第2章先進(jìn)制造系統(tǒng)的基本原理

∧第2章先進(jìn)制造系統(tǒng)基本原理2.1制造系統(tǒng)的類型2.2AMS的組成

∨2.1制造系統(tǒng)的類型

2.1.1按產(chǎn)品的用途分2.1.2按產(chǎn)品構(gòu)成形態(tài)分2.1.3按產(chǎn)品批量分2.1.4按生產(chǎn)計劃分2.1.5按層次結(jié)構(gòu)分2.1.6制造系統(tǒng)大小的劃分∧∨2.1.1按產(chǎn)品的用途分銑床制造廠磨床制造廠

……汽車制造廠飛機(jī)制造廠機(jī)床制造廠儀表制造廠化工制造廠

……∧∨2.1.2按產(chǎn)品構(gòu)成形態(tài)分（1）離散式制造系統(tǒng)產(chǎn)品需要組裝而成。例機(jī)床廠、打印機(jī)制造廠。離散的意義是指零件上，而不是時間上。（2）流程式制造系統(tǒng)

產(chǎn)品無需組裝。例鋼鐵廠、紡織廠、化工廠等。（3）混合式制造系統(tǒng)產(chǎn)品需要部分組裝。例制藥廠、食品廠等?！拧?.1.3按產(chǎn)品批量分

（1）大量(>10000)制造系統(tǒng)

汽車制造廠

特點(diǎn)：設(shè)備柔性低，生產(chǎn)率高。（2）中量(100-10000)制造系統(tǒng)機(jī)床制造廠

特點(diǎn)：設(shè)備按工藝專業(yè)化原則，或按零件族布置。（3）小量(<100)制造系統(tǒng)重型機(jī)器廠

特點(diǎn)：設(shè)備柔性高，生產(chǎn)率低?！拧?.1.4按生產(chǎn)計劃分1.自主式制造系統(tǒng)

生產(chǎn)計劃是依據(jù)庫存數(shù)量而并非客戶訂貨數(shù)量而制定的。產(chǎn)品一般先進(jìn)入倉庫而不直接面對客戶。采用這個方式有兩個原因：①客戶要求很短的交貨期，②產(chǎn)品有很少的變化，客戶需求可準(zhǔn)確預(yù)測。∨∧2.1.4按生產(chǎn)計劃分2.訂單式制造系統(tǒng)

①按訂貨設(shè)計產(chǎn)品具有很大的技術(shù)復(fù)雜性及小的批量，如大型產(chǎn)品，或客戶允許有較長的交貨期，產(chǎn)品需要根據(jù)訂貨組織設(shè)計，再進(jìn)行生產(chǎn)。如商用飛機(jī)。②按訂貨加工在訂貨之前己完成設(shè)計，按訂貨進(jìn)行加工。其產(chǎn)品的需求通常不可預(yù)測。如大型發(fā)電機(jī)組。③按訂貨裝配

在訂貨之前已完成設(shè)計及零部件加工，按訂貨進(jìn)行裝配。其產(chǎn)品通常有許多部件，產(chǎn)品的需求是可預(yù)測的，而客戶需要較短的交貨期。如汽車。

∨∧2.1.5按層次結(jié)構(gòu)分

制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在層次上可以分成四級

圖2-1單元級制造系統(tǒng)車間級制造系統(tǒng)企業(yè)/工廠級制造系統(tǒng)全球制造系統(tǒng)。∨∧2.1.5按層次結(jié)構(gòu)分圖2-1制造系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)企業(yè)級制造系統(tǒng)企業(yè)級制造系統(tǒng)……車間級制造系統(tǒng)車間級制造系統(tǒng)…………單元級制造系統(tǒng)單元級制造系統(tǒng)全球制造系統(tǒng)∧∨2.1.6制造系統(tǒng)大小的劃分按制造系統(tǒng)功能實現(xiàn)的難易程度來區(qū)別大小。先進(jìn)制造系統(tǒng)主要研究大的制造系統(tǒng)。根據(jù)美國麻省理工學(xué)院（MIT）N.P.Suh的定義：①大系統(tǒng)在整個運(yùn)行時間域上，必須同時滿足的功能要求的數(shù)目＞10個。例汽車制造系統(tǒng)是大系統(tǒng)。②小系統(tǒng)在整個運(yùn)行時間域上，必須同時滿足的功能要求的數(shù)目≤10個。

例大多數(shù)機(jī)床、機(jī)器人等系統(tǒng)是小系統(tǒng)?！拧?.1.6制造系統(tǒng)大小的劃分Suh還把大系統(tǒng)分為兩類：①大型固定系統(tǒng)是指雖然系統(tǒng)在整個時間域上總體完成的功能要求數(shù)目＞10個，但其功能要求是固定的集合。

例大量生產(chǎn)流水線中的大型自動化流水線。②大型柔性系統(tǒng)是在生命期內(nèi)系統(tǒng)必須滿足的總體功能數(shù)不僅多于10個，而且在不同的生命期，功能要求是可變的集合。

例可重組的大型制造系統(tǒng)。

∨∧2.2AMS的組成AMS組成，可從以下三個不同的視角來審視要素：是系統(tǒng)實現(xiàn)功能的不可少的組成部分。結(jié)構(gòu)：指制造系統(tǒng)在空間上具有一定的結(jié)構(gòu)形態(tài)。一般在綜合的基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行分析。過程：指其產(chǎn)品的生產(chǎn)從設(shè)計、工藝、加工、裝配到檢測出廠是一個隨時間變化的序列系統(tǒng)。∧∨2.2AMS的組成

2.2.1AMS的基本要素2.2.2AMS的結(jié)構(gòu)組成

2.2.3AMS的過程組成∧∨系統(tǒng)的一般組成結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換輸入輸出約束反饋2.2.1AMS的基本要素圖2-2企業(yè)級制造系統(tǒng)的基本模型輸入新的資源產(chǎn)品服務(wù)創(chuàng)造客戶社會責(zé)任原有資源輸出反饋機(jī)制（內(nèi)部）約束（外部）政策法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范……硬件軟件體制模式……轉(zhuǎn)換（資源增值）勞務(wù)資金物料信息……社會環(huán)境與市場環(huán)境∨∧2.2.2AMS的結(jié)構(gòu)組成

1.AMS的資源結(jié)構(gòu)2.AMS的功能結(jié)構(gòu)3.AMS的組織結(jié)構(gòu)∨∧2.2.2AMS的結(jié)構(gòu)組成1.AMS的資源結(jié)構(gòu)（1）基礎(chǔ)資源又稱有形資源。包括：物料（原材料、坯料、半成品等）、設(shè)備（機(jī)器、生產(chǎn)線等）、能源（電能、燃料等）、其他（土地、廠房、工具等）。（2）活性資源又稱無形資源。包括：人力、資金、技術(shù)、信息、管理、知識、組織、文化、時間、企業(yè)形象、產(chǎn)品品牌、客戶關(guān)系、政府政策等。其中人力是關(guān)鍵資源，信息和文化是協(xié)調(diào)性資源，組織是集成化資源，客戶關(guān)系和政府政策是環(huán)境資源?！摹?.2.2AMS的結(jié)構(gòu)組成2.AMS的功能結(jié)構(gòu)一個AMS中，存在多種性質(zhì)不同的活動。這些活動的執(zhí)行一般是由不同職能部門來完成的。各個部門的功能有著明顯的區(qū)別,圖2-4則較為細(xì)致地描述了AMS的功能:研究與開發(fā)生產(chǎn)控制市場營銷財務(wù)管理∨∧2.2.2AMS的結(jié)構(gòu)組成圖2-4AMS的功能結(jié)構(gòu)產(chǎn)品出口人事管理工資制造成本顧客、供應(yīng)商、市場與外部環(huán)境財務(wù)管理預(yù)算購買總帳購買帳銷售帳庫存財務(wù)庫存管理裝箱發(fā)運(yùn)固定資產(chǎn)工廠維護(hù)庫存控制與預(yù)測系統(tǒng)輸入采購供應(yīng)資源管理訂單處理主計劃MRP生產(chǎn)控制車間管理/FMS控制……加工存儲輸送檢驗裝配過程設(shè)計工業(yè)工程質(zhì)量控制數(shù)控編程研究與開發(fā)經(jīng)營戰(zhàn)略產(chǎn)品設(shè)計軟件工程設(shè)計數(shù)據(jù)庫機(jī)械電氣液壓……市場營銷銷售預(yù)測結(jié)構(gòu)控制◎BOM◎時間研究◎排序制造數(shù)據(jù)庫◎刀具數(shù)據(jù)◎夾具數(shù)據(jù)◎零件數(shù)據(jù)∨∧2.2.2AMS的結(jié)構(gòu)組成3.AMS的組織結(jié)構(gòu)

圖2-5一個AMS（企業(yè)）的組織結(jié)構(gòu)制造部2制造部n制造部1……財務(wù)部總經(jīng)理市場部銷售部采購部開發(fā)部工業(yè)工程部人力資源部∨∧2.2.3AMS的過程組成對于各種不同層次的制造系統(tǒng)，人們從不同的角度出發(fā)，提出了不同的運(yùn)動流理論。不同層次的制造系統(tǒng)，其運(yùn)行過程所形成的運(yùn)動流不同，所構(gòu)成的子系統(tǒng)功能也不同。

單元級制造系統(tǒng)的三運(yùn)動流及其子系統(tǒng)

企業(yè)級制造系統(tǒng)的四運(yùn)動流及其子系統(tǒng)

∧∨2.2.3AMS的過程組成1.單元級制造系統(tǒng)的三運(yùn)動流及其子系統(tǒng)圖2-6單元級制造系統(tǒng)三運(yùn)動流信息系統(tǒng)（加工任務(wù)、方法、工件質(zhì)量等）物料流信息流能量流原材料或坯料加工檢驗輸送裝夾產(chǎn)品刀具、夾具等機(jī)械能電能∨∧2.2.3AMS的過程組成單元級制造系統(tǒng)的子系統(tǒng)物質(zhì)系統(tǒng)單元級制造系統(tǒng)能量系統(tǒng)控制監(jiān)視信息系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換分配輸送存儲輸送裝卸加工物料檢驗圖2-7單元級制造系統(tǒng)的子系統(tǒng)∨∧2.企業(yè)級制造系統(tǒng)的四運(yùn)動流及其子系統(tǒng)（1）企業(yè)級制造系統(tǒng)的四運(yùn)動流物流(包含了單元級的物料