS有关技术的发展；掌握CIMS关键技术；在制造业中建立能获得综合经济效益并能带动全局的CIMS示范工厂，通过推广应用及产品化促进我国CIMS高技术产业的发展。我国实施CIMS的效益经过十多年的努力，已形成了一个健全的组织和一支研究队伍；实现了我国CIMS研究和开发的基本框架；建设研究环境和工程环境，包括一个国家CIMS实验工程中心和7个单元技术开放实验室，完成了一大批课题的研究工作，陆续选定了一批CIMS典型应用工厂作为利用CIMS推动企业技术改造的示范点；这些工厂包括飞机、机床、大型鼓风机、纺织机械、汽车、家电、服装以及钢铁、化工等行业。ThankYou!105概述先进制造模式的运作123先进制造模式及其支撑环境4先进制造模式的管理技术第五章先进制造模式及其管理技术106先进制造模式及其管理技术概述1107先进制造模式——应用和推广先进制造技术的制造模式称为先进制造模式。制造模式——一种制造哲理，具体表现为生产系统和管理方式的集成，它支持制造企业的发展战略，包括了与一定的社会生产力发展水平相适应的企业体制、经营、生产组织和技术系统的形态和运作方式的总和，是应用和推广制造技术的组织形式。一、基本概念制造模式＝组织形式108技术与需求驱动——二、先进制造模式产生的时代背景企业必须具有新的制造模式信息技术改变了人类的生活，需求呈现个性化、多样化市场多变、快变，全球经济一体化，必须参与世界竞争信息技术与网络技术使得异地制造、合作制造、24小时不间断制造成为可能，合作与竞争并存成为趋势企业生存的关键——核心能力、快速响应能力109适应新型市场环境的制造企业新特征——快速生产出市场需要产品的生产的瓶颈是快速产品创新能力（设计、生产、销售、服务）决定产品成本和利润的主要因素是新产品中所含知识及创新的价值新的资源利用方式——异地资源利用新的企业——学习型企业新的竞争方式——培养核心能力、合作先进制造技术＋先进制造模式＝学习型企业110企业制造模式变革企业组织结构的变革——金字塔式的多层生产管理结构向分布式扁平化的网络结构转变；固定组织形式向动态、自主管理的团队化组织形式转变工作方式的变革——传统顺序工作方式向并行工作方式转变制造系统中人的地位的变革——以技术为中心转向以人为中心企业经营理念的变革——质量品牌战略，社会责任和人本文化意识企业竞争关系的变革——纯竞争转向动态结盟式的合作三、先进制造模式的新思想专业化分工与科学递阶层次控制的传统管理方式的重大变革111四、企业制造模式的演进手工与单件生产——基本特征作坊式的生产，生产者就是作坊主；通用机床，产品可靠性和一致性差；生产成本高，效率低；工厂组织结构松散，管理层次简单。机器与大批量生产——互换性技术、生产系统中的传送带、科学管理、汽车装配自动流水线产品设计、制造与管理的标准化和专业化生产装配线和专用设备纵向一体化的塔型多层管理体制，实现厂内自制112制造系统集成与大量定制生产——T/C/Q/S，高效、敏捷、集成柔性自动化与多品种生产——市场的多变性、用户的个性化、产品品种多样化、生产动态化刚性自动化的工序分散，生产节拍固定，顺序流水线生产柔性自动化的工序集中，生产节拍可变，非顺序的物料输送，高效灵活，低成本个性化需求、以顾客为中心、以服务取胜、

信息高度集成、拉式生产；精良生产；敏捷制造；并行工程；成组技术虚拟制造；绿色制造；独立岛制造；智能制造先进制造模式113LeanProduction（LP）精益生产AgileManufacturing（AM）

敏捷制造VirtualManufacturing（VM）

虚拟制造IntelligentManufacturing（IM）

智能制造BionicManufacturing（BM）

生物制造Clean(Green)Manufacturing（GM）

绿色制造DisperseNetworkManufacturing（DNM）

分散化网络制造先进制造模式114先进制造模式及其支撑环境2

115一、制造模式的层次性技术方法层(MethodandTechnologyLevel)一些相对独立的技术方法系统方法层(SystematicMethodLevel)强调方法和技术的综合集成哲理层(PhilosophicLevel)强调的是一种思想，一种理念116先进制造技术和先进制造模式是两个不同的概念。但在实际中它们经常被混淆。从研究对象上，先进制造技术主要包括三类：设计技术、制造技术和管理技术。1、技术方法层先进加工工序中的物流技术——工业智能技术、数字化制造技术和产品、精密制造技术、绿色制造技术、虚拟制造与分散网络制造技术、快速响应制造技术等。各种先进制造技术——加工自动化及设备，材料加工工艺技术，少无切削加工技术，超精密加工技术，超高速加工技术，特种加工技术，可装配性工艺及装配自动化，检测自动化及在线质量控制，物流系统及辅助过程自动化。（1）制造技术117针对生产系统的工程设计技术——计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,CAD)，计算机辅助工程(ComputerAidedEngineering,CAE)，计算机辅助工艺设计(ComputerAidedProcessPlanning,CAPP)，面向X设计(DesignFor“X”,DFx),可靠性设计，健壮设计，优化设计，精度设计，反求工程技术，快速原型设计，疲劳设计等。（2）设计技术按照生产管理的功能模块，针对不同的管理职能有不同的具体管理技术和方法。（3）管理技术118生产计划和控制中的管理技术——看板系统(KanbanSystem)，物料需求计划（MRP）等。产品设计与开发中的管理技术——成组技术(GT)，质量功能部署（QFD）等。（3）管理技术组织管理技术——企业集成与建模管理技术——IDEF方法、工作流建模技术等。质量管理技术——质量功能环（QualityCircle），ISO9000质量认证系列，统计质量控制等。信息交流上的管理技术——各种计算机通讯技术，电子数据交换技术(ElectronicDataInterchange,EDI)，产品代码识别技术等。1192、系统方法层各种独立的技术和方法经过充分发展后，可以形成一套系统技术。对此将其分为制造系统、生产管理系统。（1）制造系统成型的先进制造系统主要有：柔性制造系统(FMS)虚拟制造(VirtualManufacturing)敏捷制造（Agilemanufacturing）计算机集成制造(ComputerIntegratedManufacturingSystem,CIMS)绿色制造(GreenManufacturing)120再制造(AgainManufacturing)智能制造(IntelligentManufacturing)全息制造系统/全能制造系统(HolonicManufacturingSystem)分散化网络制造(DispersedNetworkManufacturing)单元制造系统(CellManufacturing)生物制造(Bionicmanufacturing)多代理制造(Multi-agentmanufacturing)分形制造系统（FractalManufacturingSystem）可重构制造系统(Re-configurableManufacturingSystem)（1）制造系统121（2）生产管理系统质量管理——全面质量管理(TotalQualityManagement,TQM)产品开发管理——并行工程(CurrentEngineering,CE)企业流程管理——商业流程再造(BusinessProcessReengineering，BPR)在生产管理系统上，除了各种专门负责某一方面的系统管理方法以外，还有综合的负责专门的职能管理的生产管理系统，主要有：后勤供应链管理——计算机辅助后勤支持系统(ComputerAidedLogisticsSupportSystem，CALSS)供应链管理(SupplyChainManagement,SCM)快速反应系统(QuickResponseSystem)122注重于企业中人因集成管理——以人为中心的生产系统（AnthropocentricProductionSystems，APS)计算机集成人机制造（ComputerIntegratedMan—MachineManufacturing—CIM3）（2）生产管理系统偏重于生产管理的系统管理——准时制制造（JITManufacturing）独立制造岛(Islandmanufacturing,IM)基于作业的管理（ActivityBasedManagement，ABM）精益-敏捷-柔性生产(Lean-Agile-FlexibleManufacturing,LAF)制造资源规划(ManufacturingResourcesPlanning,MRPII)123先进制造的作用——精益生产是生产发展史上的转折点特点——全面性，准确性对应的系统方法——精益生产、准时化制造、全面质量管理、全面制造管理等。3.哲理层（1）精益化制造哲理先进制造中的作用——深刻分析出21世纪制造所面临的挑战，制定了应付的战略。特点——变化性，时间性对应的系统方法——敏捷制造、快速响应制造、虚拟组织、虚拟企业、扩展企业、网络制造等。（2）敏捷化制造哲理124（3）智能化制造哲理（4）分散网络化制造哲理先进制造中的作用——智能化是先进制造发展的基础。特点——自动化，柔性，智能性，系统性，适应性对应的系统方法——柔性制造系统、计算机集成制造系统、智能制造系统、敏捷－精简－柔性生产系统、集成人机制造等。先进制造中的作用——分散化网络制造是未来制造的一种必然趋势，它是未来制造模式和生产模式的基本形态。特点——分布性，虚拟性，并行性，自组织性等。对应的系统方法——虚拟制造、数字工厂、多代理制造、分散化网络制造、自主性分散化制造、单元制造、分形制造、全息/全能制造系统、生物制造中的细胞、独立制造岛等。125（5）社会化制造哲理先进制造中的作用——社会化制造是制造的一个必然发展方向，它是制造的核心之一。特点——环境协调性，文化协调性，地域协调性，人本主义对应的系统方法——绿色制造、再制造、基于不同文化的制造模式、基于地域和人种特性相互协调的生产，以人为中心的生产系统、基于思考方式的制造模式等。126二、先进制造模式的集成关系先进制造模式按照其哲理层分为敏捷制造、精益生产、智能制造、分散网络化制造和社会性制造五类，其相互之间可形成集约化的关联特性。五种典型先进制造模式之间的集成关系快速变化的市场环境敏捷制造战略网络制造组织网络状的结构和运行网络中节点的运行网络制造精益生产智能制造社会化发展方向不断发展的人类需求社会化制造生态、文化的制造环境基于人和制造的制造过程相应的制造基础、手段和理论127制造战略——敏捷制造战略基本组织形式——网络化制造基础支柱——精益生产和智能集成制造制造的发展方向——社会化制造1、主要结论21世纪制造模式的集成结构模型1282、21世纪制造模式的集成结构模型现今的生产竞争环境被人们称为超竞争环境，这种环境的特点是企业创新所带来的竞争优势只能维持很短的时间。现代制造模式借助信息技术，来适应和主导快速变化的市场条件。将这种基于信息时代特点、适应信息时代要求的制造模式称为21世纪制造。129信息时代快速变化的环境决定了21世纪制造的目标战略，即充分利用信息网络技术对于超竞争环境中的各种变化做出快速的反应;企业具有敏捷竞争力战略的实施已经不可能通过通常的集中式、层级式的制造组织形式来完成，而必须由新的网络组织形式来实现；新的网络组织形式继承了原来的制造组织的特点，在此基础上构成了21世纪制造模式的集成结构模型。130网络化制造社会化制造敏捷制造精益生产智能制造21世纪制造21世纪制造模式的集成结构模型1313、21世纪制造模式的支撑环境先进制造模式1321950年，日本丰田汽车公司总裁丰田英二和副总裁大野耐一等一行人考察了美国底持律的福特公司的轿车厂。当时这个厂每天能生产7000辆轿车，比丰田公司13年的轿车累计产量还要多。三、典型的先进制造模式之一——精益生产考察结论：大量生产方式不适合日本

1、精益生产的产生背景133大量生产方式不适合日本规模经济法则面临考验战后的日本经济萧条，缺少资金和外汇。不可能花费大量外汇去购买美国的技术和设备，也不可能花巨资去建福特那样的工厂。日本的经济和技术基础与美国相距甚远。日本当时还面临着需求不足的困难，他们所期望的生产量仅为美国的几十分之一。“规模经济”法则在这里面临着考验。原因在于——根据日本国情，丰田英二和大野耐一等人提出了解决问题的方法，形成了完整的丰田生产方式——准时制生产方式，使日本的汽车工业在1980年一举超过了美国。当时产量达到了1300万辆/年，占世界汽车总量30％以上。134不同点(原)制造模式准时制制造模式生产方式1.方式不同推动式拉动式2.方法不同用过量在制品保均衡生产指令是作业计划白夜班间无间隔后工序驱动，不积压看板生产，计划指导白夜班间隔四小时3.物流组织不同单一品种，大批量送货制，工序间运输工具是小车多品种配套小批量取货，工序间运输工具是滑道劳动组织1.人机结合方式不同一人一机，人工负荷率27％一人多机，人工负荷率65％以上2.平面布置不同一字型U型等3.协同作业不同上下工序间联合松散下工序驱动上工序4.劳动定额的内容不同机动时间＋手动时间手动时间，不包括机动时间135不同点(原)制造模式准时制制造模式管理体制1.生产工人地位不同工人找人解决问题各类人员到场服务2.车间主任地位不同车间围绕科室转，科室服务不主动以车间主任为首，科室围绕车间现场提供准时优质服务3.车间现场地位不同没有形成以现场为中心的体制以现场为中心，维修人员现场屯驻，工具直送工位集配管理4.考核方法不同各科都考核车间，所有责任都落实到车间，车间无考核权a.车间对提供必备条件和服务的科室有权考核b.车间的工作成果是考核科室依据，形成车间为核心的利益共同体136不同点(原)制造模式准时制制造模式质量管理1.管理的范围不同只注重主体工序把主体工序拓展到环节工序和辅助工序，实行全过程管理2.管理的重点不同以检察员的专检为主贯彻以生产工人自控为主，以预防为主的方针3.管理的地位不同管理地位不明确是企业管理的重点现场文明管理1.内容不同只抓现场文明卫生和安全生产除现场文明卫生和安全生产之外，重点抓人、时间、空间结合的整体优化2.方法不同靠专职人员监督检查为主要手段的管理方法管理者现场指导，开展不间断的5S活动和定置管理，强调以提高人的素养为主的管理方法137结论：LP必将成为二十一世纪标准的生产体系美国为重新夺回其在汽车工业的龙头地位，于1985确立了“国际汽车研究计划”，由麻省理工学院牵头，历时5年，对全世界90多家汽车公司进行了大量的对比、分析和研究，于1992年出版了名为《改变世界的机器》一书，该书中，首次将丰田生产方式称为精益生产（LeanProduction）。精，即少而精，不投入多余的生产要素，只是在适当的时间生产必要数量的市场急需产品（或下道工序急需的产品）；益，即所有经营活动都要有益有效，具有经济效益。138核心思想：精简

2、精益生产的概念及其内涵（1）精益生产概念精益生产是一种有效地运用现代先进制造技术和管理技术成就，从整体优化出发，满足社会需求，发挥人的因素，有效配置和合理使用企业资源，优化组合产品形成全过程的诸要素，以必要的劳动，在必要的时间，按必要的数量，生产必要的零部件，杜绝超量生产，消除无效劳动和浪费，降低成本、提高产品质量，用最少的投入，实现最大的产出，最大限度地为企业谋求效益的新型生产方式。139（2）精益生产的内涵精益生产方式既是一种以最大限度地减少企业生产所占用的资源和降低企业管理和运营成本为主要目标的生产方式，又是一种理念、一种文化；精益生产的实质是管理过程，包括人事组织管理的优化，大力精简中间管理层，进行组织扁平化改革，减少非直接生产人员；推行生产均衡化、同步化，实现零库存与柔性生产；推行全生产过程（包括供应链）的质量保证体系，实现零缺陷；减少和降低任何环节上的浪费，实现零浪费；实现拉动式准时化生产方式，以最优品质、最低成本和最高效率对市场需求作出最迅速的响应。140综合精益生产的内涵，其追求

☆零库存☆零浪费☆零缺陷☆零故障☆零停滞

5项“零”目标生产过剩不必要的动作等待不必要的搬运零件过度加工多余库存缺陷、返工141（3）精益生产V.S大批量生产项目大量生产方式精益生产优化范围资源，内部管理大生产系统看待库存是必要的是万恶之源业务观严格分工和控制相互协作，流程精简质量观次品是必然的零缺陷人附属于岗位强调能动性、协调142以用户为“上帝”为用户提供适销对路的产品、适宜的价格、优良的质量、快速的交货和优质的服务。以“人”为中心充分发挥人员的创造性和积极性；扩大雇员及其小组的独立自主权；培养职工成为多面手；采用并行工作方式以工作团队（TeamWork）的形式进行产品开发。

3、精益生产的特点143以精简为手段精简企业组织结构精简工作环节采用柔性加工设备，减少直接劳动力库存应大幅减少，实现“零库存”采用成组流水线JIT供货方式适时、适量地供应合适的零部件。“零缺陷”工作目标“DoItRightTheFirstTime”——“第一次就把事情做对”。1444、精益生产的体系结构全员现场5S活动·

观念革新·

全员改善活动准时化生产JIT全面质量管理TQM成组技术GT精益工厂挑战5项零极限目标1455S是“整理、整顿、清洁、清扫、素养”这5个词的日语罗马拼音的缩写。即：Seiri―整理Seiton―整顿Seiso―清洁Seiketsu―标准化作业Shitsuke―技能和道德的培养（1）全员参与的5S现场管理1）5S的概念——146整理——1）有用与无用物品的判定；2）判定后处理；3）建立一套无用物品的废弃程序（如申请、提交、审批程序）。整顿——对整理后现场留下的物品进行科学合理的布置和摆放。整顿后可以使工作场所布置井然有序一目了然。减少找寻物品的时间。清扫——保持现场设备、工具、物品及环境的整齐清洁。清洁——是指维持整理、整顿、清扫之后的现场以及设备的完美状态。素养——指每位员工应养成良好的生活和工作习惯自觉遵守规章制度，工作积极主动。147要保持生产场地环境优雅，机械设备干净明亮、工位器具摆放有序，文件、资料各归其位、易于查找。这样才能激发人们的工作热情，减少事故的发生率，保证安全、提升产品的质量和企业的竞争力。5S现场管理不仅是为了整理清扫，而是让员工在每天的整理、整顿、清扫、清洁中逐渐培养一种习惯或素养，自觉维护和管理生产现场。2）5S的内涵——1483）5S在现场管理中的作用——（1）提高工作效率。（2）保证质量。（3）保证安全。（4）预防为主（5）使工作环境整洁、有序。不良的现场管理会导致企业在资金、场所时间等资源方面的浪费；破坏正常的工作秩序，影响员工的工作积极性；有损企业形象；低下的工作效率、工作质量和产品质量等。返回149（2）准时化生产Just

In

Time适品·适量·适时对不起我现在不需要我没地方放置請收下吧减少库存消除浪费1501）传统生产方式与JIT生产方式的比较传统方式——由计划部门根据市场需求，计算出每种零部件的需要量和需求时间，并向各工序同时下达生产（订货）指令。各工序按生产计划开工生产，并将生产出来的零部件推送到下一道工序，但对下一道工序当时是否需要这些零部件并不考虑。这种方式被称为“推动式”生产组织与控制方式。物料流与信息流分离物料流151传统方式存在的问题——由于工序间缺少必要的信息沟通，往往造成中间产品过多或过早的生产，造成中间产品的大量积压。如果市场需求发生变化，企业通过修改生产计划来改变生产很困难。152JIT生产方式——为了能够在必要的时刻，按必要的数量，生产必要的产品，准时化生产采用了一种独特的生产组织与控制方式，即“拉动式”生产组织与控制方式。“拉动式”生产中，生产计划部门只把生产计划下达到最后一道工序。最后一道工序对其上游工序提出物料需求，上游工序根据需求开始生产。最后工序只在必要的时间到前一工序领取必要数量的必要零部件，前一工序在零部件被领走后，立即开始生产和领走部分的种类、数量相同的零部件。这样依次类推，直到最前工序。物料流与信息流相结合153

传统生产方式JIT生产方式控制系统推动式拉动式物流状况上游加工，下游接收下游向上游提出要求信息流状况工序与计划部门之间工序与工序之间物流与信息流的联系分隔结合控制结果容易造成中间产品的积压真正做到“适时、适量、适物”传统生产方式与JIT生产方式的比较1542）JIT的实现方法JIT生产同步化弹性作业人数生产均衡化质量保证155生产过程同步化合理布置设备制定合理生产节拍后工序领取流程缩短作业更换时间生产过程同步化——理想状态是“一个流”生产，即只有一个工件在各道工序间流动，上下工序紧密衔接，无在制品库存，生产过程永远流动，无停工待料。设备按工件加工工艺顺序布置成相互衔接的生产线。缩短停机或不停机更换刀具夹具、模具的时间和作业更换后调整、检查等所需时间。后面工序需要时到前面的工序领取所需工件，前面工序只按被领走的数量和品种进行生产生产线上前后出产两个相同制品的时间间隔。156生产过程均衡化——不同规格、品种的零件/产品出产量在一天中要平衡。这样有利于车间生产负荷的均衡化。1）制定合理生产计划，控制产品投产顺序。2）专用设备通用化，在专用设备上增加工夹具以加工多种不同的零部件或产成品。3）制定标准作业、合理操作顺序和操作规范。157弹性作业人数确定——根据每月生产量的变化，相应地增减生产中的作业人数，排除多余人员，使人员达到最少，从而降低成本。1）适当的设备配置。2）培养训练有素、具有多种技能的操作人员，即“多面手”。3）制定或改善标准作业组合。158质量保证——提高质量和降低成本是JIT生产的双赢新观念。1）在源头预防或探测差错，使设备和生产线能够自检不良产品，一旦发现异常可以停止设备运行。2）生产一线操作人员发现产品或设备问题，可自行停止生产。159例1某汽车公司按市场需求组装A、B、C三种汽车，假设每月工作20天，每天一班，每班8h，每种汽车的产量如下表：产品型号月产量（辆）日产量（辆）生产节拍(min)A48002402B24001204C1200608计算每种产品的生产节拍生产节拍=一天的工作时间／一天生产数量160安排的生产方式第一种方式，一个月内每种汽车各生产一次：A（4800）---B（2400）---C（1200）第二种方式，每天生产各品种一次：A（240）---B（120）---C（60），一个月20天重复20次。第三种方式，三种产品混线生产，三种产品的产量比例分别为A占1/2，B占1/4，C占1/8，最小公约数为1/8，即A占4/8，B占2/8，C占1/8，则可按4个A、2个B、1个C组成产品组混线生产。161第三种生产方式的投产顺序：AAAA-BB-C或者A-B-A-C-A-B-A或者B-A-A-C-B-A-A等顺序重复生产，共重复60次。组合产品组的生产节拍：产品组节拍=1天工作时间/产品组产量，即生产节拍为：8×60×60s/420≈70s产品型号月产量（辆）日产量（辆）生产节拍(min)A48002402B24001204C1200608ABC混合生产840042070s162例2某企业的生产车间接到任务，要生产一组产品，需要经过铣、钻、磨、装配和包装等六道工序，每周生产3200件，所有这些产品的加工过程相似，需要的工人相同。该企业每周工作5天，每天工作8小时。该产品每道工序的单位加工时间见下表：工序加工时间（秒）工序加工时间（秒）铣（M）80装配线180钻（D）30装配线2180磨（P)60包装30各工序加工时间相差较大，如何实现生产的同步化和均衡化呢？ 163经调查：铣、钻、磨床尚有剩余生产能力，因此在不影响其它生产条件下，可进行适当调整。所有装配线和包装依靠手工完成，只需提供工作台和工具步骤1：计算单件产品生产时间 步骤2：计算符合单件产品生产时间的每小时生产量164步骤3：计算每道工序的每小时的生产能力，以及每道工序所需工作台的数目。（1）包装——取1个工作台，尚有生产能力剩余工序加工时间（秒）包装30165（2）装配线2——应该有4个工作台工序加工时间（秒）装配线2180166（3）装配线1——工序加工时间（秒）装配线180取2个工作台，尚有生产能力剩余167完成铣、钻、磨三道工序所需时间为170秒。每小时可完成21.2单位的产品（4）微型加工单元——工序加工时间（秒）铣（M