制造系統(tǒng)1ppt課件制造系統(tǒng)1ppt課件第一章緒論1-1研究和發(fā)展制造系統(tǒng)的意義1-2發(fā)展制造系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)1-3制造系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

1-4制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

1-5本課程的主要內(nèi)容2ppt課件第一章緒論1-1研究和發(fā)展制造系統(tǒng)的意義2ppt課件1-1研究和發(fā)展制造系統(tǒng)的意義

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，“制造”已由個人行為和孤立機器完成的簡單過程演變?yōu)楸仨氂杀姸嘀圃煲亟M成的制造系統(tǒng)來完成的復(fù)雜工程。從系統(tǒng)科學(xué)與工程的角度看，完成現(xiàn)代制造任務(wù)的制造主體正在從簡單系統(tǒng)發(fā)展為復(fù)雜大系統(tǒng)，具體體現(xiàn)在以下三方面：

3ppt課件1-1研究和發(fā)展制造系統(tǒng)的意義隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步1．結(jié)構(gòu)復(fù)雜性

從制造領(lǐng)域自身的發(fā)展看，制造主體（如制造企業(yè)等）作為一個系統(tǒng)不但規(guī)模不斷擴(kuò)大，而且結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜。在手工業(yè)生產(chǎn)時代，產(chǎn)品的設(shè)計、加工、裝配和檢驗基本上都由個人完成，如果講系統(tǒng)，這時的制造系統(tǒng)規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡單、易于駕馭。

18世紀(jì)的西方工業(yè)革命，雖然有力促進(jìn)了制造技術(shù)和制造裝備的發(fā)展，但制造作為系統(tǒng)仍很簡單。4ppt課件1．結(jié)構(gòu)復(fù)雜性從制造領(lǐng)域自身的發(fā)展看，制造主體（如1．結(jié)構(gòu)復(fù)雜性

到了19世紀(jì)中葉后的大批量生產(chǎn)時代，通過勞動分工實現(xiàn)作業(yè)專業(yè)化，在機械化和電氣化技術(shù)支撐下，進(jìn)行流水線方式生產(chǎn)，形成了較大規(guī)模的制造系統(tǒng)，但此時制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)卻并不復(fù)雜，其分析設(shè)計、信息處理、管理控制等問題也相對易于處理。

5ppt課件1．結(jié)構(gòu)復(fù)雜性到了19世紀(jì)中葉后的大批量生產(chǎn)時代，1．結(jié)構(gòu)復(fù)雜性

到了20世紀(jì)后半葉特別是近三十年來，市場需求朝多樣化方向發(fā)展且競爭加劇，迫使產(chǎn)品生產(chǎn)朝多品種、變批量、短生產(chǎn)周期方向演進(jìn)，由此形成柔性制造、計算機集成制造、敏捷制造等先進(jìn)制造模式，按此構(gòu)成的現(xiàn)代制造系統(tǒng)不但規(guī)模龐大，而且結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，系統(tǒng)的分析與綜合已具有相當(dāng)?shù)碾y度，系統(tǒng)的優(yōu)化管理控制問題更是難以解決，已成為全球范圍內(nèi)具有挑戰(zhàn)性的課題。

6ppt課件1．結(jié)構(gòu)復(fù)雜性到了20世紀(jì)后半葉特別是近三十年來，2．關(guān)聯(lián)復(fù)雜性

系統(tǒng)科學(xué)性：隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，制造系統(tǒng)內(nèi)部各組成環(huán)節(jié)間的信息聯(lián)系以及制造系統(tǒng)與外部環(huán)境的信息聯(lián)系，在廣泛性和復(fù)雜性方面均在不斷加強，系統(tǒng)中信息交換、信息處理的速度亦在迅速提高，從而使制造系統(tǒng)中各組成環(huán)節(jié)間的相互作用、相互依賴以及環(huán)境對制造系統(tǒng)的影響日益加強，“牽一發(fā)而動全身”的效應(yīng)日益凸現(xiàn)。因此，注重關(guān)聯(lián)，把握全局在制造過程中將變得越來越重要。這些結(jié)果使得制造活動和制造過程呈現(xiàn)出越來越強的系統(tǒng)科學(xué)性。7ppt課件2．關(guān)聯(lián)復(fù)雜性系統(tǒng)科學(xué)性：7ppt課件2．關(guān)聯(lián)復(fù)雜性

學(xué)科綜合性：相關(guān)學(xué)科的理論與方法日益向制造學(xué)科滲透，對制造學(xué)科和制造系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。在制造系統(tǒng)的底層，機電一體化的制造裝備和加工系統(tǒng)，大幅度提高了制造過程的柔性和效益；在管理控制層，隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代管理理論和控制方法的應(yīng)用，使制造系統(tǒng)的管理與控制不斷發(fā)展、不斷創(chuàng)新，走出了從MRP、MRPII到ERP的發(fā)展歷程；在全局上，系統(tǒng)科學(xué)與工程的理論與方法使制造領(lǐng)域廣大人員的思維模式、分析問題和解決問題的方法等都正在發(fā)生深刻的變化。8ppt課件2．關(guān)聯(lián)復(fù)雜性學(xué)科綜合性：8ppt課件3．環(huán)境復(fù)雜性

我國的經(jīng)濟(jì)體制正在從計劃經(jīng)濟(jì)向社會主義市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌，眾多制造企業(yè)失去了計劃經(jīng)濟(jì)時代政府主管部門下達(dá)的計劃指令。從系統(tǒng)與控制的角度看，即制造系統(tǒng)沒有了確定的輸入信息。

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快，國際市場需求不僅變化極快，而且還難以預(yù)測。這些不僅造成制造系統(tǒng)輸入信息和運行環(huán)境的隨機性越來越大，而且還要求制造系統(tǒng)的響應(yīng)速度不斷提高。9ppt課件3．環(huán)境復(fù)雜性我國的經(jīng)濟(jì)體制正在從計劃經(jīng)濟(jì)向社會主對策：改變觀念

由于上述眾多因素的影響，“制造”正在由輸入確定、過程和環(huán)境穩(wěn)定、輸出少變的簡單系統(tǒng)演變?yōu)檩斎腚S機、過程和環(huán)境動態(tài)變化、輸出和狀態(tài)多變的復(fù)雜大系統(tǒng)。工程界和教育界都越來越清楚地認(rèn)識到現(xiàn)代制造已成為一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，如果僅從孤立的制造方法、制造技術(shù)、制造工具和制造設(shè)備等方面去孤立地研究制造過程，將無法從全局上使“制造”這樣一個復(fù)雜大系統(tǒng)運行于最優(yōu)狀態(tài)，發(fā)揮出最佳效益。

10ppt課件對策：改變觀念由于上述眾多因素的影響，“制造”正在對策：加強制造系統(tǒng)研究與發(fā)展

因此，面對上述現(xiàn)實，我們必須將“制造”作為復(fù)雜大系統(tǒng)來對待，加強從系統(tǒng)科學(xué)、信息技術(shù)與制造工程相結(jié)合的角度對現(xiàn)代制造過程進(jìn)行研究，通過信息、控制與制造相融合的方法對制造系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律進(jìn)行分析，努力探索先進(jìn)的制造系統(tǒng)模式、體系結(jié)構(gòu)和優(yōu)化運行技術(shù)，從而從全局的角度促進(jìn)制造科學(xué)、制造系統(tǒng)和制造工業(yè)的發(fā)展。

11ppt課件對策：加強制造系統(tǒng)研究與發(fā)展因此，面對上述現(xiàn)實，我對策：加強制造系統(tǒng)教學(xué)

同時，從教育的角度看，作為制造領(lǐng)域的高級專門人才――制造專業(yè)的本科生和研究生必須掌握制造系統(tǒng)的理論與技術(shù)，以從系統(tǒng)科學(xué)與工程的高度對現(xiàn)代制造過程有深刻的理解與把握，才能在今后的研究工作、技術(shù)工作和管理工作中更好地駕馭全局，為制造工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

這也是開設(shè)本課程的目的。

12ppt課件對策：加強制造系統(tǒng)教學(xué)同時，從教育的角度看，作為制1-2發(fā)展制造系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)1.先進(jìn)制造模式和相關(guān)理論制造模式?jīng)Q定了制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、運行原理以及管理和控制方法，因此，要對現(xiàn)代制造系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，要使現(xiàn)代制造系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展保持正確的方向，就必須以先進(jìn)制造模式為基礎(chǔ)，以正確、先進(jìn)的理論為指導(dǎo)。

13ppt課件1-2發(fā)展制造系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)1.先進(jìn)制造模式和相關(guān)理論1-2發(fā)展制造系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)2.先進(jìn)制造技術(shù)與裝備制造技術(shù)與制造裝備是構(gòu)成制造系統(tǒng)的重要元素，要使制造系統(tǒng)發(fā)揮出高效益，必須有先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)制造裝備作為支撐。例如,柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)的發(fā)展,必須以數(shù)控加工技術(shù)和先進(jìn)數(shù)控機床為基礎(chǔ)。14ppt課件1-2發(fā)展制造系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)2.先進(jìn)制造技術(shù)與裝備11-2發(fā)展制造系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)3.系統(tǒng)科學(xué)理論與系統(tǒng)工程技術(shù)

制造系統(tǒng)屬于復(fù)雜大系統(tǒng)，并且為典型的離散事件動態(tài)系統(tǒng)（DiscreteEventDynamicSystem，簡稱DEDS），其狀態(tài)變量數(shù)目巨大，不確定性因素和隨機性影響突出，非線性和混沌（chaos）現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，制造系統(tǒng)研究、開發(fā)和應(yīng)用中所涉及的許多問題，都必須從系統(tǒng)科學(xué)與工程的高度去分析和解決。15ppt課件1-2發(fā)展制造系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)3.系統(tǒng)科學(xué)理論與系統(tǒng)工程1-2發(fā)展制造系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)4.現(xiàn)代管理控制理論與技術(shù)

一方面，要使已有的制造系統(tǒng)運行于最佳狀態(tài)，發(fā)揮出最佳效益，必須采用有效的管理控制理論、模式和方法；另一方面，要研究、開發(fā)性能優(yōu)良的新型制造系統(tǒng)，也必須十分重視其管理控制子系統(tǒng)的研究開發(fā)。在管理控制子系統(tǒng)的研究開發(fā)中，最重要的就是要研究適合先進(jìn)制造系統(tǒng)的新的管理控制理論與技術(shù)。16ppt課件1-2發(fā)展制造系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)4.現(xiàn)代管理控制理論與技術(shù)1-2發(fā)展制造系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)5.計算機與信息技術(shù)

現(xiàn)代制造系統(tǒng)的研究開發(fā)和運行已越來越多地與計算機和信息技術(shù)相融合。例如，制造系統(tǒng)研究中建立的復(fù)雜數(shù)學(xué)模型必須借助計算機進(jìn)行分析和求解，制造系統(tǒng)的開發(fā)過程通常都要使用計算機進(jìn)行仿真分析，制造系統(tǒng)的運行則更是需要通過先進(jìn)的計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)進(jìn)行信息化管理和數(shù)字化控制。

17ppt課件1-2發(fā)展制造系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)5.計算機與信息技術(shù)171-3制造系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

1.從技術(shù)層面看

經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，制造系統(tǒng)技術(shù)在總體上已形成基本的體系，并在實際應(yīng)用中發(fā)揮著越來越重要的作用。

第一階段：剛性制造系統(tǒng)

本階段在20世紀(jì)50年代前已基本形成。

第二階段：單機柔性加工系統(tǒng)

開始于20世紀(jì)50年代初，到70年代已基本成熟。

18ppt課件1-3制造系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀1.從技術(shù)層面看181-3制造系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

第三階段：多機柔性加工系統(tǒng)

出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代末，70年代以后得到快速發(fā)展，如直接數(shù)控（DNC）加工系統(tǒng)、柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、柔性加工線（FML）。

第四階段：計算機集成制造系統(tǒng)

20世紀(jì)80年代以來得到迅速發(fā)展

其特征是制造全過程的系統(tǒng)性和集成性，以解決現(xiàn)代企業(yè)生存與競爭問題。19ppt課件1-3制造系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀第三階段：多機柔1-3制造系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

第五階段：跨企業(yè)和全球制造系統(tǒng)

20世紀(jì)末提出，正在成為21世紀(jì)的發(fā)展方向。

基本概念是:根據(jù)全球化的產(chǎn)品需求，通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)和運作，把分布在世界各地的制造工廠和銷售點聯(lián)接成一個整體，從而能夠在任何時候與世界任何一個角落的用戶或供應(yīng)商打交道，由此構(gòu)成具有統(tǒng)一目標(biāo)的在邏輯上為一整體而物理上分布于全世界的跨企業(yè)和跨國制造系統(tǒng)。

20ppt課件1-3制造系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀第五階段：跨企業(yè)和全球制1-3制造系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

2.從學(xué)科發(fā)展看

制造系統(tǒng)誕生于20世紀(jì)70年代后期的日本。京都大學(xué)人見勝人（HitomiK.）教授發(fā)表著作《ManufacturingSystemEngineering》。

在美國，麻省理工學(xué)院90年代初即開設(shè)有制造系統(tǒng)課程，并出版了專著。

在西歐，一些一流大學(xué)亦開設(shè)了制造系統(tǒng)課程。總之，制造系統(tǒng)已成為國外一流大學(xué)相關(guān)專業(yè)和學(xué)科的科研與教學(xué)工作的重要組成部分。

21ppt課件1-3制造系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀2.從學(xué)科發(fā)展看211-3制造系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

在我國，制造系統(tǒng)的研究和應(yīng)用起步也較早，20世紀(jì)80年代中就已有柔性制造系統(tǒng)（FMS）在生產(chǎn)實際中應(yīng)用。但制造系統(tǒng)作為一個學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域，在國家支持下開展有組織的深入系統(tǒng)研究和應(yīng)用，是開始于國家的863計劃。以CIMS為代表的研究項目十幾年來取得一大批成果，并在許多類型的企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，有力推進(jìn)了我國制造系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展。22ppt課件1-3制造系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀在我國，制造系統(tǒng)1-3制造系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀

清華大學(xué)制造工程研究所在多年制造系統(tǒng)研究和應(yīng)用實踐積累的基礎(chǔ)上于1989年率先在國內(nèi)為研究生開出《現(xiàn)代制造系統(tǒng)》課程。當(dāng)時正值我國國企改革啟動階段，制造企業(yè)面臨巨大的市場壓力，迫切需要利用制造系統(tǒng)知識解決企業(yè)面臨的生產(chǎn)經(jīng)營與管理問題。課程開出后受到企業(yè)和學(xué)生的歡迎。23ppt課件1-3制造系統(tǒng)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀清華大學(xué)制造工程1-4制造系統(tǒng)研究和應(yīng)用的發(fā)展趨勢

1.對無人制造自動化進(jìn)行了反思，提出了“人機一體化制造系統(tǒng)”的新思想。

2.智能制造系統(tǒng)將是未來制造系統(tǒng)的重要發(fā)展方向之一。3.單元級制造系統(tǒng)的研究仍然占有很重要的地位。4.平臺技術(shù)的研究與平臺軟件的開發(fā)是近年來制造系統(tǒng)發(fā)展的主要動向之一。

24ppt課件1-4制造系統(tǒng)研究和應(yīng)用的發(fā)展趨勢1.對無人制造自動1-4制造系統(tǒng)研究和應(yīng)用的發(fā)展趨勢

5.現(xiàn)代制造模式的提出和研究，直接推動著制造系統(tǒng)的發(fā)展。6.分布式控制將是未來制造系統(tǒng)管理控制的重要發(fā)展方向之一。7.一種新的制造觀即信息制造觀正在孕育和發(fā)展之中。8.實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略正在成為制造系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

25ppt課件1-4制造系統(tǒng)研究和應(yīng)用的發(fā)展趨勢5.現(xiàn)代制造模式的1-5本課程的主要內(nèi)容

作為機械工程及自動化專業(yè)的專業(yè)課，《制造系統(tǒng)》將從系統(tǒng)科學(xué)的角度對現(xiàn)代制造過程進(jìn)行研究，通過信息、控制與制造相融合的方法對制造系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律進(jìn)行分析，以近十年來國際上制造系統(tǒng)領(lǐng)域的最新發(fā)展和我國在此領(lǐng)域的研究、開發(fā)和應(yīng)用成果為案例，按照工程學(xué)科教學(xué)的客觀規(guī)律和現(xiàn)代人才培養(yǎng)的要求實施教學(xué)。

26ppt課件1-5本課程的主要內(nèi)容作為機械工程及自動化專業(yè)1-5本課程的主要內(nèi)容

本課程內(nèi)容分四個層次：1.基礎(chǔ)理論：制造系統(tǒng)的基本概念、理論基礎(chǔ)、體系結(jié)構(gòu)；2.系統(tǒng)分析與綜合：現(xiàn)代制造系統(tǒng)分析與綜合的主要方法；3.管理與控制：制造系統(tǒng)的運行管理、調(diào)度控制和過程控制；4.信息環(huán)境：從信息與制造相融合的角度，介紹制造系統(tǒng)優(yōu)化運行的信息環(huán)境。

27ppt課件1-5本課程的主要內(nèi)容本課程內(nèi)容分四個層次：271-5本課程的主要內(nèi)容

通過本課程的教學(xué)，力圖使機械工程及自動化專業(yè)的本科生掌握制造系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)與體系結(jié)構(gòu)、管理與控制技術(shù)、分析與設(shè)計的基本方法，提高從系統(tǒng)的角度分析問題和解決問題的能力，為將來從事現(xiàn)代制造系統(tǒng)的分析與設(shè)計、管理與控制等方面的工作打好基礎(chǔ)。在學(xué)習(xí)本課程時，應(yīng)聯(lián)系實際，在掌握理論知識的同時，逐漸學(xué)會從系統(tǒng)的角度去看待制造、研究制造、把握制造、發(fā)展制造。

28ppt課件1-5本課程的主要內(nèi)容通過本課程的教學(xué)，力圖使學(xué)習(xí)參考書

[1]HitomiK.,ManufacturingSystemEngineering,London,Taylor&Francis，1979[2]ChryssolourisG.,ManufacturingSystem:TheoryandPractice.NewYork,Springer-Verlag,1992[3]KusiakA.IntelligentManufacturingSystem.PrenticeHallInc.,1990[4]劉飛，張曉冬，楊丹.制造系統(tǒng)工程（第2版）.北京：

國防工業(yè)出版社，2000[5]鄭力，陳懇，張伯鵬.制造系統(tǒng).北京：清華大學(xué)出版社，2001

29ppt課件學(xué)習(xí)參考書[1]HitomiK.,Manufactu第二章制造系統(tǒng)的基本概念2-1概述2-2制造過程2-3制造模式2-4制造系統(tǒng)2-5制造系統(tǒng)的重要課題30ppt課件第二章制造系統(tǒng)的基本概念2-1概述30ppt課件2-1概述

本章介紹系統(tǒng)與制造系統(tǒng)的定義和基本概念，以及制造過程、制造模式等與制造系統(tǒng)密切相關(guān)的一些基本概念，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步討論制造系統(tǒng)研究、開發(fā)和應(yīng)用中的主要問題。討論順序：制造過程

制造模式

制造系統(tǒng)

制造系統(tǒng)問題。

(1)制造過程：小制造

大制造

(2)制造模式：基本概念與典型制造模式

(3)制造系統(tǒng)：系統(tǒng)

制造系統(tǒng)

(4)制造系統(tǒng)研究和應(yīng)用中的重要課題31ppt課件2-1概述本章介紹系統(tǒng)與制造系統(tǒng)的定義和基本概念，

制造過程是組成制造業(yè)的基本環(huán)節(jié)。

制造業(yè)是將可用資源，通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用或利用的工業(yè)品或生活消費品的行業(yè)。它涉及到國民經(jīng)濟(jì)的很多行業(yè)，如機械、電子、輕工、化工、食品、軍工、航天等。因此，制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，對綜合國力的提高具有舉足輕重的作用。

隨著技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)力的發(fā)展，對制造過程的定義也產(chǎn)生了較大的變化。

2-2制造過程32ppt課件制造過程是組成制造業(yè)的基本環(huán)節(jié)。2-2制造過程32一、“小制造”概念及制造過程定義

1.

“小制造”概念：

“小制造”是指傳統(tǒng)的“機械制造”，重點是加工和裝配。

2.

“小制造”概念下，制造過程的定義為：

制造過程是通過機器和工具將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏卯a(chǎn)品的過程。

3.

“小制造”概念下制造過程的定義主要強調(diào)的是工藝過程。

2-2制造過程33ppt課件一、“小制造”概念及制造過程定義2-2制造過程33ppt二、“大制造”概念及制造過程定義

1.

“大制造”概念：

“大制造”是指產(chǎn)品生命周期中，從供應(yīng)市場到需求市場整個供需鏈中的所有活動。

2.

“大制造”概念下，制造過程可定義為：

制造過程是將制造資源（包括制造信息、原材料、能源等）轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎卯a(chǎn)品并保證其正常使用的過程。

3.“大制造”概念下制造過程的定義強調(diào)的是產(chǎn)品的整個生命周期過程。

2-2制造過程34ppt課件二、“大制造”概念及制造過程定義2-2制造過程34ppt

根據(jù)“大制造”概念的制造過程定義，制造過程不僅包含了物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，而且還包含了信息向物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，即信息的物化。顯然，這必須通過基于信息的管理和控制來實現(xiàn)。同時，制造過程的輸出不僅是產(chǎn)品，而且還包括為保證產(chǎn)品正常使用所進(jìn)行的服務(wù)等。

從信息的角度看，制造過程實質(zhì)上是一個使原材料的熵降低，使產(chǎn)品信息含量增高的過程。4.“大制造”概念下，信息對制造過程的完成起著重要作用35ppt課件根據(jù)“大制造”概念的制造過程定義，制造過程不僅包含了下部的方框主要表示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程，上部的長方形框主要表示信息的處理過程，上下兩部分間的箭頭表示信息對物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程的作用，由此實現(xiàn)信息到物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

大制造概念下制造過程的組成框圖

36ppt課件下部的方框主要表示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程，大制造概念下制造過程的組成

由于產(chǎn)品制造過程的綜合性，制造過程又可分為：

·基本制造過程：指直接將生產(chǎn)對象轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品的制造過程，其中加工、裝配一般稱為制造工藝過程。

·輔助制造過程：指為保證基本制造過程正常進(jìn)行的各種輔助產(chǎn)品的制造過程，如工裝的設(shè)計制造等。

·制造服務(wù)過程：指為基本制造過程和輔助制造過程中各種生產(chǎn)活動服務(wù)的過程，例如設(shè)計、采購、外協(xié)等。

·附屬產(chǎn)品制造過程：在制造本系統(tǒng)主要產(chǎn)品的同時，一些附屬產(chǎn)品的制造過程。37ppt課件由于產(chǎn)品制造過程的綜合性，制造過程又可分為：37ppt課件一、制造模式的基本概念

1.

制造模式的定義：

制造模式是指企業(yè)體制、經(jīng)營、管理、生產(chǎn)組織和技術(shù)系統(tǒng)的形態(tài)和運作的模式。

2.制造模式的意義：

制造過程的運行、制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及制造系統(tǒng)的優(yōu)化管理與控制均受制造模式的制約，必須遵循制造模式確定的規(guī)律。因此，對制造模式進(jìn)行深入研究，為制造系統(tǒng)建立先進(jìn)的制造模式對提高系統(tǒng)的總體效益具有重要意義。

2-3制造模式38ppt課件一、制造模式的基本概念2-3制造模式38ppt課件二、典型制造模式1.剛性制造模式2.柔性自動化制造模式

39ppt課件二、典型制造模式1.剛性制造模式39ppt課件3.計算機集成制造模式40ppt課件3.計算機集成制造模式40ppt課件4.敏捷制造模式41ppt課件4.敏捷制造模式41ppt課件5.JIT制造模式

JIT（JustInTime）是日本豐田汽車公司提出的一種制造模式。

JIT模式按“拉”式(Pull)方式組織生產(chǎn)。前一道工序工件庫存量不是由預(yù)先制訂的生產(chǎn)計劃確定，而是當(dāng)后一道工序發(fā)出請求后，該庫存才存在。因此庫存量極少，理想狀態(tài)為零。

42ppt課件5.JIT制造模式JIT（JustIMC(ManufacturingCenter)：制造中心，OH(OutputHopper)：輸出存儲器，BB(BulletinBoard)：布告牌。基于JIT模式的制造單元

43ppt課件MC(ManufacturingCenter)：制造中心一、系統(tǒng)

1.系統(tǒng)的定義

系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合的具有特定功能的有機整體。

2.系統(tǒng)的基本特征第一，系統(tǒng)是由若干元素組成的；第二，這些元素相互作用、相互依賴；第三，由于元素間的相互作用，使系統(tǒng)作為一個整體具有特定的功能。

2-4制造系統(tǒng)44ppt課件一、系統(tǒng)2-4制造系統(tǒng)44ppt課件例1：簡單構(gòu)件組成高性能系統(tǒng)在建筑機械和結(jié)構(gòu)工程中，常采用由簡單構(gòu)件組成的各類桁架系統(tǒng)。在這種力學(xué)系統(tǒng)中，通過組成要素間的合理聯(lián)接，可以從整體上表現(xiàn)出很高的力學(xué)性能。例2：低精度元件組成高精度系統(tǒng)在計算機等數(shù)字設(shè)備中，采用以“0”和“1”兩個狀態(tài)工作的電子器件，通過非線性方法相聯(lián)接，組成了高精度數(shù)字化系統(tǒng)。3.系統(tǒng)的目標(biāo)—提高總體性能45ppt課件例1：簡單構(gòu)件組成高性能系統(tǒng)3.系統(tǒng)的目標(biāo)—提高總體性能41.制造系統(tǒng)的定義

按一定制造模式將制造過程所涉及的各種相互關(guān)聯(lián)、相互依賴、相互作用的有關(guān)要素組成的具有將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏卯a(chǎn)品這一特定功能的有機整體，稱之為制造系統(tǒng)。

2.制造系統(tǒng)的要素組成制造系統(tǒng)的要素不僅包括人員和生產(chǎn)設(shè)備、材料、能源及各種輔助裝置等“硬件”，還包括制造理論、制造技術(shù)（制造工藝和制造方法等）和制造信息等有關(guān)“軟件”。

二、制造系統(tǒng)46ppt課件1.制造系統(tǒng)的定義二、制造系統(tǒng)46ppt課件3.制造系統(tǒng)的基本類型

根據(jù)產(chǎn)品性質(zhì)和生產(chǎn)方式不同，制造系統(tǒng)可分為兩大類：(1)連續(xù)型制造系統(tǒng)

如石油、化工產(chǎn)品制造系統(tǒng)。(2)離散型制造系統(tǒng)

如機床、汽車、家電產(chǎn)品制造系統(tǒng)。

本課程僅涉及離散型制造系統(tǒng)。47ppt課件3.制造系統(tǒng)的基本類型根據(jù)產(chǎn)品性質(zhì)和生產(chǎn)方式不同4.制造系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)

48ppt課件4.制造系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)48ppt課件5.

提高制造系統(tǒng)總體性能的途徑

注重關(guān)聯(lián)，把握全局，尋求總體優(yōu)化影響關(guān)聯(lián)的因素：

(1)硬件：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

(2)軟件：系統(tǒng)信息影響全局與總體的因素：

(1)系統(tǒng)運行管理與控制

(2)系統(tǒng)模式、指導(dǎo)思想49ppt課件5.提高制造系統(tǒng)總體性能的途徑注重關(guān)聯(lián)，把握全一、系統(tǒng)分析與綜合

1.

制造系統(tǒng)分析

制造系統(tǒng)的分析是指通過理論方法、仿真方法、實驗方法等對已有或處于設(shè)計階段的制造系統(tǒng)進(jìn)行分析，以了解該系統(tǒng)的行為舉止和運行規(guī)律，并獲取該系統(tǒng)的某些性能指標(biāo)。系統(tǒng)分析的目的往往是為了對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)、對系統(tǒng)的運行進(jìn)行優(yōu)化，或作為系統(tǒng)設(shè)計中的一個環(huán)節(jié)（如對待建系統(tǒng)的性能進(jìn)行評估）。

制造系統(tǒng)分析已有較多方法。其中計算機仿真方法應(yīng)用較多。無論采用那種方法對制造系統(tǒng)進(jìn)行分析，最關(guān)鍵的問題，就是建立系統(tǒng)的模型。

2-5制造系統(tǒng)的重要課題50ppt課件一、系統(tǒng)分析與綜合2-5制造系統(tǒng)的重要課題50ppt課件2.制造系統(tǒng)綜合

系統(tǒng)綜合就是根據(jù)已知的對系統(tǒng)各方面的要求，通過系統(tǒng)科學(xué)的理論和方法，產(chǎn)生一滿足所給要求的新系統(tǒng)。在很多情況下，這一過程是從無到有產(chǎn)生一符合給定要求的新系統(tǒng)。在有些情況下，也可在現(xiàn)有系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)校正、系統(tǒng)重構(gòu)等方法產(chǎn)生出比原系統(tǒng)性能更優(yōu)良的新系統(tǒng)。

這一過程可看作為一種變換與處理過程，它在有關(guān)參考模型（如制造模式，管理范式等）的支持下，在相關(guān)信息的支持下，由系統(tǒng)設(shè)計人員借助于計算機和有關(guān)軟件系統(tǒng)，對輸入信息（對未來新系統(tǒng)的要求）進(jìn)行變換、處理，最后產(chǎn)生輸出信息（對未來新系統(tǒng)的描述）。

一、系統(tǒng)分析與綜合

51ppt課件2.制造系統(tǒng)綜合一、系統(tǒng)分析與綜合51pp制造系統(tǒng)綜合的實現(xiàn)過程52ppt課件制造系統(tǒng)綜合的實現(xiàn)過程52ppt課件分階段處理

制造系統(tǒng)的設(shè)計需通過從粗到精、由宏觀到微觀、由全局到局部的多階段。是一個從需求出發(fā)，逐步細(xì)化，最終滿足要求的過程。迭代求解

由于在每一個實施階段中，所要解決的問題往往仍很復(fù)雜，而且很到問題是非結(jié)構(gòu)化的。因此這些設(shè)計階段中很多具體問題的解決，往往還需通過反復(fù)迭代、逐步獲解。

制造系統(tǒng)綜合方法：分階段迭代設(shè)計53ppt課件分階段處理制造系統(tǒng)綜合方法：分階段迭代設(shè)計53ppt課件二、系統(tǒng)管理與控制

制造系統(tǒng)的管理與控制是根據(jù)給定的目標(biāo)和要求，發(fā)揮人的智慧，利用計算機作為手段，對制造系統(tǒng)的運行過程進(jìn)行合理控制，達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)的一門技術(shù)。

管理：上層，宏觀，分析決策為主，實時性低；如經(jīng)營管理、計劃控制、靜態(tài)調(diào)度等?？刂疲旱讓樱⒂^，計算調(diào)節(jié)為主，實時性高；如動態(tài)調(diào)度、過程控制、設(shè)備控制等。2-5制造系統(tǒng)的重要課題54ppt課件二、系統(tǒng)管理與控制2-5制造系統(tǒng)的重要課題54ppt課件

從狹義角度看，制造系統(tǒng)管理與控制是通過對制造過程中的物料、人力、設(shè)備等生產(chǎn)資源的合理計劃、調(diào)度與控制，以縮短產(chǎn)品的制造周期，減少在制品，降低庫存，提高生產(chǎn)資源（特別是主要設(shè)備）的利用率，最終達(dá)到提高生產(chǎn)率的目的。

從廣義上講，管理控制系統(tǒng)的控制對象是制造系統(tǒng)運行中所涉及的所有過程。它包括從輸入生產(chǎn)要素開始到輸出產(chǎn)品和為用戶服務(wù)的全過程，除涉及生產(chǎn)資源外，還包括對市場（銷售市場、供應(yīng)市場）、財務(wù)（資金來源與支出）和工程設(shè)計（產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝路線的設(shè)計與工程設(shè)計改變）等的管理。

制造系統(tǒng)管理與控制的涵義55ppt課件從狹義角度看，制造系統(tǒng)管理與控制是通過對制造過程中的數(shù)

據(jù)

庫反饋信息市場銷售生產(chǎn)過程執(zhí)行層控

制戰(zhàn)術(shù)層控制戰(zhàn)略層控

制指令訂單產(chǎn)品信息流能源流物料流備件制造系統(tǒng)管理控制的實現(xiàn)過程56ppt課件數(shù)據(jù)庫反饋信

在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，一方面生產(chǎn)過程必須按照制造模式確定的規(guī)律運行，即生產(chǎn)過程的運行是受制造模式約束的，另一方面，管理控制系統(tǒng)也將通過信息與生產(chǎn)過程進(jìn)行溝通并左右生產(chǎn)過程的運行（施加影響）。

按照控制工程的觀點，控制=約束+信息，因此可以認(rèn)為，制造系統(tǒng)的管理也是一種控制。

管理控制的特殊性：對象為DEDS，信息處理量比一般自動控制大得多，系統(tǒng)狀態(tài)空間的維數(shù)和變量的個數(shù)也比一般自動控制系統(tǒng)大得多。

現(xiàn)代制造系統(tǒng)的管理與控制必須強調(diào)人的作用，最好的制造管理控制系統(tǒng)應(yīng)是人機最優(yōu)組合的系統(tǒng)。

制造系統(tǒng)管理控制的特殊性57ppt課件在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，一方面生產(chǎn)過程必須按照制造模式確定第三章制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與運行原理3-1概述3-2現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)3-3單元級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理3-4車間級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理3-5工廠級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理3-6跨企業(yè)與全球制造系統(tǒng)58ppt課件第三章制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)3-1概述58ppt課件3-1

概述

現(xiàn)代制造系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上具有多樣性是造成其問題求解復(fù)雜的主要原因之一。因此，如何從總體結(jié)構(gòu)方面找出所具有的共性規(guī)律，具有重要意義。制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)是對制造系統(tǒng)在總體結(jié)構(gòu)方面所具有的共性規(guī)律的描述，是現(xiàn)代制造系統(tǒng)理論基礎(chǔ)的重要內(nèi)容之一。研究體系結(jié)構(gòu)的目的在于揭示制造系統(tǒng)在總體結(jié)構(gòu)方面所具有的規(guī)律性和本質(zhì)特征，從而為解決制造系統(tǒng)的分析、設(shè)計、管理和控制等問題提供必要的依據(jù)。59ppt課件3-1概述現(xiàn)代制造系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上具有多樣性是造成其問

另一方面，制造系統(tǒng)的復(fù)雜性還體現(xiàn)在它所具有的多層次性。因此，在掌握制造系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方面規(guī)律的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解制造系統(tǒng)各組成層次上的體系結(jié)構(gòu)和運行規(guī)律，對于我們更好地駕馭整個制造系統(tǒng)亦具有重要意義。本章內(nèi)容包括：（1）現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)（2）單元級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理（3）車間級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理（4）工廠級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理（5）跨企業(yè)與全球制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理60ppt課件另一方面，制造系統(tǒng)的復(fù)雜性還體現(xiàn)在它所具有的多層次性3-2

現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

由于現(xiàn)代制造系統(tǒng)的復(fù)雜性，要清楚了解其體系結(jié)構(gòu)，必須從多視角去觀察。由此形成了描述制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的多種視圖。其中使用較多的有功能視圖、組織視圖和資源視圖。一、制造系統(tǒng)的功能視圖

功能視圖主要是以制造系統(tǒng)的功能為主線，來描述制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。61ppt課件3-2現(xiàn)代制造系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)由于現(xiàn)代制造系統(tǒng)的圖3-1現(xiàn)代制造系統(tǒng)功能的宏觀描述制造模式其它資源政策現(xiàn)代制造系統(tǒng)（運行）市場信息客戶信息制造物料法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范輸出信息服務(wù)合格產(chǎn)品廢棄物設(shè)備軟件組織圖3-1展開后，可得圖3-2所示的更詳細(xì)的功能描述。62ppt課件圖3-1現(xiàn)代制造系統(tǒng)功能的宏觀描述制造模式其它資源政策現(xiàn)代

圖3-2現(xiàn)代制造系統(tǒng)功能描述

63ppt課件圖3-2現(xiàn)代制造系統(tǒng)功能描述63ppt課件圖3-3經(jīng)營管理功能描述

64ppt課件圖3-3經(jīng)營管理功能描述64ppt課件圖3-4設(shè)計工藝功能描述

65ppt課件圖3-4設(shè)計工藝功能描述65ppt課件圖3-5生產(chǎn)管理功能描述

66ppt課件圖3-5生產(chǎn)管理功能描述66ppt課件圖3-6產(chǎn)品生產(chǎn)功能描述

67ppt課件圖3-6產(chǎn)品生產(chǎn)功能描述67ppt課件二、制造系統(tǒng)的組織視圖

組織視圖描述了制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)。由于制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)是根據(jù)制造模式確定的，而近三十年來制造模式的研究非常活躍，成果層出不窮，因此許多制造企業(yè)都采用了更為先進(jìn)的制造模式，使得近年來現(xiàn)代制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)已從傳統(tǒng)的遞階結(jié)構(gòu)發(fā)展成為多種形式的組織結(jié)構(gòu)。68ppt課件二、制造系統(tǒng)的組織視圖組織視圖描述了制造系統(tǒng)1.遞階結(jié)構(gòu)

遞階結(jié)構(gòu)是最為常見的制造系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)。69ppt課件1.遞階結(jié)構(gòu)遞階結(jié)構(gòu)是最為常見的制造2.分布式結(jié)構(gòu)

制造系統(tǒng)的一種分布式組織結(jié)構(gòu)如下圖所示。制造系統(tǒng)運行管理包括經(jīng)營管理和宏觀生產(chǎn)管理，具體的生產(chǎn)管理權(quán)限下放給獨立制造島。

......70ppt課件2.分布式結(jié)構(gòu)制造系統(tǒng)的一種分布式組織結(jié)構(gòu)如下圖獨立制造島的基本結(jié)構(gòu)71ppt課件獨立制造島的基本結(jié)構(gòu)71ppt課件3.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

72ppt課件3.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)72ppt課件4.動態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)動態(tài)聯(lián)盟組織結(jié)構(gòu)是面向敏捷制造的一種新型組織結(jié)構(gòu)

73ppt課件4.動態(tài)聯(lián)盟結(jié)構(gòu)動態(tài)聯(lián)盟組織結(jié)構(gòu)是面向敏捷制造的一種新型組三、制造系統(tǒng)的資源視圖

制造系統(tǒng)的資源視圖用于描述系統(tǒng)內(nèi)資源的構(gòu)成和流動。

現(xiàn)代制造系統(tǒng)的資源主要包括信息、物質(zhì)、能量和資金等。這些主要資源在制造系統(tǒng)中的流動過程如圖3-12所示。

在上述幾種制造資源中，信息流和物料流相對比較復(fù)雜，本節(jié)將對其作重點介紹。

74ppt課件三、制造系統(tǒng)的資源視圖制造系統(tǒng)的資源視圖用于描述系統(tǒng)圖3-12主要制造資源在制造系統(tǒng)中的流動過程

75ppt課件圖3-12主要制造資源在制造系統(tǒng)75ppt課件1.制造系統(tǒng)的物料流

76ppt課件1.制造系統(tǒng)的物料流76ppt課件2.

制造系統(tǒng)的信息流77ppt課件2.制造系統(tǒng)的信息流77ppt課件3-3單元級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理

一、單元級制造系統(tǒng)的基本概念

單元級制造系統(tǒng)（或稱制造單元）是最基層的制造系統(tǒng)。從廣義上看，工段、班組、FMS、CIMS中的制造單元等，都可看作為單元級制造系統(tǒng)。由于單元級制造系統(tǒng)是組成更高級制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此建立合理的單元級制造系統(tǒng)，并實現(xiàn)單元級制造系統(tǒng)的優(yōu)化管理與控制對于使整個制造系統(tǒng)發(fā)揮出高效益具有重要意義。

78ppt課件3-3單元級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一、單元級制造系統(tǒng)的基本概念78單元級制造系統(tǒng)的功能

根據(jù)上級的指令信息和技術(shù)信息，完成從原材料到成品的物理轉(zhuǎn)換。79ppt課件單元級制造系統(tǒng)的功能根據(jù)上級的指令信息和技術(shù)信息，完成從原

單元級制造系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可用圖3-16所示的模型表示。該系統(tǒng)由n個工作站（如加工工作站、清洗工作站、檢驗工作站等）、一個裝工件站（包含若干工位及工人、機器人等）、一個卸工件站（包含若干工位及工人、機器人等）、一個集中緩沖托盤站（包含若干存放托盤和零件的緩沖工位及裝卸裝置），以及m個運輸裝置（如人力運輸裝置、自動小車、搬運機器人等）等組成。二、單元級制造系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)80ppt課件單元級制造系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可用圖3-16所示的模型表示

圖3-16制造單元的基本結(jié)構(gòu)

L：

裝卸站（入）

U：裝卸站（出）

P：托盤站W(wǎng)：工作站

V：運輸裝置

Q：工件隊列

81ppt課件圖3-16制造單元的基本結(jié)構(gòu)L：裝卸站（入）

零件在制造單元中的流動過程如下：（1）工件（毛坯或半成品）由系統(tǒng)外部送入系統(tǒng)輸入端的輸入緩沖區(qū)中，等待進(jìn)入系統(tǒng)；（2）由裝卸站的工人或機器人將零件（毛坯或半成品）裝上夾具和托盤，等待運輸裝置送往工作站；（3）由運輸裝置將零件送往指定的工作站前的緩沖器，等待加工；（4）由工作站的裝卸裝置（如自動托盤交換裝置、機器人等）將工作站緩沖器中的零件送上機床進(jìn)行加工；（5）若零件完成所有加工工序，則由運輸裝置送往卸卡站緩沖器，等待出線，否則由運輸裝置送往下一工序工作站緩沖器或系統(tǒng)集中緩沖托盤站等待進(jìn)一步加工，即轉(zhuǎn)向（3）；

（6）由裝卸站將已完成本次入線加工任務(wù)的工件從夾具和托盤上卸下，若該工件已完成全部加工任務(wù)，則將其出系統(tǒng)外，否則將其重新送回輸入緩沖區(qū)等待再次進(jìn)線加工，即轉(zhuǎn)向（1）。

82ppt課件零件在制造單元中的流動過程如下：82ppt課件

單元級制造系統(tǒng)的運行過程包括物料加工和管理控制兩條主線。

物料加工主線主要完成兩方面任務(wù)：一是完成與單元級制造系統(tǒng)相關(guān)的物料輸送任務(wù)，如將外部原材料輸入系統(tǒng)、將加工好的成品零件輸送出系統(tǒng)，將在制品在系統(tǒng)內(nèi)各工作站間傳遞和輸送等；二是根據(jù)控制指令和設(shè)計、工藝要求完成零件各工序的加工處理任務(wù)。

三、單元級制造系統(tǒng)的運行原理

83ppt課件單元級制造系統(tǒng)的運行過程包括物料加工和管理控制兩條主

按照上級下達(dá)的生產(chǎn)指令，對單元級制造系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)活動進(jìn)行有效控制，以按規(guī)定的生產(chǎn)控制與管理目標(biāo)高效益地完成全部生產(chǎn)任務(wù)。其主要內(nèi)容包括：對給定生產(chǎn)任務(wù)的優(yōu)化分批，實施單元內(nèi)工作站和其它設(shè)備資源的合理分配和利用，對單元內(nèi)的作業(yè)和資源進(jìn)行動態(tài)調(diào)度，對系統(tǒng)的運行過程進(jìn)行實時監(jiān)控。此外，還需將單元級制造系統(tǒng)的運行狀況向車間級管理控制系統(tǒng)實時反饋。

單元級制造系統(tǒng)管理控制的主要任務(wù)84ppt課件按照上級下達(dá)的生產(chǎn)指令，對單元級制造系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)活動單元級制造系統(tǒng)的運行過程85ppt課件單元級制造系統(tǒng)的運行過程85ppt課件3-4車間級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理

一、車間級制造系統(tǒng)的功能

車間級制造系統(tǒng)的基本功能是組織和管理制造單元的運行，最優(yōu)完成上級下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)。

86ppt課件3-4車間級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一、車間級制造系統(tǒng)的功能86p二、車間級制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)87ppt課件二、車間級制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)87ppt課件三、車間級制造系統(tǒng)的運行原理

88ppt課件三、車間級制造系統(tǒng)的運行原理88ppt課件

在大制造概念下，工廠級制造系統(tǒng)是一個完善的制造系統(tǒng)，它可完成將制造資源（包括制造信息、原材料、能源等）轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎卯a(chǎn)品并保證其正常使用的全過程。

一、工廠級制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)

隨著制造模式的不同，工廠級制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)有較大差異，圖3-21所示為一種典型結(jié)構(gòu)。3-5工廠級制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理

89ppt課件在大制造概念下，工廠級制造系統(tǒng)是一個完善的制造圖3-21工廠級制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)90ppt課件圖3-21工廠級制造系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)90ppt課件二、工廠級制造系統(tǒng)的運行原理

91ppt課件二、工廠級制造系統(tǒng)的運行原理91ppt課件3-6跨企業(yè)與全球制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行原理92ppt課件3-6跨企業(yè)與全球制造系統(tǒng)的92ppt課件作業(yè)：完成一份研究報告題目：適合中國國情的制造系統(tǒng)模式與體系結(jié)構(gòu)的研究93ppt課件作業(yè)：完成一份研究報告題目：93ppt課件第四章制造系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型4-1概述4-2投入產(chǎn)出模型4-3排隊網(wǎng)絡(luò)模型4-4活動循環(huán)圖模型4-5Petri網(wǎng)模型4-6建模中應(yīng)注意的問題94ppt課件第四章制造系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型4-1概述94ppt課件4-1概述一、建立制造系統(tǒng)模型的必要性

模型是研究系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。制造系統(tǒng)模型是對制造系統(tǒng)某一方面本質(zhì)屬性的描述，它以某種確定的形式（如文字、符號、圖形、實物、數(shù)學(xué)公式等）提供關(guān)于該系統(tǒng)的知識。在制造系統(tǒng)研究、開發(fā)和應(yīng)用中使用系統(tǒng)模型具有以下重要意義：

1.有利于加速新系統(tǒng)的研究開發(fā)

2.可降低實驗成本95ppt課件4-1概述一、建立制造系統(tǒng)模型的必要性95ppt課件一、建立制造系統(tǒng)模型的必要性

3.有利于保證安全

4.節(jié)省時間，提高效率

5.簡化操作，易于理解二、制造系統(tǒng)模型的主要類型

在制造系統(tǒng)的研究中，應(yīng)用較多的模型有物理模型和數(shù)學(xué)模型。

1.制造系統(tǒng)的物理模型主要有實體模型、比例模型和相似模型。

2.制造系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型主要包括解析模型、邏輯模型和網(wǎng)絡(luò)模型。96ppt課件一、建立制造系統(tǒng)模型的必要性96ppt課件三、制造系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

1.解析模型以一定的數(shù)學(xué)表達(dá)式去描述制造系統(tǒng)，它是對實際制造系統(tǒng)或系統(tǒng)某一個方面問題的數(shù)學(xué)抽象。通過解析模型，人們有可能分析系統(tǒng)的基本特征和性能參數(shù)。

2.邏輯模型表示制造系統(tǒng)邏輯關(guān)系的模型，如方框圖、活動循環(huán)圖等。

3.網(wǎng)絡(luò)模型利用網(wǎng)絡(luò)圖來描述制造系統(tǒng)的組成元素以及元素之間的相互關(guān)系的模型。97ppt課件三、制造系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型97ppt課件一、簡介

從生產(chǎn)的投入和產(chǎn)出關(guān)系看，制造系統(tǒng)各生產(chǎn)部門（子系統(tǒng)）輸入輸出間的聯(lián)系可用下圖表示。4-2制造系統(tǒng)的投入產(chǎn)出模型98ppt課件一、簡介4-2制造系統(tǒng)的投入產(chǎn)出模型98ppt課件

制造系統(tǒng)各部門間的聯(lián)系是錯綜復(fù)雜的，如何從宏觀和全局的角度去揭示現(xiàn)代制造系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系和內(nèi)在規(guī)律，是現(xiàn)代制造系統(tǒng)研究、開發(fā)和應(yīng)用中的重要問題之一。投入產(chǎn)出模型為解決這一問題提供了一條有效的途徑。投入產(chǎn)出模型是1978年諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎獲得者，美籍俄羅斯經(jīng)濟(jì)學(xué)家瓦西里.列昂節(jié)夫(WassilyLeontief)在復(fù)雜經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)研究方面所做出的重要貢獻(xiàn)。4-2制造系統(tǒng)的投入產(chǎn)出模型99ppt課件制造系統(tǒng)各部門間的聯(lián)系是錯綜復(fù)雜的，如何從宏觀和全局二、投入產(chǎn)出方程

100ppt課件二、投入產(chǎn)出方程100ppt課件101ppt課件101ppt課件三、直接投入量、部門總產(chǎn)量和系統(tǒng)最終產(chǎn)量間的數(shù)學(xué)關(guān)系

102ppt課件三、直接投入量、部門總產(chǎn)量和系統(tǒng)102ppt課件103ppt課件103ppt課件四、總投入量計算公式

問題的提出：

按直接消耗系數(shù)矩陣求出的投入沒有包含間接投入（間接消耗量），因而是不完全的。為此需找出求解總投入（完全消耗量）的計算公式。

104ppt課件四、總投入量計算公式問題的提出：104ppt課件105ppt課件105ppt課件總投入量計算公式推導(dǎo)

106ppt課件總投入量計算公式推導(dǎo)106ppt課件107ppt課件107ppt課件108ppt課件108ppt課件

(1)可全面地、定量地描述制造系統(tǒng)各部門間產(chǎn)品的流動；

(2)可深刻揭示制造系統(tǒng)各部門間的復(fù)雜相互關(guān)系；

(3)可發(fā)現(xiàn)制造系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的不合理之處，進(jìn)而找出結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向；

(4)有助于制造系統(tǒng)的合理計劃與控制，從而實現(xiàn)均衡協(xié)調(diào)運行，獲得總體優(yōu)化。投入產(chǎn)出模型具有以下重要意義：109ppt課件(1)可全面地、定量地描述制造系統(tǒng)各部門間產(chǎn)品的流一、簡介

排隊網(wǎng)絡(luò)是對車間級和單元級等底層制造系統(tǒng)建模的一種常用方法。該方法所基于的理論基礎(chǔ)是排隊論，在對制造系統(tǒng)做出一定假設(shè)的基礎(chǔ)上，可以從宏觀角度給出制造系統(tǒng)某些性能指標(biāo)的解析解，因此在制造系統(tǒng)的性能分析和規(guī)劃設(shè)計等方面得到較多應(yīng)用。

4-3制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)模型110ppt課件一、簡介4-3制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)模型110ppt課件二、排隊現(xiàn)象、排隊系統(tǒng)與排隊網(wǎng)絡(luò)

排隊現(xiàn)象：

城市交通中汽車通過路口的等待、貨物儲運中的順序裝卸、計算機系統(tǒng)中的多任務(wù)處理、生產(chǎn)車間中的作業(yè)調(diào)度等。排隊論：

一種關(guān)于排隊現(xiàn)象的理論。該理論揭示了排隊現(xiàn)象和排隊系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律，為研究排隊現(xiàn)象，建立合理的排隊系統(tǒng)，指導(dǎo)排隊系統(tǒng)的優(yōu)化運行等奠定了理論基礎(chǔ)。111ppt課件二、排隊現(xiàn)象、排隊系統(tǒng)與排隊網(wǎng)絡(luò)排隊現(xiàn)象：111ppt課件排隊系統(tǒng)：由到達(dá)過程，排隊規(guī)則和服務(wù)機構(gòu)三個基本部分組成。

到達(dá)過程：描述顧客的來源和顧客依何種方式到達(dá)排隊系統(tǒng)的過程。排隊規(guī)則：確定如何從等待服務(wù)的顧客中選取下一個服務(wù)對象。常見的排隊規(guī)則有：隨機服務(wù)、先到先服務(wù)、按優(yōu)先級服務(wù)。服務(wù)機構(gòu)：完成對所有顧客的服務(wù)。一般一個服務(wù)機構(gòu)由若干服務(wù)臺組成，描述其特性的參數(shù)有：服務(wù)臺數(shù)量、排列方式、服務(wù)時間分布等。112ppt課件排隊系統(tǒng)：到達(dá)過程：描述顧客的來源和顧客依何種方式到

在許多情況下，進(jìn)入排隊系統(tǒng)的顧客有多種類型，而且所需的服務(wù)也是多種多樣的。由此產(chǎn)生了更為復(fù)雜的排隊系統(tǒng)---排隊網(wǎng)絡(luò)，也稱為多節(jié)點排隊系統(tǒng)(一個服務(wù)機構(gòu)被視為一個節(jié)點)。

排隊網(wǎng)絡(luò)：可對多種顧客進(jìn)行多種服務(wù)的排隊系統(tǒng)113ppt課件在許多情況下，進(jìn)入排隊系統(tǒng)的顧客有多種類型，而且所需三、制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)模型

1．制造過程中的排隊現(xiàn)象

2．制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)模型對于制造系統(tǒng)中的排隊現(xiàn)象，同樣可以通過排隊理論進(jìn)行描述和分析。例如，對于一臺或一組相同功能的加工設(shè)備對相同類型零件進(jìn)行加工的情況，可用排隊系統(tǒng)進(jìn)行描述，對于由多種類型設(shè)備組成的加工單元和車間對多種類型零件進(jìn)行加工的情況，則可用排隊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行描述。114ppt課件三、制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)模型1．制造過程中的排隊現(xiàn)象11

制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)模型就是通過排隊網(wǎng)絡(luò)來對制造系統(tǒng)的某些特征和屬性進(jìn)行描述。例如，利用排隊網(wǎng)絡(luò)模型可以描述系統(tǒng)的宏觀運行過程，由此可了解系統(tǒng)的宏觀狀態(tài)和性能指標(biāo)，如系統(tǒng)中各設(shè)備的繁忙程度，負(fù)荷不均勻的程度，系統(tǒng)的生產(chǎn)速度、系統(tǒng)的運行效率等。作為一種模型，用排隊網(wǎng)絡(luò)對制造系統(tǒng)進(jìn)行描述需做某些方面的假設(shè)，例如，認(rèn)為零件以某種概率分布進(jìn)入系統(tǒng)和到達(dá)各工位（服務(wù)機構(gòu)）進(jìn)行加工，并且工位前的緩沖存儲空間足夠大，可以容納所有到達(dá)該工位等待加工的零件等。115ppt課件制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)模型就是通過排隊網(wǎng)絡(luò)來對制造系統(tǒng)的四、制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)建模實例

排隊理論用于制造系統(tǒng)建模始于20世紀(jì)70年代末。柔性制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)模型就是其典型例子之一。一用于加工箱體類零件的柔性制造系統(tǒng)（FMS）由m臺加工中心、一臺自動運輸小車、n個托盤和若干個分布于各加工中心處的緩沖存儲裝置等組成。該FMS的工作過程為，首先將零件（毛坯或半成品）安裝于夾具上等待進(jìn)入系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)送出一個加工完的零件時，裝卸人員即將其從托盤上卸下，然后將等待進(jìn)入系統(tǒng)的新零件固定于空出的托盤上，并隨托盤一起進(jìn)入系統(tǒng)，由自動小車運送到工藝規(guī)程規(guī)定的工位進(jìn)行加工。一道工序加工完后再由自動小車運送到下一工序的加工設(shè)備處加工。若零件在該系統(tǒng)中的所有工序都已完成，則由自動小車將其送到系統(tǒng)外。

116ppt課件四、制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)建模實例排隊理論用于制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)模型加工完了的零件被毛坯或半成品所取代，系統(tǒng)內(nèi)的工件數(shù)量為常數(shù)，等于托盤數(shù)量n。117ppt課件柔性制造系統(tǒng)的排隊網(wǎng)絡(luò)模型加工完了的零件被毛坯或半成品所取代一、簡介

對于制造系統(tǒng)某些本質(zhì)屬性的描述，目前還難以建立其精確的解析模型，因此建立系統(tǒng)的邏輯模型便成為分析和研究制造系統(tǒng)的另一種重要手段?；顒友h(huán)圖（ActivityCycleDiagram，簡稱ACD）即為一種建立制造系統(tǒng)邏輯模型的有利工具。4-4制造系統(tǒng)的活動循環(huán)圖模型118ppt課件一、簡介4-4制造系統(tǒng)的活動循環(huán)圖模型118ppt課件

(1)實體：一個系統(tǒng)的邊界內(nèi)部的對象，如機床、工件、夾具、小車等。

(2)屬性：實體的特征或特性，如機床的忙態(tài)、閑態(tài)等。

(3)狀態(tài)：在某時間點上，對系統(tǒng)所有實體和屬性的描述。

(4)活動：導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變的進(jìn)程，如機床加工零件的進(jìn)程等。

(5)事件：系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生的瞬間變化，如一項活動的開始或結(jié)束、一個實體的屬性值的改變等。二、基本術(shù)語119ppt課件(1)實體：一個系統(tǒng)的邊界內(nèi)部的對象，如機床、工件、

(6)過程：由事件的時間序列及若干活動組成。三、實體行為模式的圖解描述

(1)實體的狀態(tài)：活動態(tài)(活動)，矩形框表示等待態(tài)(隊列)，圓或橢圓表示

(2)實體的行為模式：由若干個活動態(tài)與等待態(tài)交替進(jìn)行的循環(huán)。即：任何一類實體，其狀態(tài)變化符合：

???->隊列->活動->隊列->活動->???實體到達(dá)事件服務(wù)開始事件服務(wù)結(jié)束事件活動過程120ppt課件(6)過程：由事件的時間序列及若干活動組成。三、實體行

(3)活動與隊列的類型：

a)直聯(lián)活動：如果在任何情況下，某一活動的完成，其后續(xù)活動都立即開始，則此后續(xù)活動稱為直聯(lián)活動。此時，這兩活動間的隊列稱為虛擬隊列。本例中的“準(zhǔn)備好”隊列就是虛擬隊列。

b)合作活動：一個活動要求多于一類實體參加才能開始，則稱其為合作活動。本例中的“安裝”即為合作活動。

加工安裝工人等待準(zhǔn)備好機床停止實體：機床、工人121ppt課件(3)活動與隊列的類型：加工安裝工人準(zhǔn)備機床實體：四、基于活動循環(huán)圖的制造系統(tǒng)建模例有一簡單加工系統(tǒng)，含有兩類實體：機床和工人，機床是半自動的，工人安裝工件。機床有兩種活動：“安裝”和“加工”。工人有一種活動：“安裝”。

加工安裝停止就緒等待機床(3)循環(huán)工人(1)循環(huán)D=10D=3122ppt課件四、基于活動循環(huán)圖的制造系統(tǒng)建模加工安裝停止就緒等待機床(3

(1)每一類實體的數(shù)量標(biāo)注圖上的圓括號中，活動周期（持續(xù)時間）標(biāo)注于矩形框下方。

(2)如果一個活動要求多于一類實體參加，那么，只有當(dāng)每一實體類中至少有一個實體在該活動的緊前隊列中存在時，此活動才能開始。在本例的情況下，若活動“安裝”能開始，則必須有一個工人在隊列“等待”中和一臺機床在隊列“停止”中。如果其中之一不在而另一個在的話，則后者將被迫在隊列中等待。建立活動循環(huán)圖的規(guī)定：123ppt課件(1)每一類實體的數(shù)量標(biāo)注圖上的圓括號中，活動周期五、活動循環(huán)圖的特點

(1)按照實體類的行為模式建立，與實體類中的實體數(shù)量無關(guān)。因此，同一活動循環(huán)圖既可描述大系統(tǒng)也可描述小系統(tǒng)。

(2)活動循環(huán)圖與實體類型和執(zhí)行活動所要求的周期無關(guān)。

(3)從圖上能立刻辨認(rèn)出活動的類型，活動所要求的實體類型和數(shù)量，以及每類實體所要參加的活動。這為系統(tǒng)的邏輯過程討論提供了直觀、有效的基礎(chǔ)。

(4)活動循環(huán)圖模型的計算機算法簡單，便于仿真等方法的實施。124ppt課件五、活動循環(huán)圖的特點124ppt課件機床1機床3機床4機床2小車裝卸區(qū)成品毛坯六、活動循環(huán)圖建模舉例柔性制造系統(tǒng)布局圖125ppt課件機床1機床3機床4機床2小車裝卸區(qū)成品毛坯六、活動循環(huán)圖建模

裝工件毛坯運到裝卸站移下機床

卸工件成品外部交換開放車空機床空加工移上機床運離裝卸站上臺空上臺滿下臺滿下臺空有空等待完畢原新工件工人裝卸站托盤上臺下臺機床小車柔性制造系統(tǒng)的活動循環(huán)圖模型

126ppt課件裝毛坯運到移下卸成品外部交換開放車空機床加工移第五章制造系統(tǒng)性能分析5-1概述5-2基于排隊理論的分析方法5-3計算機仿真分析方法5-4Petri網(wǎng)分析方法5-5基于隨機過程理論的分析法127ppt課件第五章制造系統(tǒng)性能分析5-1概述127ppt課件5-1

概述一、系統(tǒng)分析的目的

1.對已有系統(tǒng)，了解其靜、動態(tài)行為，求出其性能指標(biāo)，以便對系統(tǒng)的運行狀況進(jìn)行改進(jìn)（如計劃、調(diào)度、控制等方面的改進(jìn)）。

2.對于系統(tǒng)設(shè)計，作為其迭代流程中的一個環(huán)節(jié)，為方案、結(jié)構(gòu)和參數(shù)優(yōu)化等提供準(zhǔn)確信息。128ppt課件5-1概述一、系統(tǒng)分析的目的128ppt課件二、系統(tǒng)分析方法

1.基于排隊理論的分析方法從宏觀角度分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能

2.計算機仿真分析方法詳細(xì)了解系統(tǒng)的靜動態(tài)行為，全面分析系統(tǒng)性能

3.Petri網(wǎng)分析方法從宏觀角度了解系統(tǒng)行為，分析系統(tǒng)性能

4.基于隨機過程理論的分析方法從統(tǒng)計角度分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能5-1

概述（續(xù)）129ppt課件二、系統(tǒng)分析方法5-1概述（續(xù)）129ppt課件5-2

基于排隊理論的分析方法一、系統(tǒng)模型工位1毛坯零件q1qmq2qm-1工位2工位m-1工位m130ppt課件5-2基于排隊理論的分析方法一、系統(tǒng)模型工位1毛坯q1q

1.系統(tǒng)組成系統(tǒng)由M個工位組成，每個工位由多個服務(wù)臺（機床、運輸裝置等）組成，第i個工位的服務(wù)臺數(shù)用Si表示，第M工位為輸送工位，稱為網(wǎng)絡(luò)的中央服務(wù)臺。

2.假設(shè)條件

(1)系統(tǒng)是封閉的，加工完了的零件立即被毛坯所取代（由虛設(shè)工位完成），系統(tǒng)內(nèi)的工件數(shù)量為常數(shù)，等于托盤數(shù)量N。

(2)工位前的隊列可以容納所有到達(dá)該工位的工件，即系統(tǒng)不會發(fā)生阻塞現(xiàn)象。131ppt課件1.系統(tǒng)組成131ppt課件二、系統(tǒng)參數(shù)

1.工位數(shù)量M2.每一工位的服務(wù)臺數(shù)量Si3.托盤（工件）數(shù)量N4.訪問頻數(shù)q1，q2，…，qM

，取決于工件的加工路線，統(tǒng)計得出。也可假設(shè)為某種概率分布。

q1，q2，…，qM-1

表示輸送裝置向工位

1，2，…，M-1

輸送工件的概率，

qM

表示工件加工完畢的概率。

5.工位i

的平均工作速率Wi

W1–WM-1

平均加工速率（件/分）

ti=1/Wi

平均加工時間

WM

平均輸送速率（次/分）

tM=1/WM

平均輸送時間132ppt課件二、系統(tǒng)參數(shù)132ppt課件三、系統(tǒng)性能分析

1.工位利用率Ui

定義1：在一個長的運行期間內(nèi)，工位處于繁忙狀態(tài)的時間比例稱為工位利用率。定義2：在長的運行期間內(nèi)，工位中處于繁忙狀態(tài)的服務(wù)臺數(shù)量稱為工位利用率，即如果工位只有一個服務(wù)臺，兩種定義等效133ppt課件三、系統(tǒng)性能分析133ppt課件因穩(wěn)態(tài)時，工位i的輸出率應(yīng)等于輸入率，即所以式中因所以將其稱為相對利用率。134ppt課件因穩(wěn)態(tài)時，工位i的輸出率應(yīng)等于輸入率，即134ppt課件

2.系統(tǒng)生產(chǎn)率P

單位時間內(nèi)輸出加工完畢的零件數(shù)量稱為系統(tǒng)生產(chǎn)率，其計算公式為

3.極限生產(chǎn)率Pm

極限生產(chǎn)率由系統(tǒng)中的“瓶頸”工位出現(xiàn)的飽和所限制。設(shè)“瓶頸”工位的編號為b，則其極限利用率為只有一個服務(wù)臺時135ppt課件2.系統(tǒng)生產(chǎn)率P135ppt課件只有一個服務(wù)臺時136ppt課件只有一個服務(wù)臺時136ppt課件

“瓶頸”工位的確定：因為最易達(dá)到飽和的將是具有最大相對利用率且服務(wù)臺數(shù)最少的工位，所以ri/Si

最大的工位就是“瓶頸”工位b。制造系統(tǒng)輸出輸入4.工件平均通過時間T

設(shè)系統(tǒng)內(nèi)有N個工件，從穩(wěn)態(tài)上看，有以下關(guān)系平均通過時間137ppt課件“瓶頸”工位的確定：制造系統(tǒng)輸出輸入4.工件

(3)實際平均通過時間T：隨著N增加，工件開始相互競爭資源，各工位前出現(xiàn)排隊現(xiàn)象，工件通過系統(tǒng)所耗費的時間越來越多（因排隊等待時間越來越長）。因此，工件在系統(tǒng)內(nèi)的平均通過時間為N的函數(shù)，即

5.系統(tǒng)效率

(1)暢流時間T*：工件通過各工位不需排隊，

T*等于各工序加工處理時間和輸送時間之和。

(2)理想生產(chǎn)率P*：理論上，如果工件互不干擾，系統(tǒng)內(nèi)具有N個工件時，系統(tǒng)的理想生產(chǎn)率為138ppt課件(3)實際平均通過時間T：5.系統(tǒng)效率138ppt

(5)系統(tǒng)效率E：

(4)實際生產(chǎn)率P(N)：139ppt課件(5)系統(tǒng)效率E：(4)實際生產(chǎn)率P(N)：139(6)關(guān)于系統(tǒng)效率的評述：

E表達(dá)了實際生產(chǎn)率接近理想生產(chǎn)率的程度；

E也度量了有效生產(chǎn)時間（加工和輸送等時間之和）與系統(tǒng)內(nèi)總耗費時間的比例；由于系統(tǒng)效率的降低是工件擁擠相互影響而引起的，因此E也是系統(tǒng)擁擠程度的綜合指標(biāo)。140ppt課件(6)關(guān)于系統(tǒng)效率的評述：140ppt課件141ppt課件141ppt課件5-3計算機仿真分析方法一、基本概念

1.

仿真的定義：在建立系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，借助于在計算機上的實驗，對系統(tǒng)模型按一定規(guī)則由一個狀態(tài)變換為另一個狀態(tài)的動態(tài)行為進(jìn)行描述。

2.仿真的特點：仿真是一種“人造的”實驗手段。通過仿真實驗，可以對所研究的系統(tǒng)進(jìn)行類似于物理實驗的實驗。它與現(xiàn)實系統(tǒng)實驗的主要差別在于：仿真實驗依據(jù)的不是實際系統(tǒng)本身及其存在的實際環(huán)境，而是作為實際系統(tǒng)的映象—系統(tǒng)模型及其相應(yīng)的“人工”環(huán)境。因此，仿真結(jié)果的正確程度取決于仿真模型和輸入數(shù)據(jù)正確反映實際情況的程度。142ppt課件5-3計算機仿真分析方法一、基本概念142ppt課件二、制造系統(tǒng)仿真分析的步驟：

(1)問題描述、原始數(shù)據(jù)收集（如生產(chǎn)計劃、工藝路線、設(shè)備數(shù)據(jù)等）。

(2)仿真建模根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、問題描述和原始數(shù)據(jù)，建立盡可能符合實際的仿真模型。

(3)實驗設(shè)計確定仿真方案、仿真次數(shù)、仿真時間、初始狀態(tài)等。

(4)仿真運行編程、輸入?yún)?shù)、運行、數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

(5)結(jié)果分析根據(jù)仿真運行過程的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計算系統(tǒng)的性能指標(biāo)，如設(shè)備利用率、隊列長度、系統(tǒng)生產(chǎn)率、工件平均通過時間等。

143ppt課件二、制造系統(tǒng)仿真分析的步驟：143ppt課件三、基于活動循環(huán)圖的仿真算法

1.輸入信息

(1)每一活動的活動周期（持續(xù)時間），如機床的加工時間等。

(2)每一隊列的排隊規(guī)則，如FCFS、SPT。

(3)系統(tǒng)的初始狀態(tài)，如初始隊列長度等。

2.仿真算法最小時鐘原則三階段離散事件仿真算法

A階段（時鐘推進(jìn)）：檢查每一活動的活動時間剩余值，選擇最小值作為時鐘推進(jìn)量，進(jìn)行時鐘推進(jìn)。進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和動態(tài)圖形顯示。若仿真時間未到終值，轉(zhuǎn)入B階段，否則結(jié)束。144ppt課件三、基于活動循環(huán)圖的仿真算法144ppt課件

B階段（狀態(tài)更新）：檢查每一活動，終止那些活動時間剩余值等于零的活動，有關(guān)變量置終止?fàn)顟B(tài)（實體轉(zhuǎn)入隊列等），轉(zhuǎn)入C階段。

C階段（活動掃描）：檢查每一活動，看其開始條件是否滿足，如滿足，則計算該活動的活動時間，有關(guān)實體進(jìn)入活動狀態(tài)，轉(zhuǎn)入A階段。145ppt課件B階段（狀態(tài)更新）：145ppt課件3.仿真算法的運行過程例三臺機床和一個工人組成的加工系統(tǒng)初態(tài)：停止隊列有3臺機床等待隊列有1個工人安裝活動停止加工活動停止加工安裝停止就緒等待機床(3)循環(huán)工人(1)循環(huán)D=10D=31.2.31146ppt課件3.仿真算法的運行過程加工安裝停止就緒等待機床(3)工人仿真運行過程第一遍A階段：時鐘推進(jìn)=0時鐘=0B階段：無活動終止，無狀態(tài)更新C階段：一號機安裝開始，活動時間=3加工安裝停止就緒等待機床(3)循環(huán)工人(1)循環(huán)D=10D=32.3147ppt課件仿真運行過程加工安裝停止就緒等待機床(3)工人(1)D=10第二遍A階段：時鐘推進(jìn)=3時鐘=3B階段：一號機安裝結(jié)束，活動時間=3-3=0C階段：二號機安裝開始，活動時間=3

一號機加工開始，活動時間=10加工安裝停止就緒等待機床(3)循環(huán)工人(1)循環(huán)D=10D=33148ppt課件第二遍加工安裝停止就緒等待機床(3)工人(1)D=10D=3加工安裝停止就緒等待機床(3)循環(huán)工人(1)循環(huán)D=10D=3第三遍A階段：時鐘推進(jìn)=3，時鐘=6B階段：二號機安裝結(jié)束，活動時間=3-3=0

一號機加工繼續(xù)，活動時間=10-3=7C階段：三號機安裝開始，活動時間=3

二號機加工開始，活動時間=10149ppt課件加工安裝停止就緒等待機床(3)工人(1)D=10D=3第三遍第四遍A階段：時鐘推進(jìn)=3，時鐘=9B階段：三號機安裝結(jié)束，活動時間=3-3=0

一號機加工繼續(xù)，活動時間=7-3=4

二號機加工繼續(xù)，活動時間=10-3=7C階段：三號機加工開始，活動時間=10

停止隊列空，安裝不能開始加工安裝停止就緒等待機床(3)循環(huán)工人(1)循環(huán)D=10D=31150ppt課件第四遍加工安裝停止就緒等待機床(3)工人(1)D=10D=3第五遍A階段：時鐘推進(jìn)=4，時鐘=13B階段：一號機加工結(jié)束，活動時間=4-4=0

二號機加工繼續(xù)，活動時間=7-4=3

三號機加工繼續(xù)，活動時間=10-4=6C階段：一號機安裝開始，活動時間=3加工安裝停止就緒等待機床(3)循環(huán)工人(1)循環(huán)D=10D=3