制造系统讲座资料优秀PPT.ppt

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1、制造系统博 士副教授广东工业高校机械电子工程学院何汉武10/30/20221Manufacturing System第一章 制造系统概述 主要内容1.1 制造系统的内涵和体系结构1.1.1系统观 1.1.2制造系统概念、体系结构1.2 制造模式和先进制造系统 1.2.1 制造模式的演化和发展 1.刚性自动化系统 2.计算机集成制造系统 3.智能制造系统 4.精益生产 5.可重组制造系统 1.2.2 下一代制造系统-灵敏制造10/30/20222Manufacturing System1.1 制造系统内涵及体系结构制造的概念和内涵一般的理解：产品的机械工艺过程或机械加工过程狭义的制造概念：产品的

2、制作过程（如机械加工过程）制造概念和内涵的拓展：“范围”和“过程”两个方面广义的制造概念：产品整个生命周期过程10/30/20223Manufacturing System1.1 制造系统内涵及体系结构系统概念由相互作用和相互依靠的若干组成部分（要素）结合而成的具有特定功能的有机整体系统强调的是个组成要素有机结合，对外呈现出综合性的整体功能。例：时钟计时系统 组成要素：齿轮、齿条、机架、联接件、指针10/30/20224Manufacturing System1.1 制造系统内涵及体系结构制造系统的基本概念发展和完善中国际上几个权威的定义Parnaby(英国著名学者）1989年给出定义：CIR

3、P定义：MIT 教授定义：日本京都高校教授定义：10/30/20225Manufacturing System1.1 制造系统内涵及体系结构制造系统的基本概念制造系统案例：机械加工系统、生产线、车间、工厂机械加工系统组成要素：机床、夹具、刀具、工件、操作人员、加工工艺制造资源：毛坯或半成品、能源和劳动力产品或零件10/30/20226Manufacturing System1.1 制造系统内涵及体系结构制造系统的基本特性集合性相关性目的性环境适应性动态性反馈特性随机特性10/30/20227Manufacturing System1.1 制造系统内涵及体系结构制造系统的三流结构论物料流、信息流

4、和能量流机械加工系统的“三流”运动示意图信息系统（加工任务、方法、工件质量）刀具、量具等原材料坯料输送装夹加工检验产品电能机械能信息流能量流物料流10/30/20228Manufacturing System1.1 制造系统内涵及体系结构制造系统的信息制造观传统制造观：留意用制造系统中的物料流和能量；流来描述制造系统信息制造观产生背景：信息的纽带作用信息投入确定产品价值CIMS探讨重点在如何提高制造系统的信息处理实力信息成为与设备同等重要的资源使制造系统在信息处理方面具有人的智能10/30/20229Manufacturing System1.1 制造系统内涵及体系结构制造系统的人机一体论人工

5、智能技术存在局限性信息组合爆炸问题非结构化、动态的、随机的决策问题人的创建性行为和作用，是机器恒久无法取代的解决思路：使人与机器处于优化合作的地位，实现制造系统中人与机器一体化的人机集成决策机制，从而使人与机器协同工作，以取得制造系统的最佳效益10/30/202210Manufacturing System1.1 制造系统内涵及体系结构制造系统的体系结构探讨目的：更加深化地分析和描述制造系统的本质特征基于所建立的模型，进行制造系统的设计实施、系统改进和优化运行。10/30/202211Manufacturing System1.1 制造系统内涵及体系结构制造系统的体系结构组成制造系统体系结构的

6、多视图及其关系功能视图功能视图过程过程视图视图资源视图资源视图组组织织视视图图信信息息视视图图10/30/202212Manufacturing System制造系统体系结构功能视图信息视图过程视图资源视图组织视图功能组成功能联系信息构成信息联系限制结构运行流程分析组织方式业务流程图组织构成资源构成物流模型能量流模型资源流模型分系统考察法/结构-功能分析发/逐级考察法IDEFO建模方法制造系统信息分类业务流程分类、分解流程图/Petri/0-0建模方法/GRAI网建模方法资源流淌分析组织构成分析/IDEF1X模型组织图/GRAI格建模方法资源构成分析/资源配置图/IDEF1X模型能源流淌分析物

7、流流淌分析IDEF1X信息模型建模方法/E-R多层递阶限制结构/分布式控制结构/递阶分布式限制结购视图名称视图内容建模与分析方法10/30/202213Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 制造的历史传统制造及其技术工场手工加工制造机器-蒸汽时代的制造电器时代的制造现代制造及其技术的发展19世纪末自然科学的全面发展新技术的产生社会发展对制造技术提出了需求10/30/202214Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 制造模式的演化和发展刚性自动化数控机床柔性制造系统并行工程CIMS工厂子网广域网信息高速马路全球通讯网络智能制造灵

8、敏制造全球制造制造资源和组织全球化虚拟组织制造智能计算智能技术演化运作空间全球社会公司企业车间单元设备刚性技术柔性单元柔性系统系统集成决策自动化灵敏性全球化40-5060708090年头10/30/202215Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 制造模式的演化和发展规模上：从单件小批少品种大批量多品种变批量（客户化产品）生产方式上：劳动密集型设备密集型信息密集型学问密集型制造装备：手工机械化单机自动化刚性自动线柔性自动线智能自动化10/30/202216Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 制造模式的演化和发展刚性自动化系统

9、20世纪40、50年头专用机床和组合机床、自动单机或自动化生产线大批量生产高生产率和刚性结构，很难实现生产产品的变更10/30/202217Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 制造模式的演化和发展计算机集成制造系统强调制造全过程的系统性和集成性，以解决现代企业生存与竞争的TQCS问题强调并行工程10/30/202218Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 制造模式的演化和发展智能制造系统由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统IntegrationIntelligence下一代制造业10/30/202219Manuf

10、acturing System1.2 制造模式和先进制造系统 制造模式的演化和发展精益生产MIT探讨日本丰田生产方式的总结丰田英二、大野耐一（70年头，20年时间）最终目标是要以最友质量和最低成本的产品，对市场需求作出最快速的响应基本原则是“歼灭一切奢侈”和“不断改善”准时化生产（JIT）、TQC，GT、弹性作业人数和敬重人性是精益生产的主要支柱。日本奇迹10/30/202220Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 制造模式的演化和发展快速重组制造实现企业、产品、制造系统、机床设备及其部件和过程的可重组性(reconfigurability)成为将来制造的挑战

11、过程可变性：制造工艺过程的变更实力功能可变性：制造(加工、处理)功能的变更实力可缩放性：制造生产实力(产量)的可扩展与压缩实力10/30/202221Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 几类制造系统的对比10/30/202222Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 下一代制造模式与系统灵敏制造1991年，美国提出动身点：对将来产品和市场的分析产品发展总趋势：多元化和特性化，对制造系统的要求：产品的成本与批量无关生命周期越来越短，产品困难性越来越高，要求企业以很高的柔性和很强的市场应变实力去应付市场的竞争。10/30/2022

12、23Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 下一代制造模式与系统灵敏制造灵敏制造的实现组织上：动态联盟（虚拟企业）技术上：虚拟制造信息基础：网络10/30/202224Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 灵敏制造案例10/30/202225Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 敏捷制造案例摩托罗拉寻呼机公司Internet订单订单订单一个半小时之内发货一个半小时之内发货一个半小时之内发货博因顿海岸公司总部博因顿海岸公司总部自动制造系统2900万种寻呼机芝加哥的销售员亚特兰大的销售员纽约的销售员

13、纽约的销售员10/30/202226Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 灵敏制造案例区域协作平台10/30/202227Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 灵敏制造案例区域协作平台协作中心：信息沟通/虚拟会议/在线图纸圈阅/异地 图纸传送-企业间基于网络的协作沟通10/30/202228Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 灵敏制造案例企业协作平台 特性化产品定制系统基于WEB和学问工程的定制设计与制造，满足客户提出的对产品特性化需求，支持客户参与产品设计过程。10/30/202229Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 灵敏制造案例区域应用 中国制造协作网10/30/202230Manufacturing System1.2 制造模式和先进制造系统 灵敏制造案例企业应用（1）惠美仪器企业应用（2）广东玉兰装饰材料有限公司企业应用（3）重庆华陶瓷业有限公司重庆华陶瓷业有限公司 陶瓷产品网络化销售和定制企业应用（4）-方正科技有限公司10/30/202231Manufacturing System