先进制造技术第七章39307.pptx

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1、先进制造技术 Advanced Manufacturing TechnologyHenan University of Science&Technology 1第6章 先进制造模式本章要点制造模式的概念计算机集成制造并行工程成组技术精益生产敏捷制造2第6章 先进制造模式Advanced Manufacturing Model 6.1 先进制造模式的概念 Concept of Advanced Manufacturing Model 3制造模式的含义制造模式的含义 制 制造 造模 模式 式(Manufacturing(Manufacturing Mode)Mode)是 是指 指企 企业 业体 体

2、制 制、经 经营 营、管 管理 理、生 生产 产组 组织 织和 和技 技术 术系 系统 统的 的形 形态 态和 和运 运作 作的 的模 模式 式。制 制造 造模式可以理解为 模式可以理解为“制造系统实现生产的典型方式 制造系统实现生产的典型方式”。制 制造 造模 模式 式与 与管 管理 理的 的区 区别 别是 是：制 制造 造模 模式 式是 是制 制造 造系 系统 统某 某些 些特 特性 性的 的集 集中 中体 体现 现，也 也是 是制 制造 造企 企业 业所 所有 有管 管理 理方 方法 法与 与工 工程 程技 技术 术的 的融 融合 合。管 管理 理是 是一 一门 门学 学科 科，也 也是

3、 是企 企业 业界 界的 的一 一项 项职 职能 能。制 制造 造模 模式 式是 是表 表征 征制 制造 造企 企业 业管 管理 理方 方式 式和 和技 技术 术形 形态 态的 的一 一种 种状 状态 态，而管理是面向一切组织的一种，而管理是面向一切组织的一种过程 过程。6.1.1 制造模式的概念 4定义定义 先 先进 进制 制造 造模 模式 式(Advanced(Advanced Manufacturing Manufacturing Mode Mode，AMM)AMM)是 是应 应用 用先 先进 进制 制造 造技 技术 术的 的生 生产 产组 组织 织和 和技 技术 术系 系统 统的 的形

4、 形态 态与 与运 运作 作的 的方 方式 式。它 它以 以获 获取 取生 生产 产有 有效 效性 性为 为首 首要 要目 目标 标，以 以制 制造 造资 资源 源快 快速 速有 有效 效集 集成 成为 为基 基本 本原 原则 则，以 以人 人一 一组 组织 织一 一技 技术 术相 相互 互结 结合 合为 为实 实现 现途 途径 径，使 使制 制造 造系 系统 统获 获得 得精 精益 益、敏 敏捷 捷、优 优质 质与 与高 高效 效的 的特 特征 征，以 以适 适应 应市 市场 场变 变化 化对 对时 时间 间、质 质量 量、成 成本 本、服 服务 务和 和环 环境 境的 的新 新要 要求。求

5、。6.1.2 先进制造模式的定义和类型 5类型类型 柔性生产模式 柔性生产模式 计算机集成制造 计算机集成制造CIM CIM 智能制造模式 智能制造模式 精益生产模式 精益生产模式 敏捷制造模式 敏捷制造模式 虚拟制造生产模式 虚拟制造生产模式 极端制造模式 极端制造模式 绿色制造模式 绿色制造模式6.1.2 先进制造模式的定义和类型 6先进制造模式的管理 制造系统组织化原理框图 6.1.4 先进制造模式的管理 7现代企业组织结构的特性主要体现在以下六个方面：制造企业的组织结构 1）灵活性 2）分散性 3）动态性 4）并行性 5）独立性 6）简单性 6.1.4 先进制造模式的管理 8第6章 先

6、进制造模式Advanced Manufacturing Model 6.3 计算机集成制造Computer Integrated Manufacturing 96.3.1 概述CIMCIM提出提出 CIM CIM一 一词 词首 首先 先由 由Dr.Dr.J.Harrington J.Harrington于 于1973 1973年 年提 提出 出，其 其两 两个 个基本观点：基本观点：CIM CIM概 概念 念提 提出 出后 后，未 未被 被立 立即 即接 接受 受，因 因条 条件 件不 不成 成熟 熟。直 直至 至20 20世 世纪 纪80 80年 年代 代初 初，各 各项 项单 单元 元技

7、技术 术（CAD CAD、CNC CNC、CAPP CAPP、MIS MIS、FMC FMC、FMS FMS）得 得到 到充 充分 分发 发展 展，并 并形 形成 成一 一个 个个 个自 自动 动化 化“孤 孤岛 岛”。在 在这 这种 种形 形势 势下 下，为 为取 取得 得更 更大 大的 的经 经济 济效 效果 果，需 需要将这些 要将这些“孤岛 孤岛”集成起来，集成起来，CIM CIM概念受到重视并被实施。概念受到重视并被实施。2 2）整 整个 个生 生产 产过 过程 程可 可以 以视 视为 为一 一个 个数 数据 据采 采集 集、传 传递 递和 和加 加工 工处 处理的过程，最终产品可视

8、为数据的物化表现 理的过程，最终产品可视为数据的物化表现。1）企业生产活动的各个环节，从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务是一个统一的不可分割的整体。10CIM CIM 定义定义CIM是将人及其经营知识和能力与信息技术和制造技术综合应用，以提高制造型企业的生产率和响应能力。企业所有人员、功能、信息、组织管理等方面都是集成起来的整体的各个部分。欧共体 欧共体CIM-OSA CIM-OSA（开放体系结构）课题委员会：（开放体系结构）课题委员会：CIM是一种哲理、思想、方法；CIMS是CIM哲理的具体体现；CIMS是一个计算机控制的闭环反馈系统，其输入是产品的需求和概念，输出的是合格的

9、产品。CIM CIM 与 与CIMS CIMS6.3.1 概述11讨论讨论 CIM的目标是整体优化 整体优化（相对于自动化孤岛）。CIM 的核心是集成 集成，而集成的本质是信息集成 信息集成。3M（人、机器、管理）集成，其中 人 人是核心。普渡大学T.J.Willian教授提出CIMS参考模型的两个概念：Automability Automability（可自动化性）指生产活动中可用数学形式或计算机程序描述的部分，可用计算机来进行处理。Innovation Innovation（创新）生产活动中无法用数学形式或计算机程序描述的部分，这一部分内容仍需人来完成。他认为工业革命使人变成了机器的奴隶，

10、新技术革命则要“恢复人格”（Humanlization）。Real6.3.1 概述12 SME美国制造工程学会的“制造企业轮图”将顾客作为制造业一切活动的核心，强调了人、组织和协同工作，以及基于制造基础设施、资源和企业责任之下的组织、管理生产的全面考虑。图1-26 CASA/SME的“制造企业轮图”（第三版1993）6.3.1 概述13图1-28 CIMS功能模型NetworkDB市场信息 生产过程信息技术信息原材料，能源 产品MIS，BM，PM MM，LM，FMEDASCADCAECAPPCAMCAQCAICATCAQCCMMMASCNC,MC,FMC,FMS,ROBOT,CIMSCIMS的

11、功能模型的功能模型以信息的观点建立的企业模型框架（或功能模型）。CIMS 功能模型通常由 6个分系统组成（图6-28）。6.3.2 计算机集成制造系统14CIMS通常由4个功能分系统和2个支撑分系统组成 1.经营管理信息系统（Management Information System，MIS）MIS通常是以MRPII为核心，包括预测、经营决策、各级生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、工具、人力资源等各项管理信息功能。三个基本功能（）信息处理包括信息的收集、传输、加工和查询。（）事务处理包括经营计划管理、物料管理、生产管理、财务管理、人力资源管理等。（）辅助决策分析归纳现有信息

12、，利用数学方法预测未来，提供企业经营管理过程中辅助决策信息。152.工程设计自动化系统（Engineering Design Automation System，EDAS）EDAS实质上是指在产品开发过程中运用计算机技术，使产品开发活动更高效、更优质、更自动地进行。产品开发活动包括产品的概念设计、工程与结构分析、详细设计、工艺设计以及数控编程等设计和制造准备阶段的一系列工作，即通常所说的CAD、CAPP、CAM三大部分。CIMS的重要指标是3C技术的集成，提出基于产品模型的CAD/CAPP/CAM集成系统，取代各个自动化孤岛。163.制造自动化系统（Manufacturing Automati

13、on System，MAS）MAS由机械加工系统、控制系统、物流系统、监控系统组成。在计算机的控制与调度下，按照NC代码将一个个毛坯加工成合格的零件并装配成部件以至产品，完成设计和管理部门下达的任务。MAS的目标可归纳为：实现多品种、小批量产品制造的柔性自动化；实现优质、低成本、短周期及高效率生产，提高企业的市场竞争能力；为作业人员创造舒适而安全的劳动环境。174质量保证系统（Computer Aided Quality System，CAQ）CIMS中的质量保证系统覆盖产品生命周期的各个阶段，主要包括质量计划子系统、质量检测管理子系统、质量分析评价子系统、质量信息综合管理与反馈控制子系统。1

14、85数据库系统（Database System，DBS）CIMS的数据库系统通常是采用集中与分布相结合的体系结构，以保证数据的安全性、一致性和易维护性。工程数据类型复杂，它包含有图形、加工工艺规程、NC代码等各种类型的数据。工程数据库系统中的数据与生产管理、经营管理等系统的数据均按统一规范进行交换。从而实现整个CIMS中数据的集成和共享。6计算机网络系统（Network System，NETS）通过计算机通信网络将物理上分布的CIMS各个功能分系统的信息联系起来，以达到共享的目的。依照企业覆盖地理范围的大小，有两种计算机网络可供CIMS采用，一种为局域网，另一种为广域网。19从CIMS技术发展

15、的角度看，共经历了三个阶段：1.信息集成（以早期计算机集成制造为代表）信息集成主要解决企业中各个自动化孤岛之间的信息交换与共享，其主要内容有：（1）企业建模、系统设计方法、软件工具和规范 这是系统总体设计的基础。（2）异构环境和子系统的信息集成 2.过程集成（以并行工程为代表）数字化产品定义和产品数据管理，支持群组协同工作的计算机与网络环境，采用“并行工程”。3.企业间集成（以敏捷制造为代表）企业间集成优化是企业内外部资源的优化利用，实现敏捷制造，以适应知识经济、全球经济、全球制造的新形势。206.3.3 CIMS 的发展CIMSCIMS发展简况（国外）发展简况（国外）欧 欧共 共体 体 19

16、84年开始实施ESPRIT（欧洲信息技术研究战略计划），在130个合作项目中，关于CIM项目占28项 日 日本 本 CNC、DNC、FMS已处于世界领先地位，1985年通产省主持开发“筑波综合实验工厂”，相当于CIMS实验基地。美 美 国 国 不仅企业重视，国家也极为重视，认为CIM是夺回失去市场、取得竞争成功的关键技术，并将不可逆转地成为21世纪占主导地位的新的生产方式。20世纪80年代初，美国国家标准局（NBA）所属AMRF（自动化研究实验基地）建立了世界上第一个CIMS实验系统（见图1-29）新 新加 加坡 坡、以 以色 色列 列、韩 韩国 国、巴 巴西 西、南 南非 非等 等 也在积极

17、跟踪和发展CIM技术。21主控制室辅助控制室运输小车入口出口货架车削MC立式MC卧式MC清洗机CMM图1-29 AMRF 的 CIMS 实验系统（FMS部分）6.3.3 CIMS 的发展22CIMSCIMS发展简况（国内）发展简况（国内）863 863计划 计划 目标：跟踪世界高技术最新发展 自动化领域两个主题：1）CIM；2）工业机器人 组织与领导机构（图1-27）自动化领域总体战略、分阶段战略部署，对外合作，总经费、年度经费分配，学术领导具体领导各项工作开展专题学术领导，组长由主题专家组成员担任图1-30 863自动化领域组织结构自动化领域专家委员会CIM主题专家组CIM专题专家小组6.3

18、.3 CIMS 的发展23 CIMS CIMS 实验工程 实验工程（CIMS-ERC CIMS-ERC 国家计算机集成制造系统工 国家计算机集成制造系统工程技术研究中心 程技术研究中心）技术原则：技术原则：1 1）包括实际工厂主要功能递推结构；包括实际工厂主要功能递推结构；2 2）最小配置实际制造环境；最小配置实际制造环境；3 3）采用开放系统概念，多厂家设备（软、硬件）集成；采用开放系统概念，多厂家设备（软、硬件）集成；4 4）以信息集成为主，不追求机械设备完善；以信息集成为主，不追求机械设备完善；5 5）自顶向下设计与自下而上实现相结合。自顶向下设计与自下而上实现相结合。1987.6 可行

19、性论证1988.3 通过国家评审1988.51989.5 总体设计1989.61992.12 开发实施1993.3 国家验收1994年获美国CASA/SME（美国机械工程师协会计算机与自动化系统分会）“University LEAD Award”（大学领先奖）6.3.3 CIMS 的发展24CAD/CAPP/CAM工程DB日作业计划计划DB计划管理系统仿真监控DBNCDB调度生产监控管理实时DB车削MC 立式MC 卧式MC 物流 刀具 装夹 测量 运输车物流DB刀具DB夹具DB单元控制图 图1-32 1-32 CIMS CIMS-ERC 4-ERC 4级递阶控制结构 级递阶控制结构6.3.3

20、CIMS 的发展25主要研究方向和研究专题主要研究方向和研究专题 6.3.3 CIMS 的发展 系统集成研究所：系统集成研究所：企业信息化工程 企业信息化工程(研究室 研究室)决策支持系统（决策支持系统（DSS DSS）,服务科学的理论、技术与应用 服务科学的理论、技术与应用,复杂系统建模与优化 复杂系统建模与优化,空中交通管制指挥监测与流量管理 空中交通管制指挥监测与流量管理 服务科学与企业集成（研究室）服务科学与企业集成（研究室）企业信息化战略管理与规划方法，服务建模与服 企业信息化战略管理与规划方法，服务建模与服务系统分析，务系统分析，IT IT项目管理与监控 项目管理与监控,企业建模与

21、仿真优化，工作流管理技术与企业经 企业建模与仿真优化，工作流管理技术与企业经营过程重组 营过程重组,企业集成与集成平台，网络化制造 企业集成与集成平台，网络化制造 仿真与虚拟制造 仿真与虚拟制造(研究室 研究室)系统仿真：分布交互式仿真，元建模技术，多体动力学建模与仿真；系统仿真：分布交互式仿真，元建模技术，多体动力学建模与仿真；虚拟制造：虚拟样机技术，并行工程，多学科协同优化技术，虚拟加工技术，虚拟制造：虚拟样机技术，并行工程，多学科协同优化技术，虚拟加工技术，虚 虚拟装配技术；拟装配技术；网络化制造：网络化制造：ASP ASP平台技术，平台技术，联邦集成技术，设计、仿真、优化一体化技术 联

22、邦集成技术，设计、仿真、优化一体化技术 现代物流与电子商务 现代物流与电子商务(研究室 研究室)供需链系统运作建模与仿真分析，电子商务市场主 供需链系统运作建模与仿真分析，电子商务市场主体准入制度及相关支撑技术，安全电子合同技术与系统，服务信息规范管理与智能 体准入制度及相关支撑技术，安全电子合同技术与系统，服务信息规范管理与智能监测技术与系统，安全电子货币技术与系统，安全电子发票技术与系统 监测技术与系统，安全电子货币技术与系统，安全电子发票技术与系统 智能优化与控制 智能优化与控制(研究室 研究室)复杂生产过程智能优化调度，复杂生产过程或装备智能 复杂生产过程智能优化调度，复杂生产过程或装

23、备智能检测、控制与优化，智能制造执行系统，网络环境下的动态数据管理支撑技术 检测、控制与优化，智能制造执行系统，网络环境下的动态数据管理支撑技术资源共享网络化集成系统，不确定环境下软计算技术及在大洋信息处理中应用 资源共享网络化集成系统，不确定环境下软计算技术及在大洋信息处理中应用26主要研究方向和研究专题主要研究方向和研究专题6.3.3 CIMS 的发展 制造工程研究所 制造工程研究所：先进制造装备及控制 先进制造装备及控制(研究室 研究室)并联制造装备及控制，并联制造装备及控制，IC IC制造装备及超精密控制，制造装备及超精密控制，数字控制技术 数字控制技术 精密与特种制造技术 精密与特种

24、制造技术(研究室 研究室)精密制造技术与方法，微纳制造技术与方法，特种 精密制造技术与方法，微纳制造技术与方法，特种制造技术与方法 制造技术与方法 现代制造系统与集成（研究室）现代制造系统与集成（研究室）计算机辅助设计与图形学，制造信息化与系统集 计算机辅助设计与图形学，制造信息化与系统集成，绿色制造工程 成，绿色制造工程 机器人及其自动化（研究室）机器人及其自动化（研究室）特种移动与操作机器人理论与技术，仿人与仿生机器 特种移动与操作机器人理论与技术，仿人与仿生机器人理论与技术，机器人系统及其自动化 人理论与技术，机器人系统及其自动化 快速成形技术分中心 快速成形技术分中心：（联系电话：（联

25、系电话：010-62788675 010-62788675）快速成形技术 快速成形技术(研究室 研究室)钢丝缠绕预应力技术，重型液压机设计与制造，电子束选 钢丝缠绕预应力技术，重型液压机设计与制造，电子束选区熔化技术，钛合金粉末、不锈钢粉末材料快速制造技术 区熔化技术，钛合金粉末、不锈钢粉末材料快速制造技术27 注重研究 注重研究 注重应用 注重应用 大型企业 大型企业 中小型企业 中小型企业“技术推动 技术推动”“”“需求牵动 需求牵动”强调技术支撑 强调技术支撑 强调人、技术、经营集成 强调人、技术、经营集成 CIM CIM应用模式越来越多 应用模式越来越多 CIM CIM实施过程中不断吸

26、收新技术、新思想、新概念 实施过程中不断吸收新技术、新思想、新概念CIMSCIMS发展趋势发展趋势 6.3.3 CIMS 的发展28第6章 先进制造模式Advanced Manufacturing Model 6.4 并行工程Concurrent Engineering296.4.1 并行工程的涵义 并行工程产生的背景并行工程产生的背景 上个世纪80年代中期以来，迅速开发出新产品，使其尽早进入市场成为赢得竞争胜利的关键。要解决这一问题，必须改变长期以来传统的产品开发模式。图6-1 串行开发产品的弊端产品设计 工艺规划 加工装配 市场需求无法加工装配困难306.4.1 并行工程的涵义 并行工程定

27、义并行工程定义1982年，美国国防高级研究项目局（Defense Advanced Research Projects Agency:DARPA）开始研究如何在产品设计过程中提高各活动之间“并行度”（concurrency)的方法。5年以后，DARPA发表了其研究结果。后来的事实证明，该研究结果成为其后所有这方面研究的重要基础。在1986年夏天，美国国防部防御分析研究所（Institute for Defense Analyses:IDA）发表了非常著名的 R-338报告，提出了“并行工程”（Concurrent Engineering:CE）的概念。并首次提出并行工程的定义：“并 行 工 程

28、 是 集 成 地、并 行 地 设 计 产 品 及 其 相 关 的 各 种 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 从 设 计 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 处 理 的 所 有 因 素，包 括 质 量、成 本、进 度计划和用户的要求。”316.4.1 并行工程的涵义 并行工程涵义并行工程涵义并行工程利用各种计算机辅助工具和手段，通过组成多学科的产品开发小组协同工作，使 产 品 开 发 的 各 个 阶 段 既有一定的时序，又是并行的。采用由上下游相关因素共

29、同决策的工作方式，通过宏循环和微循环的信息流闭环体系进行信息反馈，使 产 品 在 开发的早期就能及时发现产品开发全过程的问题。32 CE CE 与 与 CIM CIM 的 的目 目标 标都 都是 是为 为了 了赢 赢得 得市 市场 场竞 竞争 争，着 着眼 眼点 点均 均为 为“TQCS TQCSE E”。随 随着 着市 市场 场竞 竞争 争的 的日 日趋 趋激 激烈 烈，“TQCS TQCSE E”五 五要 要素 素中 中“T T”变 变的 的越 越来 来越 越重 重要 要，减 减小 小新 新产 产品 品开 开发 发周 周期 期成 成为 为“TQCS TQCSE E”的 的“瓶颈 瓶颈”。C

30、IM CIM 着 着眼 眼于 于信 信息 息集 集成 成与 与信 信息 息共 共享 享，通 通过 过网 网络 络与 与数 数据 据库 库将 将自 自动 动化 化孤 孤岛 岛集 集成 成起 起来 来。但 但生 生产 产过 过程 程的 的组 组织 织结 结构 构与 与管 管理 理仍 仍是 是传 传统 统的 的，独 独立 立、顺 顺序 序进 进行 行。生 生产 产管 管理 理者 者在 在信 信息 息集 集成 成的 的基 基础 础上 上，对 对整 整个 个生 生产 产进 进程 程有 有清 清楚 楚的 的了 了解 解，从 从而 而可 可以 以进 进行 行有 有效 效的 的控制，并最终在 控制，并最终在

31、TQCS TQCSE E 上取得成功。上取得成功。CECE与与CIMCIM具有相同的背景具有相同的背景 并 并行 行工 工程 程强 强调 调在 在集 集成 成环 环境 境下 下的 的并 并行 行工 工程 程，它 它是 是CIMS CIMS 的 的进 进一步发展方向。一步发展方向。6.4.1 并行工程的涵义 33产品并行生产模式产品并行生产模式6.4.1 并行工程的涵义 34 强调团队工作（Team work方式将产品寿命循环各个方面的专家，形成专门的工作小组，大家共同工作，随时对设计出的产品和零件从各个方面进行审查，力求使设计出的产品便于加工、装配、维修、运送，外观美、成本低、便于使用。集中各

32、方面专家的智慧后设计出产品。需要指出的是，团队工作方式并不意味着一定要大家成天呆在一起，这样有时会造成人力的浪费。作方式如图6-5所示。6.4.2 并行工程的特点35 强调设计过程的并行性6.4.2 并行工程的特点并行性有两层含义：一是工作内容重合 在设计阶段就考虑产品生命周期的各个方面；二是工作阶段重合 在设计阶段同时进行工艺(包括加工工艺、装配工艺和检验工艺)过程设计，并在计算机上对工艺设计的结果仿真，直至用原型法生产出产品的样件。36 强调设计过程的系统性设计、制造、管理等过程不再是一个个相互独立的单元，而要将它们纳入一个整体的系统来考虑，设计过程不仅出图纸和其它设计资料，还要进行质量控

33、制、成本核算，也要产生进度计划等。这种工作方式是对传统管理机构的一种挑战。强调设计过程的快速反馈 并行工程强调对设计结果及时进行审查，并及时反馈给设计人员。这样可以大大缩短设计时间，还可以保证将错误消灭在“萌芽”状态。6.4.2 并行工程的特点37图6-8 并行工程的体系结构6.4.3 并行工程的体系结构 38 降低成本 降低成本。表现在三个方面：。表现在三个方面：缩 缩短 短产 产品 品投 投放 放市 市场 场的 的时 时间 间。据 据报 报道 道，国 国外 外某 某一 一汽 汽车 车厂 厂采 采用 用并 并行 行工 工程 程后 后，使 使产 产品 品从 从开 开发 发到 到达 达预 预定

34、定批 批量 量的 的时 时间 间从 从37 37个 个月缩短到 月缩短到19 19个月。设计和试制周期仅为原来的 个月。设计和试制周期仅为原来的50%50%。CE CE 的的效益效益 提高质量。尽可能将所有质量问题消灭在设计阶段，使所设计的产品便于制造易于维护。这就为质量的“零缺陷”提供了基础，使得制造出来的产品甚至用不着检验就可上市。6.4.4 并行工程的效益 将错误限制在设计阶段 将错误限制在设计阶段“一次达到目的 一次达到目的”。产品的寿命循环价格 产品的寿命循环价格 保证了功能的实用性 增强市场竞争能力 39 美国波音飞机制造公司投资40多亿美元，在研制波音777型喷气客机过程中，运用

35、CIMS和CE技术，一方面在企业南北地理分布50千米的区域内，由200多个研制小组自形成了群组协同工作，另一方面也与其它国家的企业开展合作，采用庞大的计算机网络来支持并行设计和网络制造。在美国进行概念设计，在日本进行部件设计，而零件设计则在新家坡完成。在网络上建立了24h工作的协同设计队伍，大大加快了产品设计进度。建立了电子样机，除起落架舱外，成为世界上第一家无原型样机而一次成功飞上蓝天的喷气客机，也是世界航空发展史上最高水平的“无图纸”研制的飞机。从1990年10月开始设计到1994年6月仅花了3年零2个月就试制成功。与波音767飞机的研制周期相比，缩短了13个月。美国波音飞机制造公司美国波

36、音飞机制造公司6.4.5 并行工程实施实例 406.4.5 并行工程实施实例 无图纸生产实例波音 777客机41 美国电话电报 AT&T公司在生产计算机配套印刷组产品时，由于原来的设计中未考虑生产工艺性问题，致使产品质量低下，合格率仅为5%。采用并行设计以后，利用计算机虚拟检测，找出设计中的缺陷，使产品合格率达到90%。其它公司实施其它公司实施 HP公司采用并行工程来改进产品质量，实施的结果是公司全部产品的综合故障降低了83%，制造成本减少了42%，而产品开发周期缩短了35%。法国航空发动机公司在1990年航空发动机开发时间为54个月，采用并行工程后，1992年开发周期缩短至42个月，2998

37、年进一步缩短为36个月。6.4.5 并行工程实施实例 42第6章 先进制造模式Advanced Manufacturing Model 6.5 精益生产Lean Production436.5.1 精益生产的历史背景 管理技术背景管理技术背景 二 二战 战以 以后 后，日 日本 本汽 汽车 车工 工业 业开 开始 始起 起步 步，但 但此 此时 时统 统治 治世 世界 界的 的生 生产 产模 模式 式是 是以 以美 美国 国福 福特 特制 制为 为代 代表 表的 的大 大量 量生 生产 产方 方式 式。精 精益 益生 生产 产是 是战 战后 后日 日本 本汽 汽车 车工 工业 业遭 遭到 到的

38、 的“资 资源 源稀 稀缺 缺”和 和“多 多品 品种 种、少 少批 批量 量”的 的市 市场 场制 制约 约的 的产 产物 物，它 它是 是从 从丰 丰田 田相 相佐 佐诘 诘开 开始 始，经 经丰 丰田 田喜 喜一 一郎 郎及 及大 大野 野耐 耐一 一等 等人 人的 的共 共同 同努 努力 力直 直到 到60 60年 年代才逐步完善而形成的。代才逐步完善而形成的。丰田式生产方式发展的环境丰田式生产方式发展的环境 当 当美 美国 国汽 汽车 车工 工业 业处 处于 于发 发展 展的 的顶 顶点 点时 时，日 日本 本的 的汽 汽车 车制 制造 造商 商们 们是 是无 无法 法与 与其 其在

39、 在同 同一 一生 生产 产模 模式 式下 下进 进行 行竞 竞争 争的 的。丰 丰田 田汽 汽车 车公 公司 司在 在参 参观 观美 美国 国的 的几 几大 大汽 汽车 车厂 厂之 之后 后还 还发 发现 现，在 在美 美国 国企 企业 业管 管理 理中 中，特 特别 别是 是人 人事 事管 管理 理中 中，存 存在 在着 着难 难以 以被日本企业接受之处。被日本企业接受之处。在 在当 当时 时的 的环 环境 境下 下，丰 丰田 田汽 汽车 车公 公司 司在 在不 不可 可能 能、也 也不 不必 必要 要走 走大 大批 批量 量生 生产 产方 方式 式的 的道 道路 路的 的情 情况 况下

40、下，根 根据 据自 自身 身的 的特 特点 点，逐 逐步 步创 创立 立了 了一 一种 种独 独特 特的 的多 多品 品种 种、小批量、高质量和低消耗的生产方式 小批量、高质量和低消耗的生产方式。446.5.1 精益生产的历史背景 精益生产效率的体现精益生产效率的体现 与 与大 大批 批量 量生 生产 产相 相比 比，精 精益 益生 生产 产的 的一 一切 切都 都是 是“精 精简 简”的 的：只 只需 需要 要一 一半 半的 的劳 劳动 动强 强度 度、一 一半 半的 的制 制造 造空 空间 间、一 一半 半的 的工 工具 具投 投资 资、一 一半 半的 的产 产品 品开 开发 发时 时间

41、间、库 库存 存的 的大 大量 量减 减少 少、废 废品 品大 大量 量的 的减少和品种大量的增加。减少和品种大量的增加。两 两者 者的 的最 最大 大区 区别 别在 在于 于：大 大量 量生 生产 产强 强调 调“足 足够 够”好 好的 的质 质量 量，因 因此 此总 总是 是存 存在 在着 着缺 缺陷 陷；而 而精 精益 益生 生产 产则 则追 追求 求完 完美 美性 性（不 不断 断降 降低价格、零缺陷、零库存和无限多的品种）。低价格、零缺陷、零库存和无限多的品种）。456.5.2 精益生产的内涵和特征 精益生产的内涵精益生产的内涵 精 精益 益生 生产 产（LPLP）是 是通 通过 过

42、系 系统 统结 结构 构、人 人员 员组 组织 织、运 运行 行方 方式 式和 和市 市场 场供 供求 求等 等方 方面 面的 的变 变革 革，使 使生 生产 产系 系统 统能 能很 很快 快适 适应 应用 用户 户需 需求 求不 不断 断变 变化 化，并 并能 能使 使生 生产 产过 过程 程中 中一 一切 切无 无用 用、多 多余 余的 的东 东西 西被 被精 精简 简，最 最终 终达 达到 到包 包括 括市 市场 场供 供销 销在 在内 内的 的生 生产 产的 的各 各方 方面 面最 最好 好的 的结果 结果。LP LP是 是新 新时 时代 代工 工业 业化 化的 的标 标志 志 只 只

43、需 需一 一半 半人 人的 的努 努力 力，一 一半 半生 生产 产空 空间 间，一 一半 半投 投资 资，一 一半 半设 设计 计、工 工艺 艺编 编制 制时 时间 间，一 一半 半开 开发新产品时间和少的多的库存。发新产品时间和少的多的库存。LP LP的 的精 精髓 髓在 在于 于“Lean Lean”“”“没 没有 有冗 冗余 余”“”“精 精打 打细 细算 算”，没 没有 有一 一个 个多 多余 余的 的人 人，没 没有 有一 一样 样多 多余 余的 的东 东西 西，没 没有 有一 一点 点多 多余 余的 的时 时间 间；岗 岗位 位设 设置 置必 必须 须是 是增 增值 值的 的，不

44、 不增 增值 值岗 岗位 位一 一律 律撤 撤除 除；工人要求是多面手，可以互相顶替。工人要求是多面手，可以互相顶替。46精益生产的特征精益生产的特征 以 以用 用户 户为 为“上 上帝 帝”。产 产品 品的 的适 适销 销性 性、适 适宜 宜的 的价 价格 格、优 优良 良的 的质 质量 量、快的交货速度、优质的服务是面向用户的基本内容。快的交货速度、优质的服务是面向用户的基本内容。以 以“人 人”为 为中 中心 心。人 人是 是企 企业 业一 一切 切活 活动 动的 的主 主体 体，应 应以 以人 人为 为中 中心 心，大 大力 力推 推行 行独 独立 立自 自主 主的 的小 小组 组化

45、化工 工作 作方 方式 式。充 充分 分发 发挥 挥一 一线 线职 职工 工的 的积 积极 极性 性和 和创 创造 造性 性，使 使他 他们 们积 积极 极为 为改 改进 进产 产品 品的 的质 质量 量献 献计 计献 献策 策，使 使一 一线 线工 工人 人真 真正 正成 成为 为“零缺陷 零缺陷”生产的主力军。生产的主力军。以 以“精简 精简”为手段 为手段 Team Work Team Work和并行设计 和并行设计 JIT JIT供货方式 供货方式“零 零缺 缺陷 陷”工 工作 作目 目标 标。精 精益 益生 生产 产所 所追 追求 求的 的目 目标 标不 不是 是“尽 尽可 可能 能

46、好 好一 一些 些”，而 而是 是“零 零缺 缺陷 陷”。即 即最 最低 低的 的成 成本 本、最 最好 好的 的质 质量 量、无 无废 废品 品、零 零库存与产品的多样性。库存与产品的多样性。6.5.2 精益生产的内涵和特征 47表 表6-1 LP 6-1 LP与 与MP MP比较 比较比较项目 大量生产 精良生产追求目标 高效率、高质量、低成本 完善生产，消除一切浪费工作方式 专业分工，相互封闭 责、权、利统一的工作小组，协同工作，团队精神组织管理 宝塔式，组织机构庞大 权利下放，扁平式组织结构产品特征 标准化产品 面向用户的多样化产品设计方式 串行模式 并行模式生产特征 大批量、高效率生

47、产 变批量、柔性化生产 供货方式 大库存缓冲 JIT方式，接近0库存质量保证 靠机床设备，事后把关 靠生产人员保证，追求零缺陷雇员关系 雇佣关系，合同约束 终身雇用，风雨同舟用户关系 靠产品质量、成本取胜 用户满意，需求驱动，主动销售供应商 合同关系，短期行为 长期合作，利益共享，风险共担6.5.2 精益生产的内涵和特征 48精益生产体系精益生产体系 基 基础 础就 就是 是在 在计 计算 算机 机网 网络 络支 支持 持下 下的 的、以 以小 小组 组方 方式工作的并行工作方式。式工作的并行工作方式。支柱 支柱1 1：全面质量管理：全面质量管理 支 支柱 柱2 2：准 准时 时生 生产 产和

48、 和零 零库存 库存 支柱 支柱3 3：成组技术：成组技术 大 大厦 厦的 的屋 屋顶 顶就 就是 是精 精益 益生产体系 生产体系6.5.3 精益生产的体系构成 49第6章 先进制造模式Advanced Manufacturing Model 6.6 敏捷制造Agile Manufacturing 506.6.1 敏捷制造提出的背景敏捷制造概念的提出敏捷制造概念的提出 20 20世 世纪 纪70 70 80 80年 年代 代，美 美国 国由 由于 于政 政策 策导 导向 向失 失误 误，使 使制 制造 造业 业众 众多 多产 产品 品在 在世 世界 界市 市场 场所 所占 占份 份额 额不

49、不断 断下 下降 降，美 美国 国在 在制 制造 造领域的霸主地位逐渐丧失。领域的霸主地位逐渐丧失。为 为了 了恢 恢复 复美 美国 国制 制造 造业 业在 在世 世界 界上 上的 的领 领导 导地 地位 位，20 20世 世纪 纪80 80年 年代 代末 末美 美国 国国 国会 会指 指示 示国 国防 防部 部拟 拟定 定一 一个 个制 制造 造技 技术 术发 发展 展规 规划 划，要 要求 求同 同时 时体 体现 现美 美国 国国 国防 防工 工业 业与 与民 民品 品工 工业 业的 的共 共同 同利 利益 益，并 并要求加强政府、工业界和学术界的合作。要求加强政府、工业界和学术界的合作。

50、在 在此 此背 背景 景下 下，美 美国 国国 国防 防部 部委 委托 托 Lehigh Lehigh 大 大学 学与 与 GM GM 等 等大 大公 公司 司一 一起 起研 研究 究制 制定 定一 一个 个振 振兴 兴美 美国 国制 制造 造业 业的 的长 长期 期发 发展 展战 战略 略，最 最终 终于 于1991 1991年 年完 完成 成了 了“21 21世 世纪 纪制 制造 造业 业发 发展 展战 战略 略”报 报告 告。在此报告中提出了 在此报告中提出了“敏捷制造 敏捷制造”的概念 的概念。516.6.2 敏捷制造的内涵和特征敏捷制造的内涵敏捷制造的内涵 敏 敏捷 捷制 制造 造是