制造系统中的集成技术和系统技术.ppt

1、制造系统中的集成技术和系统技术,近年来，在单元技术如计算机辅助技术(CAD 、CAPP 、CAM、CAE等)、数控技术、过程控制与监控技术等继续发展的同时，制造系统中的集成技术和系统技术的研究已成为制造自动化研究的热点。集成技术包括制造系统的信息制造技术(如CIMS)、过程集成技术(如并行工程CE)、企业集成技术(如敏捷制造AM)等：系统技术包括系统分析技术、制造系统建模技术、制造系统运筹技术、制造系统管理技术和制造系统优化技术等。,集成技术,*制造系统的信息集成技术 如CIMS *制造系统的过程集成技术 如并行工程CE *企业集成技术 如敏捷制造 AM等,信息集成技术,*CIMS是英文Com

2、puter Integrated Manufacturing Systems或contemporary的缩写，直译就是计算机/现代集成制造系统。计算机集成制造-CIM的概念最早是由美国学者哈林顿博士提出的。 *CIMS，其基本出发点是： 1）企业的各种生产经营活动是不可分割的，要统一考虑； 2）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。,CIMS是面向整个企业，覆盖企业的多种经营活动，包括生产经营管理、工程设计和生产制造各个环节，即从产品报价、接受订单开始，经计划安排、设计、制造直到产品出厂及售后服务等的全过程。,在当前全球经济环境下， CIMS将信息技术、现代管理技术和制造技

3、术相结合，并应用于企业全生命周期各个阶段，通过信息集成，过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行，达到人（组织及管理）、经营和技术三要素的集成，以加强企业新产品的开发，从而提高企业的市场应变能力和竞争力。,耐克公司设计的高科技球衣,新款队服采用耐克Dri-FIT排汗技术，与旧款相比，面料重量减轻23%，而编织结构强度增加20%。新款球衣具有激光切割通风孔的独特设计，可增加局部透气效果，比赛时有助于调节球员体温。 球衣接缝为粘合而成，采用更为牢固的t型接缝方法，使球衣和短裤上的关键处接缝都牢固结实，内部接缝经平压处理，从而提升了舒适度和球衣性能。而透气区域可以帮助运动员调节体

4、温，球衣的腋下到腰部分散着许多微小的激光剪裁细孔，保持空气流通，使球员保持舒适感。 球员还可在球衣里面穿着Nike Pro Combat紧身内衣，进一步提升舒适度，增加保护，防止受伤。,皇马球星的高科技球衣,克里斯蒂亚诺罗纳尔多,拉莫斯,过程集成技术,并行工程(Concurrent Engineering) 并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、集成化处理的系统方法和综合技术。,并行工程的定义,1988年美国国家防御分析研究所（IDAInstitute of Defense Analyze）完整地提出了并行工程（CEConcurrent Engineering）的概念

5、，即“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。这种方法要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。并行工程的目标为提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间。并行工程的具体做法是：在产品开发初期，组织多种职能协同工作的项目组，使有关人员从一开始就获得对新产品需求的要求和信息，积极研究涉及本部门的工作业务，并将所需要求提供给设计人员，使许多问题在开发早期就得到解决，从而保证了设计的质量，避免了大量的返工浪费.,并行工程的概况,它要求产品开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期（

6、从概念形成到产品报废）内各阶段的因素（如功能、制造、装配、作业调度、质量、成本、维护与用户需求等等），并强调各部门的协同工作，通过建立各决策者之间的有效的信息交流与通讯机制，综合考虑各相关因素的影响，使后续环节中可能出现的问题在设计的早期阶段就被发现，并得到解决，从而使产品在设计阶段便具有良好的可制造性、可装配性、可维护性及回收再生等方面的特性，最大限度地减少设计反复，缩短设计、生产准备和制造时间。,国内对 CE 的研究也已发展到了一定的高度，以下是几个成功应用并行工程的典型范例。,西安飞机工业 ( 集团 ) 有限公司 在已有软件系统的基础上，开发支持飞机内装饰并行工程的系统工具，包括：适用于

7、飞机内装饰的 CAID 系统、 DEA 系统和模具的 CAD/CAE/CAM 系统。如 Y7-200A 内装饰设计制造并行工程。通过了过程建模与 PDM 实施，工业设计， DFA ，并行工程环境下的模具 CAD/CAM ，飞机客舱内装饰数字化定义等技术手段。Y7-700A 飞机内装饰工程中，研制周期从 1.5 年缩短到 1 年，减少设计更改 60% 以上，降低产品研制成本 20% 以上。,齐齐哈尔铁路车辆并行工程,齐齐哈尔铁路车辆并行工程中改进后的棚车开发流程。其改进的措施包括：在产品开发的早期阶段，就能够充分考虑冲压件、铸钢件等零件的可制造性问题和铁路货车的结构强度、刚度及动力学品质等产品性

8、能问题，从而能够尽量减少设计错误，提高设计质量; 同时增加 DFX ，使得在产品设计阶段即可考虑产品加工、装配和工艺等问题，提高一次设计成功的可能性。实现工艺和工装的并行开发，精简设计过程 ; 制造系统与产品开发过程不构成大循环，从而缩短产品开发周期，提高产品质量与水平。,企业集成技术,敏捷制造（AgileManufacturing，简称AM），能在不可预测的持续变化的竞争环境中使企业繁荣和成长，并具有面对由顾客需求的产品和服务驱动的市场做出迅速响应的能力。 敏捷化制造环境和制造过程是新世纪制造活动的必然趋势，其核心是使企业面临市场竞争做出快速响应，利用企业内外各方面的优势，形成动态联盟，缩短

9、产品开发周期，尽快抢占市场。,敏捷制造有三大组成要素：,(1)集成(Integration,BoundarylessamongPeople,TechnologyandOrganization) 具体来讲，就是要实现企业组织结构由金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变；从以技术为中心向以人、组织、管理为中心转变；在企业物理集成、信息集成和功能集成的基础之上，实现企业的过程的集成、部门的集成。,(2)高速(Quickturnaround,ShorterInnovationTime,onTimeDelivary,FastInstallation) 具体来讲，就是要实现企业对市场机会的迅速响

10、应，能够缩短产品的开发时间，缩短交货期，加快产品的周转率等等。,(3)各级工作人员的自信心和责任心(Skillfull,KnowledgeableandEmpoweredEmployees) 任何先进的制造系统都离不开实施人员的努力。离开了人的因素，根本谈不上先进思想的贯彻。员工不光是有熟练的劳动技能、专业知识，更重要的是要有责任心和自主意识。,敏捷制造模式强调将柔性的、先进的、实用的制造技术，熟练掌握生产技能的、高素质的劳动者以及企业之间和企业内部灵活的管理,三者有机地集成起来，实现总体最佳化，对千变万化的市场做出快速反应。,我国企业的敏捷制造之路,在当前我国企业建立现代企业制度的过程中，研

11、究先进的敏捷制造理论和各种应用技术，如ERP技术，结合我国企业实际情况加以实施，对提高我国企业的综合竞争力有重要的作用。虽然实施敏捷制造是一个漫长的过程，现在许多现实问题尚在探索中，但从众多企业根据自身情况不断提高敏捷性、向敏捷制造迈进的实践，可以概括出实施的一般步骤与方法。我国企业要想做好转型工作，不妨借鉴以下几点：,* 评估环境、确定策略 * 流程和组织结构的重组 * 利用信息技术的集成能力* 改进物流管理 * 企业文化的改变,总之，每个企业应该因地制宜地开展自己的敏捷制造工程。每个企业有不同的优势和劣势，如有的企业是组织结构不适应快速变化的市场，有的企业是产品开发能力的技术实力弱，有的企

12、业是物料运储瓶颈阻碍生产。企业应该根据自身情况采用上面提到的一种或几种策略的组合，以增强企业的敏捷性。,系统技术,*制造系统分析技术 *制造技术建模技术 *制造系统运筹技术 *制造系统管理技术 *制造系统优化技术,制造系统分析技术,定义：就是从系统的概念出发，采用各种分析方法和工具，对系统进行定性分析和定量分析，已解决系统结构、系统层次关系、系统因素间的相关关系问题，使得系统整体最优或求得最满意的解决方案。,常用的分析方法分类,* 层次分析法 * 主成分分析发 * 德尔菲法 * 头脑风暴法 * 预测技术,层次分析法,它是美国著名运筹学家T. L . Satty在20 世纪70年代提出的，它是处

13、理多目标、多准则、多因素、多层次的复杂问题、进行决策分析、综合评价的一种简单、实用而有效的方法，是一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方法。,主成分分析法,主成分分析也称主分量分析，旨在利用降维的思想，把多指标转化为少数几个综合指标。 主成分分析就是选出比原始变量个数少，能解释大部分资料中的变量的几个新变量，即所谓主成分，并用以解释资料的综合性指标。,德尔菲法,德尔菲法依据系统的程序，采用匿名发表意见的方式，即专家之间不得互相讨论，不发生横向联系，只能与调查人员发生关系，通过多轮次调查专家对问卷所提问题的看法，经过反复征询、归纳、修改，最后汇总成专家一致的看法，作为预测的结果。这种方法具有广

14、泛的代表性，较为可靠。,头脑风暴法,头脑风暴法（Brain Storming）,又称智力激励法、BS法。它是一种通过小型会议的组织形式，让所有参加者在自由愉快、畅所欲言的氛围中，自由交换想法或点子，并以此激励与会者创意和灵感，是各种设想在碰撞中激起脑海的创造性“风暴”。,预测技术,预测是对事物的发展方向、进程和可能导致的结果进行推断和测算。 预测技术是一种在调查研究事物历史和现状的基础上，通过主观和客观的途径及相应的方法，预测事物未来的系统工程方法。 预测技术的种类很多可以分为定性预测和定量预测。前者一般用于远景估计和长远规划。后者注重事物发展在数量上的分析，重视对事物发展变化的程度做数量上的

15、描述，更多地依据历史统计资料，较少受主观因素的影响。,制造系统建模技术,系统模型一般不是系统对象本身，而是现实系统的描述、模仿或抽象。系统是复杂的，系统的属性也是多方面的。对于大多数研究目的而言，没有必要考虑系统的全部属性，因此，系统模型只是系统某一方面本质属性的描述，本质属性的选取完全取决于系统工程研究的目的。所以，对同一个系统根据不同的研究目的，可以建立不同的系统模型。,抽象 现实世界的原型 系统模型 比较 实验 检验 分析 现实世界的分析、 理论结果 决策或控制 解释,制造系统管理技术,随着我国加入WTO，中国即将成为世界级制造中心，同时许多先进的制造管理技术纷纷登台，并发挥着重大的作用，如企业资源计划（ERP）、精益生产、现代质