智能制造工程管理 第二章 智能制造的全生命周期管理

第2章智能制造的全生命周期管理引言01研发过程管理0203生产过程管理运维过程管理04企业生态系统管理0605供应链管理合肥工业大学管理学院2.1引言设计生产运维高端装备制造是指设计、生产、运维等制造全过程智能制造智能制造是一种通过自动化、大数据、人工智能等技术，实现高效、高质量、高灵活性的制造模式。全生命周期管理全生命周期管理是一种从产品需求分析、研发、生产、运维到退役的集成管理方法，旨在提高产品质量、降低生产成本、减少对环境的影响。高端装备高端装备是制造业的核心，其研发和生产需要运用先进的技术和严格的管理方法。合肥工业大学管理学院2.2研发过程管理高端装备研发体系工程管理01基本内容02结构框架03DoDAF包括体系需求、体系集成、体系优化、体系演化、体系开发、体系管理、体系评估。用于指导研发体系的整体规划、需求分析以及体系互联、互通、互操作等一系列的原则、方法和工具的集合。DoDAF是一个基于数据和产品组织的框架，通过一系列视角和视图与模型支持系统集成和对复杂信息系统的全面理解和分析。合肥工业大学管理学院2.2研发过程管理需求与流程分级管理研发需求管理流程高端装备研发需求管理流程包括需求收集、分析、分发、实现和验证等五个阶段。为了实现端到端的需求管理，每个阶段的重点任务各有侧重。多源数据驱动的需求分析方法主要包括产品特征提取、产品特征情感分析、客户需求排序等步骤。包括计划、产品概念开发、系统设计、细节设计、测试和改进、产品推出等。在集成化产品开发模式中，被划分为概念、计划、开发、验证、发布、生命周期等六个阶段。需求分析方法研发主流程管理合肥工业大学管理学院2.2研发过程管理项目组合与过程管理项目组合选择项目管理的组织与协调产品研发过程建模与任务分解研发项目组合选择是在符合企业战略一致性的基础上，分别考虑项目间的依赖性、资源间的可转换性以及参与者的多技能性等方面进行选择最优项目组合等过程。项目组合选择问题通常被描述为受约束的优化问题。高端装备产品的研发过程复杂，其项目管理相对于其它产品项目管理也更为复杂。具体而言，项目的任务、环境、性能、质量、成本、时间、技术指标、人员、资源规划等具有更大的动态性和不确定性，使得管理活动难以持续、有效进行。产品开发过程管理模型框架由开发阶段维、工作流程维和组织方法维共同组成，形成一个立体结构。常见的产品开发过程建模与任务分解方法有工作分解结构法和设计结构矩阵法。合肥工业大学管理学院2.3生产过程管理产线布局组织架构

高端装备生产规划与组织管理123213456254136897143265879职能制直线职能制直线制事业部制矩阵制合肥工业大学管理学院2.3生产过程管理高端装备生产计划与调度指在一定的生产环境下，在尽可能地满足约束条件的前提下，按照一定的方法给既定的加工任务安排可利用的加工资源、加工次序和加工时间，以实现系统的既定目标。生产调度高端装备企业一定时期内生产产品的种类和数量由主生产计划决定，主生产计划数据来源是订单和预测，通过主生产计划的运算得出物料需求计划及外购标准件的采购计划，它调和了客户需求和高端装备企业资源之间的矛盾。主生产计划物料需求计划是根据市场需求预测和顾客订单制定产品的主生产计划，然后基于产品生成进度计划，根据物料清单和库存信息生产物料需求计划，从来确定采购计划和生产计划。物料需求计划合肥工业大学管理学院2.3生产过程管理高端装备库存管理模型时间安全库存库存量时间库存量LT订货点RLQQ时间库存量L1S-L1030201定期订货模型定量订货模型经济订货批量模型tt合肥工业大学管理学院2.4运维过程管理预测特征高度复杂性数据驱动性退化过程数据的非线性与混沌性实时性和动态性模型和方法多样性精确性和可靠性要求高预测方法基于模型的装备剩余寿命预测方法基于模型的装备剩余寿命预测方法预测步骤数据收集数据预处理特征提取和选择机器学习建模模型评估和优化高端装备剩余寿命预测合肥工业大学管理学院2.4运维过程管理高端装备故障诊断常见故障诊断方法基于信号分析：振动信号处理声音信号处理温度信号处理电流信号处理基于学习算法：监督学习（决策树、SVM、神经网络）无监督学习（聚类、异常检测）深度学习（CNN、GAN）与一般设备诊断的区别设备复杂性与技术难度更高诊断精度与实时性要求更严格使用更先进的诊断技术与工具成本与效益分析更加复杂非平衡故障样本处理方法重采样技术：过采样（SMOTE）欠采样其他方法：代价敏感学习集成学习一分类学习数据合成（GAN）合肥工业大学管理学院2.4运维过程管理高端装备维修成本预测常见维修成本预测方法历史实绩预估法维修费比率法单位积算法零基准法基于人工智能和大数据分析的方法AI和大数据分析预测步骤数据收集与预处理特征提取与选择模型建立与训练预测与结果评估过滤法：信息增益Fisher评分ReliefF方法包装法：正向选择反向选择逐步选择嵌入法：基于正则项的模型基于随机森林的模型特征选择算法共同周期补货策略：多产品按相同周期补货，分担固定成本基本周期补货策略：各产品补货周期为基本周期的整数倍合肥工业大学管理学院2.5供应链管理1.高端装备供应商选择与协同过程管理2.高端装备供应链定价策略3.高端装备供应链定价策略考虑因素：产品质量、技术能力、财务状况等使用SCOR模型2.0版本评价指标体系应用层次分析法(AHP)进行选择协同重点：采购、库存和生产过程成本导向定价：基于生产成本制定价格，确保利润。价值导向定价：根据客户感知价值制定价格。协商定价：定制化装备的价格通过协商确定。捆绑定价法：将多个产品或服务打包销售。内涵：实时沟通、相互协同，制定共同战略计划目标：低成本高效率满足市场需求库存协同：供应商管理库存（VMI）生产协同：准时制生产（JIT）4.高端装备供应链协同计划管理合肥工业大学管理学院高端装备企业生态系统的构成要素与形成过程动态演化特性自调控能力有限性多样性和稳定性协同进化性群体竞争性核心服务单元的形成创新生态位的形成创新平台的形成2.6企业生态系统管理合肥工业大学管理学院2.6企业生态系统管理01空间、能量、信息、物质、逻辑依赖关系选择过程03考虑协同成本最小化总协同成本选择方法02多领域矩阵方法理想协同矩阵（ISM）实际协同矩阵（RSM）选择标准高端装备企业生态系统的群体成员选择合肥工业大学管理学院2.6企业生态系统管理高端装备企业生态系统网络的动态演化1

服务单元粒度与能力六类服务功能单元：企业、研发部门、科研机构、高等院校、研发团体、研发个体粒度差异性服务能力分析：利用网络流（物理流和虚拟流）2关系异质性分析正向关系：地理邻近关系、组织邻近关系、技术邻近关系、社会邻近关系负向关系：基于生态位重叠度网络结构分析1网络结构熵识别点结构熵：基于服务单元粒度差异性和服务能力边结构熵：负熵流（基于正向关系）、正熵流（基于负向关系）网络结构熵：综合点结构熵和边结构熵2基于结构熵的演化过程分析现有服务单元能力和