1、先進(jìn)制造技術(shù)第一章 先進(jìn)制造技術(shù)概論 制造（manufacturing）是利用制造資源（設(shè)計方法、工藝、設(shè)備和人力等）將材料“轉(zhuǎn)變”為有用物品的過程。當(dāng)今，人們對制造的概念又加以擴(kuò)充，將體系管理和服務(wù)等也納入其中。制造是人類所有經(jīng)濟(jì)活動的基石，是人類歷史發(fā)展和文明進(jìn)步的動力。 制造業(yè)是指以制造技術(shù)為主導(dǎo)技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品制造的行業(yè)。制造業(yè)已成為國家經(jīng)濟(jì)和綜合國力的基礎(chǔ)，成為社會財富的主要創(chuàng)造者和國民經(jīng)濟(jì)收入的重要來源，它為國民經(jīng)濟(jì)各部門，包括國防和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及發(fā)展提供先進(jìn)的手段和裝備。制造業(yè)的發(fā)達(dá)與先進(jìn)程度是國家工業(yè)化的表征。1.1 先進(jìn)制造技術(shù)概論先進(jìn)制造技術(shù)概論 制造技術(shù)（Manufactu

2、ring Technology） 現(xiàn)代的制造技術(shù)不僅重視工藝方法和設(shè)備，還要強(qiáng)調(diào)設(shè)計方法 、生產(chǎn)組織模式、制造與環(huán)境和諧統(tǒng)一、制造的可持續(xù)性及制造技術(shù)與其他科學(xué)技術(shù)的交叉和融合。 先進(jìn)制造技術(shù) 之概念在20世紀(jì)80年代來被提出來，比較被人們接受的定義是：“先進(jìn)制造技術(shù)是以人為主體，以計算機(jī)為重要工具，不斷吸收機(jī)械、光學(xué)、電子、信息（計算機(jī)和通信、控制理論、人工智能等）、材料、環(huán)保、生物以及現(xiàn)代系統(tǒng)管理等最新科技成果，涵蓋產(chǎn)品生產(chǎn)的整個生命周期的各個環(huán)節(jié)的先進(jìn)工程技術(shù)的總稱”，它以提高對動態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)能力為中心，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、靈活、高效、清潔生產(chǎn)和提供優(yōu)質(zhì)、快捷服務(wù)，取得理想經(jīng)濟(jì)效益為目

3、標(biāo)。制造業(yè)是國家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)，是實現(xiàn)工業(yè)化的必備條件高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)，是衡量國家國際競爭力的重要標(biāo)志高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)，是決定國家在經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程中國際分工地位的關(guān)鍵因素1.2 戰(zhàn) 略 意 義物質(zhì)財富是人類社會生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，制造是人類創(chuàng)造物質(zhì)財富最基本、最重要的手段2001年，制造業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)直接創(chuàng)造國民生產(chǎn)總值的1/3 占整個工業(yè)生產(chǎn)的4/5 為國家財政提供1/3以上的收入 對出口總額的貢獻(xiàn)率90% 戰(zhàn) 略 意 義（續(xù)一）戰(zhàn)略意義（續(xù)二）制造業(yè)是全面建設(shè)小康社會第一位的支柱產(chǎn)業(yè) 2001年制造業(yè)占中國社會經(jīng)濟(jì)活動門類的比例大類的33%中類的46%小類的64%全部就業(yè)人

4、數(shù)的11.1%工業(yè)就業(yè)人數(shù)的90.5%2001年制造業(yè)就業(yè)人數(shù)所占的比例工業(yè)稅收的78.93%總稅收的28.74%2001年全國制造業(yè)的稅收1953至1998年戰(zhàn) 略 意 義（續(xù)三）制造業(yè)是國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和載體 宇航生物工程微電子光電子信息技術(shù)核技術(shù)空間技術(shù)制造業(yè)戰(zhàn) 略 意 義（續(xù)四）制造業(yè)是國家安全的重要保障現(xiàn)代武器裝備是先進(jìn)制造技術(shù)的載體；尖端制造技術(shù)和裝備一直是西方國家技術(shù)封鎖和限制的重點；保證就業(yè)率穩(wěn)定，緩解就業(yè)壓力，保障社會穩(wěn)定 。 集成電路成本占總成本的比例 軍艦22% 戰(zhàn)車24% 飛機(jī)33% 導(dǎo)彈45% 航天器66% 1.3 發(fā) 展 現(xiàn) 狀先進(jìn)制造技術(shù)是工業(yè)發(fā)達(dá)國家的國家級

5、關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域國別/地區(qū)科技計劃美國先進(jìn)制造技術(shù)計劃關(guān)鍵技術(shù)(制造)計劃敏捷制造使能技術(shù)計劃日本智能制造技術(shù)國際合作計劃歐共體尤里卡計劃信息技術(shù)研究發(fā)展戰(zhàn)略計劃德國制造2000年計劃韓國高級先進(jìn)技術(shù)國家計劃(G-7)發(fā) 展 現(xiàn) 狀（續(xù)一） 許多高技術(shù)我國尚未掌握，許多重大裝備我國不能自主制造，缺乏自主創(chuàng)新能力。 是制造大國，不是制造強(qiáng)國 發(fā)電設(shè)備、機(jī)床、汽車、電子制造等產(chǎn)品產(chǎn)量居世界前列，卻沒有一家裝備制造企業(yè)能躋身世界500強(qiáng) 關(guān)鍵裝備大多依賴進(jìn)口光電子制造設(shè)備的100%IC制造裝備的85%高檔數(shù)控機(jī)床的70% “ ”是發(fā)展的核心“ ”是發(fā)展的關(guān)鍵“ ”是發(fā)展的焦點 “ ”是發(fā)展的條

6、件 “ ”是發(fā)展的道路 “ ”是發(fā)展的方法 “ ”是發(fā)展的前景 “ ”是發(fā)展的必然 數(shù) 精 極 自 網(wǎng) 集 智 綠1.4 先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢（續(xù)一）“數(shù)”是發(fā)展的核心數(shù)字化 數(shù)字制造是制造技術(shù)與信息技術(shù)（包含計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）等交叉、發(fā)展與應(yīng)用的結(jié)果；數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字化控制、數(shù)字化制造以及貫穿始終的“虛擬”技術(shù)；數(shù)字制造技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的核心。先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢（續(xù)二)“精”是發(fā)展的關(guān)鍵精密化 加工精度精密化人造衛(wèi)星的儀表軸承，其圓度、園柱度、表面粗糙度等均達(dá)納米級；加工尺度細(xì)微化基因操作機(jī)械，其移動距離為納米級； 控制要求納米化先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢（續(xù)三）“

7、極”是發(fā)展的焦點極端、極限高溫、高壓、高濕、強(qiáng)磁場、強(qiáng)腐蝕條件；有高硬度、大彈性等要求；在幾何形體上極大、極小、極厚、極薄、極復(fù)雜；MEMS技術(shù)和產(chǎn)品是典型極端、極限技術(shù)和產(chǎn)品。先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢（續(xù)四）“自”是發(fā)展的條件自動化 自動化是強(qiáng)化、延伸甚至取代人勞動的技術(shù)或手段。自動化是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的前提條件； 自動控制、自動調(diào)節(jié)、自動補(bǔ)償、自動辨識等發(fā)展到自學(xué)習(xí)、自組織、自維護(hù)、自修復(fù)等更高水平的自動化。先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢（續(xù)五）“網(wǎng)”是發(fā)展的道路網(wǎng)絡(luò)化 現(xiàn)代新型制造模式實施的基礎(chǔ)設(shè)施，現(xiàn)代制造企業(yè)生產(chǎn)活動必不可少運行環(huán)境；網(wǎng)絡(luò)化既是制造企業(yè)信息化、集成化的基礎(chǔ)，企業(yè)信息化又是、集成化的

8、進(jìn)一步發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)化將制造業(yè)走向全球化、整體化、有序化。 先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢（續(xù)六）“集”是發(fā)展的方法集成化 技術(shù)集成、管理集成、技術(shù)與管理集成；本質(zhì)：知識和信息集成，集成也包含了“交叉”；現(xiàn)代制造科學(xué)技術(shù)的發(fā)展離不開“集成”和“交叉”。先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢（續(xù)七）“智”是發(fā)展的前景智能化 智能企業(yè)、制造系統(tǒng)、制造單元（裝備）適應(yīng)環(huán)境變化的能力、海量信息和不完整信息處理能力、主動地協(xié)調(diào)和協(xié)同能力； 柔性化企業(yè)組織結(jié)構(gòu)扁平化，組織體系開放性、可伸縮性，管理控制方式分布化，生產(chǎn)資源、過程可重構(gòu)；敏捷化使制造企業(yè)（組織）具有對動態(tài)快速多變、不可預(yù)測的市場變化的應(yīng)變能力；運作的柔性、響應(yīng)的快速性和結(jié)構(gòu)

9、的可重組性是現(xiàn)代企業(yè)智能化運行的典型特征。先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(續(xù)八）“綠”是發(fā)展的必然綠色 “天人合一” 與 “無為”； “保護(hù)環(huán)境，就是保護(hù)生產(chǎn)力；改善環(huán)境，就是發(fā)展生產(chǎn)力” 江澤民制造各階段都必須充分計及環(huán)境保護(hù)：自然環(huán)境，社會環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)者的身心健康；制造必然要走向“綠色”制造，這是實現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要條件。1.5 先進(jìn)制造技術(shù)（AMT）的特征客戶化生產(chǎn)：產(chǎn)品的質(zhì)量、價格、服務(wù)與交貨期成 為市場制約的要素； 快速重組：制造、信息、管理等學(xué)科的交叉與融合； 智能化、精密化、集成化、并行式、分布式的潮流； “虛擬現(xiàn)實”技術(shù)的應(yīng)用；先進(jìn)制造技術(shù)（AMT）的特征(續(xù)）不摒棄傳統(tǒng)

10、技術(shù)，利用先進(jìn)技術(shù)研究傳統(tǒng)工藝的成形原理，建立數(shù)學(xué)模型，并利用優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行傳統(tǒng)工藝方法的優(yōu)化。強(qiáng)調(diào)計算機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計、制造和生產(chǎn)組織管理等方面的應(yīng)用。節(jié)能、環(huán)保的重視；既競爭，更合作，網(wǎng)絡(luò)化，全球化；以人為本。1.6 先進(jìn)制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu) 先進(jìn)制造技術(shù)可以概括為以下四個方面： 先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)理論 現(xiàn)代設(shè)計理論和方法 成形加工 制造自動化先進(jìn)制造系統(tǒng)管理技術(shù)第二章2.1 概述 現(xiàn)代制造系統(tǒng)生產(chǎn)模式中的管理技術(shù)具有如下特點： 重視人的作用 重視發(fā)揮計算機(jī)的作用 強(qiáng)調(diào)柔性化生產(chǎn) 重視信息的集成 強(qiáng)調(diào)技術(shù)、組織與管理的集成與配套 強(qiáng)調(diào)以顧客為中心 現(xiàn)代制造系統(tǒng)管理是

11、以計算機(jī)為手段，以用戶為上帝，調(diào)動企業(yè)的一切積極因素，實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)，提高企業(yè)的市場競爭能力，取得盡可能高的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)代制造系統(tǒng)的模式和哲理 成組技術(shù) (相似性) CIM (集成) 并行工程 (同步) JIT (準(zhǔn)確) 智能制造系統(tǒng) (智能) 敏捷制造 (靈活) 精益生產(chǎn) (簡化) 合理化工程 (重組、標(biāo)準(zhǔn)化) 業(yè)務(wù)過程重組BPR(重組)TQCSFE傳統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu) 面向功能的組織結(jié)構(gòu)銷售部門制造部門技術(shù)部門現(xiàn)代的組織結(jié)構(gòu) 面向過程的組織結(jié)構(gòu)Teamwork發(fā)展方向1. 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 先進(jìn)、實用、高速、輕小、節(jié)能、環(huán)保型 2. 生產(chǎn)模式 多品種、小批量、柔性化、生產(chǎn)周期短3. 生產(chǎn)過程 高速、精密

12、、自動化、節(jié)能環(huán)保和少切削無切削先進(jìn)制造技術(shù)目標(biāo) 1. 產(chǎn)品功能適用(Function) 2. 交貨期限短(Time to Market) 3. 質(zhì)量好(Quality) 4. 價格低(Cost) 5. 服務(wù)優(yōu)良(Service) 2.2 成組技術(shù)GT 2.2.1 成組技術(shù)的基本原理 成組技術(shù)(Group Technology)是運用統(tǒng)計學(xué)的方法來統(tǒng)計事物的某些特征屬性的出現(xiàn)率，從總體上定量地描述事物間客觀存在的相似性，這一統(tǒng)計學(xué)中相似性原理是成組技術(shù)的基礎(chǔ)。 在制造業(yè)中成組技術(shù)正是充分發(fā)掘和利用生產(chǎn)活動中有關(guān)事物的相似性。在機(jī)械加工方面，將多種零件按其結(jié)構(gòu)和工藝的相似性分類，以形成若干個零件

13、組。這樣就可將同一族零件中各分散的小生產(chǎn)量匯集成為大的成組生產(chǎn)量，從而可以使小批量獲得接近大批大量的管理方式和經(jīng)濟(jì)效率。 我國機(jī)械工業(yè)部于1984年頒布了JLBM-1零件編碼系統(tǒng)，推動成組技術(shù)在我國開發(fā)應(yīng)用。JLBM-1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是參照德國OPITZ系統(tǒng)而編制的 (如下圖2-1所示)JLBM-1 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) （圖2-1）JLBM-1分類編碼系統(tǒng)的分類編碼結(jié)果721200302050753名稱類別粗分： 非回轉(zhuǎn)體、板塊類名稱類別細(xì)分： 支承板外部類別細(xì)分： 由直線與曲線組成輪廓主要尺寸（寬度）： B160440mm外部平面加工： 側(cè)平行平面外部曲面加工： 無外部形狀要素： 無主孔加工： 無螺

14、紋、多軸線孔內(nèi)部加工： 無輔助加工： 其它材料： 灰鑄鐵毛坯原始形狀： 鑄件熱處理： 無精度： 內(nèi)孔與平面主要尺寸（長度）： L250 500mm(a) 非回轉(zhuǎn)體類零件（表2-1）(b) 回轉(zhuǎn)體類零件名稱類別粗分： 回轉(zhuǎn)體類、輪盤類名稱類別細(xì)分： 法蘭盤外部基本形狀： 單向臺階外部功能要素： 無內(nèi)部基本形狀： 雙向臺階通孔內(nèi)部功能要素： 有環(huán)槽外平面與端面： 單一平面內(nèi)平面： 無軸線孔： 均布軸向孔材料： 普通鋼毛坯原始形狀： 鍛件熱處理： 無主要尺寸（直徑）： D160400mm主要尺寸（長度）： L50120mm精度： 內(nèi)外圓與平面021051101260513（表2-2） (1)在設(shè)計方

15、面 用成組技術(shù)來指導(dǎo)設(shè)計，賦予各類零件更大的相似性，為實施成組技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。以成組技術(shù)為指導(dǎo)的設(shè)計，其合理化和標(biāo)準(zhǔn)化將為實現(xiàn)計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)奠定良好的基礎(chǔ)，并為設(shè)計信息的重復(fù)使用、加快設(shè)計速度、節(jié)約時間作出貢獻(xiàn)。 (2)在制造方面 將加工方法、安裝方式和機(jī)床調(diào)整相近似的零件歸類成族，設(shè)計出這一族的零件的工序，稱作成組工序?？墒雇瑢僖蛔宓牧慵捎猛环N設(shè)備和同一種工藝裝備來進(jìn)行加工。這樣不僅可以充分應(yīng)用相同設(shè)備和成組工序的公用夾具(成組夾具)，還可以減少機(jī)床和夾具的調(diào)整時間。 2.2.2 成組技術(shù)的應(yīng)用 （3）生產(chǎn)組織管理方面 由于成組技術(shù)是按零件工藝相似性分類成族。有利于按模塊

16、化原理組織成組生產(chǎn)單元的組織形式。在同一生產(chǎn)單元內(nèi)可由一組工人操作一組設(shè)備完成一個零件族的加工工藝過程。成組生產(chǎn)單元是以零件族為對象的專業(yè)化生產(chǎn)單位，它是實現(xiàn)計算機(jī)輔助管理的技術(shù)基礎(chǔ)。2.3 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS) 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Manufacturing System)是1974年由美國人約瑟夫哈林頓首先提出的。這一新概念的核心內(nèi)容是以下兩點： (1)企業(yè)內(nèi)各個生產(chǎn)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)的全部生產(chǎn)活動是一個有機(jī)結(jié)合的整體，要作統(tǒng)一的全盤考慮。 (2)整個生產(chǎn)過程是一個數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過程，產(chǎn)品可看

17、成是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。 直到80年代初期，這一概念才被廣泛接受，并把它作為制造工業(yè)新一代生產(chǎn)方式。這是因為，從70年代開始，世界市場發(fā)生了重大變化，科技飛速發(fā)展和 市場需求多樣化相互作用，相互促進(jìn)，使傳統(tǒng)的相對穩(wěn)定的市場變成動態(tài)地多變地市場。具體表現(xiàn)如下: 1）產(chǎn)品生命周期即產(chǎn)品更新?lián)Q代的時間越來越短。 2）加速了科技發(fā)展到科技應(yīng)用地周期競爭。 3）規(guī)格，品種，型號日益增多，大規(guī)模生產(chǎn)的汽車行業(yè)也不例外。如豐田。 而對上述技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的新形勢，企業(yè)必須尋求一種技術(shù)和管理高度結(jié)合的新的生產(chǎn)組織方式才能與之相適應(yīng)。CIMS正是這種生產(chǎn)方式。 1987年，美國科學(xué)院對CIMS處于領(lǐng)先的五個公司進(jìn)行調(diào)查分

18、析認(rèn)定CIMS獲得如下效益： 產(chǎn)品質(zhì)量提高 200500 生產(chǎn)率提高 4070 設(shè)備利用率提高 200300% 生產(chǎn)周期縮短 3060 設(shè)計費 520 工程師工作能力 3003500原因： 1）信息集成度的提高使各種生產(chǎn)要素之間的配量得到更好的優(yōu)化，各種潛力可更大的發(fā)揮。 2）各種資源的浪費最大限度的減少。 3）如今世界各國工業(yè)發(fā)達(dá)國家世界著名的大公司，都把CIMS作為發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，制定各種計劃，規(guī)劃，建立國家級實驗基地來推進(jìn)這一新的生產(chǎn)方式的發(fā)展。 我國1987年開始實施的“高科技計劃綱要”也列入CIMS。信息集成過程集成企業(yè)間集成CIMS 的 發(fā) 展“自動化孤島”1 + 1 = 2 ?

19、將“自動化孤島”集成在一起將“自動化孤島”集成在一起2.3.1 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)的構(gòu)成及功能 CIMS 是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計算機(jī)及通信網(wǎng)絡(luò)將企業(yè)內(nèi)部全部生產(chǎn)活動中各種分散的自動化單元有機(jī)集合起來，實現(xiàn)以信息為特征的高度集成技術(shù)，是一種適應(yīng)于多品種小批量生產(chǎn)方式實現(xiàn)總體高效益的、高柔性的智能化系統(tǒng)。 從功能角度看，CIMS包含制造企業(yè)的設(shè)計、制造、質(zhì)量控制和經(jīng)營管理四個功能并以分布式數(shù)據(jù)庫、通訊網(wǎng)絡(luò)及指導(dǎo)集成的系統(tǒng)作為支撐環(huán)境（如圖2-2所示)CIMS的各功能塊計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) NET 公用數(shù)據(jù)庫 DBMASQISTIS MIS（圖2-2）(1)設(shè)計功能 在CIMS中，

20、其設(shè)計功能有CAD、CAE、CAPP和CAM。這里的CAD不是孤立的，而是內(nèi)部及外部密切關(guān)聯(lián)并帶反饋的CAD，還包括產(chǎn)品的專家系統(tǒng)及仿真技術(shù)。 CAE即計算機(jī)輔助工程分析，它可對零部件的機(jī)械應(yīng)力，熱應(yīng)力進(jìn)行有限元分析以及考慮到成本等因素的優(yōu)化設(shè)計。 CAPP即計算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計，它以派生式或創(chuàng)成式等CAPP來實現(xiàn)工藝編程。 CAM的功能是按零件的形狀及CAPP生成的工藝轉(zhuǎn)換為NC代碼，再進(jìn)行刀具補(bǔ)償?shù)纫蛩氐暮笾锰幚怼＃?）加工制造功能 加工制造系統(tǒng)由加工工作站、物料輸送及貯存工作站、檢驗工作站、刀具管理工作站和裝配工作站組成。 加工工作站主要是各類數(shù)控機(jī)床并有工業(yè)機(jī)器人配合，通過控制聯(lián)網(wǎng)實

21、現(xiàn)信息集成。物料輸送及貯存工作站由自動運載小車或各種傳送帶及機(jī)器人實現(xiàn)輸送物料；由立體倉庫、堆垛機(jī)、裝卸工作站及自動控制系統(tǒng)完成物料貯存。 檢驗工作站是由數(shù)控三坐標(biāo)測量機(jī)和各種自動化測試儀器并通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。刀具工作站實現(xiàn)刀具流的調(diào)度和管理，還包括中央刀庫、換刀機(jī)器人、數(shù)據(jù)庫等。 裝配工作站是由裝有傳感器的工業(yè)機(jī)器人及傳送裝置來實現(xiàn)的，應(yīng)用人工智能對系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。(3)計算機(jī)輔助生產(chǎn)管理(CAPM) 在管理方面制定年、月、周生產(chǎn)計劃、物料供應(yīng)計劃(MRP)、生產(chǎn)平衡以及財務(wù)、倉庫等各種管理；在經(jīng)營方面進(jìn)行市場預(yù)測及制定長期發(fā)展戰(zhàn)略計劃。(4)質(zhì)量控制系統(tǒng) 借助計算機(jī)集成質(zhì)量信息系統(tǒng)(

22、QIS)將存在于設(shè)計、制造與管理中涉及質(zhì)量的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲和評價、處理保證系統(tǒng)達(dá)到質(zhì)量目標(biāo)，QIS為CIMS 的總目標(biāo)奠定了良好的基礎(chǔ)。2.3.2 五層遞階控制模型 美國國家標(biāo)準(zhǔn)局自動化制造研究實驗基地(AMRF)首次提出五層遞階控制模型，它對傳統(tǒng)的制造管理系統(tǒng)按功能需求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上提出的，AMRF分級控制結(jié)構(gòu)由五級組成，即工廠級、車間級、單元級、工作站級和設(shè)備級。 其控制模型圖（圖2-3）如下：AMRF分級控制結(jié)構(gòu)工廠加工車間 裝配車間 虛擬單元1 虛擬單元n銑削工作站 檢驗工作站 物料貯存工作站機(jī)器人銑床 零件存貯器機(jī)器人檢驗機(jī) 零件存貯器機(jī)器人機(jī)器人 小車傳送器.（圖2-3）

23、(1)工廠級控制系統(tǒng) 這一級主要功能又分為三個子系統(tǒng)：生產(chǎn)管理、信息管理和制造工程。 生產(chǎn)管理的任務(wù)是制定生產(chǎn)計劃、分配生產(chǎn)資源、確定追加投資、核算生產(chǎn)能力、匯總質(zhì)量數(shù)據(jù)、向下一級發(fā)布生產(chǎn)指令。 信息管理的任務(wù)是通過用戶數(shù)據(jù)接口實施行政或經(jīng)營管理功能。 制造工程的任務(wù)是通過人機(jī)交互以CAD系統(tǒng)設(shè)計零件及其它設(shè)計文件；以CAPP子系統(tǒng)設(shè)計每個零件的工藝規(guī)程。(2)車間級控制系統(tǒng) 控制和協(xié)調(diào)車間生產(chǎn)和輔助性工作，有兩個主要管理模塊：任務(wù)管理模塊負(fù)責(zé)安排生產(chǎn)計劃，把生產(chǎn)任務(wù)和資源分配給單元級，跟蹤訂單直至完成；資源分配模塊負(fù)責(zé)分配單元級所需的工作站、貯存區(qū)、托盤、刀具、材料等。(3)單元級控制系統(tǒng)

24、虛擬單元級的具體工作內(nèi)容是完成任務(wù)分解和分析資源需求，安排工作站的任務(wù)并監(jiān)控任務(wù)的執(zhí)行情況，并向車間級報告作業(yè)情況和系統(tǒng)運行狀態(tài)。(4)工作站級控制系統(tǒng) 負(fù)責(zé)指揮和協(xié)調(diào)設(shè)備小組的生產(chǎn)活動，處理由物料貯運系統(tǒng)交來的零件托盤、零件裝夾、切削加工、清除切屑、中間檢驗、卸工件。它與虛擬單元采用統(tǒng)一接口實現(xiàn)動態(tài)控制。(5)設(shè)備級控制系統(tǒng) 它是最前沿的系統(tǒng)，如設(shè)備，機(jī)器人，運輸小車或其它傳送裝置，貯存檢索等控制器，還包括先進(jìn)的計量檢測系統(tǒng)，如熱和運動誤差的監(jiān)測及修正軟件，在線超聲波表面粗糙度檢測，在線刀具磨損檢測，機(jī)床的夾緊力及變形檢測。向上與工作站接口，向下與各設(shè)備控制器接口，通過各種傳感器監(jiān)控加工運行

25、。2.4 并行工程技術(shù)CE 并行工程亦稱并行設(shè)計，它是指在 新產(chǎn)品設(shè)計階段,就引進(jìn)生產(chǎn)準(zhǔn)備工作,并行地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計和生產(chǎn)準(zhǔn)備。它是伴隨著計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)發(fā)展起來的一門新技術(shù)，它側(cè)重于管理方面,強(qiáng)調(diào)Team Work工作方式。目前市場上大多數(shù)CAD/CAM軟件都具有支持并行工程技術(shù)的功能。 并行工程技術(shù)可以大大縮短產(chǎn)品上市時間，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，可以減少廢品率，從而提高了企業(yè)的競爭力。 并行工程就是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其零部件相關(guān)各個過程的一種設(shè)計模式。它強(qiáng)調(diào)設(shè)計人員和其他人員協(xié)同工作，在設(shè)計開始就全面考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢處理各種因素，包括質(zhì)量，成本，

26、進(jìn)度計劃和用戶的要求。2.4.1 并行工程技術(shù)及其特點 強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊工作（Team Work）精神和工作方式 將產(chǎn)品壽命周期各個方面的專家集中起來，形成一個新產(chǎn)品開發(fā)小組共同工作。對產(chǎn)品及零件從各個方面全面考慮 、嚴(yán)格審查，力求所設(shè)計出的產(chǎn)品便于加工、便于裝配、便于維修、便于回收，而且產(chǎn)品美觀、價廉、質(zhì)優(yōu)、使用方便。集思廣益，集中各專家的智慧，在設(shè)計定型前多次修改，以求得到最優(yōu)設(shè)計。借助計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工作方式用戶設(shè)計者 加工工藝師維修人員銷售人員裝配工程師計算機(jī)計算機(jī)計算機(jī)計算機(jī)計算機(jī)計算機(jī)中間設(shè)計結(jié)果（圖2-4）強(qiáng)調(diào)設(shè)計過程的并行性 在設(shè)計階段通過各方面專家協(xié)同考慮產(chǎn)品壽命周期的各個方面，在進(jìn)行產(chǎn)品

27、設(shè)計的同時并行完成工藝過程的設(shè)計（包括加工工藝、裝配工藝和檢驗工藝并對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行計算機(jī)仿真）用快速原型法生產(chǎn)出新產(chǎn)品的樣機(jī)。（見下圖2-5）并行工程設(shè)計過程圖檢驗設(shè)計 檢驗仿真構(gòu)思設(shè)計生產(chǎn)準(zhǔn)備仿真工藝設(shè)計 加工仿真 裝配設(shè)計 裝配仿真性能仿真樣件試制模型試驗產(chǎn)品計劃裝配計劃檢驗計劃產(chǎn)品圖紙（圖2-5） 強(qiáng)調(diào)設(shè)計過程的系統(tǒng)性 設(shè)計、制造、管理不再是相互獨立的單元，要納入一個系統(tǒng)來綜合考慮，在設(shè)計過程中既要拿出圖紙和設(shè)計文件，同時還要拿出工藝規(guī)程以及有關(guān)質(zhì)量控制、生產(chǎn)計劃和成本核算各種管理文件。強(qiáng)調(diào)設(shè)計過程快速短反饋 由于設(shè)計工作是集中各方面專家共同工作的，相關(guān)問題可以及時反饋，不僅可以縮短設(shè)計

28、時間，而且可以將錯誤消滅在“萌芽”狀態(tài)。2.4.2 并行工程的效益縮短產(chǎn)品投放市場的時間 我們現(xiàn)在正處于必須以質(zhì)量取勝的時代，沒有好的質(zhì)量，產(chǎn)品就難于在市場上立足，只靠價格取勝近乎成為歷史。市場的下一步發(fā)展將是以縮短交貨期作為主要特征。而縮短產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)準(zhǔn)備時間正是并行工程技術(shù)的主要特點。 (2)降低成本 并行工程可在三個方面降低成本：首先，他可以將錯誤限制在設(shè)計過程。其次，并行工程不同于傳統(tǒng)的“反復(fù)試制樣機(jī)”的作法，強(qiáng)調(diào)“一次達(dá)到目的”。這是靠軟件仿真和快速樣件生成實現(xiàn)的，省去了昂貴的樣機(jī)試制，其三，由于在設(shè)計時就考慮到加工，裝配，檢驗，維修等因素，產(chǎn)品的成本將會降低。同時，在上市的運行費

29、用也會降低。所以，產(chǎn)品的壽命循環(huán)加工就降低了，既有利于制造者，也有利于顧客。 提高質(zhì)量 采用并行工程技術(shù)，盡可能將所以質(zhì)量問題消滅在設(shè)計階段，使產(chǎn)品便于制造，易于維修。這就為質(zhì)量的“零缺陷”提供了基礎(chǔ)，使得制造出來的產(chǎn)品甚至不需檢驗就可以上市。保證了產(chǎn)品功能的實用性 由于在設(shè)計過程中,同時有銷售人員參與,有時甚至還包括顧客,這樣的設(shè)計方法反映了用戶的要求,才能保證去除冗余功能,降低設(shè)備的復(fù)雜性,提高產(chǎn)品的可靠性和實用性.(5) 增加了市場競爭力2.5 制造資源計劃（MRP）模式 2.5.1 概述 物料需求計劃MRP(Material Requirements Planning)是20世紀(jì)60年

30、代初期在美國開始出現(xiàn)的應(yīng)用計算機(jī)來計算物料需求和制訂生產(chǎn)作業(yè)計劃的一種方法。由于計算機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力使企業(yè)的物資計劃與控制取得了極大的成功，并在應(yīng)用中發(fā)展成為制造業(yè)全面的生產(chǎn)管理系統(tǒng)制造資源計劃MRP。MRP發(fā)展已經(jīng)歷了下面三個階段 （1）開環(huán)MRP 即物料需求計劃，它要是通過三種信息即主生產(chǎn)計劃、庫存狀態(tài)以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)信息的輸入來實現(xiàn)物流需求計算的。 主生產(chǎn)計劃是一個綜合性計劃，由它確定最終產(chǎn)品的出產(chǎn)時間和出產(chǎn)數(shù)量。 庫存狀態(tài)信息保存所有產(chǎn)品、零部件、在制品、原材料的庫存狀態(tài)等信息。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)文件也稱BOM物料清單，它是生產(chǎn)某最終產(chǎn)品所需的零部件、輔助材料的目錄。 其工作過程如下（圖2-6

31、）所示：主生產(chǎn)計劃 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)文件BOM清單MRP計算一.生產(chǎn)哪些零件？多少數(shù)量？二.何時下達(dá)零件部件生產(chǎn)任務(wù)？何時交貨？零部件/材料庫存文件在制品文件訂購文件計劃下達(dá)的任務(wù)（訂購/生產(chǎn)）開環(huán)MRP的工作過程（圖2-6）（2）閉環(huán)MRP 閉環(huán)MRP是一個生產(chǎn)計劃與控制的系統(tǒng)。在初期開環(huán)MRP的基礎(chǔ)上增加處理生產(chǎn)能力的功能，新形成閉環(huán)MRP系統(tǒng)。在閉環(huán)MRP中，計算出主生產(chǎn)計劃及物料需求計劃后，要通過粗能力計劃、能力需求計劃等模式進(jìn)行生產(chǎn)能力平衡。 此時的MRP具有“計劃執(zhí)行反饋”結(jié)構(gòu)，已經(jīng)具備了對生產(chǎn)作計劃和實施控制的功能。它的工作過程圖如下（圖2-7）：生產(chǎn)規(guī)劃主生產(chǎn)計劃物料需求計劃能力需求計

32、劃可行否？NY執(zhí)行能力計劃執(zhí)行物料計劃閉環(huán)MRP的工作過程（圖2-7）（3）MRP MRP是一個企業(yè)的經(jīng)營生產(chǎn)計劃與控制系統(tǒng)。在閉環(huán)MRP完成對生產(chǎn)的計劃與控制的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)展，使之與經(jīng)營、財務(wù)以及生產(chǎn)管理相結(jié)合，就形成了MRP。由于MRP將企業(yè)經(jīng)營管理的職能連成一體，因此，它不僅能對生產(chǎn)過程進(jìn)行有效的管理和控制，還能對整個企業(yè)計劃的經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行模擬。這對企業(yè)高層決策具有重要意義。 MRP的工作過程如圖2-8所示：銷 售應(yīng)收賬訂 單預(yù) 測主生產(chǎn)計劃工 資制造標(biāo)準(zhǔn)物料清單設(shè) 備工藝文件物料需求計劃能力需求計劃固定資產(chǎn)庫 存總 賬成 本車間控制采 購應(yīng)付賬MRP的工作過程（圖2-8）2.5.2

33、 MRP的結(jié)構(gòu)及功能 MRP系統(tǒng)一般包括如下八個子系統(tǒng)：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)：是指MRP系統(tǒng)中所涉及的有關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零件明細(xì)、材料消耗、工藝路線、工時定額等生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)。其主要功能有：物料清單管理；工藝路線管理；資源數(shù)據(jù)管理。（2）庫存管理子系統(tǒng)：指對生產(chǎn)過程中涉及的材料庫、標(biāo)準(zhǔn)件庫、電動機(jī)庫、毛坯庫、半成品庫等的管理。（3）經(jīng)營計劃管理子系統(tǒng)：主要是銷售與生產(chǎn)計劃管理的制定，一般分若干個子系統(tǒng)。（4）主生產(chǎn)計劃子系統(tǒng)：其時間單位為周，主要功能是編制主生產(chǎn)計劃。（5）物料計劃子系統(tǒng)：是MRP的核心部分它有三個子系統(tǒng)：物料需求計劃子系統(tǒng)、能力平衡子系統(tǒng)及車間任務(wù)下達(dá)子系統(tǒng)。（6）車間作業(yè)計劃與

34、控制子系統(tǒng)：其功能有現(xiàn)兩個：一是根據(jù)MRP系統(tǒng)的輸出制定內(nèi)部作業(yè)計劃，工票的生成與派生；二是根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場信息編制完工報告。（7）物資采購供應(yīng)子系統(tǒng)：主要解決兩個問題：一是產(chǎn)品合同確定后，馬上能匯總出對標(biāo)準(zhǔn)件和材料的需求量；一是當(dāng)產(chǎn)品投產(chǎn)時，及時掌握其標(biāo)準(zhǔn)件與材料的需求量及庫存情況。（8）成本核算與財務(wù)管理子系統(tǒng)： MRP是一個整體資源共享、優(yōu)化的系統(tǒng)，上面那些系統(tǒng)實施后有了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，才能實施此模塊。2.5.3 MRP管理模式的特點管理的系統(tǒng)性數(shù)據(jù)共享動態(tài)應(yīng)變型模擬預(yù)見性物流與資金的統(tǒng)一 MRP的實施必然給企業(yè)的管理模式帶來沖擊，不可避免地影響到每一個生產(chǎn)、經(jīng)營和管理環(huán)節(jié)。MRP成功運行的先決條

35、件是要有與這相適應(yīng)的企業(yè)管理模式，因此將迫使從傳統(tǒng)的管理模式向現(xiàn)代化管理模式過渡。2.6 準(zhǔn)時生產(chǎn) JIT 2.6.1 概述 準(zhǔn)時生產(chǎn)（Just-in-Time）是起源于日本豐田汽車公司的一種生產(chǎn)管理模式。其基本思想是“只在市場需要的時候就按需要的量生產(chǎn)所需的產(chǎn)品”。這種方法的核心就是追求“零庫存”的生產(chǎn)系統(tǒng)（或最小庫存量），為此開發(fā)了包括“看板”在內(nèi)的一系列措施，逐步形成一套獨具特色的生產(chǎn)體系 。2.6.1 JIT的目標(biāo)和實施手段 （1）JIT的目標(biāo) JIT的目標(biāo)以獲取最大利潤，為此目的必須著力于降低成本。 JIT生產(chǎn)方式是力圖通過徹底杜絕浪費來達(dá)到這一目的，豐田以為一切使成本增加的因素都是

36、浪費，其中主要的浪費是生產(chǎn)過剩（即庫存量大）所引起的。因此，為了排除浪費就必須堅持“適時適量生產(chǎn)”和“彈性配置作業(yè)人數(shù)”以及“保證質(zhì)量”。（2）JIT的生產(chǎn)方式的基本手段 適時適量生產(chǎn) 適時適量生產(chǎn)，即“只在市場需要的時候，就按照需要的量生產(chǎn)所需的產(chǎn)品”。企業(yè)中各種產(chǎn)品的產(chǎn)量必須靈活地適應(yīng)市場的需求變化，力爭做到以銷定產(chǎn)。不然就會導(dǎo)致“生產(chǎn)過?！?，造成人員、設(shè)備、庫存、費用增加和流動資金積壓。 彈性配置勞動力 根據(jù)生產(chǎn)量的變動，彈性地增減生產(chǎn)線上的作業(yè)人數(shù)。實現(xiàn)這種“少人化”作業(yè)方式必須將設(shè)備獨特布置，以便產(chǎn)量增大時將工序分散；產(chǎn)量減少時將工序集中。這將使作業(yè)內(nèi)容、作業(yè)組合以及作業(yè)順序要適時變

37、更，而且操作人員必須是具備多種技能的“多面手”。 質(zhì)量保證 管理機(jī)制上相應(yīng)措施： （1）使設(shè)備或生產(chǎn)線在線自動檢測，一旦發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)異常立即自動停車（或進(jìn)行自動補(bǔ)償）。（2）將質(zhì)量控制權(quán)下放到工人，操作工人發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品或設(shè)備有問題，有權(quán)自行決策停止生產(chǎn)。 除此而外，實現(xiàn)適時適量生產(chǎn)還必須使生產(chǎn)同步化和生產(chǎn)均衡化。（3）實現(xiàn)適時適量生產(chǎn)的具體手段生產(chǎn)同步化 要實現(xiàn)適時適量生產(chǎn)，必須實現(xiàn)生產(chǎn)同步化，即工序間不設(shè)置倉庫，及時進(jìn)行上下工序的轉(zhuǎn)換。裝配線與機(jī)械加工幾乎平行進(jìn)行。而且鑄，鍛，沖壓等也要盡量縮短作業(yè)時間?？s短小批量生產(chǎn)。 生產(chǎn)同步化通過“后工序領(lǐng)取”的方式來實現(xiàn)。即后工序只在需要的時候到前工序領(lǐng)

38、取所需加工品，前工序中按被領(lǐng)走的數(shù)量和品種進(jìn)行生產(chǎn)。裝配線成為生產(chǎn)的出發(fā)點。生產(chǎn)計劃只下達(dá)給總裝配線，以裝配為起點，在需要的時候，向前工序領(lǐng)取必要的加工品，而前道工序再補(bǔ)充被領(lǐng)走的量（實現(xiàn)同步化）。 生產(chǎn)均衡化 生產(chǎn)均衡化是適時適量生產(chǎn)的前提條件。 生產(chǎn)均衡化是指總裝配線再向前領(lǐng)取零件時要均衡地使用各種零部件，生產(chǎn)各種產(chǎn)品。為此再制定生產(chǎn)計劃時就必須對安裝設(shè)備和人員配量加以考慮。2.6.2 看板管理 看板方式作為一種進(jìn)行生產(chǎn)管理的方式，在生產(chǎn)管理史上是非常獨特的，看板方式也可以說是JIT生產(chǎn)方式最顯若的特點。但決不能把JIT生產(chǎn)方式與看板方式等同起來。JIT生產(chǎn)方式說到底是一種生產(chǎn)管理技術(shù)而看

39、板只不過是一種管理手段?？窗逯挥性诠ば蛞惑w化、生產(chǎn)均衡化、生產(chǎn)同步化的前提下，才有可能運用。如果錯誤地認(rèn)為JIT生產(chǎn)方式就是看板方式。不對現(xiàn)有的生產(chǎn)管理方法作任何變動就單純地引進(jìn)看板方式的話，是不會起到任何作用的。所以，在引進(jìn)JIT生產(chǎn)方式以及看板方式時，最重要的是對現(xiàn)存的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行全而改組。 看板的機(jī)能 生產(chǎn)以及運送的工作指令 看板中記載著生產(chǎn)量、時間、方法、順序以及運送量、運送時間、運送目的地、放置場所、搬運工具等信息從裝配工序逐次向前工序追溯。在裝配線將所使用的零部件上所帶的看板取下以此再去前工序領(lǐng)取?！昂蠊ば蝾I(lǐng)取”以及“適時適量生產(chǎn)”就是這樣通過看板來實現(xiàn)的。 防止過量生產(chǎn)和過量運送

40、 看板必須按照既定的運用規(guī)則來使用。其中一條規(guī)則是：”沒有看板不能生產(chǎn)，也不能運送。”根據(jù)這一規(guī)則，看板數(shù)量減少則生產(chǎn)量也相應(yīng)減少。由于看板所表示的只是必要的量，因此通過看板的運用能夠做到自動防止過量生產(chǎn)以及適量運送。 進(jìn)行“目視管理”的工具 看板的另一條運用規(guī)則是：“看板必須在實物上存放”，“前工序按照看板取下的順序進(jìn)行生產(chǎn)”。根據(jù)這一規(guī)則，作業(yè)現(xiàn)場的管理人員對生產(chǎn)的優(yōu)先順序能夠一目了然，易于管理。并且只要一看看板、就可知道后工序的作業(yè)進(jìn)展情況、庫存情況等等。 改善的工具 在JIT生產(chǎn)方式中通過不斷減少看板數(shù)量來減少在制品的中間儲存。在一般情況下，如果在制品庫存較高、即使設(shè)備出現(xiàn)故障不良品數(shù)

41、目增加也不會影響到后道工序的生產(chǎn)，所以容易把這些問題掩蓋起來。而且，即使有人員過剩，也不易察覺。根據(jù)看板的運用規(guī)則之一“不能把不良品送往后工序”。后工序所需得不到滿足就會造成全線停工，由此可立即使問題暴露，從而必須立即采取改善措施來解決問題。這樣通過進(jìn)行改善活動不僅使問題得到了解決，也使生產(chǎn)線的“體質(zhì)”不斷增強(qiáng)帶來了生產(chǎn)率的提高。JIT生產(chǎn)方式的目標(biāo)是要最終實現(xiàn)無儲存生產(chǎn)系統(tǒng)，而看板提供了一個朝著這個方向邁進(jìn)的工具。2.7 精 益 生 產(chǎn) 2.7.1 概述 精益生產(chǎn)的方式是由日本豐田和大野創(chuàng)造的，已近半個世紀(jì)，是麻省理工學(xué)院學(xué)者們把這種生產(chǎn)方式稱之為“精益生產(chǎn)”。它不僅對制造業(yè)，甚至對整個人類

42、社會產(chǎn)生巨大的影響。 二戰(zhàn)后，豐田公司的豐田和大野考察福特后，又進(jìn)行一系列探索和實驗，根據(jù)日本國情，建立了一套全新的生產(chǎn)管理模式采用精益生產(chǎn)方式組織生產(chǎn)管理。使豐田躍上新臺階，變成了世界汽車之王。日本其他公司也紛紛采用，使日本經(jīng)濟(jì)騰飛發(fā)展。 1）與精益生產(chǎn)相應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)是柔性制造。主要是數(shù)控技術(shù)和集成制造技術(shù)。 2）精益生產(chǎn)組合了技術(shù)生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)的兩者優(yōu)點。避免了技術(shù)性生產(chǎn)的高費用和大批量生產(chǎn)的高剛性。 3）精益生產(chǎn)是由多能工人組成的工作小組和柔性很高的自動化設(shè)備相結(jié)合。 4）精益生產(chǎn)與大批大量不同，它一切都精簡。與前者相比，它只需一半的勞動強(qiáng)度，一半的制造空間，一半的工裝投資，一半的開發(fā)

43、時間，庫存大量減少，廢品大量減少，品種大量增多。 5）尤其是在最終目標(biāo)上，大批大量生產(chǎn)強(qiáng)調(diào)“足夠”好的質(zhì)量。而精益生產(chǎn)追求完美性（低價格，零缺陷，零庫存，無限多的品種）。2.7.2 豐田的精益生產(chǎn)精益生產(chǎn)的出現(xiàn) 由豐田和大野創(chuàng)造的精益生產(chǎn)技術(shù)可通過一個實例來說明。在大批大量生產(chǎn)方式下，制造汽車覆蓋件，更換模具是一個大問題。由于模具精度高，更換既昂貴又費時，須高技術(shù)工人來完成。西方采用一組沖壓機(jī)組成生產(chǎn)線來生產(chǎn)同一種零件，于是可幾個月幾年不換。而豐田因才起步，資金不足，不可能用此方法。他們只用少數(shù)的幾條線生產(chǎn)所有汽車的沖壓件。大野發(fā)明了快速更換模具法，這種更換技術(shù)使更換一副模具的時間從1天減少到

44、3分鐘，且不需要專門的模具更換工。 大野又發(fā)現(xiàn)小批量生產(chǎn)成本比大批量生產(chǎn)更低。原因有： 2）裝配前只有少量零件被生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)錯誤可以立即更正。而在大批量的裝配線中，錯誤到最后才發(fā)現(xiàn)，造成大量的報廢和返修。 大野得出結(jié)論： 1）小批量不需大批量那樣的大的庫存。 產(chǎn)品庫存時間應(yīng)控制在2小時以內(nèi)（零庫存的起源）。 必須有由高度熟練的和高度責(zé)任感的工人組成的工人小組。及時發(fā)現(xiàn)問題，隨時解決它。小 改變勞資關(guān)系。同舟共濟(jì) 工人是公司的一員，享受一切福利，終身雇用。工人的利益與公司的利益聯(lián)系在一起，有主人翁之感。畢生為公司拼命工作，大家都維護(hù)公司的利益，主動提出合理化建議。公司也把工人看作自己的資本，比機(jī)器

45、更重要。公司不斷對工人進(jìn)行培訓(xùn)，以提高其能力，充分發(fā)揮他們的作用，從雇員身上獲取最大利益。 發(fā)現(xiàn)問題隨時修改 大批大量生產(chǎn)方式，工人只重復(fù)簡單工作。領(lǐng)班不干裝配活，他只需保證組裝線工人按照規(guī)定工作。這些規(guī)定和要求是由工藝師制定的，并由他負(fù)責(zé)提出改進(jìn)工藝過程的辦法，發(fā)現(xiàn)問題誰也無權(quán)停下流水線立即處理，留到裝配線終端返修區(qū)進(jìn)行處理，大野發(fā)現(xiàn)這種方式造成驚人的浪費。 大野方法截然相反，把工人分組，組長除協(xié)調(diào)全組工作，也親自參加裝配工作，小組把清理工作場地，工具的小修和質(zhì)量檢查全包下了。 小組定期討論生產(chǎn)和質(zhì)量，對改進(jìn)工藝流程提建議。這正式Teamwork和QC小組工作方式的來源。大野在每個共位都設(shè)有

46、拉線，每個工人一旦發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)和質(zhì)量問題，當(dāng)自己不能解決時，立即拉線讓全線停下，然后小組集中解決問題。與前者相比，這是一次革命性的措施。 剛開始，裝配車間一片混亂組裝線老是停下來，生產(chǎn)不連續(xù)。但在工人有了經(jīng)驗后，差錯大為減少。 現(xiàn)在豐田裝配線工人有權(quán)讓線停下來，但線幾乎沒停過了。 相反，西方大批大量生產(chǎn)廠里，除主管外，任何人無權(quán)讓線停下來，但生產(chǎn)線卻經(jīng)常停下來，不是停下糾正錯誤，而是協(xié)調(diào)和材料供應(yīng)問題。 今天的豐田裝配線終端已沒有返修區(qū)和返修工作業(yè)。而大批大量生產(chǎn)廠有20%的廠房面積，25%的工時用于返修。 而市場實踐證明豐田汽車缺陷是世界最少的。 供貨環(huán)節(jié) 汽車有10000多個零件，100多個部

47、件，是一個復(fù)雜的供貨系統(tǒng)。 大批大量生產(chǎn)是建立一個集權(quán)定貨系統(tǒng)。由公司將圖紙交給協(xié)作廠用招標(biāo)方式選擇合作廠家，公司和協(xié)作廠之間的關(guān)系是臨時性的，各有各的打算。 豐田是另一種辦法 .把廠部自制的配套部件分離出去,成為獨立的第一層次配套單位.豐田與協(xié)作廠相互有股份,豐田把高級修理人員輸送到協(xié)作廠擔(dān)任高級職員,協(xié)作廠也密切參與豐田的產(chǎn)品開發(fā).相互依賴,生死與共.保證豐田以天為時間的實時供貨順利進(jìn)行,這是著名的“拉動”式供應(yīng)系統(tǒng).與大批大量推動式有本質(zhì)區(qū)分.它幾乎取消了所有庫存. 新產(chǎn)品開發(fā) 組織各方面的專家并賦于組長的權(quán)力，打破界限并行工作，對保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，快速響應(yīng)用戶都取得了巨大的成功

48、。品種和批量 用戶對汽車的需要多種多樣，豐田靈活的體制特別適合這種情況：并行設(shè)計方式，成組技術(shù)，柔性生產(chǎn)組織和設(shè)備。 日本車每種車型12.5萬輛，4年更新?lián)Q代共50萬輛。 美國每種車型每年20萬輛，10年更新?lián)Q代200萬輛。西方工廠的組裝廠只生產(chǎn)一種車型。日本在北美的組裝廠卻生產(chǎn)3到4種車型。 與顧客的關(guān)系 按定單組織生產(chǎn)。一到三周交貨 ，豐田首創(chuàng)。 將零售商，顧客集成進(jìn)生產(chǎn)系統(tǒng)。與他們建立長期穩(wěn)定合作。 銷售不是等顧客上門，而是上門拜訪服務(wù)。把顧客情況輸入電腦，注意回頭客。2.7.3 精益生產(chǎn)的定義和特征精益生產(chǎn)的定義 精益生產(chǎn)是通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，人員組織，運行方式和市場供求等方面的變革，使生產(chǎn)

49、系統(tǒng)能很快適應(yīng)用戶需求不斷變化，并能使生產(chǎn)過程中一切無用，多余的東西被精簡，最終達(dá)到包括市場在內(nèi)的生產(chǎn)的各方面最好的結(jié)果。 精益生產(chǎn)的特征 以用戶為“上帝”。將用戶納入產(chǎn)品開發(fā)的過程，以多變的產(chǎn)品盡可能短的交貨期來滿足用戶的要求。真正體現(xiàn)用戶是“上帝”的精神。還要保證周到的服務(wù)，適當(dāng)?shù)膬r格，優(yōu)良的質(zhì)量。 以人為“中心” 。人是企業(yè)一切活動的主體，應(yīng)以人為中心，大力推進(jìn)獨立自主的小組化工作方式，充分發(fā)揮一線職工的積極性和創(chuàng)造性，使他們積極的為改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量獻(xiàn)計獻(xiàn)策，使工人成為“零缺陷”生產(chǎn)的主力軍。為此，企業(yè)對職工愛廠如家的教育，從制度上保證職工利益和企業(yè)利益掛鉤。 以“精簡”為手段 。在組織機(jī)

50、構(gòu)方面實行簡化，去掉一切多余的環(huán)節(jié)和人員，縱向減少層次，橫向打破壁壘。管理模式轉(zhuǎn)化為分布式平行網(wǎng)絡(luò)的管理結(jié)構(gòu)，減少非直接生產(chǎn)人員的數(shù)量，采用先進(jìn)的柔性加工設(shè)備。大幅度減少甚至實現(xiàn)零庫存。并行設(shè)計和Team Work的工作方式。Team Work是企業(yè)各部的人員組成的多功能工作組，它全面負(fù)責(zé)一貫產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)。包括設(shè)計，工藝，編制預(yù)算，材料購置，生產(chǎn)準(zhǔn)備和投產(chǎn)等工作。它是企業(yè)集成各方面人才的一種組織形式。 JIT 的供貨方式 。保證最小的庫存和最少在制品數(shù)。這必須與供銷商有良好的合作關(guān)系，相互支持，相互共沾。 “零缺陷”的工作目標(biāo) 。目標(biāo)不是“盡可能好一些”而是“追求零缺陷”。即最低成本，最好

51、的質(zhì)量，無廢品，零庫存，多品種。這些只是理想境界，但應(yīng)無止境地去追求。才使企業(yè)不斷進(jìn)步，永遠(yuǎn)走在別人前面。 2.7.4 精益生產(chǎn)的體系 全面質(zhì)量管理，是保證產(chǎn)品的質(zhì)量，追求實現(xiàn)“零缺陷”主要措施。 準(zhǔn)時生產(chǎn)，是縮短生產(chǎn)周期，實現(xiàn)“零庫存”降低生產(chǎn)成本的有效方法。 成組技術(shù)，是實現(xiàn)多品種、小批量，按顧客定單組織生產(chǎn)，形成（成組）大批量的技術(shù)基礎(chǔ)。精益生產(chǎn)體系精益生產(chǎn)體系準(zhǔn)時生產(chǎn)JIT成組技術(shù)GT質(zhì)量管理TQC計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)支持下的并行工作方式和小組化工作方式（圖2-9）2.8 敏捷制造（AM） 2.8.1 概述 20世紀(jì)80年代以來,美國制造業(yè)的優(yōu)勢不斷喪失,為了改變這方面,重新奪會在制造業(yè)的優(yōu)勢,

52、美國把發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)瞄向21世紀(jì).里海(Lehigh)大學(xué)在國防部的資助下組織了百余家公司，耗資50萬美元，花費1000人一日，分析研究400多篇優(yōu)秀報告后，提出21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略的報告。上面提出了“敏捷制造的新概念”，出現(xiàn)敏捷制造的未來前景，提出采用敏捷制造奪回美國制造業(yè)優(yōu)勢。 21世紀(jì),隨著人們生活水平不斷提高,人們對產(chǎn)品的追求不僅注重質(zhì)量,功能,價格.更注重縮短交貨期,最大客戶滿意,資源保護(hù),污染控制等方面.敏捷制造 是在“競爭合作/協(xié)同”機(jī)制作用下，企業(yè)通過與市場/用戶、合作伙伴在更大范圍、更高程度上的集成，提高企業(yè)競爭能力，最大限度地滿足市場/用戶的需求，實現(xiàn)對市場需求作出靈活快速反

53、應(yīng)的一種制造生產(chǎn)新模式。 敏捷制造也可以指企業(yè)采用現(xiàn)代通信技術(shù)，以敏捷動態(tài)優(yōu)化的形式組織新產(chǎn)品開發(fā)，通過動態(tài)聯(lián)盟（即虛擬企業(yè)）、先進(jìn)柔性生產(chǎn)技術(shù)和高素質(zhì)人員的全面集成，迅速響應(yīng)客戶需求，及時交付新產(chǎn)品投放市場，從而贏得競爭優(yōu)勢，獲取長期經(jīng)濟(jì)效益。 敏捷制造提出了許多新思想,新概念: 以信息為主,與批量無關(guān)的制造系統(tǒng) 充分發(fā)揮人的作用 權(quán)利下放,精簡機(jī)構(gòu) 建立虛擬公司 采用并行工程等 敏捷制造的目標(biāo)實現(xiàn),將會是制造業(yè)的一次革命.2.8.2 敏捷制造的特點重新發(fā)揮人的作用 ，并有高素質(zhì)人員 將人作為一切活動的中心,充分尊重職工,充分調(diào)動人的主觀能動性.職工也必需以企業(yè)視為“家”,企業(yè)的興衰與每個職

54、工息息相關(guān). 企業(yè)要求較高素質(zhì)的人,不僅是技術(shù)技能,更重要的是極強(qiáng)的責(zé)任心,“愛廠如家”.企業(yè)重視職工繼續(xù)教育,使之能勝任一定范圍的工作.這與大批大量生產(chǎn)中工人不相同. 有良好的工作環(huán)境 環(huán)境問題是21世紀(jì)最重要的問題之一,敏捷制造高度重視環(huán)境問題.保證企業(yè)內(nèi)職工良好的工作環(huán)境,工作地布置符合人機(jī)工程學(xué)原理,注意安全保護(hù)措施. 企業(yè)的生產(chǎn)和生產(chǎn)的產(chǎn)品不應(yīng)對社會環(huán)境造成污染.應(yīng)是環(huán)保型的綠色產(chǎn)品:節(jié)能,無污染,對人體無害,便于回收重新利用等。. 并行的，柔性重構(gòu)的組織管理機(jī)構(gòu).這種管理方式必須以人的高素質(zhì)為前提,還有公共網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系.人員和設(shè)備柔性結(jié)構(gòu)也是一個重要特征.為了快速響應(yīng)市場,敏捷的完成某

55、一生產(chǎn)任務(wù),可隨時將企業(yè)中的人員和設(shè)備進(jìn)行柔性重組. 基于信息高速公路的虛擬公司 為快速響應(yīng)市場需求,通過信息高速公路,將產(chǎn)品制造涉及到的不同公司臨時組建起來成為一個統(tǒng)一的工商實體. 虛擬公司的各成員應(yīng)在相互信任的基礎(chǔ)上進(jìn)行合作.并分享該計劃全部合作者的相互信息,提供不同分布的資源,人員和物力發(fā)揮各自的功能和作用.只要市場需要一結(jié)束,則虛擬公司自行解散.各成員投入另一計劃去重組新的虛擬公司. 先進(jìn)的技術(shù)系統(tǒng). 企業(yè)有領(lǐng)先的技術(shù)手段和人員,除大量的高速計算機(jī)外,還應(yīng)有覆蓋全廠的數(shù)據(jù)庫和高通過量的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò).加上設(shè)計分析和仿真軟件的進(jìn)步,實現(xiàn)設(shè)計時的性能仿真和虛擬制造來快速生成樣機(jī).保證產(chǎn)品的一次

56、成功率,縮短制造周期,實現(xiàn)對市場快速反映. 用戶的參與 敏捷制造使用戶直接參與產(chǎn)品設(shè)計過程,滿足自己的喜愛和要求.整個設(shè)計制造過程對用戶都是透明的.歸納起來有：顧客參與設(shè)計和服務(wù);快速響應(yīng); 瞬息萬變的市場;柔性靈敏的技術(shù)設(shè)備;產(chǎn)品生命周期全程服務(wù);產(chǎn)品生產(chǎn)過程的環(huán)境保護(hù);柔性重組的企業(yè)機(jī)構(gòu);并行的工作方式;高性能的計算機(jī)系統(tǒng);高通量的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).敏捷制造企業(yè)的主要特征具備敏捷制造能力的企業(yè)需要滿足以下要求：企業(yè)從上到下都明確認(rèn)識快速響應(yīng)市場/用戶需求的重要性，并能通過信息網(wǎng)絡(luò)對變化的環(huán)境快速響應(yīng)；企業(yè)擁有先進(jìn)的制造技術(shù)，能夠迅速設(shè)計、制造新產(chǎn)品，縮短產(chǎn)品上市時間，降低成本；企業(yè)的每個部門、每個

57、員工都具有一定的敏捷性，都愿意并善于與別人合作；企業(yè)能夠最大限度地調(diào)動、發(fā)揮人的作用，并使員工的素質(zhì)和創(chuàng)新能力不斷提高。 敏捷制造企業(yè)具有如下特點：（1）高度的柔性（2）先進(jìn)的技術(shù)系統(tǒng)（3）高素質(zhì)人員（4）用戶的參與2.8.3 敏捷響應(yīng)市場的實例 美國汽車公司USM是一家發(fā)國防部為主要用戶的汽車制造企業(yè)，它向用戶承諾：（1）每輛汽車都可按用戶要求定制。（2）從訂貨日起三天內(nèi)交出定制汽車產(chǎn)品。（3）在整個產(chǎn)品生命周期給用戶滿意的服 務(wù)，而且汽車能進(jìn)行重新改造。 世界上任何公司都不可能做到以上三點承諾, 但USM公司做到了。 潛在的用戶可以利用USM軟件設(shè)計自己的汽車。它能夠生成用戶構(gòu)思的逼真的汽

58、車圖象和售價。如果需要定貨，則可以所設(shè)計的車型傳送到銷售點，借助多媒體模擬裝置，對汽車進(jìn)行非常接近實際，不同條件下的實驗。 實驗時，駕駛?cè)藛T坐在可編程的椅子上，戴上虛擬真實鏡，在視野內(nèi)看到他們選擇的操縱板和座椅的結(jié)構(gòu)、顏色、控制裝置的位置，通過窗口能夠看到前后蓋板和擋泥板的形狀、外面的景物，及聲音。用戶可以調(diào)整汽車的各種功能、美觀和舒適程度，直到滿意。這種模塊化程度很高的車，使每個用戶都可以得到一輛價格合理，專門定制的車，并易改造。用戶可以更換某些模塊加以更新?lián)Q代。 對于公司來說，也可以把市場積壓力過時汽車返回工廠重新改造后再銷售。這種產(chǎn)品有迅速重構(gòu)能力，結(jié)構(gòu)靈活，汽車可以根據(jù)用戶要求制造，交

59、貨期極短，所以USM公司具有極大工業(yè)競爭優(yōu)勢。2.9 智能制造系統(tǒng)IMS 2.9.1 概述 智能制造系統(tǒng)(Intelligence Manufacturing System)是將人工智能技術(shù)融合進(jìn)制造系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，通過模擬專家的智能活動，取代或延伸應(yīng)由專家來完成的那部分工作，系統(tǒng)具有部分專家的“智能”。 智能系統(tǒng)有自適應(yīng)能力、自學(xué)習(xí)能力、自組織能力。 系統(tǒng)有能力自動監(jiān)視自身的運動狀態(tài),能夠隨時發(fā)現(xiàn)錯誤或預(yù)測錯誤的發(fā)生并改變。 系統(tǒng)具有應(yīng)付外界突發(fā)事件的能力。 系統(tǒng)能夠自動調(diào)整自身參數(shù)來適應(yīng)外部環(huán)境, 使自己始終運行在最佳狀態(tài)下。 智能制造系統(tǒng)的研究計劃是1989年由日本東京大學(xué)YOSHIKA

60、WA教授倡導(dǎo)，由日本工業(yè)和國際貿(mào)易部發(fā)起組織的一個國際合作研究計劃，有日本美國西歐共同參加的“智能制造研究中心”其研究的內(nèi)容主要集中在以下五個方面： 1）IMS結(jié)構(gòu)系統(tǒng)化，標(biāo)準(zhǔn)化的原理和方法2）IMS信息的通訊網(wǎng)絡(luò)。3）用于IMS的最佳智能生產(chǎn)和控制設(shè)備。4）IMS的社會環(huán)境和人的因素。5）提高IMS設(shè)備質(zhì)量及性能的新材料應(yīng)用和研究。 這是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，研究進(jìn)展和應(yīng)用將主要處決于人工智能技術(shù)的發(fā)展，目前僅進(jìn)行了一些探索性的研究，在局部應(yīng)用上取得了一些進(jìn)展。2.9.2 智能制造系統(tǒng)的主要研究應(yīng)用領(lǐng)域(1)智能設(shè)計 將人工智能的專家系統(tǒng)技術(shù)引入設(shè)計領(lǐng)域，特別是在概念設(shè)計和工藝設(shè)計應(yīng)用具有人類專