制造系统讲座(第一章)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Manufacturing System,*,制造系统,博 士,副教授,广东工业大学机械电子工程学院,何汉武,11/3/2024,1,Manufacturing 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 制造模式的演变和发展,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-敏捷制造,11/3/2024,2,Manufacturing System,1.1 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,11/3/2024,3,Manufacturing System,1.1 制造系统内涵及体系结构,系统概念,由相互作用和相互依赖的若干组成部分（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,11/3/2024,4,Manufacturing System,1.1 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：,CIRP,定义：,MIT,教授定义：,日本京都大学教授定义：,11/3/2024,5,Manufacturing System,1.1 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,11/3/2024,6,Manufacturing System,1.1 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,11/3/2024,7,Manufacturing System,1.1 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,11/3/2024,8,Manufacturing System,1.1 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：注重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,信息投入决定产品价值,CIMS,研究重点在如何提高制造系统的信息处理能力,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,11/3/2024,9,Manufacturing System,1.1 制造系统内涵及体系结构,制造系统的人机一体论,人工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,人的创造性行为和作用，是机器永远无法取代的,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,11/3/2024,10,Manufacturing System,1.1 制造系统内涵及体系结构,制造系统的体系结构,研究目的：,更加深入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。,11/3/2024,11,Manufacturing System,1.1 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多视图及其关系,功能视图,过程,视图,资源视图,组织视图,信息视图,11/3/2024,12,Manufacturing 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,控制结构,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,资源流动分析,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,能源流动分析,物流流动分析,IDEF1X,信息模型,建模方法/,E-R,多层递阶控制结构/分布式控,制结构/递阶分布式控制结购,视图名称,视图内容,建模与分析方法,11/3/2024,13,Manufacturing System,1.2 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,11/3/2024,14,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展,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,信息高速公路,全球通讯网络,智能制造,敏捷制造,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,敏捷,性,全球,化,40-50,60,70,80,90,年代,11/3/2024,15,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展,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知识密集型,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,11/3/2024,16,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展,刚性自动化系统,20世纪40、50年代,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改变,11/3/2024,17,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展,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,11/3/2024,18,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展,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,I,ntegration,I,ntelligence,下一代制造业,11/3/2024,19,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展,精益生产,MIT,研究日本丰田生产方式的总结,丰田英二、大野耐一（70年代，20年时间）,最终目标是要以最友质量和最低成本的产品，对市场需求作出最迅速的响应,基本原则是“消灭一切浪费”和“不断改善”,准时化生产（,JIT）、TQC，GT、,弹性作业人数和尊重人性是精益生产的主要支柱。,日本奇迹,11/3/2024,20,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,制造模式的演变和发展,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,),成为未来制造的挑战,过程可变性：制造工艺过程的变化能力,功能可变性：制造(加工、处理)功能的变化能力,可缩放性：制造生产能力(产量)的可扩展与压缩能力,11/3/2024,21,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,几,类,制,造,系,统,的,对,比,11/3/2024,22,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,下一代制造模式与系统敏捷制造,1991年，美国提出,出发点：对未来产品和市场的分析,产品发展总趋势：多元化和个性化，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，产品复杂性越来越高，要求企业以很高的柔性和很强的市场应变能力去应付市场的竞争。,11/3/2024,23,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,下一代制造模式与系统敏捷制造,敏捷制造的实现,组织上：动态联盟（虚拟企业）,技术上：虚拟制造,信息基础：网络,11/3/2024,24,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,敏捷制造案例,11/3/2024,25,Manufacturing System,1.2 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,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,纽约的销售员,11/3/2024,26,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,敏捷制造案例,区域协作平台,11/3/2024,27,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,敏捷制造案例,区域协作平台,协作中心：信息交流/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交流,11/3/2024,28,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,敏捷制造案例,企业协作平台 个性化产品定制系统,基于,WEB,和知识工程的定制设计与制造，满足客户提出的对产品个性化需求，支持客户参与产品设计过程。,11/3/2024,29,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,敏捷制造案例,区域应用 中国制造协作网,企业会员数,企业行业分布情况,11/3/2024,30,Manufacturing System,1.2 制造模式和先进制造系统,敏捷制造案例,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,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,11/3/2024,31,Manufacturing System,