第六章先进制造技术

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,*,*,*,第六章 先进制造技术,6,。,1,制造技术的新发展,6,。,1,。,1,超精密加工,精密与超精密加工和制造自动化是先进制造技术的两大领域，精密与超精密加工要靠自动化技术的支持，而制造自动化有赖于精密加工才能得以实现。,精密与超精密是相对而言的，在不同的时期有各不同的理解，这与科学技术水平有关。,加工精度在,0.1,1,m,，加工表面粗糙度,R,a,在,0.020.1,m,之间的加工方法称为精密加工,;,而将加工精度高于,0.1,m,，加工表面粗糙度,R,a,小于,0.01,m,的加工方法称为超精密加工。,现代机械工业之所以要致力于提高加工精度其主要原因：,提高产品的性能和质量，提高其稳定性和可靠性，促进产品的小型化，增加零件的互换性，提高装配生产率，并促进自动化装配。,超精密加工是尖端技术产品发展中不可缺少的关键加工手段。,飞行高度,-,磁头与磁盘之间的距离。,超精密加工担负着支持最新科学技术进步的重要使命。各国政府和军方对超精密加工技术都十分重视，并投入大量的资金和人力来开发这项技术。,一。超精密加工的领域,1,。超精密切削,2,。精密和超精密磨削研磨,3,。精密特种加工,二。超精密加工的难点,1,。工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随机的，精度难以控制。,2,。工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大影响。,3,。去除层越薄，被加工表面所受的切削应力越大，材料就越不容易被去除。,三。超精密加工的方法,1,。切削加工,2,。磨料加工,(,分固结磨料和游离磨料加工,),3,。特种加工,4,。复合加工,刀具切削加工,传统加工 固结磨料加工,游离磨料加工,非传统加工：利用电能、磁能、声能、,光能、化学能、核能等对,材料进行加工和处理。,复合加工：多种加工方法的复合。,超精密加工,四。超精密加工的实现条件,1),超精密加工的机理与工艺方法,2),超精密加工工艺装备,3),超精密加工工具,4),超精密加工中的工件材料,5),精密测量与误差补偿技术,6),超精密加工工作环境、条件等,在超精密加工的实施过程中，必须综合考虑上述因素，才能取得满意的效果。,五。超,精,精密加,工,工的典,型,型工艺,1,。金刚,石,石镜面,切,切削,金刚石,具,具有无,与,与伦比,的,的硬度,，,，是最,佳,佳的切,削,削工具,材,材料，,金,金刚石,结,结晶原,子,子间的,结,结合力,非,非常坚,固,固，最,强,强结晶,位,位置是,111,面。,2,。精密,超,超精密,镜,镜面磨,削,削镜面磨,削,削比研,磨,磨抛光,的,的生产,率,率高，,形,形状精,度,度高，,特,特别是,对,对脆硬,材,材料的,镜,镜面磨,削,削，具,有,有精度,高,高特点,。,。,3,。研磨,与,与抛光利用研,磨,磨剂使,工,工件与,研,研具进,行,行单纯,的,的对研,而,而获得,高,高质量,、,、高精,度,度的加,工,工方法,。,。,在实现,超,超精密,切,切削加,工,工中刀,具,具、磨,具,具是十,分,分重要,的,的。理,想,想的刀,具,具材料,是,是天然,金,金刚石,。,。,采用金,刚,刚石刀,具,具切削,有,有色金,属,属材料,，,，并使,用,用适宜,的,的切削,液,液，则,可,可以不,产,产生刀,痕,痕。,砂轮的,材,材质十,分,分重要,，,，要求,砂,砂轮锐,利,利、耐,磨,磨、颗,粒,粒大小,均,均匀、,结,结合均,匀,匀。,研具材,料,料可用,铸,铸铁、,锡,锡、工,程,程塑料,和,和玻璃,等,等材料,。,。铸铁,研,研具用,于,于金属,零,零件的,加,加工，,沥,沥青研,具,具用于,光,光学加,工,工，玻,璃,璃研具,用,用于高,平,平面度,平,平晶加,工,工中。,超精密,加,加工机,床,床是超,精,精密加,工,工中最,重,重要、,最,最基本,的,的加工,设,设备。,在,在结构,原,原理、,精,精度要,求,求、热,平,平衡及,抗,抗振性,能,能方面,与,与普通,机,机床相,比,比有许,多,多特殊,要,要求：,1),高精度,2),高刚度,3),高稳定,性,性,4),高自动,化,化,6,。,1,。,2,微机械,制,制造,在机械,装,装置的,小,小型化,过,过程中,出,出现两,类,类机械,，,，即小,型,型机械,和,和微型,机,机械。,划,划分如,下,下：,10,1mm,为小型,机,机械，,用,用精密,加,加工方,法,法可以,制,制造出,来,来,;,1mm,1,m,为微型,机,机械，,需,需要用,硅,硅微加,工,工技术,或,或,LIGA,技术等,微,微细加,工,工方法,才,才能制,造,造出来,;,1,m1nm,为纳米,机,机械，,是,是分子,级,级的零,件,件，需,采,采用生,物,物工程,的,的方法,制,制造。,小型机,械,械是传,统,统机械,的,的小型,化,化，在,工,工作原,理,理、材,料,料结构,和,和设计,理,理论等,方,方面可,以,以借鉴,传,传统机,械,械学。,微型机,械,械在尺,寸,寸、构,造,造、材,料,料、制,造,造方法,和,和工作,原,原理等,方,方面，,都,都与传,统,统机械,截,截然不,同,同，其,学,学科基,础,础、研,究,究手段,和,和研究,内,内容也,与,与传统,机,机械学,不,不同。,微型机,械,械不是,传,传统机,械,械的简,单,单微型,化,化，而,是,是指集,微,微型机,构,构、微,型,型传动,器,器以及,信,信号处,理,理和控,制,制电路,，,，甚至,外,外围接,口,口电路,、,、通信,电,电路和,电,电源等,于,于一体,的,的微型,机,机电系,统,统。,微型机,械,械远远,超,超出了,传,传统机,械,械的概,念,念和范,畴,畴，是,基,基于现,代,代科学,技,技术，,用,用崭新,的,的思维,方,方法指,导,导的产,物,物。,特点：,1),体积小,、,、精度,高,高、重,量,量轻,2),性能稳,定,定，可,靠,靠性高,3),能耗低,、,、灵敏,性,性和工,作,作效率,高,高,4),多功能,和,和智能,化,化,5),适于大,批,批量生,产,产，制,造,造成本,低,低廉,具有一,般,般机械,所,所不能,及,及的优,势,势：,1),表现在,活,活动空,间,间上、,操,操作对,象,象和工,作,作环境,上,上,2),与一般,机,机械相,比,比，微,型,型机械,所,所表现,出,出来的,智,智能化,程,程度更,高,高，实,现,现的功,能,能更趋,于,于多样,化,化。,6,。,1,。,3,超高速,切,切削,超高速,切,切削,-,比常规,高,高,5,10,倍以上,的,的切削,。,。,切削温,度,度通常,随,随切削,速,速度升,高,高而升,高,高，但,超,超过一,定,定温度,后,后，切,削,削温度,反,反而随,切,切削速,度,度的升,高,高而下,降,降。,超高速,切,切削可,以,以提高,加,加工质,量,量和生,产,产率，,节,节约能,耗,耗，是,一,一项有,综,综合效,益,益的机,械,械加工,技,技术。,超高速,切,切削目,前,前主要,用,用于飞,机,机、汽,车,车及模,具,具工业,。,。,超高速,切,切削希,望,望刀具,强,强度高,，,，耐热,性,性能好,。,。,刀具材,料,料一般,根,根据工,件,件材料,来,来选择,。,。常用,的,的刀具,材,材料有,：,：带涂,层,层的硬,质,质合金,刀,刀具、,陶,陶瓷刀,具,具、立,方,方氮化,硼,硼或聚,晶,晶金刚,石,石刀具,。,。在同,等,等情况,下,下，其,寿,寿命往,往,往比常,规,规速度,下,下的刀,具,具寿命,还,还要长,。,。,超高速,切,切削对,机,机床的,主,主要要,求,求：,1),要有一,个,个适应,于,于超高,速,速运转,的,的主轴,部,部件及,其,其驱动,系,系统。,2),要有一,个,个快速,反,反应的,数,数控伺,服,服系统,和,和进给,部,部件。,超,超高速,机,机床必,须,须是精,密,密的数,控,控机床,。,。,3),高压大,流,流量喷,射,射冷却,系,系统。,4),要有一,个,个“三,刚,刚,”(,静刚度,、,、动刚,度,度、热,刚,刚度,),特性都,很,很好的,机,机床支,承,承件。,超高速,加,加工技,术,术的发,展,展趋势,：,：,前提：,刀,刀具技,术,术,关键设,备,备：数,控,控机床,、,、加工,中,中心,1),有必要,实,实现干,切,切削或,准,准干切,削,削状态,的,的绿色,超,超高速,加,加工。,2),有必要,在,在重切,削,削工艺,中,中引入,超,超高速,切,切削加,工,工,3),有必要,开,开发和,完,完善各,种,种超高,速,速加工,工,工艺方,法,法,4),如何有,效,效地采,用,用超高,速,速加工,机,机床来,加,加工难,加,加工材,料,料，是,一,一个有,待,待解决,的,的问题,。,。,5),有必要,监,监控加,工,工工况,。,。监控,内,内容主,要,要有加,工,工质量,、,、加工,过,过程稳,定,定性和,安,安全性,。,6,。,2,制造哲,理,理与生,产,产模式,6,。,2,。,1,制造哲,理,理,在大批,量,量制造,模,模式下,，,，提高,工,工序效,率,率可以,显,显著提,高,高生产,率,率，制,造,造技术,的,的许多,研,研究都,致,致力于,切,切削速,度,度的提,高,高。,在大批,量,量生产,情,情况下,，,，生产,准,准备终,结,结时间,占,占的比,例,例很少,，,，加工,辅,辅助时,间,间也经,过,过精确,的,的设计,，,，因而,基,基本时,间,间占的,比,比例较,大,大。提,高,高切削,速,速度，,加,加大吃,刀,刀量，,这,这些单,工,工序优,化,化措施,取,取得了,良,良好的,效,效率。,近年来,在,在欧、,美,美、日,的,的制造,业,业中，,产,产品的,70%,75%,己按多,品,品种、,小,小批量,的,的生产,方,方式组,织,织。,二十世,纪,纪初叶,至,至中期,，,，以,Ford,生产方,式,式为代,表,表的典,型,型大批,量,量生产,模,模式占,主,主导地,位,位。,由,HenryFord,在汽车,生,生产中,开,开创了,机,机械自,动,动流水,线,线生产,之,之先河,，,，出现,了,了“少,品,品种大,批,批量生,产,产,”,的模式,(,又称为,底,底特律,式,式自动,化,化,),，成为,各,各国纷,纷,纷仿效,的,的制造,生,生产模,式,式。在,这,这种生,产,产模式,中,中，专,用,用设备,、,、刚性,生,生产线,、,、以互,换,换性和,质,质量统,计,计分析,为,为主的,质,质量保,证,证体系,代,代表了,其,其结构,特,特征，,大,大大提,高,高了生,产,产效率,，,，从而,降,降低了,产,产品的,成,成本。,但,但这是,以,以损失,产,产品的,多,多样性,为,为代价,的,的。,然而在,多,多品种,、,、小批,量,量生产,类,类型中,，,，,Ford,生产方,式,式中所,采,采取的,措,措施就,不,不再是,那,那么显,著,著，因,为,为辅助,时,时间占,了,了较大,的,的比重,，,，如何,缩,缩短辅,助,助时间,才,才是至,关,关重要,的,的。,管理,专,专家,注,注意,两,两个,现,现象,：,：,1),企业,的,的在,制,制品,相,相当,多,多，,在,在制,品,品放,在,在机,床,床上,进,进行,切,切削,加,加工,的,的时,间,间占,全,全部,通,通过,时,时间,(,从购,进,进材,料,料到,产,产品,销,销售,),的比,少,少于,5%,。,2),机床,开,开动,加,加工,的,的时,间,间利,用,用率,也,也仅,占,占,5%,10%,在制,品,品通,过,过时,间,间，,直,直接,影,影响,企,企业,流,流动,资,资金,的,的利,用,用率,，,，而,设,设备,利,利用,率,率则,关,关系,到,到固,定,定资,产,产的,利,利用,率,率。,在分,析,析在,制,制品,滞,滞留,时,时间,，,，发,现,现存,在,在如,下,下问,题,题：,1),批量,制,制造,中,中，,为,为防,止,止质,量,量事,故,故、,设,设备,故,故障,等,等因,素,素的,超,超量,投,投料,。,。,2),工序,进,进度,不,不平,衡,衡，,设,设备,有,有闲,置,置时,间,间。,3),生产,准,准备,时,时间,长,长。,如,如消,化,化图,样,样、,准,准备,工,工装,卡,卡具,、,、编,制,制及,输,输入,数,数控,程,程序,、,、对,刀,刀等,。,。,4),工件,装,装夹,时,时间,5),工件,在,在机,床,床工,序,序间,的,的运,输,输时,间,间,6),工件,检,检测,时,时间,。,。,采用,计,计算,机,机数,控,控机,床,床,(CNC),，可,以,以减,少,少对,刀,刀及,消,消化,图,图样,时,时间,。,。,采用,加,加工,中,中心,，,，实,行,行工,序,序集,中,中，,可,可以,减,减少,生,生产,准,准备,时,时间,。,。,采用,柔,柔性,制,制造,系,系统,在,在统,一,一调,度,度、,物,物流,控,控制,及,及,CNC,程序,的,的存,储,储与,输,输入,等,等项,均,均有,节,节省,，,，取,得,得效,益,益。,柔性,制,制造,系,系统,的,的另,一,一个,优,优势,是,是，,一,一次,投,投资,，,，长,期,期受,益,益。,扩,扩大,了,了设,备,备对,市,市场,变,变化,的,的适,应,应性,。,。,计算,机,机集,成,成制,造,造系,统,统,(CIMS),更是,将,将制,造,造中,的,的信,息,息,(,技术,、,、管,理,理、,控,控制,等,等,),集成,，,，保,证,证了,统,统一,的,的计,划,划与,调,调度,，,，进,一,一步,缩,缩短,了,了在,制,制品,通,通过,时,时间,和,和设,备,备利,用,用率,。,。,统计,表,表明,：,：,制,制造,业,业采,用,用,CIMS,的实,际,际效,益,益与,期,期望,值,值尚,有,有距,离,离。,CIMS,实际,上,上是,快,快速,按,按定,单,单生,产,产的,自,自动,化,化系,统,统，,其,其硬,件,件设,备,备的,柔,柔性,是,是有,限,限的,，,，它,只,只能,针,针对,某,某一,类,类型,的,的产,品,品才,保,保持,柔,柔性,。,。产,品,品市,场,场一,旦,旦疲,软,软，,其,其巨,额,额投,资,资则,可,可能,成,成为,企,企业,的,的包,袱,袱。,6,。,2,。,2,生产,模,模式,一。,准,准时,生,生产,1,。准,时,时生,产,产的,概,概念,准时,生,生产,JIT(JustinTime),是二,十,十世,纪,纪七,十,十年,代,代由,日,日本,丰,丰田,汽,汽车,制,制造,公,公司,创,创立,并,并实,施,施的,一,一种,现,现代,企,企业,生,生产,管,管理,模,模式,。,。,宗旨,：,：使,用,用最,少,少量,的,的设,备,备、,装,装置,、,、物,料,料和,人,人力,资,资源,，,，在,规,规定,的,的时,间,间、,地,地点,，,，提,供,供必,要,要数,量,量的,零,零部,件,件，,达,达到,以,以最,低,低的,成,成本,、,、最,高,高的,效,效益,、,、最,好,好的,质,质量,、,、零,库,库存,进,进行,生,生产,和,和完,成,成交,货,货的,目,目的,。,。,准时,生,生产,方,方式,在,在最,初,初引,起,起人,们,们的,注,注意,时,时曾,被,被称,为,为“,丰,丰田,生,生产,”,方式,，,，后,来,来随,着,着这,种,种生,产,产方,式,式的,独,独特,性,性以,及,及有,效,效性,而,而被,人,人们,广,广泛,地,地认,识,识、,研,研究,和,和应,用,用，,特,特别,是,是引,起,起西,方,方国,家,家的,广,广泛,注,注意,以,以后,，,，人,们,们开,始,始把,它,它称,为,为,JIT,生产,方,方式,。,。,2,。准,时,时生,产,产的,目,目标,传统,的,的生,产,产管,理,理方,式,式一,般,般是,上,上一,道,道工,序,序向,下,下一,道,道工,序,序供,应,应零,部,部件,，,，采,取,取增,加,加在,制,制品,的,的储,备,备量,以,以应,付,付生,产,产中,的,的失,调,调或,事,事故,导,导致,的,的需,求,求变,化,化。,准时,生,生产,方,方式,认,认为,：,：传,统,统的,生,生产,管,管理,方,方式,掩,掩盖,了,了生,产,产中,的,的矛,盾,盾，,久,久而,久,久之,，,，那,些,些不,能,能用,或,或不,再,再用,的,的在,制,制品,积,积压,量,量会,越,越来,越,越大,，,，导,致,致在,制,制品,的,的过,剩,剩和,积,积压,，,，占,用,用过,多,多的,资,资金,，,，不,利,利于,降,降低,成,成本,，,，影,响,响产,品,品的,竟,竟争,力,力，,最,最终,影,影响,企,企业,的,的经,营,营效,果,果。,目标,：,：尽,量,量减,少,少库,存,存或,实,实现,零,零库,存,存生,产,产。,强调,：,：只,在,在必,要,要的,时,时侯,，,，按,必,必要,的,的数,量,量，,生,生产,必,必要,的,的产,品,品,(,零件,、,、部,件,件、,成,成品,),。使,生,生产,现,现场,实,实物,流,流通,处,处于,最,最佳,状,状态,，,，做,到,到“,准,准时,领,领取,”,，“,准,准时,运,运送,”,和“,准,准时,生,生产,”,。,3,。准,时,时生,产,产的,基,基本,思,思想,1),由后,工,工序,向,向前,工,工序,领,领取,零,零部,件,件：整个,生,生产,过,过程,的,的联,系,系方,式,式是,以,以装,配,配为,起,起点,，,，下,道,道工,序,序向,上,上道,工,工序,提,提取,零,零部,件,件，,而,而上,道,道工,序,序向,更,更上,道,道工,序,序提,取,取同,样,样的,在,在制,品,品进,行,行加,工,工，,以,以补,充,充被,下,下道,工,工序,提,提走,的,的零,部,部件,，,，如,此,此层,层,层向,上,上推,动,动，,把,把各,道,道工,序,序连,结,结起,来,来，,形,形成,一,一个,准,准时,生,生产,的,的加,工,工系,统,统。,2),按件,传,传送,在,在制,品,品：各车,间,间与,各,各道,工,工序,一,一般,都,都避,免,免成,批,批生,产,产或,成,成批,搬,搬运,，,，尽,可,可能,做,做到,必,必要,时,时只,生,生产,一,一件,，,，只,传,传送,一,一件,，,，只,储,储备,一,一件,，,，任,何,何工,序,序不,准,准额,外,外多,生,生产,，,，把,在,在制,品,品减,至,至最,低,低限,度,度。,3),均衡,生,生产,：,：即平,均,均制,造,造产,品,品，,使,使物,流,流在,各,各作,业,业之,间,间、,生,生产,线,线之,间,间、,工,工序,之,之间,，,，工,厂,厂之,间,间平,稳,稳、,均,均衡,地,地流,动,动。,均,均衡,化,化生,产,产是,杜,杜绝,浪,浪费,的,的前,提,提。,4),质量,保,保证,：,：在传,统,统的,生,生产,系,系统,中,中，,都,都规,定,定了,可,可接,受,受的,废,废品,百,百分,数,数，,用,用在,制,制品,库,库存,来,来弥,补,补不,合,合格,品,品和,机,机器,故,故障,所,所引,起,起的,问,问题,，,，以,保,保证,稳,稳定,生,生产,。,。,JIT,生产,方,方式,认,认为,，,，这,不,不是,揭,揭露,问,问题,的,的本,质,质和,解,解决,问,问题,的,的方,法,法，,是,是治,标,标不,治,治本,上,上的,方,方法,。,。,JIT,方式,中,中强,调,调全,面,面质,量,量控,制,制,(TQC),，将,质,质量,管,管理,贯,贯穿,每,每一,工,工序,之,之中,，,，目,标,标是,消,消除,不,不合,格,格品,，,，消,除,除可,能,能引,起,起不,合,合格,品,品的,根,根源,，,，并,想,想办,法,法解,决,决问,题,题。,其,其做,法,法是,：,：,(1),使设,备,备或,生,生产,线,线能,够,够自,动,动检,测,测出,不,不良,产,产品,，,，当,不,不合,格,格产,品,品或,不,不正,常,常情,况,况发,生,生时,，,，能,自,自动,停,停机,或,或停,线,线。,(2),生产,第,第一,线,线的,设,设备,操,操作,人,人员,发,发现,产,产品,或,或设,备,备的,问,问题,时,时，,有,有权,自,自行,停,停止,生,生产,。,。,这样可迫,使,使人们重,视,视问题，,调,调查问题,的,的原因，,进,进行改正,活,活动，防,止,止类似异,常,常情况再,发,发生，杜,绝,绝类似的,不,不良产品,的,的再产生,，,，这与在,最,最后一道,工,工序对产,品,品进行检,测,测的质量,保,保证方法,不,不同。,5),弹性配置,作,作业人数,：,：根据生产,量,量的变动,，,，弹性地,增,增减各生,产,产线的作,业,业人数，,尽,尽量用较,少,少的人力,完,完成较多,的,的生产，,它,它与历来,生,生产系统,中,中的“定,员,员制,”,完全不同,，,，是一种,全,全新的人,员,员配置方,法,法 。,6),用最后的,装,装配工序,调,调整和平,衡,衡全部生,产,产过程：准时生产,是,是以最后,的,的装配工,序,序作为组,织,织生产的,起,起点，因,而,而装配工,序,序实际上,起,起着调节,和,和平衡全,部,部生产的,作,作用。,实现准时,生,生产方式,的,的具体手段,是,是看板管,理,理。,4,。 看板,管,管理,准时生产,是,是按市场,的,的要求安,排,排生产，,生,生产的产,品,品应能马,上,上销售掉,，,，强调准,时,时。反之,，,，如果没,有,有确定的,需,需要就不,生,生产。,把后工序,看,看成用户,，,，只有后,工,工序提出,要,要求时，,前,前工序才,允,允许生产,，,，看板充,当,当传递生,产,产指令的,角,角色。,在生产中,由,由看板来,严,严格控制,零,零部件的,制,制造和领,取,取，以防,止,止过量生,产,产和降低,库,库存。,1),看板形式,看板实际,上,上就是一,种,种记载着,生,生产信息,的,的卡片。,传送看板,(,即取货看,板,板,),看板,生产看板,(,即定货看,板,板,),传送看板,标,标明后一,道,道工序向,前,前一道工,序,序拿取工,件,件的种类,和,和数量，,起,起着取货指令的作用，,生,生产人员,接,接到“取,货,货看板,”,后，就应,该,该按看板上,的,的零件种,类,类及数量,立,立及发货,。,。,生产看板,则,则标明前,一,一道工序,应,应生产的,工,工件的种,类,类和数量,，,，起着,生产指令,的作用。,当,当前工序,接,接到后工,序,序发来的,“,“,生产看板,”,后，,就立即生,产,产卡片上,规,规定数量,的,的零件。,2),看板使用,方,方式,这是一种,“,“拉动式,”,的生产，,即,即以销售,(,面向订货,单,单位,),为整个企,业,业工作的,起,起点，从,后,后道工序,拉,拉动前道,工,工序，一,环,环一环地,“,“拉动,”,各个环节,，,，以市场,需,需要的产,品,品品种、,数,数量、时,间,间和质量,来,来组织生,产,产，从而,消,消除生产,过,过程中的,一,一切松驰,点,点，实现,产,产品“无,多,多余库存,”,以至零库,存,存，从而,最,最大限度,地,地提高生,产,产过程的,有,有效性。,JIT,生产中还,有,有一些其,它,它的看板,，,，如用于,工,工厂和工,厂,厂之间的“外协看,板,板,”;,用于标明,生,生产批量,的,的“信号看,板,板,”;,用于零部,件,件短缺场,合,合的“快捷看,板,板,”;,用于发现,次,次品或机,器,器故障等,突,突发事件,的,的“紧急看,板,板,”,等。,二。敏捷,制,制造,1,。敏捷制,造,造的概念,敏捷制造,最,最初是由,美,美国里海,大,大学,(LehighUniversity),在,21,世纪制造,企,企业战略,的报告中,提,提出的。,该报告有,两,两个最重,要,要的结论,：,：,影响企业,生,生存发展,的,的共性问,题,题是：目,前,前竞争环,境,境的变化,太,太快，而,制,制造企业,自,自我调整,与,与之适应,的,的速度跟,不,不上。,依靠对现,有,有大规模,生,生产模式,和,和系统的,逐,逐步改进,和,和完善，,不,不能实现,重,重振美国,制,制造业雄,风,风的目标,。,。,报告建议,综,综合利用,计,计算机技,术,术、信息,集,集成技术,和,和通信技,术,术来构造,一,一个全新,的,的竞争系,统,统，即一,种,种新的制,造,造模式,-,敏捷制造,，,，并描绘,了,了巳经开,始,始出现的,敏,敏捷制造,的,的未来全,景,景，指出,要,要在下世,纪,纪初以前,，,，通过采,用,用敏捷制,造,造夺回美,国,国制造工,业,业在世界,上,上的领先,地,地位 。,敏捷制造,是,是将柔性,的,的先进制,造,造技术、,熟,熟练掌握,生,生产技能,有,有知识的,劳,劳动力、,以,以及促进,企,企业内部,和,和企业之,间,间的灵活,管,管理三者,集,集成在一,起,起，对千,变,变万化的,消,消费者的,市,市场时机,作,作出快速,响,响应 。,敏捷制造,包,包含了许,多,多新思想,，,，新概念,。,。,1),可重构的,和,和不断改,变,变的生产,系,系统,;,2),以信息,为,为主和,批,批量无,关,关的制,造,造系统,;,3),充分调,动,动人的,积,积极因,素,素和发,挥,挥人的,创,创造性,;,4),向基层,下,下放权,力,力，简,化,化领导,层,层次和,组,组织结,构,构,;,5),虚拟公,司,司和插,件,件兼容,式,式的企,业,业,;,6),利用信,息,息高速,公,公路，,建,建立全,国,国工厂,网,网络,;,7),模块化,的,的、柔,性,性的、,分,分布式,的,的制造,单,单元,;,8),并行工,作,作方式,和,和快速,产,产品开,发,发等。,美国,USM,汽车公,司,司是一,家,家以国,防,防部为,主,主要用,户,户的汽,车,车公司,，,，它向,用,用户承,诺,诺：,(1),每辆,USM,汽车都,按,按用户,要,要求制,造,造,(2),每辆,USM,汽车从,订,订货起,三,三天内,交,交货,(3),在整个,寿,寿命周,期,期内，,有,有责任,使,使用户,满,满意。,这,这种车,能,能够重,新,新改造,，,，使用,寿,寿命长,。,。,尽管,USM,公司的,每,每年产,量,量不超,过,过,18,万辆，,它,它还是,成,成功的,，,，它成,功,功的关,键,键因素,是,是，设计与,制,制造能,力,力相匹,配,配。在该公,司,司，产,品,品设计,和,和工艺,设,设计是,并,并行进,行,行的，,借,借助计,算,算机对,全,全车的,设,设计和,制,制造过,程,程进行,仿,仿真。,敏捷性,首,首先是,以,以产品,模,模块化,的,的形式,引,引入，,随,随着成,组,组技术,的,的普及,程,程度逐,步,步成长,，,，成为,整,整个分,布,布式、,网,网络化,制,制造企,业,业的一,种,种特征,，,，因此,它,它不会,导,导致很,大,大的额,外,外投资,。,。,最重要,的,的问题,是,是：急需开,发,发具有,迅,迅速响,应,应能力,的,的管理,系,系统，从而将,企,企业经,营,营管理,从,从那种,缓,缓慢而,古,古老的,批,批量生,产,产的思,想,想桎梏,中,中解放,出,出来，,实,实现经,营,营管理,的,的重组,。,。,这种新,的,的生产,模,模式将,改,改变许,多,多观念,，,，包括,生,生产机,器,器的认,识,识。过,去,去在设,计,计一台,机,机器时,，,，主要,考,考虑的,是,是机器,本,本身，,其,其次才,考,考虑与,控,控制部,分,分怎样,连,连接。,而,而今天,，,，与控,制,制部分,的,的连接,，,，是机,器,器设计,中,中的首,要,要因素,。,。,2,。敏捷,制,制造企,业,业的特,点,点,1),企业能,够,够迅速,推,推出全,新,新的产,品,品，积,极,极消化,吸,吸收外,单,单位的,经,经验和,技,技术成,果,果，不,断,断改进,它,它的产,品,品。,2),将一些,可,可重新,编,编写、,可,可重新,组,组合、,可,可不断,更,更新的,生,生产系,统,统结合,成,成新的,、,、信息,密,密集的,制,制造系,统,统，使,生,生产成,本,本与批,量,量无关,。,。,3),企业的,制,制造是,按,按照定,单,单进行,生,生产的,，,，产品,在,在质量,上,上也有,明,明显的,提,提高,。,。,敏捷制,造,造企业,是,是一种,高,高度集,成,成的组,织,织，信,息,息在制,造,造工程,、,、市场,、,、采购,、,、财务,、,、仓储,、,、销售,、,、研究,等,等部门,之,之间连,续,续地流,动,动，各项工,作,作是同,时,时进行,的,的，而,不,不是按,顺,顺序进,行,行的,。,。,开发新,产,产品，,编,编制生,产,产工艺,规,规程，,进,进行产,品,品销售,是,是同时,进,进行的,。,。设计,工,工作不,仅,仅属于,技,技术部,门,门，也,不,不只是,工,工程与,制,制造的,结,结合，,从,从用原,材,材料制,造,造产品,到,到最终,报,报废的,整,整个产,品,品生命,周,周期内,，,，每一,个,个阶段,的,的代表,都,都要参,与,与产品,的,的设计,，,，信息,不,不仅要,在,在敏捷,制,制造企,业,业与其,用,用户之,间,间连续,的,的流动,，,，而且,也,也要在,敏,敏捷制,造,造企业,与,与供应,厂,厂家之,间,间连续,地,地流动,。,。,在敏捷,制,制造中,，,，用户,和,和配件,供,供应厂,家,家在产,品,品设计,和,和开发,中,中都起,积,积极作,用,用，每,一,一产品,的,的生产,都,都可能,要,要使用,具,具有高,度,度交互,性,性的计,算,算机网,络,络，与,在,在技术,上,上分散,，,，在组,织,织上分,离,离的企,业,业内部,成,成员彼,此,此合作,，,，并且,也,也可以,与,与其它,企,企业的,成,成员合,作,作。,职业道,德,德是以,合,合作为,基,基础的,相,相互信,赖,赖，把,合,合作视,为,为解决,问,问题与,项,项目所,有,有合作,者,者共享,信,信息的,首,首要途,径,径。,三。虚,拟,拟企业,VE(VirtualEnterprise),新产品,投,投放市,场,场的速,度,度是重,要,要的竞,争,争优势,，,，推出,新,新产品,最,最快的,办,办法是,利,利用不,同,同企业,的,的资源,，,，把它,们,们综合,成,成一种,没,没有围,墙,墙的、,超,超越空,间,间约束,的,的、靠,电,电子手,段,段联系,的,的、统,一,一的经,营,营实体,-,虚拟企,业,业 。,分布在,不,不同企,业,业内的,人,人力资,源,源和某,些,些物质,能,能够互,换,换，即,能,能把它,们,们组织,起,起来去,完,完成特,定,定的任,务,务，就,有,有可能,通,通过信,息,息联网,运,运作，,实,实现社,会,会资源,的,的优化,。,。,当有了,好,好的产,品,品设计,后,后，不,需,需要像,常,常规的,方,方法那,样,样组织,生,生产，,而,而是通过计,算,算机网,络,络在全,球,球范围,内,内选取,最,最优的,制,制造资,源,源，组,成,成联盟,或,或称虚,拟,拟公司,，,，通,过,过网络,、,、数据,库,库、多,媒,媒体等,技,技术的,支,支撑，,来,来协调,设,设计、,制,制造、,装,装配、,销,销售活,动,动。各,加,加盟单,位,位根据,贡,贡献和,合,合同分,享,享利润,，,，当该,产,产品的,市,市场寿,命,命结束,了,了，虚,拟,拟公司,就,就解体,了,了。,1,。虚拟,企,企业,(,动态联,盟,盟,),的概念,虚拟企,业,业,-,根据市,场,场需求,，,，通过,信,信息技,术,术和网,络,络技术,将,将不同,地,地域具,有,有不同,资,资源与,优,优势的,若,若干企,业,业联系,在,在一起,，,，组成,一,一个统,一,一指挥,的,的生产,与,与经营,的,的动态,组,组织。,虚拟企,业,业的出,现,现常常,是,是参与,联,联盟的,企,企业追,求,求一种,完,完全靠,自,自身能,力,力达不,到,到的超,常,常目标,，,，即这,种,种目标,高,高于企,业,业运用,自,自身资,源,源可以,达,达到的,限,限度，,因,因而企,业,业要求,突,突破自,身,身的组,织,织界限,，,，必须,与,与其它,对,对此目,标,标有共,识,识的企,业,业，实,现,现全方,位,位的战,略,略联盟,。,。,2,。 虚,拟,拟企业,带,带来的,好,好处：,常规生,产,产组织,方,方式是,可,可行性,分,分析、,吸,吸引投,资,资、征,地,地建厂,或,或扩大,生,生产线,、,、工艺,设,设计、,设,设备招,标,标引进,、,、安装,调,调试、,产,产品试,制,制、工,装,装准备,等,等，逐,渐,渐形成,批,批量生,产,产能力,。,。这是,一,一个长,周,周期的,过,过程，,而,而虚拟公,司,司充分,利,利用现,有,有资源,与,与技术,，,，大大,缩,缩短了,产,产品上,市,市周期,。,。,虚拟公,司,司在全,球,球范围,内,内优化,组,组织制,造,造资源,，,，因而,可,可以获得最,好,好的质,量,量及较,低,低的经,济,济成本,。,。,不需要,固,固定资,产,产的再,投,投资，,避,避免了,固,固定资,产,产的投,资,资风险,及,及贷款,利,利率，虚拟企,业,业可以,获,获得稳,定,定的利,润,润。,3,。 虚,拟,拟企业,的,的特点,组织构,成,成的动,态,态性和,灵,灵活性虚拟企,业,业是一,个,个为实,现,现市场,机,机遇而,临,临时组,成,成的具,有,有企业,功,功能的,组,组织形,式,式，一,旦,旦合作,目,目的达,到,到，这,种,种组织,形,形式便,可,可能宣,告,告结束,，,，该企,业,业也随,之,之消失,。,。虚拟,企,企业正,是,是以这,种,种动态,的,的、结,构,构灵活,的,的方式,，,，来适,应,应市场,快,快速的,变,变化。,地理位,置,置的分,布,布性一个企,业,业在规,模,模上不,可,可能足,够,够大到,拥,拥有所,需,需要的,所,所有资,源,源，所,以,以为实,现,现某个,市,市场机,遇,遇而组,成,成的虚,拟,拟企业,的,的成员,，,，往往,来,来自于,拥,拥有为,实,实现该,市,市场机,遇,遇所需,资,资源并,在,在该资,源,源方面,具,具有相,对,对优势,的,的不同,企,企业和,部,部门，,这,这些成,员,员可能,位,位于不,同,同的地,区,区，甚,至,至不同,的,的国家,，,，在地,理,理位置,上,上呈现,明,明显的,分,分布特,点,点。,结构的,可,可重构,性,性虚拟企,业,业的成,员,员组织,可,可以根,据,据需要,进,进入或,退,退出该,虚,虚拟企,业,业，也,可,可以同,时,时参与,多,多个项,目,目而成,为,为多个,虚,虚拟企,业,业的成,员,员，灵,活,活地重,构,构出不,同,同的虚,拟,拟企业,。,。,资源的,互,互补性虚拟企,业,业的各,个,个成员,组,组织为,虚,虚拟企,业,业贡献,出,出各自,的,的优势,资,资源，,共,共同构,成,成实现,市,市场机,遇,遇所需,的,的所有,资,资源，,形,形成优,势,势资源,互,互补的,统,统一体,，,，产生,强,强大的,资,资源优,势,势和竞,争,争优势,。,。,对信息的依,赖,赖性虚拟企业的,形,形成基础是,企,企业网络，,其,其成员通过,信,信息网络联,系,系在一起，,没,没有信息技,术,术的支持，,各,各成员便不,能,能进行及时,的,的沟通与交,流,流 。,4,。 建立,虚,虚拟企业应,考,考虑的主要,问,问题,在一个针对,某,某一新产品,的,的虚拟企业,中,中，基本设,施,施资源、研,究,究和开发费,用,用以及产品,生,生产风险是,否,否被合理地,分,分配,?,一个虚拟企,业,业的产品开,发,发能力是否,由,由于将自己,的,的核心作用,与,与外部因素,结,结合而得到,提,提高,?,一个虚拟组,织,织能否通过,集,集成跨越企,业,业的分散的,知,知识而缩短,开,开发过程,?,一个虚拟企,业,业组织能否,通,通过所建立,的,的伙伴关系,打,打入新的市,场,场，是否可,能,能赢得新客,户,户的信任,?,一个虚拟企,业,业组织能否,支,支持本身的,变,变革过程直,至,至找到解决,问,问题的方法,，,，而不依赖,于,于产品销售,者,者,?,要实现这一,思,思想，需要,一,一些技术支,撑,撑，同时还,需,需要在企业,管,管理观念上,发,发生一些变,更,更。,1),加入动态联,盟,盟的可能不,是,是企业的整,体,体，而是其,制,制造资源的,一,一部分，这一部分可,称,称为参组单,元,元。,2),决策权要充,分,分下放，使参组单元,在,在技术上、,经,经济上、管,理,理上有较大,的,的决策权，以便在动,态,态联盟内及,时,时对话、及,时,时决策，而,不,不必再事事,请,请示原企业,职,职权代表,。,。,3),虚拟企业的,运,运行方式是,扁,扁平的，即参组单元,实,实现网络化,通,通信、协商,和,和交流，而,不,不再是树状,的,的集中决策,与,与控制方式,;,它强调信息的,管,管理主要是,分,分布式的，,而,而不 是以,集,集成为特色,;,它的控制是并行,的,的，而不在,是,是递阶方式,。,。,4),虚拟企业的,研,研发甚至也,是,是分布式的,，,，设计阶段可,能,能是盟主主,持,持，加盟单,元,元参加的,;,也可能是加,盟,盟单元为主,，,，盟主仅参,加,加意见,(,尤其是零部,件,件的设计,),，这样更有,利,利于获得敏,捷,捷的设计及,实,实现设计与,制,制造并行。,大量生产方,式,式的支配地,位,位形成后，,使,使那些不能,或,或不愿意采,用,用新的生产,技,技术和管理,结,结构的小型,企,企业时刻面,临,临破产的危,险,险，而虚拟,企,企业则为中,、,、小型企业,创,创造了新的,发,发展机会,(,因为它们可,以,以利用全国,制,制造网络提,供,供各种服务,，,，打破了单,个,个企业纵向,联,联合的局限,性,性,),。,由小型零配,件,件供应商、,机,机械装配厂,和,和专业化生,产,产厂家组成,的,的联合体，,在,在不久的将,来,来会构成了,一,一个国家的,工,工业实体，,形,形成新的工,业,业资源,。,6,。,3,自动化制造,系,系统,6,。,3,。,1,柔性制造系,统,统,Ford,开创的大批,量,量生产时代,，,，以刚性自,动,动化生产线,为,为主要模式,，,，专用设备,、,、组合机床,、,、专用工夹,量,量具，以协,调,调的节拍设,计,计组成生产,线,线。这种自,动,动化制造系,统,统缺点是适,应,应性差，产,品,品略作修改,，,，生产线便,要,要大规模改,造,造，花费很,大,大的代价，,因,因此阻碍了,产,产品的改进,和,和多品种生,产,产。,数控机床以,软,软件的修改,来,来适应零件,几,几何形状的,变,变化，具有,较,较大的柔性,。,。加工中心,一,一般由带有,数,数十把刀具,的,的刀库管理,刀,刀具的更换,，,，用工作台,的,的转动节约,了,了夹具的使,用,用，更大程,度,度地提高了,柔,柔性。,柔性制造系,统,统,FMS(Flexible Manufacturing System),是通过局域,网,网把数控机,床,床,(,加工中心,),、坐标测量,机,机、物料输,送,送装置、对,刀,刀仪、立体,刀,刀库、工件,装,装卸站、机,器,器人等设备,联,联结起来，,在,在计算机及,软,软件的控制,下,下，形成一,个,个加工系统,。,。,FMS-,是一种在中,央,央计算机控,制,制下，由二,台,台以上配有,自,自动刀具交,换,换和自动工,件,件托盘交换,装,装置的数控,机,机床及自动,化,化物料运送,装,装置组成的,，,，并且有生,产,产负荷平衡,、,、生产调度,、,、对制造过,程,程实时控制,与,与监控功能,的,的可加工多,族,族零件的柔,性,性自动化生,产,产系统。,本质上：许多制造单,元,元结合成的,一,一个大规模,的,的高柔性,(,包括生产柔,性,性和工艺柔,性,性,),的、制造一,个,个新产品需,要,要较少劳动,力,力和时间的,、,、能为多品,种,种中、小批,生,生产提供大,量,量生产的、,高,高效率的、,可,可降低中、,小,小批量方式,生,生产零件成,本,本的制造系,统,统。,主体：制造,单,单元，并且制造单,元,元中应用最,广,广泛的是卧式加工中,心,心和车削中,心,心，卧式加工中,心,心特别适合,加,加工大箱体,及,及重型零件,，,，并且转台,的,的分度功能,保,保证工件在,一,一次装夹中,能,能进行多面,加,加工，具有,更,更多的柔性,。,。,工作原理：每个制造单,元,元均有一台,工,工业机器人,服,服务于若干,台,台,CNC,数控机床或,加,加工中心以,及,及其它独立,系,系统，各个,制,制造单元沿,着,着一个中央,物,物料输送系,统,统来分布，,而,而传送带上,可,可以传送许,多,多不同的工,件,件和零件，,每,每个零件的,生,生产需要组,合,合不同的制,造,造单元来进,行,行加工，并,且,且多数情况,下,下需要一个,以,以上的制造,单,单元才能完,成,成一个给定,的,的加工步骤,。,。当一个,特,特定的工件,在,在传送带上,趋,趋近所需的,制,制造单元时,，,，相应的机,器,器人将其拾,取,取并将它安,装,装在制造单,元,元的某台,CNC,数控机床上,进,进行加工,;,在某制造单,元,元经过加工,后,后，机器人,会,会把半成品,或,或成品零件,返,返回到传送,带,带上,;,半成品零件,将,将在传送带,上,上移动到下,一,一个顺序制,造,造单元处，,继,继续进行加,工,工。这样的,工,工作顺序将,沿,沿着传送带,重,重复进行，,直,直至到达规,定,定路线的终,点,点，才将加,工,工完的零件,卸,卸下，并按,规,规定的路线,送,送到自动检,验,验站，最后,离,离开,FMS,。,各个制造单,元,元之间的协,调,调和零件在,传,传送带上的,流,流程控制均,在,在一台中央,计,计算机的统,一,一管理下完,成,成。,先进的,FMS,系统除了上,述,述配置外，,还,还包括：高,功,功率激光站,，,，它主要用,于,于热处理、,金,金属板材切,割,割、钻孔和,焊,焊接等,;,中央计算机,中,中还配备有,一,一个加工数,据,据库，方便,用,用户依据机,床,床，刀具，,工,工件材料来,选,选择合理的,切,切削参数及,可,可更换的主,轴,轴箱等。,主要特点：提高生产率,、,、缩短新产,品,品的准备时,间,间、减少工,厂,厂的库存零,件,件、节约劳,动,动成本、提,高,高产品质量,、,、操作人员,安,安全性提高,、,、制造新产,品,品的高柔性,或,或灵活性以,及,及大幅度降,低,低中小批零,件,件的成本。,FMS,系,统,统,的,的,分,分,类,类,：,：,柔,性,性,制,制,造,造,单,单,元,元,FMC,根,据,据,规,规,模,模,大,大,小,小,分,分,柔,柔,性,性,制,制,造,造,系,系,统,统,FMS,柔,性,性,生,生,产,产,线,线,FML,机,械,械,加,加,工,工,FMS,装,配,配,FMS,根,据,据,工,工,艺,艺,钣,钣,金,金,加,加,工,工,FMS,特,点,点,分,分,激,激,光,光,加,加,工,工,FMS,热,处,处,理,理,FMS,焊,接,接,FMS,6,。,3,。,2,计,算,算,机,机,集,集,成,成,制,制,造,造,系,系,统,统,CIMS,一,。,。,CIM,概,念,念,的,的,发,发,展,展,1,。,计,计,算,算,机,机,集,集,成,成,制,制,造,造,概,概,念,念,的,的,出,出,现,现,计,算,算,机,机,集,集,成,成,制,制,造,造,CIM(ComputerIntegratedManufacturing),是,随,随,着,着,计,计,算,算,机,机,技,技,术,术,在,在,制,制,造,造,领,领,域,域,中,中,广,广,泛,泛,应,应,用,用,而,而,产,产,生,生,的,的,一,一,种,种,生,生,产,产,模,模,式,式,。,。,CIM,是,一,一,种,种,概,概,念,念,，,，,一,一,种,种,哲,哲,理,理,，,，,是,是,用,用,来,来,组,组,织,织,现,现,代,代,工,工,业,业,生,生,产,产,的,的,指,指,导,导,思,思,想,想,。,。由,美,美,国,国,的,的,JosephHarrington,博,士,士,在,在,1974,年,出,出,版,版,的,的,ComputerIntegratedManufacturing,一,书,书,中,中,正,正,式,式,提,提,出,出,的,的,。,。,CIM,中,有,有,两,两,个,个,基,基,本,本,观,观,点,点,：,：,系,统,统,观,观企,业,业,生,生,产,产,经,经,营,营,的,的,各,各,个,个,环,环,节,节,，,，,从,从,市,市,场,场,分,分,析,析,、,、,产,产,品,品,开,开,发,发,、,、,加,加,工,工,制,制,造,造,、,、,经,经,营,营,管,管,理,理,、,、,销,销,售,售,及,及,服,服,务,务,的,的,全,全,部,部,生,生,产,产,活,活,动,动,都,都,是,是,一,一,个,个,不,不,可,可,分,分,割,割,的,的,整,整,体,体,。,。,制,造,造,信,信,息,息,观,观企,业,业,生,生,产,产,经,经,营,营,过,过,程,程,实,实,质,质,上,上,是,是,一,一,个,个,数,数,据,据,的,的,采,采,集,集,、,、,传,传,递,递,和,和,加,加,工,工,的,的,处,处,理,理,过,过,程,程,。,。,所,所,产,产,生,生,的,的,最,最,终,终,产,产,品,品,是,是,信,信,息,息,的,的,物,物,资,资,表,表,现,现,。,。,比较共同的,认,认识是：,CIM,是一种新的,制,制造思想和,技,技术形态，,是,是未来工厂,的,的一种模式,：,：是信息技,术,术与制造技,术,术相结合的,自,自动化技术,与,与科学。通俗地说，,CIM,是,CAD,、,CAPP,、,CAM,、,MRP,等自动化技,术,术发展的继,续,续和更高水,平,平上的集成,。,。,2,。,CIM,的初始概念,20,世纪,70,年代时,CIM,系统的初始,概,概念,3,。,CIM,的发展以人,和,和管理为核,心,心,从,20,世纪,70,年代至,90,年代初期，,工,工业发达国,家,家付出了极,大,大努力，将,制,制造业的系,统,统观点、,CIM,系统的概念,和,和技术加以,发,发展，并付,诸,诸实践，以,期,期获得,CIM,的潜在效益,。,。但大多数,实,实施,CIMS,的企业并未,取,取得预期的,效,效果。,人们在生产,实,实践中遂渐,认,认识到，制,造,造企业缺乏,足,足够的合格,工,工程师是一,个,个重要的原,因,因。,CIMS,技术对于忽,视,视人力资源,要,要素造成的,影,影响特别敏,感,感，因而产,生,生了制造系,统,统运作的新,观,观点，即培养,CIMS,企业的人的,能,能力，进而,开,开发出新的,制,制造技术。利用人的能,力,力来支持技,术,术，这意味,着,着,CIM,概念从以技,术,术为中心开,始,始转向以管,理,理为中心。,4,。中