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肖曙紅第二章先進制造哲理、管理技術和生產(chǎn)模式先進制造技術Advanced

Manufacturing

Technology第二章先進制造哲理、管理技術和生產(chǎn)模式Advanced

ManufacturingPhilosophy,

management

and

ProductionModel2本章主要內(nèi)容◆

先進生產(chǎn)模式概述◆

成組技術（GT）◆

計算機集成制造（CIM）◆

并行工程（CE）◆

制造資源計劃（MRPⅡ）與企業(yè)資源計劃（ERP）◆

全面質(zhì)量管理（TQC）◆

精良生產(chǎn)（LP）◆

敏捷制造（AM）◆

智能制造（IM）◆

可重構制造（ＲM）◆低碳制造（LCM)3先進生產(chǎn)模式先進生產(chǎn)模式概述◆

精良生產(chǎn)（Lean

Production,

LP）

精良生產(chǎn)是對日本豐田公司生產(chǎn)方式的一種描述，其實質(zhì)是除掉生產(chǎn)活動中的一切

“冗余”，實行準時生產(chǎn)（Just

In

Time

——

JIT）。◆

敏捷制造（Agile

Manufacturing,

AM）

敏捷制造提出“虛擬企業(yè)”的概念，意在建立柔性化、模塊化的設計方法和制造系統(tǒng)的基礎上，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部與外部更廣泛的集成，以進一步增強快速響應市場能力和形成競爭優(yōu)勢?！粲嬎銠C集成制造

(Computer

Integrated

Manufacturing,

CIM)

計算機集成制造系統(tǒng)CIMS是在自動化技術、信息技術及制造技術的基礎上，通過計算機及軟件系統(tǒng)，將制造工廠全部生產(chǎn)活動所需的各種分散的自動化系統(tǒng)有機地集成起來。CIMS一詞在1974年由美國JosephHarrington博士提出，80年代初被廣泛接受。4先進生產(chǎn)模式◆制約條件理論（Theory

of

constraints,

TOC）

猶太人物理學家Eliyahu

M.

Glodratt從

最優(yōu)生產(chǎn)技術（OptimalProduction

Technique,

OPT）發(fā)展形成的理論。系統(tǒng)的一切優(yōu)化都應該圍繞著這個系統(tǒng)的最薄弱的環(huán)節(jié)進行。以瓶頸工序為中心的生產(chǎn)計劃技術，也稱為“擊鼓、緩沖與繩索(Drum,

Buffer,

Rope)”方法。瓶頸工序前面設比較大的制品庫存，瓶頸工序后面不設在制品庫存，瓶頸工序要定期保養(yǎng)，一般工序不追求設備開動率?！艟G色制造

(Green

Manufacturing,

GM)

又稱環(huán)境意識制造(Environmentally

conscious

manufacturing,

ECM)、面向環(huán)境的制造(Manufacturing

for

environment,MFE)。綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，其目標使得產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對環(huán)境的負面影響最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。類似的概念有清潔生產(chǎn)(Clean

Production,

CP)。還有一個重要的分支就是再制造工程(Again

Manufacturing)。5先進生產(chǎn)模式◆智能制造

(Intelligent

Manufacturing,

IM)由日本東京大學Hiroyuki

Yoshikawa在1989年提出。在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，以一種高度柔性與高度集成的方式，通過計算機來模擬人類專家的制造智能活動，對制造問題進行分析、判斷、推理、構思和決策?！艨焖俜磻圃欤≦uick

Response

Manufacturing,

QRM)

快速反應（Quick

Response，QR）是從美國的紡織服裝行業(yè)發(fā)展起來的。為了快速響應顧客的需求，制造商、供應商和分銷商要緊密合作，通過共享信息來共同預測未來的需求，并且持續(xù)監(jiān)視需求的變化以獲得新的機會。初期的基本組成：流通管理、產(chǎn)品的快速設計與多樣化開發(fā)、電子數(shù)據(jù)交換(EDI)?，F(xiàn)在已溶入更多的先進的生產(chǎn)和管理技術。還包括：1)供應鏈流程再造，如基于價值增值的分銷戰(zhàn)術、基于時間的配送戰(zhàn)術等。2)后勤網(wǎng)絡的集成。6先進生產(chǎn)模式◆網(wǎng)絡與虛擬化制造

(Network

&

Virtual

Manufacturing)

可重構制造系統(tǒng)(Re-configurable

Manufacturing

System)

既能快速的響應市場需求，又能廉價地重構原有的制造單元。

CALS系統(tǒng)(Computer

Aided

Logistics

Support,

計算機輔助后勤支持系統(tǒng)，

Commerce

at

Light

Speed,

光速商業(yè))

。合同制造(Contract

Manufacturing)

虛擬制造(Virtual

Manufacturing,

VM)，又稱擬實制造。分散化網(wǎng)絡制造(Dispersed

Network

Manufacturing

System,

DNMS)◆全面制造管理

(Total

Manufacturing

Management,

TMM)

以“發(fā)展高度柔性、零缺陷和最小流轉(zhuǎn)時間的生產(chǎn)系統(tǒng)”為組織目標的先進管理模式。主要包括：準時生產(chǎn)(JIT)、全面工業(yè)工程、全面生產(chǎn)維護、工序控制、質(zhì)量改進。7制造與制造技術企業(yè)戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變8

2.1

成組技術Group

Technology

(GT)9成組技術（GT）成組技術◆成組技術是研究和發(fā)掘生產(chǎn)活動中有關事物的相似性，并充分利用它把相似的問題分類成組，尋求解決這一類問題的相對統(tǒng)一的最優(yōu)方案，以取得期望的經(jīng)濟效果?！魴C械制造領域，應用成組技術將多種零件按其相似性分類成組，并以零件組為基礎組織生產(chǎn)，以使產(chǎn)品的設計、制造工藝、生產(chǎn)管理更趨合理化?！魴C械零件之間的相似性 零件結(jié)構特征的相似性 零件材料特征的相似性 零件制造工藝的相似性◆應用：產(chǎn)品的設計、加工工藝、生產(chǎn)管理(成組生產(chǎn)單元)102.2計算機集成制造ComputerIntegratedManufacturing(CIM)11計算機集成制造（CIM）CIM的由來和發(fā)展◆CIM（ComputerIntegratedManufacturing）一詞首先由Dr.J.Harrington于1973年提出，其兩個基本觀點：1）企業(yè)生產(chǎn)活動的各個環(huán)節(jié)，從市場分析、產(chǎn)品設計、加工制造、經(jīng)營管理到售后服務是一個統(tǒng)一的不可分割的整體。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)。◆CIM概念提出后，未被立即接受，因條件不成熟。直至20世紀80年代初，各項單元技術（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)濟效果，需要將這些“孤島”集成起來，CIM概念受到重視并被實施。12計算機集成制造（CIM）◆20世紀80年代中、后期，CIM逐漸開始實施，并顯示出明顯效益——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了社會的發(fā)展，另一方面也給企業(yè)造成了嚴酷的“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E（Environment）——環(huán)保為實現(xiàn)這一目標，CIM是一種強有力的形式。13計算機集成制造（CIM）CIM及CIMS的定義◆歐共體CIM-OSA（開放體系結(jié)構）課題委員會：CIM是將人及其經(jīng)營知識和能力與信息技術和制造技術綜合應用，以提高制造型企業(yè)的生產(chǎn)率和響應能力。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?！鬋IM與CIMS ◎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。14計算機集成制造（CIM）◆CIM是生產(chǎn)組織的一種哲理、思想和方法1)CIM是信息技術和生產(chǎn)技術的綜合應用，目的是要提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和市場響應能力。信息技術：以信息集成為特征的各項單元技術的集成、組織的集成乃至人的集成。生產(chǎn)技術：CIM包含企業(yè)的全部各項單元技術，是生產(chǎn)的高度柔性自動化，比傳統(tǒng)的加工自動化范圍要大的多。

2)CIM以集成為核心，以整體優(yōu)化為目標。15計算機集成制造（CIM）◆討論：CIM的核心是集成，而集成的本質(zhì)是信息集成。整體優(yōu)化是CIM的目標（相對于自動化孤島）。3M（人、機器、管理）集成，其中人是核心。普渡大學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)學形式或計算機程序描述的部分，生產(chǎn)活動中的這一部分內(nèi)容可用計算機來進行處理。 ★Innovation（創(chuàng)新）——生產(chǎn)活動中無法用數(shù)學形式或計算機程序描述的部分，這一部分內(nèi)容仍需人來完成。

他認為工業(yè)革命使人變成了機器的奴隸，新技術革命則要“恢復人格”（Humanlization）。

SME的“制造企業(yè)輪圖”（圖2-1）也強調(diào)以人為本。16計算機集成制造（CIM）◆

展示CIMS體系結(jié)構的平面圖圖2-1美國制造業(yè)工程師計算機和自動化技術委員會CASA/SME的“制造企業(yè)輪圖”（第三版1993）通過CIMS使企業(yè)知識共享17計算機集成制造（CIM）◆CIM往往和人們經(jīng)常提到的“三無工廠”（無圖紙、無庫存、無人化),“3J”（Justintime，Justincase，Justinsupply）等概念相聯(lián)系?！鬋IMS的實現(xiàn)程度受企業(yè)經(jīng)營環(huán)境的制約，與企業(yè)的技術水平、投資能力、經(jīng)營戰(zhàn)略等相聯(lián)系，決定了CIMS是一個多層次、多模式、動態(tài)發(fā)展、逐漸向理想狀態(tài)趨近的系統(tǒng)?！舾鉉IM是非常復雜的事情，是一項高投入、高風險的項目，必須審慎行事（20世紀80年代只有少數(shù)公司獲得成功）。18美國1990年調(diào)查了不同規(guī)模的165家企業(yè)應用與計算機相關的制造技術情況，表明高度自動化技術因投資較大而應用較少。計算機集成制造（CIM）19計算機集成制造（CIM）CIMS的體系結(jié)構指以信息的觀點建立的企業(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2-3）。

圖2-3CIMS功能模型20計算機集成制造（CIM）實現(xiàn)CIMS的技術方案為了物理的實現(xiàn)上述CIMS功能模型，通常采用開放、分布、遞階控制的技術方案?！糸_放：標準化應用軟件環(huán)境◆分布：CIMS各分系統(tǒng)（分系統(tǒng)內(nèi)子系統(tǒng)）均有獨立的數(shù)據(jù)處理能力，一個分系統(tǒng)（子系統(tǒng)）失敗，不影響其它分系統(tǒng)（子系統(tǒng)）工作；還指網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)各節(jié)點和資源的可操作性。◆遞階控制結(jié)構（計算機多級控制結(jié)構）：通常將CIMS大系統(tǒng)分成幾個層次——工廠級、車間級、單元級、工作站級、設備級等五個層次。21計算機集成制造（CIM）階段劃分CIMS是一項龐大的、高投資、高風險的工程，為減小風險，提高成功率，應分階段進行。通常分為以下5個階段：①可行性論證;②系統(tǒng)初步設計;③系統(tǒng)詳細設計;④系統(tǒng)實施;⑤系統(tǒng)運行與維護。22計算機集成制造（CIM）國內(nèi)外發(fā)展簡況◆美國：不僅企業(yè)重視，國家也極為重視，認為CIM是奪回失去市場、取得競爭成功的關鍵技術，并將不可逆轉(zhuǎn)地成為21世紀占主導地位的新的生產(chǎn)方式。20世紀80年代初，美國國家標準局（NBA）所屬MRF（自動化研究實驗基地）建立了世界上第一CIMS實驗系統(tǒng)（見圖2-6）。◆歐共體：1984年開始實施ESPRIT（歐洲信息技術研究戰(zhàn)略計），在130個合作項目中，關于CIM的項目占28項?！羧毡荆篊NC、DNC、FMS已處于世界領先地位，1985年通產(chǎn)省主持開發(fā)“筑波綜合實驗工廠”，相當于CIMS實驗基地?！粜录悠?、以色列、韓國、巴西、南非等：也在積極跟蹤和發(fā)展CIM技術。23計算機集成制造（CIM）國內(nèi)發(fā)展簡況◆863計劃◎目標：跟蹤世界高技術最新發(fā)展◎自動化領域兩個主題：1）CIM；2）工業(yè)機器人◎

組織與領導機構（圖2-7）：自動化領域總體戰(zhàn)略、分階段戰(zhàn)略部署，對外合作，總經(jīng)費，年度經(jīng)費分配，學術領導具體領導各項工作展開。專題學術領導，組長由主題專

家組成員擔當。圖2-7

863自動化領域組織結(jié)構24計算機集成制造（CIM）◆CIMS實驗工程（CIMS—ERC）

1987.6——可行性論證 1988.3——通過國家評審 1988.5～1989.5——總體設計 1989.6～1992.12——開發(fā)實施 1993.3——國家驗收1994年獲美國CASA/SME（美國機械工程師協(xié)會計算機與自動化系統(tǒng)分會）“UniversityLEADAward”（大學領先獎）◎技術原則：

1）包括實際工廠主要功能遞推結(jié)構；2）最小配置實際制造環(huán)境；3）采用開放系統(tǒng)概念，多廠家設備（軟、硬件）集成；4）以信息集成為主，不追求機械設備完善；5)自頂向下設計與自下而上實現(xiàn)相結(jié)合。25計算機集成制造（CIM）◎主要組成部分

1）信息系統(tǒng)實驗室—清華大學主樓6層，硬件包括：主機+15臺計算機（SUN8臺，HP4臺，DEC3臺）+13臺國產(chǎn)機2）制造系統(tǒng)實驗室—清華大學精儀系底層，硬件包括：車削MC+立式MC+臥式MC+CMM+清洗站+運輸小車3）通訊管道（光纜）約1000m（基于TCP/IP）◎主要成果

1）基于OSAM*模型的DBMS，建立了九個共享數(shù)據(jù)庫；2）開發(fā)了計算機局網(wǎng)監(jiān)控、測試軟件，完成了TCP/IP向MAP/TOP的過渡；3）一體化仿真支持軟件原型系統(tǒng)；4）系統(tǒng)設計軟件工具IDEF0；5）單元控制技術。26計算機集成制造（CIM）◆CIMS專題研究1）CIMS總體設計與集成技術2）CIMS發(fā)展戰(zhàn)略與結(jié)構體系3）CIMS軟件工程與標準化4）集成產(chǎn)品設計自動化系統(tǒng)5）集成工藝設計自動化系統(tǒng)6）集成制造自動化系統(tǒng)7）CIMS管理與決策支持系統(tǒng)8）CIMS集成質(zhì)量控制系統(tǒng)9）CIMS網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)10）CIMS基礎理論方法◆CIMS應用工廠（原規(guī)劃）重點應用工廠（4家）；半緊密型應用工廠（8家）；松散型應用工廠（100家）

272.3

并行工程Concurrent

Engineering

(CE)28并行工程（CE）并行工程（

ConcurrentEngineering

,

CE）定義1988年，美國國防部防衛(wèi)分析研究所（IDA）R338

報告：

并行工程（CE）是對產(chǎn)品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）進行并行、一體化設計的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者在開始設計時就考慮到產(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、進度與用戶需求。并行工程又名“并行

設

計

Concurrent

Design”

和

“

同

步

工

程

SimultaneousEngineering”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，售后服務，產(chǎn)品報廢后的處理…）29并行工程（CE）CE哲理的形成來自許多人的好的思想包括：目標小組（Target

Teams）

協(xié)同工作（Team

Work）

產(chǎn)品-驅(qū)動設計（Product-Driving

Design）

全面質(zhì)量管理（TQC）

連續(xù)過程改進（CPI）

……其中，影響最大的當屬美國國防部“高級項目研究局”（DARPA）從1982年開始研究的在設計中改進并行度的方法，直至

1988

年發(fā)表了著名的

R338

報告。30并行工程（CE）CE與CIM具有相同的背景◆

CE

與

CIM

的目標都是為了贏得市場競爭，著眼點均為“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”?！?/p>

CIM

著眼于信息集成與信息共享，通過網(wǎng)絡與數(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)構與管理仍是傳統(tǒng)的，獨立、順序進行。生產(chǎn)管理者在信息集成的基礎上，對整個生產(chǎn)進程有清楚的了解，從而可以進行有效的控制，并最終在TQCSE上取得成功。31并行工程（CE）◆當新產(chǎn)品開發(fā)成為贏得競爭的主要手段后，單純集成已不夠。按順序方法開發(fā)產(chǎn)品常需要多次反復，不僅延誤了時間，而且在資金上也造成巨大浪費。圖2-9

順序方法開發(fā)產(chǎn)品的弊端32并行工程（CE）◆

例：椐

Menter

Graphics

公司報告，該公司研制印刷電路板一般需經(jīng)

5

輪原型（Prototype）才能定型，每輪耗費2～6

萬美元?！?/p>

又例：椐羅馬航空公司的報告，該公司在軟件開發(fā)中的隱藏錯誤

——在需求分析階段檢出將損失$

450在程序設計階段檢出將損失$1150在程序調(diào)試階段檢出將損失$2300在程序使用階段檢出損失將不可估量◆

為了減小產(chǎn)品開發(fā)周期，提高質(zhì)量，降低成本，設計者在進行設計時應充分考慮下游制造過程和支持過程。33并行工程（CE）順序方法與并行方法

（圖2-10）圖2-10

串行與并行方法34并行工程（CE）CE

基本方法與效益◆

CE的核心是產(chǎn)品及其相關過程（加工工藝、裝配、檢測、質(zhì)量控制、銷售、售后服務…）設計的集成?！?/p>

CE依賴于產(chǎn)品開發(fā)中各學科、各職能部門人員相互合作，相互信任和共享信息，通過彼此間有效地通訊和交流，盡早考慮產(chǎn)品全生命周期中的各種因素，盡早發(fā)現(xiàn)和解決問題，以達到各項工作協(xié)調(diào)一致?！?/p>

CE方法有別于傳統(tǒng)的強調(diào)“分工”的管理方式，是一種在更深層次上的集成（人、技術、管理的集成；產(chǎn)品設計及其相關過程設計的集成）。◆

效益：縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期：40～60%；提高設計質(zhì)量，早期生產(chǎn)中工程變更次數(shù)減小一半以上；產(chǎn)品報廢及反復工作減小75%；制造成本下降：30～40%。35并行工程（CE）實施CE的主要方面◆

組織方面：

公司傳統(tǒng)“文化”不支持

CE，必須改變

實施

CE

的主要形式是“產(chǎn)品開發(fā)組”：

小組有權進行決策；小組有明確的責任；小組由不同專業(yè)人員組成；小組成員要充分交流信息，協(xié)同工作。

“產(chǎn)品開發(fā)組”規(guī)模視產(chǎn)品及開發(fā)過程的復雜程度而定

任務級：產(chǎn)品有一個主要單元，只需少數(shù)幾個人；

項目級：產(chǎn)品有多個單元，只需單個專業(yè)可完成；

計劃級：產(chǎn)品較復雜，需多個專業(yè)組完成；

企業(yè)級：產(chǎn)品更復雜，需多個專業(yè)形成產(chǎn)品開發(fā)組完成

為便于工作，小組人數(shù)通常為

8－12

人。

領導是關鍵。36并行工程（CE）◆

支持并行運營的企業(yè)矩陣式組織形式37

◆

設施方面：

主要指由計算機、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫組成的通訊基礎設施

（CI

——

Communication

Infrastruction）

功用：為開發(fā)組成員之間的交流、協(xié)作提供有效的手段。

不同的任務級對應不同的設施水平：

任務級

電子郵件系統(tǒng)

項目級

具有咨詢與報告功能的設計數(shù)據(jù)庫

計劃級企業(yè)級具有交互瀏覽功能的

DBMS

，可與數(shù)據(jù)庫連接包括知識庫、電子會議在內(nèi)的功能較強的

CI

“集成框架”（Framework）——

處理復雜任務時，管理和報告系統(tǒng)與工具軟件之間的接口。并行工程（CE）38

◆

設計方面：

重視概念設計

制定對整個產(chǎn)品的看法：

①

明確用戶、設計、生產(chǎn)要求：

這是設計的第一步（椐統(tǒng)計20%的產(chǎn)品設計變更是由對用戶要求理解不正確或不充分造成的）。

②

明確限制條件：

包括環(huán)境要求、工業(yè)標準、公差、材料及倫理上的因素等。

設計過程

同時考慮下游制造與支持過程，如可靠性、可制造性、可測試性、可支持性、成本可計算性、質(zhì)量等，上下游之間必須有反饋，構成不斷改進的回路。并行工程（CE）39◆

產(chǎn)品開發(fā)的優(yōu)化

不斷改進產(chǎn)品及其開發(fā)過程，第一步是獲取產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境的有關信息，如產(chǎn)品的缺陷是如何發(fā)生的、為何未被發(fā)現(xiàn)

…

形成一個知識模塊存入DB，供下次設計借鑒。

現(xiàn)已有一些軟件工具（如Logic

Automation

公司開發(fā)的CARE

─

Computer

AidedReasonable

Engineering），可幫助設計者基于已有的設計去仿真、驗證新的設計。并行工程（CE）40并行工程（CE）◆內(nèi)部可操作的工具和任務

使用工具軟件及其有關的任務實現(xiàn)內(nèi)部可操作◆內(nèi)部可操作的計算機環(huán)境

內(nèi)部可操作的含義：指用戶在分布式環(huán)境下，以透明方式進行數(shù)據(jù)存?。ǚ呛唵蔚目截悾?。

實現(xiàn)方法：1）實現(xiàn)相同的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫（同構互聯(lián))2)異構環(huán)境實現(xiàn)（開放式集成框架）◆自動過程管理未發(fā)表的數(shù)據(jù)管理：兩種形式：1）基礎任務級數(shù)據(jù)管理2）設計變更管理41并行工程（CE）◆

集成框架

集成框架是介于工具和軟硬件平臺中間的軟件系統(tǒng)平臺

一般指計算機資源、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡、DBMS…工具軟件

—

基于平臺上實現(xiàn)某一特定任務的軟件

集成框架

—

工具集成軟件或更高層集成的軟件例：實體造型、有限元、常用算法集成成

CAD

系統(tǒng)（開發(fā)過程集成）；進一步

CAD、CAPP、NCP

集成（開發(fā)領域系統(tǒng)集成）；再進一步，項目之間集成；與第三方（供應商，用戶）集成

…

集成框架功能和特點：

1）提供通用工作平臺（Workbench），快速開發(fā)或修改出滿足各類專業(yè)用戶所需的應用軟件；

2）建立過程模型及工作流程；對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換和傳遞；

3）分配項目，網(wǎng)絡上分布式處理各類實體

；可基于多種軟硬件平臺工作。42并行工程（CE）

集成框架優(yōu)點：

1）單一接口，多種應用；

2）提供開發(fā)過程的使能技術；

3）保護原有投資系統(tǒng)，易于修改，可快速引進新的應用；4）對各種操作系統(tǒng)及硬件的良好適應性。43并行工程（CE）◆

多媒體會議系統(tǒng)（Multi-media

Meeting

System

）

用于網(wǎng)絡中各類人員、計算機及信息資源間的合作與共享

功能小組成員不需離開其工作臺就可能交換意見、就共同關心的問題進行協(xié)商，并可借助數(shù)據(jù)庫、工作分析軟件等對所討論的問題做出迅速而明智的反應。

系統(tǒng)框架（圖2-17）442.4

制造資源計劃與企業(yè)資源計劃

Manufacturing

Resource

Planningand

Enterprise

Resource

PlanningMRPⅡ

&

ERP45MIS概述◆

MIS定義——管理人員運用計算機和經(jīng)濟數(shù)學方法，通過對管理信息的采集和處理，系統(tǒng)地實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營目標的一種綜合性管理系統(tǒng)。◆MIS的基本功能

信息處理：包括信息的收集、傳輸、加工（分類，排序，計算，壓縮，比較…

）和查詢等。◎數(shù)據(jù)：對客觀事物進行觀察后記錄下來的可鑒別的符號◎信息：可理解為對數(shù)據(jù)的解釋（數(shù)據(jù)經(jīng)解釋后才有意義）

事務管理：指經(jīng)營計劃管理、物料管理、生產(chǎn)管理、財務管理、人力資源管理和質(zhì)量管理等。

輔助決策：分析歸納現(xiàn)有信息，利用數(shù)學方法預測未來，提供輔助決策信息。MIS、MRPⅡ與

ERP46MIS、MRPⅡ與

ERP

◆MIS總體結(jié)構：

由兩大部分組成：

1）事物處理系統(tǒng)；2）支持各管理層次的決策活動。決策系統(tǒng)事物處理系統(tǒng)圖2-18MIS總體結(jié)構47MIS、MRPⅡ與

ERP◆

子系統(tǒng)結(jié)構：

子系統(tǒng)的劃分符合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動規(guī)律。

市場銷售子系統(tǒng)

預報子系統(tǒng)

生產(chǎn)計劃子系統(tǒng)

生產(chǎn)管理子系統(tǒng)

物資供應子系統(tǒng)

庫存管理子系統(tǒng)

財務管理子系統(tǒng)

成本管理子系統(tǒng)

設備管理子系統(tǒng)

質(zhì)量管理子系統(tǒng)

人事管理子系統(tǒng)

生產(chǎn)技術數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)48MIS、MRPⅡ與

ERP◆

銷售子系統(tǒng)

銷售計劃管理模塊

用戶檔案管理模塊

銷售合同管理模塊49MRPⅡ與

ERPMRP◆MRP（Material

Requirement

Planning

）

主控進度計劃

產(chǎn)品構成/庫存記錄

零部件進度計劃

（產(chǎn)品交貨期）

訂貨/加工/裝配周期原材料訂貨計劃MRP的出現(xiàn)實現(xiàn)了由宏觀的以產(chǎn)品為中心的生產(chǎn)管理向微觀的以零部件為中心的生產(chǎn)管理的轉(zhuǎn)變?！?/p>

MRP的輸入

☆

主控進度計劃（產(chǎn)品交貨期）

☆

產(chǎn)品構成樹

☆加工工藝規(guī)程和裝配工藝規(guī)程（加工、裝配周期）

☆材料訂貨周期

☆

庫存記錄（材料、半產(chǎn)品、成品）50MRPⅡ與

ERP◆MRP系統(tǒng)結(jié)構2-22系統(tǒng)結(jié)構51MRPⅡ與

ERP◆

閉環(huán)

MRPMRP使

生

產(chǎn)

計

劃

“

細化”，從而使生產(chǎn)管理工作上升到一個新的水平。但MRP未考慮到諸如生產(chǎn)能力、生產(chǎn)平衡、訂貨周期與訂貨批量等問題，也未能對生產(chǎn)過程中的信息及時進行反饋，因而是不完善的。

將生產(chǎn)能力、生產(chǎn)平衡、訂貨周期與訂貨批量等問題考慮進去，并增加反饋環(huán)

節(jié)

，

構

成

閉

環(huán)

MRP（圖2-23）圖2-23閉環(huán)

MRP52MRPⅡ與

ERPMRPⅡ（Manufacturing

Resources

Planning

—制造資源計劃）◆

在閉環(huán)

MRP的基礎上，將企業(yè)各種生產(chǎn)管理工作（材料、設備、人事、財務…）綜合考慮進去，便形成了廣義MRP，即

MRPⅡ。MRPⅡ核心是MRP，MRPⅡ的關鍵是反饋。MRPⅡ/VS系統(tǒng)（王安公司）系統(tǒng)框圖見圖2-24，工作流程見圖

2-25。

圖2-24

MRPⅡ/VS系統(tǒng)（王安公司）53MRPⅡ與

ERP圖2-25MRPⅡ/VS系統(tǒng)流程54MRPⅡ

與

ERP

MRPⅡ效益◆美國的一份調(diào)查，對727家企業(yè)應用MRPⅡ效益進行了統(tǒng)計，結(jié)果約1/3的企業(yè)效果顯著，1/3的企業(yè)效益一般，另有約1/3的企業(yè)效益趨于零。表2-2

應用MRPⅡ效益統(tǒng)計55MRPⅡ

與

ERP

1997年我國機械科學研究院對國內(nèi)150家制造企業(yè)進行MRPII應用現(xiàn)狀的調(diào)查，被調(diào)查企業(yè)的71．21％應用了

MRPII，但應用效果不盡人意，應用成功的企業(yè)較少。

分析實施MRPII的成敗關鍵因素，列前五項的因素依次為——高層領導的支持——數(shù)據(jù)的準確性和完整性——明確的目標和方向——各部門的相互合作

——人員的教育與培訓調(diào)查結(jié)果表明：56.4％的企業(yè)數(shù)據(jù)收集困難或不能獲取必要的準確數(shù)據(jù)。71.8％的企業(yè)在實施過程中，遇到的最大問題是對MRPII的基本原理缺乏了解，即企業(yè)缺乏既懂計算機又懂生產(chǎn)管理的復合型人才。上述情況表明，我國多數(shù)企業(yè)基礎較差（突出反映在基礎數(shù)據(jù)收集困難），管理水平低下，是推行MRPII（以及其他先進制造技術）的主要障礙。56MRPⅡ

與

ERP◆

MRPⅡ

與

MIS

MIS是一個抽象的概念，MRPⅡ通常指一個具體的實現(xiàn)

MIS

功能的軟件系統(tǒng)。

MRPⅡ

的版本很多，適用范圍和適用對象不同，其內(nèi)容、結(jié)構、功能存在很大差異。一個較完善的MRPⅡ可實現(xiàn)MIS的全部或大部分功能。◆

MRPⅡ

與

CIM

MRPⅡ是CIMS的不可缺少的組成部分。

MRPⅡ所用到的信息集成方法、軟件工程方法對發(fā)展CIM和

CIMS十分有益。

MRP和MRPⅡ的發(fā)展與應用使管理工作從組織上到程序上都發(fā)生了根本性的變化，大大提高了管理工作水平（據(jù)統(tǒng)計，20世紀前80年，除管理以外的生產(chǎn)率提高了20～30倍，而管理工作效率僅提高了約2.5倍）。57MRPⅡ

與

ERP◆

以

MRPⅡ為中樞的

CIMS

功能模型

采用

MRPⅡ投資不大，可較容易的實現(xiàn)初步信息集，繼續(xù)可逐步進行

CIMS

的二次信息集成58MRPⅡ

與

ERP◆在

CIMS

條件下選擇和使用MRPⅡ的標準

表2-3

選擇MRPⅡ的標準◆

MRPⅢ

尚未有較確切的含義。

通常理解為：MRPⅡ+

智能化→MRPⅢ59MRPⅡ

與

ERP

ERP◆ERP（Enterprise

Resources

Planning

）

的產(chǎn)生ERP是在MRPⅡ基礎上演變和發(fā)展起來的,

于20世紀90年代初，首先由美國加特納公司（Gartner

Group

Inc.）提出?！鬍RP發(fā)展三個階段

——面向企業(yè)內(nèi)部供應鏈管理(Supply

Chain

Management)

——加入企業(yè)理財?shù)挠^念，實現(xiàn)對資金流和信息流的控制

——延伸和發(fā)展為面向行業(yè)的廣義產(chǎn)業(yè)鏈管理◆ERP功能

——擴充了MRPⅡ的制造與財務功能——增加了客戶關系管理與供應鏈管理等內(nèi)容

——支持流通領域的運輸和倉儲管理、售后服務管理等

——電子商務、電子數(shù)據(jù)交換、區(qū)域和跨國經(jīng)營管理60MRPⅡ

與

ERP

ERP◆

企業(yè)資源計劃ERP是一個集合企業(yè)內(nèi)部的所有資源，進行有效的計劃和控制，以達到最大效益的集成系統(tǒng)。◆

ERP軟件應包括：分銷、制造、財務三大部分，涉及的功能模塊有：預測訂單管理銷售分析采購管理倉庫管理運輸管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM物料需求計劃MRP產(chǎn)能需求計劃CRP分銷需求計劃DRP車間控制SFC產(chǎn)品配置管理總帳GL應收帳AR應付帳AP工資固定資產(chǎn)現(xiàn)金管理資產(chǎn)維護

流程作業(yè)管理

成本

庫存控制

重復制造

多幣制

主生產(chǎn)計劃MPS

質(zhì)量管理

人力資源管理61MRPⅡ

與

ERPMRP、MRPⅡ以及ERP三者之間的關系圖2-29MRP/MRPⅡ/ERP之比較62Enterprise

Resource

Planning

(ERP)Ideally,

ERP

delivers

a

single

database

that

contains

all

data

for

thesoftware

modules,

which

would

include:ManufacturingEngineering,

Bills

of

Material,

Scheduling,

Capacity,

WorkflowManagement,

Quality

Control,

Cost

Management,

Manufacturing

Process,Supply

Chain

ManagementInventory,

Order

Entry,

Purchasing,

Product

Configurator,

Supply

ChainPlanning,

Supplier

Scheduling,

Inspection

of

goods,

Claim

Processing,Commission

CalculationFinancialsGeneral

Ledger,

Cash

Management,

Accounts

Payable,

AccountsReceivable,

Fixed

Assets63Enterprise

Resource

Planning

(ERP)

Ideally,

ERP

delivers

a

single

database

that

contains

all

data

for

thesoftware

modules,

which

would

include:

ProjectsCosting,

Billing,

Time

and

Expense,

Activity

ManagementHuman

ResourcesHuman

Resources,

Payroll,

Training,

Time

&

Attendance,

BenefitsCustomer

Relationship

ManagementSales

and

Marketing,

Commissions,

Service,

Customer

Contact

and

CallCenter

supportData

Warehouseand

various

Self-Service

interfaces

for

Customers,

Suppliers,

andEmployees642.5

全面質(zhì)量管理

Total

Quality

Control65全面質(zhì)量管理（TQC）

概述◆

TQC定義

美國質(zhì)量控制協(xié)會（ASQC）：反映產(chǎn)品或服務滿足明確或隱含需要能力的特征和特性的總和?！?/p>

TQC要點

對全面質(zhì)量的管理，即管理所有質(zhì)量，不僅是產(chǎn)品質(zhì)量，還包括工作質(zhì)量，服務質(zhì)量。

對全過程的管理，即對產(chǎn)品質(zhì)量的管理不限于制造過程，而是擴展到市場研究、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準備、采購、制造、檢驗、銷售和售后服務全過程。

全員參與管理，即把保證質(zhì)量作為企業(yè)的基本指導思想，將質(zhì)量責任落實到全體職工，人人為保證和提高質(zhì)量而努力。66全面質(zhì)量管理（TQC）

使顧客完全滿意（TCS）◆

TCS是一種全新的質(zhì)量觀?！?/p>

美國消費事務委員會（TARP）一項調(diào)查(20世紀90年代)

一位顧客滿意，會影響5個潛在顧客購買相應的商品。

在不滿意的顧客中只有4％的人投訴；而在不投訴的

不滿意顧客中約有25％是嚴重不滿的。

一位不滿意的顧客會把他（她）的不滿告訴10～20個人，受其影響的人將不會光顧（你的）公司，或帶著不滿情緒而來?！?/p>

將TCS作為業(yè)務工作目標和企業(yè)活動質(zhì)量評價的標準

在企業(yè)信念上——強調(diào)以禮待人和忠誠不渝

在企業(yè)工作目標上——要求達到同行之最。

在企業(yè)文化上——將

TCS

作為每個員工行為最高準則。67全面質(zhì)量管理（TQC）

ISO9000質(zhì)量標準

ISO9000是國際標準化組織（ISO）制定的質(zhì)量標準體系，它由一系列質(zhì)量標準組成，其中最主要和應用最廣泛的有6項標準，各項質(zhì)量標準之間的關系如圖2-41所示。名詞術語圖2-33

ISO9000族質(zhì)量標準相互關系指導性文件認證標準基礎性文件68全面質(zhì)量管理（TQC）

ISO9000質(zhì)量標準

ISO9000質(zhì)量體系認證可以對

ISO9001、ISO9002和ISO9003中任意一個進行認證。這3個認證標準在內(nèi)容上是逐次包容的，如圖2-42所示。

692.6

精良（精益）生產(chǎn)

Lean

Production70精良生產(chǎn)（LP）

精良生產(chǎn)（Lean

Production

——

LP

）的由來◆

MIT國際汽車項目組的

James

Womack

等三名經(jīng)理在“The

Machine

That

Changed

the

World”一書中，對日本豐田汽車公司生產(chǎn)方式的描述?！?/p>

MP

（Mass

Production）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)化的標志——只需一半人的努力，一半生產(chǎn)空間，一半投資，一半設計、工藝編制時間，一半開發(fā)新產(chǎn)品時間和少的多的庫存?！?/p>

LP

的精髓在于“Lean”——“沒有冗余”“精打細算”，沒有一個多余的人，沒有一樣多余的東西，沒有一點多余的時間；崗位設置必須是增值的，不增值崗位一律撤除；工人要求是多面手，可以互相頂替。71精良生產(chǎn)（LP）

精良生產(chǎn)（Lean

Production

——

LP

）◆

精良生產(chǎn)日本豐田汽車公司創(chuàng)造的一種生產(chǎn)方式。其模式主要由以下幾個方面組成：全面質(zhì)量管理、準時生產(chǎn)和自動化、并行工程、成組單元、人的因素?！?/p>

精良生產(chǎn)方式是以整體優(yōu)化的觀點，以社會需求為依據(jù)，以發(fā)揮人的因素為根本，有效配置和合理使用企業(yè)資源，最大限度的為企業(yè)謀求利益?！?/p>

精良生產(chǎn)方式的核心思想在于“消除浪費，強調(diào)精簡組織機構”和“不斷改善”。前者指的是組織管理到生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)問題、刪繁就簡，杜絕浪費。后者強調(diào)充分發(fā)揮人的潛能，力爭精益求精。72精良生產(chǎn)（LP）

豐田公司精良生產(chǎn)要點

組織管理

權力下放，以Team

Work形式分段負責，把大量工作責任轉(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)品設計

強調(diào)負責人的權力與責任，由項目負責人組織多個Team

Work

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)作廠關系

“利益共享，風險共擔”。73精良生產(chǎn)（LP）

準時制生產(chǎn)（Just

In

Time——JIT）

準時制的核心

及時和準確。在制造過程中，要求按正確的時間、正確的地點，提供正確數(shù)量的合格物品，以期達到接近零庫存、無缺陷和低成本的目標。

基本做法

1）每月公司根據(jù)市場情況和用戶訂貨，按型號和規(guī)格擬定本月生產(chǎn)各種汽車的數(shù)量，經(jīng)審查后下達生產(chǎn)任務。

2）工廠的裝配車間將月生產(chǎn)汽車任務除以本月有效工作日，得出日平均產(chǎn)量，據(jù)此按日安排生產(chǎn)。

3）裝配車間開始生產(chǎn)后，按后序向前序提取零部件的規(guī)定，把生產(chǎn)過程的各個部分有機地組織起來。4）寧肯中斷生產(chǎn)，也不積壓儲備。74精良生產(chǎn)（LP）

“看板”（Konban）管理

出發(fā)點——后序驅(qū)動

示意圖◎

JIT

要求：嚴格管理；各環(huán)節(jié)、各工序均處于良好運行狀態(tài)；人員素質(zhì)高，多面手，且處于高度緊張狀態(tài)。75精良生產(chǎn)（LP）體系結(jié)構

準時生產(chǎn)JIT和零庫存，縮

短生產(chǎn)周期和降低成本的主

要方法。

成組技術GT，是實現(xiàn)多品種

、按顧客訂單組織生產(chǎn)、擴

大批量、降低成本的技術基

礎。

以企業(yè)重組BPR，作為精簡

的手段，簡化掉一切無用的

環(huán)節(jié)。

全面質(zhì)量管理TQM，保證產(chǎn)

品質(zhì)量，達到零缺陷目標的

主要方法。

以人為中心，充分發(fā)揮人的

主觀能動性。76精良生產(chǎn)（LP）772.7

敏捷制造

Agile

Manufacturing78敏捷制造（AM）敏捷制造（Agile

Mnufacturing——AM）的提出

20世紀70～80年代，美國由于政策導向失誤，使制造業(yè)眾多產(chǎn)品在世界市場所占份額不斷下降，美國在制造領域的霸主地位逐漸喪失。為了恢復美國制造業(yè)在世界上的領導地位，20世紀80年代末美國國會指示國防部擬定一個制造技術發(fā)展規(guī)劃，要求同時體現(xiàn)美國國防工業(yè)與民品工業(yè)的共同利益，并要求加強政府、工業(yè)界和學術界的合作。

在此背景下，美國國防部委托

Lehigh

大學與

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。79敏捷制造（AM）敏捷制造（Agile

Mnufacturing——AM）敏捷制造的基本思想就是通過把靈活的動態(tài)聯(lián)盟、先進的柔性制造技術和高素質(zhì)的人員進行全面集成，從而使企業(yè)能夠從容應付快速的和不可預測的市場需求，獲得長期的經(jīng)濟效益。敏捷制造的基本含義：以柔性生產(chǎn)技術和動態(tài)的組織結(jié)構為特點，以高素質(zhì)協(xié)同良好的工作人員為核心，實行企業(yè)間網(wǎng)絡集成，形成快速響應市場的社會化制造體系。

主要實施策略：1)企業(yè)的組織，企業(yè)內(nèi)部重構，企業(yè)外 部的動態(tài)聯(lián)盟；2)企業(yè)管理，企業(yè)內(nèi)部管理，企業(yè)外部的供應鏈管理；3)產(chǎn)品開發(fā)，應用并行工程；4)財務管授權80敏捷制造（AM）

敏捷制造的特征敏捷制造蘊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：

◎

需求響應的快捷性

主要指快速響應市場需求（包括當前需求和可預知未來需求）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?！?/p>

組織形式的動態(tài)性為實現(xiàn)某一個市場機會，將擁有實現(xiàn)該機會所需資源的若干企業(yè)組成一個動態(tài)組織，它隨任務的產(chǎn)生而產(chǎn)生，并隨任務的結(jié)束而結(jié)束。81敏捷制造（AM）敏捷制造工作原理借助于計算機網(wǎng)絡和信息集成基礎結(jié)構，構造由多個企業(yè)參加的“虛擬制造”環(huán)境；以競爭合作為原則，動態(tài)選擇合作伙伴，組成面向任務的虛擬公司，進行快速和最佳化生產(chǎn)。圖2-36“虛擬制造”環(huán)境與虛擬企業(yè)82敏捷制造（AM）83敏捷制造（AM）敏捷制造系統(tǒng)的重構84敏捷制造（AM）美國發(fā)展AM戰(zhàn)略以2006年為界，分兩步走：◎

2006年前

——

通過觀念轉(zhuǎn)變、組織與管理的革新、先進適用技術的推廣應用，基本上完成從傳統(tǒng)制造模式（大批量生產(chǎn)方式）向“多品種變批量”敏捷生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。◎

2006年后

——

利用新研究的先進制造技術與方法和支撐基礎與社會環(huán)境，把制造業(yè)建立在革新了的制造企業(yè)、創(chuàng)新的產(chǎn)品、系統(tǒng)和裝備基礎上，實現(xiàn)美國在制造和經(jīng)濟兩方面領先的目標。85敏捷制造（AM）◆

2020年設想——六大挑戰(zhàn)◎

并行制造，柔性化、模塊化的產(chǎn)品設計方法，高柔性、模塊化、可伸縮的制造系統(tǒng)，實現(xiàn)快速生產(chǎn)?！?/p>

可重組企業(yè)（Reconfigurable

Enterprise），建立動態(tài)公司常規(guī)組