機(jī)械制造技術(shù)概述課件

第1章機(jī)械制造技術(shù)概論本章要點(diǎn)大、小制造概念制造系統(tǒng)先進(jìn)制造哲理機(jī)械制造方法1機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第1章

機(jī)械制造技術(shù)概論

Introduction1.1

制造與制造系統(tǒng)ManufacturingandManufacturingSystem2輸入輸出+-轉(zhuǎn)變效益生產(chǎn)定義從系統(tǒng)的觀點(diǎn)，生產(chǎn)可以定義為將生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)財富并創(chuàng)造效益的輸入輸出系統(tǒng)，見圖1-1。

生產(chǎn)財富有形（產(chǎn)品）無形（服務(wù)）圖1-1生產(chǎn)的定義轉(zhuǎn)變效率：生產(chǎn)率=輸出/輸入

生產(chǎn)要素(5M)生產(chǎn)對象（原材料）生產(chǎn)資料（直接、間接）勞動力信息（知識、技能、情報…）資金1.1.1生產(chǎn)與制造生產(chǎn)過程轉(zhuǎn)變過程生產(chǎn)率materialmachinemoneymanmessage3第一產(chǎn)業(yè)農(nóng)業(yè)林業(yè)漁業(yè)畜牧業(yè)礦業(yè)采石業(yè)石油業(yè)第二產(chǎn)業(yè)航天航空紡織、服裝汽車、裝備、重型機(jī)械冶金、鋼鐵、金屬制品食品、飲料化工、石油精煉計算機(jī)、半導(dǎo)體、電器建筑、建材日用消費(fèi)品玻璃、陶瓷、造紙制藥橡膠、塑料制品能源、電力出版第三產(chǎn)業(yè)銀行、金融服務(wù)、保險通訊、資訊教育、醫(yī)療、保健娛樂、旅館、餐飲、旅游政府法律機(jī)構(gòu)房地產(chǎn)修理與維護(hù)商業(yè)（零售、批發(fā)）交通、運(yùn)輸

表1-1第一、二、三產(chǎn)業(yè)的劃分1.1.1生產(chǎn)與制造5制造技術(shù)在產(chǎn)品生產(chǎn)中，使原材料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品過程所施行的各種手段的總和，稱為制造技術(shù)。運(yùn)用一定的知識、技能操縱可以利用的物質(zhì)、工具采取有效的方法……

手段包括與大、小制造概念相對應(yīng)，對于制造技術(shù)的理解也有廣義和狹義之分。廣義理解制造技術(shù)涉及生產(chǎn)活動的各個方面和生產(chǎn)的全過程，制造技術(shù)被認(rèn)為是一個從產(chǎn)品概念到最終產(chǎn)品的集成活動，是一個功能體系和信息處理系統(tǒng)。1.1.2制造系統(tǒng)6制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1-2制造系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)經(jīng)營管理信息流生產(chǎn)管理信息流技術(shù)信息流物質(zhì)流用戶、市場與外部環(huán)境經(jīng)營管理市場與銷售研究與開發(fā)資源管理財務(wù)生產(chǎn)管理工程設(shè)計采購車間制造（加工、裝配、檢驗、輸送、存儲…）質(zhì)量控制1.1.2制造系統(tǒng)7

轉(zhuǎn)變特性主要從技術(shù)角度出發(fā)，如何使轉(zhuǎn)變過程更有效進(jìn)行。獲取階段轉(zhuǎn)變階段分配階段圖1-4制造系統(tǒng)的物質(zhì)流原材料供應(yīng)者原材料庫存零件加工零件庫存裝配成品庫存最終用戶1.1.2制造系統(tǒng)9壓力加工油漆車身裝配內(nèi)部裝飾驅(qū)動橋裝配變速箱裝配輪胎裝配底盤裝配車身安裝最后試驗發(fā)動機(jī)裝配發(fā)動機(jī)試驗機(jī)械加工熱處理鍛造熔化造型澆鑄壓鑄油漆機(jī)械加工自動線熱處理圖1-5汽車生產(chǎn)物流示意圖1.1.2制造系統(tǒng)10需求訂貨信息生產(chǎn)計劃信息進(jìn)度計劃信息作業(yè)計劃信息生產(chǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)生產(chǎn)控制信息生產(chǎn)技術(shù)信息產(chǎn)品設(shè)計信息綜合生產(chǎn)計劃生產(chǎn)進(jìn)度計劃作業(yè)計劃生產(chǎn)實施生產(chǎn)控制產(chǎn)品設(shè)計工藝過程計劃工藝過程信息計劃階段實施階段控制階段圖1-6制造系統(tǒng)的程序特性程序特性

程序

——一系列按時間和邏輯安排的步驟

制造系統(tǒng)可視為生產(chǎn)離散型產(chǎn)品的工作程序（圖1-6）研究制造系統(tǒng)程序特性，主要從管理角度出發(fā)如何使生產(chǎn)活動達(dá)到最佳化。1.1.2制造系統(tǒng)11

在商品經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展的今天，科學(xué)與技術(shù)的界限開始變得模糊，純粹的科學(xué)研究不斷萎縮,原因是得不到足夠的經(jīng)費(fèi)支持，許多科學(xué)研究從一開始就有明確的應(yīng)用前景（例如:超導(dǎo)技術(shù)、克隆技術(shù)等）。科學(xué)與技術(shù)

科學(xué)

——認(rèn)識世界，基本方法是“分析”，基本形式為“發(fā)現(xiàn)、揭示”。

技術(shù)

——改造世界，基本方法是“綜合”，基本形式為“發(fā)明、創(chuàng)造、改進(jìn)”。1.1.3制造技術(shù)13機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第1章機(jī)械制造技術(shù)概述

Introduction1.2制造業(yè)的發(fā)展及其在國民經(jīng)濟(jì)中的地位DevelopmentofManufacturingIndustryandit’sPositioninNationalEconomy141.2.1制造業(yè)的發(fā)展

17世紀(jì)60年代，瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī)，標(biāo)志第一次工業(yè)革命興起，工業(yè)化大生產(chǎn)從此開始

18世紀(jì)中，麥克斯韋爾建立電磁場理論，電氣化時代開始

20世紀(jì)初，福特汽車生產(chǎn)線，泰勒科學(xué)管理方法，標(biāo)志自動化時代到來（以大量生產(chǎn)為特征—MassProduction）二戰(zhàn)后，計算機(jī)、微電子技術(shù)，信息技術(shù)及軟科學(xué)的發(fā)展，以及市場競爭的加劇和市場需求多樣性的趨勢，使中小批量生產(chǎn)自動化成為可能，并產(chǎn)生了綜合自動化和許多新的制造哲理與生產(chǎn)模式。進(jìn)入21世紀(jì)，制造技術(shù)向自動化、柔性化、集成化、智能化、精密化和清潔化的方向發(fā)展。151.2.2制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位

紡織機(jī)械動力機(jī)械家用電器通訊設(shè)備出版印刷網(wǎng)絡(luò)媒體文化娛樂冶金機(jī)械建筑機(jī)械交通工具環(huán)保設(shè)備軍事裝備醫(yī)療設(shè)備機(jī)器制造農(nóng)業(yè)機(jī)械化工設(shè)備制造業(yè)圖1-7當(dāng)今制造業(yè)的社會功能◆

圖1-7顯示了當(dāng)今制造業(yè)的社會功能。171.2.2制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位

1963年1983年美日兩國汽車產(chǎn)量在世界市場所占份額

美日兩國汽車產(chǎn)量變化181.2.2制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位

東芝事件

多軸數(shù)控機(jī)床改進(jìn)核潛艇性能20世紀(jì)80年代初，日本東芝機(jī)械公司背著巴黎統(tǒng)籌委員會向前蘇聯(lián)出售高精密的加工船用螺旋槳的數(shù)控機(jī)床，這一震動國際政壇的事件稱為“東芝事件”。背景始于美國和前蘇聯(lián)核潛艇技術(shù)的競爭。美國海軍第一次喪失對蘇聯(lián)海軍艦艇的水聲探測優(yōu)勢，直到今天，美國海軍仍沒有絕對把握去發(fā)現(xiàn)新型的俄羅斯?jié)撏А?/p>

191.3.3我國機(jī)械制造業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)神州5號

神州5號宇宙飛船21機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第1章機(jī)械制造技術(shù)概述

Introduction1.3先進(jìn)制造哲理與先進(jìn)生產(chǎn)模式AdvancedManufacturingPhilosophyandProductionModel

22大批量生產(chǎn)方式的產(chǎn)生

“技藝”型生產(chǎn)時代——工業(yè)革命開始至20世紀(jì)初，機(jī)器代替人力成為生產(chǎn)主要方式，但仍以作坊式的單件生產(chǎn)為主，由于機(jī)器精度不高，產(chǎn)品質(zhì)量主要靠從業(yè)人員的技藝來保證大批量生產(chǎn)方式（MassProduction）——20世紀(jì)初，福特汽車公司在底特律建立了世界上第一條自動生產(chǎn)線，標(biāo)志大批量生產(chǎn)時代的開始技藝不再重要——由于機(jī)器精度的提高，加上互換性原理的推行，加工和裝配工作變得簡單大批量生產(chǎn)方式特點(diǎn)——生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好1.3.1批量法則（BatchRule）

23單件產(chǎn)品平均生產(chǎn)成本CS為：

（1-2）對式（1-2）求導(dǎo)，并令其導(dǎo)數(shù)為0，可得到最低單件成本對應(yīng)的產(chǎn)量Q0：（1-3）

Q0稱為最優(yōu)生產(chǎn)規(guī)模。這一現(xiàn)象首先在汽車工業(yè)生產(chǎn)中被發(fā)現(xiàn)。圖1-12表示了總生產(chǎn)成本和單件生產(chǎn)成本與生產(chǎn)規(guī)模之間的關(guān)系。1.3.1批量法則（BatchRule）

251.3.1批量法則（BatchRule）

生產(chǎn)量Q生產(chǎn)成本Q0圖1-8生產(chǎn)成本與生產(chǎn)量的關(guān)系CACSCF261.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

◆目前，單件小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品占機(jī)械產(chǎn)品總數(shù)的70％以上，并有繼續(xù)增大的趨勢。解決多品種、中小批量生產(chǎn)的有效途徑是采用GT。5％

95％調(diào)整、裝夾、對刀、檢測等切削30％

70％加工時間

運(yùn)輸與等待時間制造周期加工時間圖1-9多品種、中小批量生產(chǎn)的時間分配291.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

GT發(fā)展簡況★

20世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)院士Митрофанов

在其著作“成組工藝科學(xué)原理”中首次提出“成組技術(shù)”。★

20世紀(jì)60年代西歐研究GT形成高潮，代表人物首推阿亨工業(yè)大學(xué)Opitz教授，他所領(lǐng)導(dǎo)的小組進(jìn)行了大量的調(diào)查研究工作，為成組技術(shù)提供了重要的理論依據(jù)?！?/p>

20世紀(jì)70年代，美國、日本接受成組技術(shù)，并迅速與計算機(jī)技術(shù)聯(lián)系在一起，使其得到更好的應(yīng)用?！?/p>

20世紀(jì)80、90年代，GT與各種新的制造方式相結(jié)合，成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)?！?/p>

GT發(fā)展過程：成組加工→成組工藝→成組技術(shù)→成組生產(chǎn)系統(tǒng)301.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

我國GT發(fā)展簡況★20世紀(jì)50末、60初學(xué)習(xí)蘇聯(lián)，首先在紡織機(jī)械行業(yè)試點(diǎn)實行，有清華大學(xué)、西安交大等高校參與?！?0世紀(jì)60年代中期以后，由于文化大革命，國民經(jīng)濟(jì)陷入混亂狀態(tài)，GT無從談起?！?0世紀(jì)70末、80初，文革以后，自上而下推行，機(jī)械部推出4個試點(diǎn)單位，并組織制定了兩個編碼系統(tǒng)（JCBM-1，JLBM-1），對GT發(fā)展起到了推動作用。★20世紀(jì)80年代中期后，計劃經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌，采用GT成為企業(yè)自發(fā)的行為。

31GT定義一般性定義：GT是一門生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)，研究和發(fā)掘生產(chǎn)活動中有關(guān)事物的相似性，并充分利用它，即把相似的問題分類成組，尋求解決這一組問題的相對統(tǒng)一的最優(yōu)方案，以取得最佳效果。機(jī)械制造領(lǐng)域中定義：將多種零件（部件或產(chǎn)品）按其相似性分類成組，并以這些零件組（部件組或產(chǎn)品組）為基礎(chǔ)組織生產(chǎn)，實現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品設(shè)計、制造工藝和生產(chǎn)管理的合理化。

GT

被認(rèn)為是一種“制造哲理”—（ManufacturingPhilosophy），是現(xiàn)代制造技術(shù)的一個重要理論基礎(chǔ)。1.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

321.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

圖1-10成組技術(shù)基本原理產(chǎn)品部件零件零件組ABCA1A2A3B1B2C1C2C3C4將多種零件按其相似性分類成組，人為擴(kuò)大生產(chǎn)批量重復(fù)使用原則：◆資源重復(fù)使用，降低生產(chǎn)成本；

◆作業(yè)熟練程度增加，提高生產(chǎn)率。GT基本原理33GT的客觀基礎(chǔ)二次相似性結(jié)構(gòu)（形狀、尺寸、精度…）材料（材質(zhì)、毛坯、熱處理…）工藝（加工方法、加工設(shè)備…）一次相似性機(jī)械零件之間存在相似性這種相似性主要表現(xiàn)在三個方面：1.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

機(jī)械產(chǎn)品中各類零件出現(xiàn)有明顯的規(guī)律性（圖1-11）正是由于70%左右的零件屬于相似件，構(gòu)成實施成組技術(shù)的客觀基礎(chǔ)。341.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

標(biāo)準(zhǔn)件復(fù)雜件相似件20～25%70%5～10%零件復(fù)雜程度零件出現(xiàn)頻數(shù)圖1-11機(jī)械產(chǎn)品中不同復(fù)雜程度零件分布規(guī)律351.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

結(jié)構(gòu)相似零件組工藝相似零件組361.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

零件分類編碼系統(tǒng)基本概念——零件分類編碼系統(tǒng)是用字符（數(shù)字、字母或符號）對零件有關(guān)特征進(jìn)行描述和識別的一套特定的規(guī)則和依據(jù)?！?/p>

德國的Opitz分類編碼系統(tǒng)★瑞士的Sulzer分類編碼系統(tǒng)★荷蘭的MiClass分類編碼系統(tǒng)★日本的KK分類編碼系統(tǒng)★中國的JLBM-1分類編碼系統(tǒng)分類編碼系統(tǒng)371.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

★

JLBM-1分類編碼系統(tǒng)簡介（圖1-12）JLBM-1系統(tǒng)的含義是機(jī)械零件編碼系統(tǒng)，是我國機(jī)械工業(yè)部于1984年頒發(fā)的一項指導(dǎo)性技術(shù)文件。JLBM-1系統(tǒng)由15個碼位組成。第1、2碼位表示零件的名稱類別，采用零件的功能和名稱作為標(biāo)志，以矩陣表形式表示。其特點(diǎn)是信息容量大，同時也便于設(shè)計部門檢索。第3～9碼位是形狀與加工碼。依次表示回轉(zhuǎn)體零件和非回轉(zhuǎn)體零件的外部形狀、平面、孔及輔助加工的情況。第10～15碼位是輔助碼。表示零件的材料、毛坯、熱處理、主要尺寸和精度的特征。主要尺寸碼規(guī)定了大型、中型及小型三個段。精度規(guī)定了低、中等、高及超高精度四個等級。38名稱類別粗分類0123456789回轉(zhuǎn)類零件非回轉(zhuǎn)類零件輪盤類環(huán)套類銷桿軸齒輪類異形件專用件桿條類板塊類座架類箱體類名稱類別細(xì)分類0123456789盤蓋防護(hù)蓋法蘭盤帶輪手輪離合器分度盤滾輪活塞其它回轉(zhuǎn)類零件的形狀及加工碼外部形狀加工基本形狀功能要素內(nèi)部形狀加工基本形狀功能要素平面曲面加工外平面內(nèi)平面輔助孔成形刻線輔助碼材料毛坯原始形狀熱處理主要尺寸精度直徑或?qū)挾乳L度非回轉(zhuǎn)類零件形狀及加工碼圖1-12JLBM-1分類編碼系統(tǒng)1.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

391.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

圖1-13壓蓋零件編碼（0736)φ240700.80.8其余3.2401）成組生產(chǎn)單元組織形式①成組單機(jī)②成組單元③成組流水線④成組柔性制造系統(tǒng)(FMS)圖1-14成組單元機(jī)床布置形式成組生產(chǎn)單元a）機(jī)群式布局GGGDDMM進(jìn)出料口LLLLLLAAMMb）成組單元布局LLLMMDDGGA出料口進(jìn)料口1.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

411.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

FMS自動倉庫工廠計算機(jī)中央計算機(jī)物流控制計算機(jī)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)加工單元1加工單元2加工單元n運(yùn)輸小車工夾具站1.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

成組技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用利用零件編碼，檢索相似零件，減小重復(fù)設(shè)計工作量（據(jù)統(tǒng)計，一項新產(chǎn)品中有70%以上的零件設(shè)計可以借鑒或直接引用原有的設(shè)計）。同樣利用產(chǎn)品和部件的繼承性，對產(chǎn)品及部件進(jìn)行編碼，通過檢索、調(diào)出和利用已有相類似設(shè)計，可顯著減少新設(shè)計的工作量（參數(shù)化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展使這一效果更加顯著）。提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化程度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化是工藝標(biāo)準(zhǔn)化的前提。◎

零件標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容零件名稱標(biāo)準(zhǔn)化零件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化零件標(biāo)準(zhǔn)化431.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

◎

零件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化等級與標(biāo)準(zhǔn)化要素之間的關(guān)系：標(biāo)準(zhǔn)化等級簡單標(biāo)準(zhǔn)化基本標(biāo)準(zhǔn)化主要標(biāo)準(zhǔn)化完全標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化要素功能要素基本形狀功能要素配置主要尺寸◎設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化與工藝標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)系：基本形狀標(biāo)準(zhǔn)化主要工藝過程（工藝路線）標(biāo)準(zhǔn)化功能要素標(biāo)準(zhǔn)化工序、工步標(biāo)準(zhǔn)化功能要素配置標(biāo)準(zhǔn)化次要工序及工藝順序標(biāo)準(zhǔn)化主要尺寸標(biāo)準(zhǔn)化工藝裝備標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化工藝標(biāo)準(zhǔn)化441.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

成組技術(shù)在加工工藝方面的應(yīng)用◆實施成組工藝，可擴(kuò)大生產(chǎn)批量，使先進(jìn)、高效的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝得以應(yīng)用，從而使多品種、中小批量生產(chǎn)可取得接近大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效果?！舨捎贸山M加工和成組工藝，有利于設(shè)計和使用成組工藝裝備。成組加工是指將某一工序中加工方法、安裝方式和機(jī)床調(diào)整相近的零件組成零件組，放在一起加工，以減少機(jī)床調(diào)整工作量和提高加工效率。成組工藝是將一組加工工藝過程相似的零件，放在一起形成零件組，制訂統(tǒng)一的加工工藝過程。451.3.2成組技術(shù)（GroupTechnology—GT）

成組技術(shù)在管理中的應(yīng)用◆要求按工藝相似零件組（而非按產(chǎn)品）安排生產(chǎn)計劃，需要打破舊的生產(chǎn)計劃方式，而代之以按零件組安排生產(chǎn)進(jìn)度計劃。除了要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念以外，采用計算機(jī)輔助生產(chǎn)管理方法也是必要的。

◆成組生產(chǎn)單元是一種先進(jìn)的生產(chǎn)組織形式，在成組生產(chǎn)單元內(nèi)，零件加工過程被封閉起來，責(zé)、權(quán)、利集中在一起，生產(chǎn)人員不僅負(fù)責(zé)加工，而且共同參與生產(chǎn)管理與生產(chǎn)決策活動，使其積極性能夠得到充分發(fā)揮。

◆按成組工藝進(jìn)行加工，可使零件加工流向相同，這不僅有利于減少工件運(yùn)動距離，在安排作業(yè)計劃時，也有規(guī)則可循。461.3.3計算機(jī)集成制造（CIM）

CIM(computerintegratedmanufacturing)提出

CIM一詞首先由Dr.J.Harrington于1973年提出，其兩個基本觀點(diǎn)：

CIM概念提出后，未被立即接受，因條件不成熟。直至20世紀(jì)80年代初，各項單元技術(shù)（CAD、CNC、CAPP、MIS、FMC、FMS…）得到充分發(fā)展，并形成一個個自動化“孤島”。在這種形勢下，為取得更大的經(jīng)濟(jì)效果，需要將這些“孤島”集成起來，CIM概念受到重視并被實施。2）整個生產(chǎn)過程可以視為一個數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過程，最終產(chǎn)品可視為數(shù)據(jù)的物化表現(xiàn)。1）企業(yè)生產(chǎn)活動的各個環(huán)節(jié)，從市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、加工制造、經(jīng)營管理到售后服務(wù)是一個統(tǒng)一的不可分割的整體。471.3.3計算機(jī)集成制造（CIM）

CIMS發(fā)展簡況（國外）歐共體——1984年開始實施ESPRIT（歐洲信息技術(shù)研究戰(zhàn)略計劃），在130個合作項目中，關(guān)于CIM項目占28項日本——CNC、DNC、FMS已處于世界領(lǐng)先地位，1985年通產(chǎn)省主持開發(fā)“筑波綜合實驗工廠”，相當(dāng)于CIMS實驗基地。美國——不僅企業(yè)重視，國家也極為重視，認(rèn)為CIM是奪回失去市場、取得競爭成功的關(guān)鍵技術(shù)，并將不可逆轉(zhuǎn)地成為21世紀(jì)占主導(dǎo)地位的新的生產(chǎn)方式。20世紀(jì)80年代初，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（NBA）所屬AMRF（自動化研究實驗基地）建立了世界上第一個CIMS實驗系統(tǒng)（見圖1-17）

新加坡、以色列、韓國、巴西、南非等——也在積極跟蹤和發(fā)展CIM技術(shù)。481.3.3計算機(jī)集成制造（CIM）

主控制室輔助控制室運(yùn)輸小車入口出口貨架車削MC立式MC臥式MC清洗機(jī)CMM圖1-17AMRF的CIMS實驗系統(tǒng)（FMS部分）491.3.3計算機(jī)集成制造（CIM）

20世紀(jì)80年代中、后期，CIM逐漸開始實施，并顯示出明顯的效益——提高企業(yè)的生產(chǎn)率和市場競爭能力。以往，競爭力主要取決于生產(chǎn)率，現(xiàn)今更重要的是對市場的響應(yīng)能力。信息時代的到來,使世界正在“變小”。世界大市場的發(fā)展，使競爭更加激烈，這一方面極大地促進(jìn)了社會的發(fā)展，另一方面也給企業(yè)造成了嚴(yán)酷的“生存環(huán)境”。企業(yè)為求得生存和發(fā)展，必須在

TQCSE

五要素上下工夫。T（Time）——時間，加速新產(chǎn)品研制周期，縮短交貨期Q（Quality）——質(zhì)量C（Cost）——成本S（Service）——服務(wù)E（Environment）——環(huán)保為實現(xiàn)這一目標(biāo)，CIM是一種強(qiáng)有力的形式。501.3.3計算機(jī)集成制造（CIM）

CIM定義CIM是將人及其經(jīng)營知識和能力與信息技術(shù)和制造技術(shù)綜合應(yīng)用，以提高制造型企業(yè)的生產(chǎn)率和響應(yīng)能力。企業(yè)所有人員、功能、信息、組織管理等方面都是集成起來的整體的各個部分。歐共體CIM-OSA（開放體系結(jié)構(gòu)）課題委員會：◆

CIM是一種哲理、思想、方法；◆CIMS是CIM哲理的具體體現(xiàn)；◆CIMS是一個計算機(jī)控制的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其輸入是產(chǎn)品的需求和概念，輸出的是合格的產(chǎn)品。CIM與CIMS511.3.3計算機(jī)集成制造（CIM）

討論◆

整體優(yōu)化是CIM的目標(biāo)（相對于自動化孤島）?！?/p>

CIM

的核心是集成，而集成的本質(zhì)是信息集成?！?/p>

3M（人、機(jī)器、管理）集成，其中人是核心。普渡大學(xué)T.J.Willian教授提出CIMS參考模型的兩個概念：

★

Automability（可自動化性）——指生產(chǎn)活動中可用數(shù)學(xué)形式或計算機(jī)程序描述的部分，生產(chǎn)活動中的這一部分內(nèi)容可用計算機(jī)來進(jìn)行處理。

★

Innovation（創(chuàng)新）——生產(chǎn)活動中無法用數(shù)學(xué)形式或計算機(jī)程序描述的部分，這一部分內(nèi)容仍需人來完成。他認(rèn)為工業(yè)革命使人變成了機(jī)器的奴隸，新技術(shù)革命則要“恢復(fù)人格”（Humanlization）。52NetworkDB市場信息生產(chǎn)過程信息技術(shù)信息原材料，能源產(chǎn)品MIS，BM，PMMM，LM，F(xiàn)M…EISCADCAECAPPNCPCATD∶QISCAICATCAQCCMM∶MASCNC,MC,FMC,FMS,ROBOT,AA…圖1-18CIMS功能模型CIMS的體系結(jié)構(gòu)指以信息的觀點(diǎn)建立的企業(yè)模型框架（或功能模型）。CIMS功能模型通常由5個分系統(tǒng)組成（圖1-18）。1.3.3計算機(jī)集成制造（CIM）

工程技術(shù)信息分系統(tǒng)管理信息分系統(tǒng)制造信息分系統(tǒng)質(zhì)量信息分系統(tǒng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)531.3.3計算機(jī)集成制造實施CIMS的基本步驟和方法◆

5個階段

◎可行性論證

◎系統(tǒng)初步設(shè)計

◎系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計◎系統(tǒng)實施◎系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)工業(yè)發(fā)展趨勢和市場競爭形勢企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)和效益分析經(jīng)營成功關(guān)鍵因素(市場競爭力影響關(guān)鍵因素)制約企業(yè)成功因素的企業(yè)功能薄弱環(huán)節(jié)改善功能薄弱環(huán)節(jié)的CIMS單位技術(shù)和集成技術(shù)CIMS功能模型CIMS技術(shù)方案技術(shù)(硬＋軟)組織管理人CIMS實施需求分析企業(yè)邊界條件(實力、資源等情況)◆

步驟

CIMS設(shè)計的邏輯步驟如圖1-19。圖1-19CIMS系統(tǒng)設(shè)計邏輯步驟54

CE與CIM的目標(biāo)都是為了贏得市場競爭，著眼點(diǎn)均為“TQCSE”。隨著市場競爭的日趨激烈，“TQCSE”五要素中“T”變的越來越重要，減小新產(chǎn)品開發(fā)周期成為“TQCSE”的“瓶頸”。

CIM著眼于信息集成與信息共享，通過網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫將自動化孤島集成起來。但生產(chǎn)過程的組織結(jié)構(gòu)與管理仍是傳統(tǒng)的，獨(dú)立、順序進(jìn)行。生產(chǎn)管理者在信息集成的基礎(chǔ)上，對整個生產(chǎn)進(jìn)程有清楚的了解，從而可以進(jìn)行有效的控制，并最終在

TQCSE

上取得成功。CE與CIM具有相同的背景1.3.4并行工程與面向X的設(shè)計(CE＆DFX)55并行工程（

ConcurrentEngineering——CE）定義1988年，美國國防部防衛(wèi)分析研究所（IDA）發(fā)表R338

報告：

并行工程（CE）是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）進(jìn)行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期（從概念形成到產(chǎn)品報廢）中所有的因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度與用戶需求。注：支持過程——包括對制造過程的支持（原材料的獲取,中間產(chǎn)品的庫存，工藝過程設(shè)計，生產(chǎn)計劃制定…）和使用過程的支持（產(chǎn)品銷售，使用維護(hù)，售后服務(wù)，產(chǎn)品報廢后的處理…）1.3.4并行工程與面向X的設(shè)計(CE＆DFX)56圖1-20順序設(shè)計方法與并行設(shè)計方法比較需求分析產(chǎn)品設(shè)計過程設(shè)計原型產(chǎn)品a）順序設(shè)計方法需求分析產(chǎn)品設(shè)計過程設(shè)計原型產(chǎn)品b）并行設(shè)計方法順序方法與并行方法（圖1-20）◆1.3.4并行工程與面向X的設(shè)計(CE＆DFX)57◆組織方面

產(chǎn)品開發(fā)組(項目小組，并行工程小組，多功能組)◆設(shè)施方面計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等組成的通信設(shè)施◆設(shè)計方面重視概念設(shè)計產(chǎn)品及相關(guān)過程設(shè)計的溝通產(chǎn)品開發(fā)的優(yōu)化并行工程的實施1.3.4并行工程與面向X的設(shè)計(CE＆DFX)58◆據(jù)統(tǒng)計，新產(chǎn)品提案中只有約6.5％能夠制造出產(chǎn)品，其中能夠商品化的比例不到15％，商品化產(chǎn)品進(jìn)入市場后又有將近半數(shù)未能獲得成功。

◆原因：在產(chǎn)品設(shè)計時對影響產(chǎn)品的多種因素考慮不周全，或不充分和不深入，面向“X”設(shè)計應(yīng)運(yùn)而生。

◆產(chǎn)品設(shè)計在產(chǎn)品壽命循環(huán)中占有重要的地位，它決定了產(chǎn)品制造成本的70～80％。

面向X的設(shè)計◆面向“X”的設(shè)計最初是以DFM（面向加工的設(shè)計）和DFA（面向裝配的設(shè)計）的形式出現(xiàn)，進(jìn)一步發(fā)展，便形成了DFX（面向“X”的設(shè)計）。

◆X可以指經(jīng)營、銷售、加工、裝配、檢驗、使用、維護(hù)、質(zhì)量、成本等。1.3.4并行工程與面向X的設(shè)計(CE＆DFX)59表1-6便于加工和裝配的設(shè)計規(guī)則設(shè)計規(guī)則包含內(nèi)容效益減少零件數(shù)量使產(chǎn)品或部件包含盡可能少的零件減小裝配工作量，降低在制品庫存，便于管理，提高可靠性，易于維護(hù)使用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件采用成組技術(shù)，建立生產(chǎn)單元減小設(shè)計、制造時間，降低設(shè)計制造成本，易于保證質(zhì)量，易于維護(hù)模塊化設(shè)計采用模塊化設(shè)計方法，每個模塊包含的零件數(shù)不宜過多減小最終產(chǎn)品裝配時間，減小庫存，縮短交貨期，易于保證質(zhì)量，易于維護(hù)裝配結(jié)構(gòu)工藝性所有零件從一個方向進(jìn)行裝配盡量在垂直方向進(jìn)行裝配減少裝配工作面在外部進(jìn)行裝配零件進(jìn)入端設(shè)計倒角和錐度避免錯誤裝配減少裝配工作量，便于裝配，易于保證裝配質(zhì)量，降低裝配成本，易于維護(hù)1.3.4并行工程與面向X的設(shè)計(CE＆DFX)60表1-6便于加工和裝配的設(shè)計規(guī)則（續(xù)）設(shè)計規(guī)則包含內(nèi)容效益減少螺紋連接盡量少用螺紋連接采用卡扣、粘接等快速連接方法減少裝配工作量，便于實現(xiàn)自動裝配設(shè)計多功能零件如緊固件和密封件合二而一減少裝配工作量減少調(diào)整環(huán)節(jié)盡量減少裝配時的調(diào)整環(huán)節(jié)減少裝配工作量，便于裝配少用柔性零件盡量少用橡膠件、皮帶、電纜等在裝配中難于處理的柔性零件減少裝配工作量，便于裝配加工結(jié)構(gòu)工藝性采用凈成形和近凈成形技術(shù)零件結(jié)構(gòu)、形狀盡量簡單，便于加工減少加工面選用便于加工的材料制定合理的精度和表面粗糙度要求對規(guī)定的要求可以方便地進(jìn)行檢驗避免零件上出現(xiàn)不必要的特征充分考慮企業(yè)的加工能力減少機(jī)械加工工作量，便于加工，便于檢驗，降低加工成本，減少外協(xié)加工1.3.4并行工程與面向X的設(shè)計(CE＆DFX)61零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例a）b）c）d）1.3.4并行工程與面向X的設(shè)計(CE＆DFX)62零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例（續(xù)）e）f）g）h）i）j）1.3.4并行工程與面向X的設(shè)計(CE＆DFX)63零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例（續(xù)）k）l）m）n）o）p）1.3.4并行工程與面向X的設(shè)計(CE＆DFX)64零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例（續(xù)）s）t）q）r）1.3.4并行工程與面向X的設(shè)計(CE＆DFX)65零件結(jié)構(gòu)工藝性分析示例（續(xù)）u）v）w）x）y）z）1.3.4并行工程與面向X的設(shè)計(CE＆DFX)661.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造(LP&AM)精良生產(chǎn)（LeanProduction——LP）

MIT國際汽車項目組的JamesWomack

等三名經(jīng)理在“TheMachineThatChangedtheWorld”一書中，對日本豐田汽車公司生產(chǎn)方式的描述。

MP（MassProduction）大量生產(chǎn)是舊時代工業(yè)化的象征——代表了高效率、低成本、高質(zhì)量。

LP是新時代工業(yè)化的標(biāo)志——只需一半人的努力，一半生產(chǎn)空間，一半投資，一半設(shè)計、工藝編制時間，一半開發(fā)新產(chǎn)品時間和少的多的庫存。精良生產(chǎn)的由來67LP的精髓在于“Lean”——“沒有冗余”“精打細(xì)算”，沒有一個多余的人，沒有一樣多余的東西，沒有一點(diǎn)多余的時間；崗位設(shè)置必須是增值的，不增值崗位一律撤除；工人要求是多面手，可以互相頂替。精良生產(chǎn)的實質(zhì)精良生產(chǎn)基于四條原則消除一切浪費(fèi)完美質(zhì)量和零缺陷柔性生產(chǎn)系統(tǒng)不斷改進(jìn)1.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造(LP&AM)68豐田公司精良生產(chǎn)要點(diǎn)

組織管理權(quán)力下放，以TeamWork形式分段負(fù)責(zé)，把大量工作責(zé)任轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)線工人身上，建立一個能夠迅速追查出全部缺陷并找出其最終原因的檢測系統(tǒng)。

產(chǎn)品設(shè)計強(qiáng)調(diào)負(fù)責(zé)人的權(quán)力與責(zé)任，由項目負(fù)責(zé)人組織多個TeamWork

并行工作。

市場用戶

“需求驅(qū)動”與“主動銷售”；貫徹全面質(zhì)量管理（TQC），使顧客完全滿意（TCS）。

與協(xié)作廠關(guān)系

“利益共享，風(fēng)險共擔(dān)”。1.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造(LP&AM)691.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造（LP&AM）

比較項目大量生產(chǎn)精良生產(chǎn)追求目標(biāo)高效率、高質(zhì)量、低成本完善生產(chǎn)，消除一切浪費(fèi)工作方式專業(yè)分工，相互封閉責(zé)、權(quán)、利統(tǒng)一的工作小組，協(xié)同工作，團(tuán)隊精神組織管理寶塔式，組織機(jī)構(gòu)龐大權(quán)利下放，扁平式組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)品特征標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品面向用戶的多樣化產(chǎn)品設(shè)計方式串行模式并行模式生產(chǎn)特征大批量、高效率生產(chǎn)變批量、柔性化生產(chǎn)供貨方式大庫存緩沖JIT方式，接近0庫存質(zhì)量保證靠機(jī)床設(shè)備，事后把關(guān)靠生產(chǎn)人員保證，追求零缺陷雇員關(guān)系雇傭關(guān)系，合同約束終身雇用，風(fēng)雨同舟用戶關(guān)系靠產(chǎn)品質(zhì)量、成本取勝用戶滿意，需求驅(qū)動，主動銷售供應(yīng)商合同關(guān)系，短期行為長期合作，利益共享，風(fēng)險共擔(dān)精良生產(chǎn)與大量生產(chǎn)的比較70敏捷制造（AgileManufacturing——AM）為重振美國制造威風(fēng)，美國國防部委托Lehigh大學(xué)與GM等大公司一起研究制定一個振興美國制造業(yè)的長期發(fā)展戰(zhàn)略，最終于1991年完成了“21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”報告。在此報告中提出了“敏捷制造”的概念。敏捷制造的基本思想是“敏捷”，即對市場的快速響應(yīng)。敏捷制造包含的生產(chǎn)模式可重構(gòu)和不斷改變的制造系統(tǒng)；建立“虛擬公司”，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部與外部的資源共享與集成；充分利用信息技術(shù)；采用并行工程等。1.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造(LP&AM)71敏捷制造蘊(yùn)涵著許多不同于傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的哲理和思想，主要表現(xiàn)在：

◎

需求響應(yīng)的快捷性

主要指快速響應(yīng)市場需求（包括當(dāng)前需求和可預(yù)知未來需求）的能力。

◎

制造資源的集成性

不僅指企業(yè)內(nèi)部的資源共享與信息集成，還指友好企業(yè)之間的資源共享與信息集成。

◎

組織形式的動態(tài)性

為實現(xiàn)某一個市場機(jī)會，將擁有實現(xiàn)該機(jī)會所需資源的若干企業(yè)組成一個動態(tài)組織，它隨任務(wù)的產(chǎn)生而產(chǎn)生，并隨任務(wù)的結(jié)束而結(jié)束。

敏捷制造生產(chǎn)模式的特征

1.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造(LP&AM)72全新的企業(yè)合作關(guān)系—虛擬公司（或虛擬企業(yè)）大范圍的通信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模塊化、柔性產(chǎn)品設(shè)計方法模塊化、柔性制造系統(tǒng)有知識、有技術(shù)的人是企業(yè)成功的關(guān)鍵因素基于任務(wù)有組織與管理

敏捷制造的特征

1.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造(LP&AM)73

客戶供應(yīng)商企業(yè)1設(shè)計計劃銷售單元1單元n單元2企業(yè)n企業(yè)2Internet（Intranet）圖1-22虛擬企業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造(LP&AM)74精良生產(chǎn)敏捷制造充分利用和增強(qiáng)大批量生產(chǎn)優(yōu)勢采用大量定制生產(chǎn)方式追求零缺陷，使用戶完全滿意整個產(chǎn)品壽命周期用戶滿意變批量、柔性生產(chǎn)模塊化產(chǎn)品設(shè)計和模塊化制造系統(tǒng)注重技術(shù)與操作，實行連續(xù)改進(jìn)注重組織與人員，實現(xiàn)動態(tài)重組終身聘用、工齡工資基于信任的雇傭關(guān)系，“社會合同”多功能小組，協(xié)同工作基于任務(wù)的組織與管理，多學(xué)科項目組工廠級范圍涵蓋整個企業(yè)范圍，并擴(kuò)展到企業(yè)之間與供應(yīng)商利益共享，風(fēng)險共擔(dān)競爭、合作策略，組建虛擬公司資源有效利用，消除冗余在連續(xù)和不可預(yù)測變化的環(huán)境下發(fā)展準(zhǔn)時制生產(chǎn)準(zhǔn)時信息系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)制造平穩(wěn)進(jìn)度計劃,小批量,“零”庫存承認(rèn)并快速響應(yīng)市場變化精良生產(chǎn)與敏捷生產(chǎn)的比較1.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造(LP&AM)75機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第1章機(jī)械制造技術(shù)概述

Introduction1.4

機(jī)械制造方法總論IntroductiontoMechanicalManufacturingProcess76機(jī)械制造中與產(chǎn)品生成直接有關(guān)的生產(chǎn)過程常被稱為機(jī)械制造工藝過程機(jī)械制造工藝過程主要內(nèi)容毛坯和零件成形——鑄造、鍛壓、沖壓、焊接、壓制、燒結(jié)、注塑、壓塑…

機(jī)械加工——切削、磨削、特種加工材料改性與處理——熱處理、電鍍、轉(zhuǎn)化膜、涂裝、熱噴涂…

機(jī)械裝配——把零件按一定的關(guān)系