制造系統(tǒng)講座(第一章)資料

制造系統(tǒng)博士副教授廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院何漢武12/2/20231ManufacturingSystem第一章制造系統(tǒng)概述

主要內(nèi)容1.1制造系統(tǒng)的內(nèi)涵和體系構(gòu)造1.1.1系統(tǒng)觀1.1.2制造系統(tǒng)概念、體系構(gòu)造1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)1.2.1制造模式的演化和進(jìn)展1.剛性自動(dòng)化系統(tǒng)2.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)3.智能制造系統(tǒng)4.精益生產(chǎn)5.可重組制造系統(tǒng)1.2.2下一代制造系統(tǒng)--靈敏制造12/2/20232ManufacturingSystem1.1制造系統(tǒng)內(nèi)涵及體系構(gòu)造制造的概念和內(nèi)涵一般的理解：產(chǎn)品的機(jī)械工藝過程或機(jī)械加工過程狹義的制造概念：產(chǎn)品的制作過程〔如機(jī)械加工過程〕制造概念和內(nèi)涵的拓展：“范圍”和“過程”兩個(gè)方面廣義的制造概念：產(chǎn)品整個(gè)生命周期過程12/2/20233ManufacturingSystem1.1制造系統(tǒng)內(nèi)涵及體系構(gòu)造系統(tǒng)概念由相互作用和相互依靠的假設(shè)干組成局部〔要素〕結(jié)合而成的具有特定功能的有機(jī)整體系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是個(gè)組成要素有機(jī)結(jié)合，對(duì)外呈現(xiàn)出綜合性的整體功能。例：時(shí)鐘—計(jì)時(shí)系統(tǒng)組成要素：齒輪、齒條、機(jī)架、聯(lián)接件、指針12/2/20234ManufacturingSystem1.1制造系統(tǒng)內(nèi)涵及體系構(gòu)造制造系統(tǒng)的根本概念進(jìn)展和完善中國際上幾個(gè)權(quán)威的定義Parnaby(英國著名學(xué)者〕1989年給出定義：CIRP定義：MIT教授定義：日本京都大學(xué)教授定義：12/2/20235ManufacturingSystem1.1制造系統(tǒng)內(nèi)涵及體系構(gòu)造制造系統(tǒng)的根本概念制造系統(tǒng)案例：機(jī)械加工系統(tǒng)、生產(chǎn)線、車間、工廠機(jī)械加工系統(tǒng)組成要素：機(jī)床、夾具、刀具、工件、操作人員、加工工藝制造資源：毛坯或半成品、能源和勞動(dòng)力產(chǎn)品或零件12/2/20236ManufacturingSystem1.1制造系統(tǒng)內(nèi)涵及體系構(gòu)造制造系統(tǒng)的根本特性集合性相關(guān)性目的性環(huán)境適應(yīng)性動(dòng)態(tài)性反響特性隨機(jī)特性12/2/20237ManufacturingSystem1.1制造系統(tǒng)內(nèi)涵及體系構(gòu)造制造系統(tǒng)的三流構(gòu)造論物料流、信息流和能量流機(jī)械加工系統(tǒng)的“三流”運(yùn)動(dòng)示意圖信息系統(tǒng)（加工任務(wù)、方法、工件質(zhì)量…）刀具、量具等原材料坯料輸送裝夾加工檢驗(yàn)產(chǎn)品電能機(jī)械能信息流能量流物料流12/2/20238ManufacturingSystem1.1制造系統(tǒng)內(nèi)涵及體系構(gòu)造制造系統(tǒng)的信息制造觀傳統(tǒng)制造觀：留意用制造系統(tǒng)中的物料流和能量；流來描述制造系統(tǒng)信息制造觀產(chǎn)生背景：信息的紐帶作用信息投入打算產(chǎn)品價(jià)值CIMS爭(zhēng)論重點(diǎn)在如何提高制造系統(tǒng)的信息處理力量信息成為與設(shè)備同等重要的資源使制造系統(tǒng)在信息處理方面具有人的智能12/2/20239ManufacturingSystem1.1制造系統(tǒng)內(nèi)涵及體系構(gòu)造制造系統(tǒng)的人機(jī)一體論人工智能技術(shù)存在局限性信息組合爆炸問題非構(gòu)造化、動(dòng)態(tài)的、隨機(jī)的決策問題人的制造性行為和作用，是機(jī)器永久無法取代的解決思路：使人與機(jī)器處于優(yōu)化合作的地位，實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)中人與機(jī)器一體化的人機(jī)集成決策機(jī)制，從而使人與機(jī)器協(xié)同工作，以取得制造系統(tǒng)的最正確效益12/2/202310ManufacturingSystem1.1制造系統(tǒng)內(nèi)涵及體系構(gòu)造制造系統(tǒng)的體系構(gòu)造爭(zhēng)論目的：更加深入地分析和描述制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征基于所建立的模型，進(jìn)展制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)施、系統(tǒng)改進(jìn)和優(yōu)化運(yùn)行。12/2/202311ManufacturingSystem1.1制造系統(tǒng)內(nèi)涵及體系構(gòu)造制造系統(tǒng)的體系構(gòu)造組成制造系統(tǒng)體系構(gòu)造的多視圖及其關(guān)系功能視圖過程視圖資源視圖組織視圖信息視圖12/2/202312ManufacturingSystem制造系統(tǒng)體系構(gòu)造功能視圖信息視圖過程視圖資源視圖組織視圖功能組成功能聯(lián)系信息構(gòu)成信息聯(lián)系掌握構(gòu)造運(yùn)行流程分析組織方式業(yè)務(wù)流程圖組織構(gòu)成資源構(gòu)成物流模型能量流模型資源流模型分系統(tǒng)考察法/構(gòu)造-功能分析發(fā)/逐級(jí)考察法IDEFO建模方法制造系統(tǒng)信息分類業(yè)務(wù)流程分類、分解流程圖/Petri/0-0建模方法/GRAI網(wǎng)建模方法資源流淌分析組織構(gòu)成分析/IDEF1X模型組織圖/GRAI格建模方法資源構(gòu)成分析/資源配置圖/IDEF1X模型能源流淌分析物流流淌分析IDEF1X信息模型建模方法/E-R多層遞階掌握構(gòu)造/分布式控制構(gòu)造/遞階分布式掌握結(jié)購視圖名稱視圖內(nèi)容建模與分析方法12/2/202313ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

制造的歷史傳統(tǒng)制造及其技術(shù)工場(chǎng)手工加工制造機(jī)器-蒸汽時(shí)代的制造電器時(shí)代的制造現(xiàn)代制造及其技術(shù)的進(jìn)展19世紀(jì)末自然科學(xué)的全面進(jìn)展新技術(shù)的產(chǎn)生社會(huì)進(jìn)展對(duì)制造技術(shù)提出了需求12/2/202314ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

制造模式的演化和進(jìn)展剛性自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床柔性制造系統(tǒng)并行工程CIMS工廠子網(wǎng)廣域網(wǎng)信息高速大路全球通訊網(wǎng)絡(luò)智能制造靈敏制造全球制造制造資源和組織全球化虛擬組織制造智能計(jì)算智能技術(shù)演化運(yùn)作空間全球社會(huì)公司企業(yè)車間單元設(shè)備剛性技術(shù)柔性單元柔性系統(tǒng)系統(tǒng)集成決策自動(dòng)化靈敏性全球化40-5060708090年月12/2/202315ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

制造模式的演化和進(jìn)展規(guī)模上：從單件小批→少品種大批量→多品種變批量〔客戶化產(chǎn)品〕生產(chǎn)方式上：勞動(dòng)密集型→設(shè)備密集型→信息密集型→學(xué)問密集型制造裝備：手工→機(jī)械化→單機(jī)自動(dòng)化→剛性自動(dòng)線→柔性自動(dòng)線→智能自動(dòng)化12/2/202316ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

制造模式的演化和進(jìn)展剛性自動(dòng)化系統(tǒng)20世紀(jì)40、50年月專用機(jī)床和組合機(jī)床、自動(dòng)單機(jī)或自動(dòng)化生產(chǎn)線大批量生產(chǎn)高生產(chǎn)率和剛性構(gòu)造，很難實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變12/2/202317ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

制造模式的演化和進(jìn)展計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)制造全過程的系統(tǒng)性和集成性，以解決現(xiàn)代企業(yè)生存與競(jìng)爭(zhēng)的TQCS問題強(qiáng)調(diào)并行工程12/2/202318ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

制造模式的演化和進(jìn)展智能制造系統(tǒng)由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)IntegrationIntelligence下一代制造業(yè)12/2/202319ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

制造模式的演化和進(jìn)展精益生產(chǎn)MIT爭(zhēng)論日本豐田生產(chǎn)方式的總結(jié)豐田英二、大野耐一〔70年月，20年時(shí)間〕最終目標(biāo)是要以最友質(zhì)量和最低本錢的產(chǎn)品，對(duì)市場(chǎng)需求作出最快速的響應(yīng)根本原則是“消滅一切鋪張”和“不斷改善”準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)〔JIT〕、TQC，GT、彈性作業(yè)人數(shù)和敬重人性是精益生產(chǎn)的主要支柱。日本奇跡12/2/202320ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

制造模式的演化和進(jìn)展快速重組制造實(shí)現(xiàn)企業(yè)、產(chǎn)品、制造系統(tǒng)、機(jī)床設(shè)備及其部件和過程的可重組性(reconfigurability)成為將來制造的挑戰(zhàn)過程可變性：制造工藝過程的變化力量功能可變性：制造(加工、處理)功能的變化力量可縮放性：制造生產(chǎn)力量(產(chǎn)量)的可擴(kuò)展與壓縮力量12/2/202321ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

幾類制造系統(tǒng)的對(duì)比12/2/202322ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

下一代制造模式與系統(tǒng)—靈敏制造1991年，美國提出動(dòng)身點(diǎn)：對(duì)將來產(chǎn)品和市場(chǎng)的分析產(chǎn)品進(jìn)展總趨勢(shì)：多元化和共性化，對(duì)制造系統(tǒng)的要求：產(chǎn)品的本錢與批量無關(guān)生命周期越來越短，產(chǎn)品簡(jiǎn)單性越來越高，要求企業(yè)以很高的柔性和很強(qiáng)的市場(chǎng)應(yīng)變力量去應(yīng)付市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。12/2/202323ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

下一代制造模式與系統(tǒng)—靈敏制造靈敏制造的實(shí)現(xiàn)組織上：動(dòng)態(tài)聯(lián)盟〔虛擬企業(yè)〕技術(shù)上：虛擬制造信息根底：網(wǎng)絡(luò)12/2/202324ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

靈敏制造案例12/2/202325ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

敏捷制造案例—摩托羅拉尋呼機(jī)公司Internet訂單訂單訂單一個(gè)半小時(shí)之內(nèi)發(fā)貨一個(gè)半小時(shí)之內(nèi)發(fā)貨一個(gè)半小時(shí)之內(nèi)發(fā)貨博因頓海岸公司總部自動(dòng)制造系統(tǒng)2900萬種尋呼機(jī)芝加哥的銷售員亞特蘭大的銷售員紐約的銷售員紐約的銷售員12/2/202326ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

靈敏制造案例區(qū)域協(xié)作平臺(tái)12/2/202327ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

靈敏制造案例區(qū)域協(xié)作平臺(tái)協(xié)作中心：信息溝通/虛擬會(huì)議/在線圖紙圈閱/異地圖紙傳送-企業(yè)間基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作溝通12/2/202328ManufacturingSystem1.2制造模式和先進(jìn)制造系統(tǒng)

靈敏制造案例企業(yè)協(xié)作平臺(tái)－共性化產(chǎn)品定制系統(tǒng)基于WEB和學(xué)問工程的定制設(shè)計(jì)與制造，滿足客戶提出的對(duì)產(chǎn)品共性化需求，支持客戶參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程。12/2/202329ManufacturingSystem1.2