1、先 進(jìn) 制 造 系 統(tǒng)華中科技大學(xué) 朱海平1Introduction: Global ManufacturingMfg: ChinaMfg: China, IrelandMfg: MalaysiaMfg: Thailand, Singapore, Hungary, Philippines Mfg: Japan, Thailand, Germany, PhilippinesMfg: Mexico, China, Taiwan, PhilippinesMfg: Singapore, ThailandMfg: China, Ireland2123成組技術(shù)設(shè)備布局技術(shù)虛擬制造技術(shù)4快速原型技術(shù)先進(jìn)制造

2、技術(shù)56QFD技術(shù)快速產(chǎn)品切換3 批量法則 在大批量生產(chǎn)中，由于采用專(zhuān)用、高效和自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備，可以獲得高的生產(chǎn)率，低的生產(chǎn)成本，短的生產(chǎn)周期；而多品種、小批量生產(chǎn)則相反。 機(jī)床利用率 例：CA6140 車(chē)床，最大加工直徑400 ，實(shí)際加工 90 以上工件直徑不足 100mm，機(jī)床利用率極低。 制造周期 在多品種、中小批量生產(chǎn)中，加工時(shí)間僅占生產(chǎn)時(shí)間的約5，其余 95均為周轉(zhuǎn)等待時(shí)間；加工時(shí)間中真正進(jìn)行切削的時(shí)間不足30% 。多品種、中小批量生產(chǎn)中存在的問(wèn)題4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(shì)。解決多品種、中小批量生產(chǎn)的有效途徑是采用 GT（Group

3、 Technology）。 5 95調(diào)整、裝夾、對(duì)刀、檢測(cè)等切削30 70加工時(shí)間 運(yùn)輸與等待時(shí)間制造周期加工時(shí)間多品種、中小批量生產(chǎn)的時(shí)間分配多品種、中小批量生產(chǎn)中存在的問(wèn)題5GT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(gè)方面：成組技術(shù)6標(biāo)準(zhǔn)件復(fù)雜件相似件2025%70%510%零件復(fù)雜程度零件出現(xiàn)頻數(shù) 機(jī)械產(chǎn)品中各類(lèi)零件出現(xiàn)有明顯的規(guī)律性正是由于70%左右的零件屬于相似件，構(gòu)成實(shí)施成組技術(shù)的客觀基礎(chǔ)。成組技術(shù)參考圖3-187結(jié)構(gòu)相似零件組工藝相似零件組成組技術(shù)8GT定義 一般性定

4、義：GT是一門(mén)生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)，研究和發(fā)掘生產(chǎn)活動(dòng)中有關(guān)事物的相似性，并充分利用它，即把相似的問(wèn)題分類(lèi)成組，尋求解決這一組問(wèn)題的相對(duì)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(lèi)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(shí)現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、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” 是現(xiàn)代制造技術(shù)的一個(gè)重要理論基礎(chǔ)。成組技術(shù)9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(lèi)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

5、增加，提高生產(chǎn)率。GT工作原理成組技術(shù)10GT 發(fā)展簡(jiǎn)況 20世紀(jì) 50年代，前蘇聯(lián)院士 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)。 20世紀(jì) 70年代，美國(guó)、日本接受成組技術(shù)，并迅速與計(jì)算機(jī)技術(shù)聯(lián)系在一起，使其得到更好的應(yīng)用。 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)。 GT發(fā)展過(guò)程：成組加工成組工藝成組技術(shù)成組生產(chǎn)系統(tǒng)成組技術(shù)11我國(guó)GT 發(fā)展簡(jiǎn)況 20世紀(jì)50末、60初學(xué)習(xí)蘇聯(lián)

6、，首先在紡織機(jī)械行業(yè)試點(diǎn)實(shí)行，有清華大學(xué)、西安交大等高校參與。 20世紀(jì)60年代中期以后，由于文化大革命，國(guó)民經(jīng)濟(jì)陷入混亂狀態(tài)，GT 無(wú)從談起。 20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(gè)試點(diǎn)單位，并組織制定了兩個(gè)編碼系統(tǒng)（JCBM-1，JLBM-1），對(duì) GT 發(fā)展起到了推動(dòng)作用。 20世紀(jì)80年代中期后，計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌，采用 GT 成為企業(yè)自發(fā)的行為。 成組技術(shù)12零件分類(lèi)編碼系統(tǒng) 基本概念零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)是用字符（數(shù)字、字母或符號(hào)）對(duì)零件有關(guān)特征進(jìn)行描述和識(shí)別的一套特定的規(guī)則和依據(jù)。 Opitz 分類(lèi)編碼系統(tǒng) JLBM-1 分類(lèi)編碼系統(tǒng) 分類(lèi)編碼系統(tǒng)簡(jiǎn)介特

7、點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便2）對(duì)零件形狀（特別是回轉(zhuǎn)類(lèi)零件）描述較完善3）適用范圍較廣（設(shè)計(jì)、工藝、管理 ）4）工藝信息反映不夠充分5）對(duì)非回轉(zhuǎn)類(lèi)零件描述較粗糙成組技術(shù)13Opitz 分類(lèi)編碼系統(tǒng)0123456789RotationalNonrotationalDigit1Part classL/D0.5Main shapeExternal shapeelementMainshapeRotational machining Accuracy0.5L/D2SpecialL/W3L/H4L/W3L/W3L/H4SpecialMainshapeMainshapeMainshapeOriginal

8、of raw materialsmaterialDimensions6789Internal shapeelementMachining of planesurfacesOther holes andteethMachining of planesurfacesOther holes andteethMachining of planesurfacesOther holes teeth& formingRotational machiningMain boreRotational machiningPlane surface machiningAdditional holes teeth &

9、formingDigit2Digit3Digit4Digit5Form codeSupplementary codeDigit成組技術(shù)14Digit1Digit2Digit3Digit4Digit5NonrotationalPart class0123456789RotationalL/D0.50.5L/D3L/D3Smooth,no shape elements0123456789ThreadExternal shape,External shape elementsno shape elementsOr smoothFunctional grooveStepped to both endn

10、o shape elementsThreadFunctional grooveFunctional coneOperating threadAll othersStepped one endStepped one endSmooth,no shape elements0123456789ThreadInternal shape,Internal shape elementsno shape elementsOr smoothFunctional grooveStepped both endno shape elementsThreadFunctional grooveFunctional co

11、neOperating threadAll othersPlane surface machining0123456789Surface plane and/or curved in one direction,externalNo surface machiningExternal plane surface related by graduation around circleExternal groove and/or slotExternal spline(polygon)External plane surface and/or slot,external splineInterna

12、l plane surface and/or slotInternal spline(polygon)Internal/ external polygon, groove and/or slotAll othersAuxiliary holes and gear teethNo auxiliary holeAxial, not on pitch circle diameter0123567894Axial, on pitch circle diameterNo gear teethWith gear teethRadial, not on pitch circle diameterAxial

13、/radial, and/or other directionAxial /radial, on PCD and/or other directionAll othersSpur gearteethBevel gearteethOther gearteethOpitz 分類(lèi)編碼系統(tǒng)回轉(zhuǎn)體零件形狀碼成組技術(shù)15Opitz 分類(lèi)編碼系統(tǒng)輔助碼（69位）Steel,Heat treatment0123456789012345678901234567890123456789Diameter(Length)MaterialAccuracyOriginal shape of raw material202

14、0 5050 100100 160160 250250 400400 600600 10001000 20002000Nodular ironAlloy steel (Heat treatment)Nonferrousmetal Light alloyAll othersCast ironPipe Machinedworkpiece Casting andforgingsL, U, T etc.section steelBar (heat rolling)Bar (cold rolling or drawing), etc.bar SheetStick plateWeldmentUndefin

15、ed 2 3 4 5 2+3 2+4 2+5 3+4 2+3+4+5 Digit 6Digit 8Digit 9Digit 7Alloy steel Steel Steel 成組技術(shù)16名稱(chēng)類(lèi)別粗分類(lèi)0123456789回轉(zhuǎn)類(lèi)零件非回轉(zhuǎn)類(lèi)零件輪盤(pán)類(lèi)環(huán)套類(lèi)銷(xiāo)桿軸齒輪類(lèi)異形件專(zhuān)用件桿條類(lèi)板塊類(lèi)座架類(lèi)箱體類(lèi)名稱(chēng)類(lèi)別細(xì)分類(lèi)0123456789盤(pán)蓋防護(hù)蓋法蘭盤(pán)帶輪手輪離合器分度盤(pán)滾輪活塞其它回轉(zhuǎn)類(lèi)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(xiàn)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?長(zhǎng)度非回轉(zhuǎn)類(lèi)零件形狀及加工碼JLB

16、M-1 分類(lèi)編碼系統(tǒng)成組技術(shù)（12）（3）（49）（1015）17壓蓋零件編碼（001021103050736)輪盤(pán)大類(lèi)、盤(pán)蓋小類(lèi)240 700.80.8其余3.2成組技術(shù)詳細(xì)編碼示例參考圖3-20181）綜合零件法 綜合零件包含了零件組內(nèi)所有零件的結(jié)構(gòu)要素，它可以是一個(gè)實(shí)際零件，但更多情況是一個(gè)假想零件。 按綜合零件編制工藝規(guī)程，則該工藝規(guī)程包含了零件組內(nèi)所有零件的工藝內(nèi)容。 綜合零件法多用于回轉(zhuǎn)體零件的成組工藝過(guò)程設(shè)計(jì)。成組工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 2）綜合路線(xiàn)法 將零件組內(nèi)所有零件的工藝內(nèi)容綜合在一起，形成成組工藝。 多用于非回轉(zhuǎn)體零件的成組工藝過(guò)程設(shè)計(jì)。成組技術(shù)19綜合零件實(shí)際零件【例】 成組技術(shù)

17、20特征矩陣綜合零件成組工藝過(guò)程卡車(chē)間零件組代號(hào)頁(yè)工序號(hào)工 序 名 稱(chēng) 及 內(nèi) 容機(jī) 床適 用 零 件車(chē)右端面,打中心孔,車(chē)外圓(留磨量)車(chē)螺紋,倒角,切槽,切斷1C6132 A B C D E2車(chē)左端面,打中心孔,倒角銑鍵槽（銑橫槽,銑扁）3C6132X51W4調(diào)質(zhì)5研中心孔C61326磨外圓M121 1 2 3 4 5 6 7 8 90123456789成組技術(shù)211）加工單元組織形式 成組單機(jī) 成組單元 成組流水線(xiàn) 成組柔性制造系統(tǒng)成組單元布置形式加工單元設(shè)計(jì)a）機(jī)群式布局 G G GDDMM進(jìn)出料口 L L L L L L A AMMb）成組單元布局 L L L M M D D G G

18、 A出料口進(jìn)料口成組技術(shù)22FMS自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)工廠計(jì)算機(jī)中央計(jì)算機(jī)物流控制計(jì)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nAGV工夾具站成組技術(shù)2）確定機(jī)床數(shù)量式中 Qj計(jì)算的機(jī)床臺(tái)數(shù) Ni 第 i 種零件年需求量 tij 第 i 種零件在第 j 種機(jī)床上的單件工時(shí) F 機(jī)床年臺(tái)時(shí)基數(shù)F = 250 M 8 K式中 M 班次 K 開(kāi)機(jī)系數(shù)，常取0.90.95計(jì)算機(jī)床臺(tái)數(shù)：成組技術(shù)24 一般要求：0.85關(guān)鍵、稀少設(shè)備允許 =1.11.2簡(jiǎn)單設(shè)備值可適當(dāng)減小 負(fù)荷調(diào)整與平衡： 負(fù)荷過(guò)低，可幾個(gè)單元共用一臺(tái)機(jī)床 也可擴(kuò)大單元內(nèi)零件組數(shù)或組內(nèi)零件數(shù) 機(jī)床負(fù)荷率： 實(shí)際機(jī)床臺(tái)數(shù)：Qj Qj成組技

19、術(shù)25成組技術(shù)在設(shè)計(jì)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(jì)工作量（據(jù)統(tǒng)計(jì)，一項(xiàng)新產(chǎn)品中有70%以上的零件設(shè)計(jì)可以借鑒或直接引用原有的設(shè)計(jì)）。同樣利用產(chǎn)品和部件的繼承性，對(duì)產(chǎn)品及部件進(jìn)行編碼，通過(guò)檢索、調(diào)出和利用已有相類(lèi)似設(shè)計(jì)，可顯著減少新設(shè)計(jì)的工作量（參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展使這一效果更加顯著）。 提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化程度設(shè)計(jì)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(chēng)標(biāo)準(zhǔn)化零件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化零件標(biāo)準(zhǔn)化成組技術(shù)26 零件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)與標(biāo)準(zhǔn)化要素之間的關(guān)系：標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)簡(jiǎn)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)化與工藝標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)系： 基本

20、形狀標(biāo)準(zhǔn)化 主要工藝過(guò)程（工藝路線(xiàn)）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(jì)標(biāo)準(zhǔn)化工藝標(biāo)準(zhǔn)化成組技術(shù)27 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(guò)程被封閉起來(lái)，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(dòng)，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(dòng)距離，在安排作業(yè)計(jì)劃時(shí)，也有規(guī)則可循。 要求按工藝相似零件組（而非按產(chǎn)品）安排生產(chǎn)計(jì)劃，需要打破舊的生產(chǎn)計(jì)劃方式，而代之以按零件組安排生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃。除了要轉(zhuǎn)

21、變傳統(tǒng)觀念以外，采用計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理方法也是必要的。成組技術(shù)在管理中的應(yīng)用成組技術(shù)28成組技術(shù)生產(chǎn)單元熱處理1鋸磨車(chē)削A鋸磨車(chē)削2模壓車(chē)削B模壓車(chē)削成組技術(shù)29專(zhuān)業(yè)化分工單元熱處理車(chē)削車(chē)削車(chē)削鋸鋸鋸磨磨模壓模壓123456成組技術(shù)30123成組技術(shù)設(shè)備布局技術(shù)虛擬制造技術(shù)4快速原型技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)56QFD技術(shù)快速產(chǎn)品切換31布局設(shè)計(jì)分類(lèi)： （1）隨機(jī)布局DACBAACABDCABD設(shè)備布局技術(shù)32（2）功能布局AAAACCCCCBBBBB設(shè)備布局技術(shù)33（3）模塊布局ACABACABACAB設(shè)備布局技術(shù)34（4）單元布局 成組技術(shù)，某每個(gè)單元只加工某一族的工件ABAACACCBBCBBAA

22、ABC設(shè)備布局技術(shù)35（5）流水線(xiàn)布局M2M4M3M5M1L/UL單元內(nèi)的設(shè)備布局ABCDEFGAGV設(shè)備布局技術(shù)（6） 環(huán)形布局36改善前例2某鑄造廠縮短交貨期實(shí)例A初檢B修整D組裝C鉆孔鑄件設(shè)備布局技術(shù)37改善著眼點(diǎn)（1）以流線(xiàn)化生產(chǎn)思想為指導(dǎo)， 根據(jù)目標(biāo)和現(xiàn)狀分析，考慮線(xiàn)平衡，建立4條生產(chǎn)線(xiàn)；（2）將工序及其設(shè)備按順序集中擺放， 采用單件流動(dòng)方式，減少在制品數(shù)量；（3）放棄一人一工序的單能工配置方式， 采用多能工配置方式， 以產(chǎn)距時(shí)間為基礎(chǔ)決定人員配置。設(shè)備布局技術(shù)38改善后ABDC鑄件BDABBC休息角A 初檢，B 修正，C 鉆孔，D 組裝 設(shè)備布局技術(shù)39項(xiàng) 目改善前改善后成 果交貨

23、期7天3天后續(xù)改善目標(biāo)1天生產(chǎn)能力110件/人日280件/日勞動(dòng)生產(chǎn)率提高155%返修率23%13%降低43%空間占用1450m2920m2減少37%無(wú)形成果現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境改觀，物流順暢，問(wèn)題顯現(xiàn)化，員工協(xié)作精神好。改善成果設(shè)備布局技術(shù)40123成組技術(shù)設(shè)備布局技術(shù)虛擬制造技術(shù)4快速原型技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)56QFD技術(shù)快速產(chǎn)品切換41建模虛擬制造與CAD/CAM/CAEConceptualDesignProductEngineeringManuf.EngineeringAssembly/InspectionMaintenance/Training 42工程設(shè)計(jì)虛擬制造與CAD/CAM/CAEConce

24、ptualDesignProductEngineeringManuf.EngineeringAssembly/InspectionMaintenance/Training 43仿真虛擬制造與CAD/CAM/CAEConceptualDesignProductEngineeringManuf.EngineeringAssembly/InspectionMaintenance/Training 44原型加工NC驗(yàn)證設(shè)備工作狀況分析數(shù)控銑床虛擬制造與CAD/CAM/CAE虛擬加工ConceptualDesignProductEngineeringManuf.EngineeringAssembly/I

25、nspectionMaintenance/Training 45虛擬加工虛擬制造與CAD/CAM/CAEConceptualDesignProductEngineeringManuf.EngineeringAssembly/InspectionMaintenance/Training 46虛擬裝配虛擬制造與CAD/CAM/CAEConceptualDesignProductEngineeringManuf.EngineeringAssembly/InspectionMaintenance/Training 47虛擬檢測(cè)檢測(cè)分析虛擬制造與CAD/CAM/CAEConceptualDesignPr

26、oductEngineeringManuf.EngineeringAssembly/InspectionMaintenance/Training 48虛擬維護(hù)/維修裝配培訓(xùn)加工操作培訓(xùn)維修培訓(xùn)工作環(huán)境評(píng)價(jià)虛擬制造與CAD/CAM/CAEConceptualDesignProductEngineeringManuf.EngineeringAssembly/InspectionMaintenance/Training 49虛擬生產(chǎn)線(xiàn)虛擬制造與CAD/CAM/CAE50現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)產(chǎn)品報(bào)廢 品報(bào)廢 品制造原料外在因素變化設(shè)備廠房人員試制原料設(shè)備廠房人員虛擬制造與CAD/CAM/CAE51數(shù)據(jù)

27、/信息原料設(shè)備廠房產(chǎn)品實(shí)際制造人員報(bào)廢品設(shè)計(jì)虛擬樣機(jī)評(píng)價(jià)反饋 信息虛擬加工虛擬裝配虛擬檢測(cè)市場(chǎng)信息數(shù)字化制造技術(shù)虛擬制造與CAD/CAM/CAE52虛擬制造虛擬設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)分析數(shù)據(jù)/信息修改反饋P廠房原材料設(shè)備實(shí)際生產(chǎn)人力虛擬加工虛擬裝配廢品虛擬制造與CAD/CAM/CAE53數(shù)據(jù)/信息P廠房原材料設(shè)備實(shí)際生產(chǎn)人力虛擬設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)分析修改反饋虛擬加工虛擬裝配生產(chǎn)線(xiàn)布局虛擬維護(hù)人員培訓(xùn)虛擬樣機(jī)虛擬制造與CAD/CAM/CAE虛擬制造54123成組技術(shù)設(shè)備布局技術(shù)虛擬制造技術(shù)4快速原型技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)56QFD技術(shù)快速產(chǎn)品切換55概念模型視覺(jué)造型組裝驗(yàn)證與最優(yōu)化功能測(cè)試小批量制造快速模具工程應(yīng)用快速原型技

28、術(shù)56古生物學(xué)模型生物模型考古仿真模型科學(xué)應(yīng)用快速原型技術(shù)57人工骨頭制作手術(shù)規(guī)劃齒模制作假耳制作快速原型技術(shù)醫(yī)學(xué)應(yīng)用58快速原型技術(shù)59123成組技術(shù)設(shè)備布局技術(shù)虛擬制造技術(shù)4快速原型技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)56QFD技術(shù)快速產(chǎn)品切換60QFD 質(zhì)量功能展開(kāi)（QFD，Quality Function Deployment）起源于70年代初的日本三菱重工神戶(hù)造船廠。為了應(yīng)付大量的資金支出和嚴(yán)格的政府法規(guī)，神戶(hù)造船廠的工程師們開(kāi)發(fā)了一種稱(chēng)之為質(zhì)量功能展開(kāi)的上游質(zhì)量保證技術(shù)，取得了巨大的成功。目前，QFD方法在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)已得到較為廣泛的應(yīng)用。 61QFD QFD的概念起源于二戰(zhàn)結(jié)束后的日本，背

29、景：大量的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，被作為T(mén)QM的一部分，為解決設(shè)計(jì)中的質(zhì)量問(wèn)題而產(chǎn)生，稱(chēng)質(zhì)量展開(kāi)（hinshisu tenkai）矩陣圖方法首先應(yīng)用于三菱重工的神戶(hù)造船廠，加入了對(duì)用戶(hù)需求的考慮，稱(chēng)質(zhì)量功能展開(kāi)（hinshitu kino tenkai）第一個(gè)成功的應(yīng)用：豐田汽車(chē)公司主要目的：使產(chǎn)品滿(mǎn)足市場(chǎng)需求62QFD63QFD的歷史Q(chēng)FD64QFD方法簡(jiǎn)介QFD是一種采用矩陣圖將顧客對(duì)產(chǎn)品和服務(wù)的需求全面反應(yīng)到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造各個(gè)階段的上游質(zhì)量保證技術(shù)它采用系統(tǒng)化的、規(guī)范化的方法來(lái)調(diào)查和分析顧客需求，并將其轉(zhuǎn)換成為產(chǎn)品特征、零部件特征、工藝特征、質(zhì)量與生產(chǎn)計(jì)劃等技術(shù)需求信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的管

30、理、指導(dǎo)和控制，使所設(shè)計(jì)和制造的產(chǎn)品能最大限度地滿(mǎn)足顧客的需求它利用一系列關(guān)系矩陣來(lái)描述這些關(guān)系，把客戶(hù)需求轉(zhuǎn)換為一系列可檢查、可操作的事件和活動(dòng)65質(zhì)量屋66QFD的優(yōu)點(diǎn)支持用戶(hù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了研發(fā)與市場(chǎng)的結(jié)合由于設(shè)計(jì)初期考慮了市場(chǎng)需求，可減少工程設(shè)計(jì)更改，從而縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品早期概念設(shè)計(jì)階段的有效規(guī)劃，因此可大大降低產(chǎn)品起動(dòng)成本 產(chǎn)品整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程直接由顧客需求驅(qū)動(dòng)，因此采用該方法后將大大提高顧客對(duì)產(chǎn)品的滿(mǎn)意度通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)性評(píng)估，便于發(fā)現(xiàn)其它同類(lèi)產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，為公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和決策提供依據(jù)通過(guò)QFD的實(shí)施與運(yùn)行，可以改變?cè)O(shè)計(jì)人員陳舊的觀念67Voice of t

31、he Customer獲取VOC通常是QFD分析中最重要的部分之一通過(guò)各種方式獲取VOC從不同的客戶(hù)群獲取VOC選擇有代表性、無(wú)歧義的客戶(hù)需求存在一個(gè)詞匯表的轉(zhuǎn)換問(wèn)題確定需求的分類(lèi)QFD將VOC落實(shí)到設(shè)計(jì)的實(shí)際問(wèn)題中68 強(qiáng)正相關(guān) 正相關(guān)* 強(qiáng)負(fù)相關(guān)相關(guān)性程度 負(fù)相關(guān)技術(shù)要求顧客要求重要程度顧客要求紙張不易撕碎連續(xù)完成防墨汁滲透度打印清晰度3123紙張寬度紙張厚度紙張卷曲度涂料厚度紙張抗張強(qiáng)度紙張顏色*關(guān)系重要程度強(qiáng)中弱QFD相關(guān)性程度69House of QualitySource: Hauser and Clausing 1988Customer RequirementsImportanc

32、e to Cust.Easy to closeStays open on a hillEasy to openDoesnt leak in rainNo road noiseImportance weightingEngineering CharacteristicsEnergy needed to close doorCheck force on level groundEnergy needed to open doorWater resistance106692375332XXXXXCorrelation:Strong positivePositiveNegativeStrong neg

33、ativeX*Competitive evaluationX = OursA = Comp. AB = Comp. B(5 is best)1 2 3 4 5XABX ABXABA X BX ABRelationships:Strong = 9Medium = 3Small = 1Target valuesReduce energy level to 7.5 ft/lbReduce forceto 9 lb.Reduce energy to 7.5 ft/lb.Maintaincurrent levelTechnical evaluation(5 is best)54321BAXBAXBAXB

34、XABXABAXDoor seal resistanceAccoust. Trans.WindowMaintaincurrent levelMaintaincurrent levelX70目前普遍采用的三種分析模式日本的綜合QFD模式ASI的四階段模式GOAL/QPC的“矩陣的矩陣（Matrix of Matrices）”模式71The American Supplier Institute (ASI)模型72GOAL/QPC Matrix of Matrices要達(dá)到的目的使用的矩陣分析用戶(hù)要求A1,B1,D1,E1關(guān)鍵的功能A2,C2,D2,E2設(shè)置質(zhì)量特性A1A4,B3,B4,C3,D3

35、,E3識(shí)別關(guān)鍵部件A4,B4,C4,E4設(shè)置突破目標(biāo)C1,B2,B3,B4設(shè)置成本目標(biāo)B1,C2,C3,C4設(shè)置可靠性目標(biāo)D1,D2,D3,D4挑選新概念E1,E2,E3,E4識(shí)別突破方法D4,F1,F2,F3識(shí)別制造方法G1,G2,G3,G4,G5,G673123成組技術(shù)設(shè)備布局技術(shù)虛擬制造技術(shù)4快速原型技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)56QFD技術(shù)快速產(chǎn)品切換74目標(biāo)了解產(chǎn)品切換的重要性清晰快速產(chǎn)品切換的原理掌握提高產(chǎn)品切換效率的方法轉(zhuǎn)變思維以實(shí)現(xiàn)工廠持續(xù)改進(jìn)快速產(chǎn)品切換75什么是 SMED ? Single Minute Exchange of Die (幾分鐘換模)SMED系統(tǒng)是一種能有效縮短產(chǎn)品切換

36、 時(shí)間的理論和方法快速產(chǎn)品切換簡(jiǎn)介76SMED在20世紀(jì)50年代初期起源于日本由Shigeo Shingo在豐田企業(yè)發(fā)展起來(lái)Single的意思是小于10分鐘(Minutes)最初使用在汽車(chē)制作廠，以達(dá)到快速的模具切換(Exchange of Dies)它幫助豐田企業(yè)產(chǎn)品切換時(shí)間由4小時(shí)縮短為3分鐘快速產(chǎn)品切換77靈活生產(chǎn)不需額外的庫(kù)存即可滿(mǎn)足客戶(hù)要求.快速交付縮短交貨時(shí)間即資金不壓在額外庫(kù)存上.優(yōu)良品質(zhì)減少調(diào)整過(guò)程中可能的錯(cuò)誤高效生產(chǎn)縮短切換的停車(chē)時(shí)間意味著更高的生產(chǎn)效率，即OEE提高.使實(shí)現(xiàn)JIT，大量減少產(chǎn)品報(bào)廢成為可能VdBF Purfleet, UK 通過(guò)SMED減少油灌裝線(xiàn)的切換時(shí)間

37、收益:- 鏟板存儲(chǔ)費(fèi)用每年降低480.000 GBP- 每年生產(chǎn)能力增加3000噸Lever, Port Sunlight 4 ,UK充填機(jī)切換時(shí)間由90分鐘降為5分鐘快速產(chǎn)品切換的好處78為什么切換要花這么長(zhǎng)的時(shí)間傳統(tǒng)的切換觀念要求很高的知識(shí)和技巧只有通過(guò)經(jīng)驗(yàn)的積累才能提高為了減少切換時(shí)間太長(zhǎng)造成的影響，盡量將生產(chǎn)批量擴(kuò)大以上均是錯(cuò)誤的觀念!這些都是基于切換時(shí)間不能大量減少的結(jié)論79混淆了內(nèi)部和外部的切換操作內(nèi)部操作: 必須在機(jī)器停車(chē)時(shí)進(jìn)行的操作外部操作: 可以在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行的操作很多操作是可以在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行的，可實(shí)際上卻在停車(chē)時(shí)進(jìn)行的切換工作沒(méi)有進(jìn)行優(yōu)化沒(méi)有制定合適的標(biāo)準(zhǔn) - 誰(shuí)人何時(shí)

38、做什幺沒(méi)有進(jìn)行平行作業(yè) 工具、部件遠(yuǎn)離作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，難以找到很多部件需要裝配有很多困難的設(shè)置，需要進(jìn)行調(diào)整為什么切換要花這么長(zhǎng)的時(shí)間80假設(shè):銷(xiāo)售是持續(xù)平穩(wěn)的更多的小批量訂單會(huì)導(dǎo)致:低庫(kù)存量，低庫(kù)存運(yùn)輸費(fèi)用高切換成本，低產(chǎn)能EOQ 經(jīng)濟(jì)批量81計(jì)算出最經(jīng)濟(jì)有效的生產(chǎn)批量(EOQ)將EOQ與供應(yīng)鏈的需求進(jìn)行比較減少切換時(shí)間以保證EOQ接近供應(yīng)鏈的需求從而獲得最經(jīng)濟(jì)有效的客戶(hù)服務(wù)EOQ82切換時(shí)間從上一個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)束到下一個(gè)合格產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)并達(dá)到設(shè)計(jì)速度的時(shí)間切換的定義83損失時(shí)間停產(chǎn)時(shí)間調(diào)整時(shí)間生產(chǎn)速度時(shí)間定單一定單二切換過(guò)程中的時(shí)間損失84可以在機(jī)器運(yùn)行的情況下進(jìn)行的操作所需要的時(shí)間外部時(shí)間內(nèi)部時(shí)

39、間只有當(dāng)機(jī)器停下來(lái)才能進(jìn)行的操作所需要的時(shí)間內(nèi)部時(shí)間與外部時(shí)間85初期內(nèi)部和外部的操作沒(méi)有區(qū)分開(kāi)區(qū)分內(nèi)部及外部的操作1將內(nèi)部操作轉(zhuǎn)化為外部操作2優(yōu)化各操作3內(nèi)部外部?jī)?nèi)部外部?jī)?nèi)部外部?jī)?nèi)部外部外部?jī)?nèi)部?jī)?nèi)部1.檢查表2.功能檢查3.改進(jìn)部件和工具的運(yùn)輸1.預(yù)先準(zhǔn)備操作條件2.功能標(biāo)準(zhǔn)化3.部件集成化 1.改進(jìn)部件及工具的儲(chǔ)存和管理1. 平行操作2. 功能性?shī)A具3. 調(diào)試的消除4. 機(jī)械化SMED過(guò)程86SMED 項(xiàng)目實(shí)施：PDCA選擇一個(gè)有代表性的切換作業(yè)建立小組并準(zhǔn)備SMED研究觀察并記錄目前切換的詳細(xì)過(guò)程分析問(wèn)題（5W1H）根據(jù)SMED的3個(gè)階段，分步建立并實(shí)施改進(jìn)方案檢查所得到的結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化切換

40、操作并培訓(xùn)操作人員87給出選擇的原因選擇具有挑戰(zhàn)性的機(jī)器作業(yè)領(lǐng)會(huì)SMED帶來(lái)的所有收益機(jī)器正接近滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行降低切換時(shí)間可擁有額外的生產(chǎn)能力選擇有代表性的切換作業(yè)88切換P WASHD HOGAN錄象R BOWDEN時(shí)間記錄D WHITTAKER觀察員A REDDINGTONJ BERTRAMR HYDEA PANRUCKERM GOODALLJ FERDINANDP PAGEEx. Purfleet,UK 進(jìn)行SMED 研究所需物品清單設(shè)備檢查表報(bào)象機(jī)錄象帶馬表白板投影儀錄象機(jī)/電視機(jī)材料檢查表膠片膠帶剪刀記事本記號(hào)筆筆告事貼藍(lán)色 每人1份粉紅色 每人1份白色 每人1份黃色 每人1份建立小組并

41、準(zhǔn)備SMED研究89對(duì)切換的全過(guò)程攝像，中間不要停頓，以便你能用錄象分析各步驟的時(shí)間注意切換人員的手、眼、身體運(yùn)動(dòng).在會(huì)議室回顧錄象內(nèi)容并用秒表記錄各活動(dòng)的時(shí)間觀察切換 用攝像機(jī)90觀察切換-用告事貼將切換的每個(gè)步驟列在粉紅色的告事貼上將每一步驟的時(shí)間記錄在白色的告事貼上記錄所觀察到的結(jié)果在黃色的告事貼上如：操作人員去拿扳手走到零件柜夾鉗的頭部難于在機(jī)器上定位91降低切換時(shí)間在切換過(guò)程的每個(gè)步驟文件化后，要對(duì)其進(jìn)行細(xì)致的檢查和分析.最主要的目標(biāo)是讓機(jī)器的停機(jī)時(shí)間盡量縮短，為達(dá)到此目的，我們必須：消除浪費(fèi)的時(shí)間通過(guò)5W+1H 分析方法分析所有行動(dòng)優(yōu)化所有行動(dòng)92我們?yōu)槭裁?Why)要進(jìn)行該操作是否真的需要?在什么地方(Where)進(jìn)行該操作內(nèi)部還是外部?什么時(shí)間(When)進(jìn)行該操作操作次序?誰(shuí)(Who)應(yīng)進(jìn)行該步作業(yè)技能要求及人數(shù)?怎樣(How)進(jìn)行該步作業(yè)定義簡(jiǎn)單的方法，是否有更好的方法?需要哪些(What)資源工具、部件?分析過(guò)程中的 5W & 1H93不需要工具普通操作工就能進(jìn)行沒(méi)有調(diào)試時(shí)間清楚而精確的指導(dǎo)書(shū)部件上清晰的色標(biāo)和標(biāo)記、設(shè)