21世纪的先进制造技术

21世纪的先进制造技术121世纪的产品特点221世纪制造企业的环境3现代集成制造技术21世纪的产品特点•产品结构的特点知识--技术--产品的时间越来越来短、结构越来越复杂•1782年摄影原理到1838年照相机56年•1831年电机原理到1872年发动机41年•1948年半导体到1954年半导体收音机6年21世纪的产品特点•产品的批量更小•产品价格的特点取决于独占知识的含量•产品的市场特点•顾客对产品功能、性能、质量、服务更高•参与全球竞争更加激烈现代制造企业环境的变化大市场和大竞争；产品生命周期缩短；交货期成为主要竞争因素；用户需求个性化,多品种小批量生产比例增大。发达国家的制造业发展迅速例：波音777的设计和制造是20世纪90年代制造业的标志性进展全数字化定义——无纸生产；数字化预装配——无金属样机的生产(虚拟)广域网上的异地设计、异地制造；基于ＳＴＥＰ的数据交换；协同工作小组（Teamwork)238设计制造周期大大缩短：波音757,767——9-10年波音7７7缩短到4.5年，并获得巨大的独占性利润，每架波音777要价1.4亿美元。信息时代造成了跨国公司的垄断性跨国公司的生产总值占工业化国家生产总值的40%；跨国公司的贸易额占世界贸易总值的50%；跨国公司的工业研制费占世界总值的80%；跨国公司操纵了世界技术转让的75%；跨国公司操纵了对发展中国家技术贸易的90%。90年代国际水平的占30%80年代国际水平的占40%2000多种主导产品的平均生命周期为10.5年是美国产品3.5倍美国新产品贡献率已达到生产总值的52%我国仅为5.9%我国的技术来源主要依赖国外技术，企业技术创新能力低下我国制造业的严峻形势我国机械工业主导产品设计在整个生产周期中所占的比重020406080100设计开发制造时间百分比（%)开发设计工作的重要性开发设计生产准备与加工原材料与外购件的采购管理和销售010203040506070开发设计生产准备与加工原材料与外购件的采购管理和销售对成本的影响所需的工时成本个性化！将核心工作放在本企业两头在内，中间在外开发设计市场销售制造成功企业的关键因素•上市时间T•质量Q•产品成本C•服务S•灵活性Ｆ•环境Ｅ“快鱼”吃“慢鱼”现代制造系统的模式和哲理•成组技术(相似性)•CIM(集成)•并行工程(同步)•JIT(准确)•智能制造系统(智能)•敏捷制造(灵活)•精益生产(简化)•合理化工程(重组、标准化)•业务过程重组BPR(重组)TQCSFE现代集成制造技术J.Harringtong博士ComputerIntegratedManufacturing计算机集成制造CIM基本思想•企业的各个生产环节是不可分割的，应该加以统一处理；•整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工处理的过程，在企业中主要存在信息流和物流这两种运动过程，而物流又是受信息流控制的。“自动化孤岛”1+1=2?将“自动化孤岛”集成在一起将“自动化孤岛”集成在一起产品形成过程昨天-今天-明天产品规划概念设计生产准备详细设计昨天过程序列产品规划概念设计详细设计生产准备PDM数字模型过程管理明天过程流产品规划概念设计详细设计生产准备PDM今天过程链CIM是一种组织、管理与运行企业的哲理。它将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机结合，借助计算机（硬、软件），使企业产品全生命周期——市场需求分析、产品定义、研究开发、设计、制造、支持（包括质量、销售、采购、发送、服务）以及产品最后报废、环境处理等各阶段活动中有关人/组织、经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值流有机集成并优化运行，实现企业制造活动的计算机化、信息化、智能化、集成优化，以达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁，进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。CIMS是一种基于CIM哲理构成的计算机化、信息化、智能化、集成优化的制造系统。CIM和CIMS的定义CIM是一种组织、管理与运行企业的哲理。其目的是使企业达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁，进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。因此，CIM/CIMS不是企业的目标，而是达到企业目标的手段之一；企业生产过程中的各个环节是一个不可分的整体，要以系统的观点进行优化。此处的优化是指对企业生产过程各阶段活动中有关人/组织、经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值流有机集成并优化；CIM技术是传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等的有机结合，其包括总体技术、支撑技术、设计自动化技术、制造自动化技术和管理自动化技术；CIMS的主要特点是计算机化、信息化、智能化、集成优化，CIM哲理和相关技术既可用于离散型制造业，也可用于流程和混合型制造业；CIM是生产力发展的必然结果；CIM不是排他的，如CIM与LP。对CIM和CIMS的进一步说明CIMS的集成集成的内容功能集成组织集成信息集成过程集成集成的范围功能集成组织集成销售部门制造部门技术部门传统的组织结构面向功能的组织结构现代的组织结构面向过程的组织结构TeamworkCIMS的发展信息集成过程集成企业间集成离散制造业CIMS的关键技术并行工程产品数据管理PDM项目管理快速原型技术拟实制造大规模定制生产并行工程(ConcurrentEngineering，CE)并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。这种方法要求产品开发人员在设计一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。丰田汽车公司的并行工程系统规划车型设计产品设计生产准备生产财务.会计Finance/Accounting开发期LengthofDevelopmentTime规划Planning车形设计StylingdesignEngineering产品设计DesignPrototypeFabrication&Testing试制评价Productionengineering生产准备生产Production零部件厂家PartssuppliersProductionengineeringProduction规划Planning车形设计Stylingdesign产品设计EngineeringDesign试制.评价PrototypeFabrication&Testing生产准备生产试制评价在开发和设计的工作中，正确的文档应该在正确的时候送到正确的地方需求功能图计算资料产品目录标准图纸零件表准则规格说明书材料表工具单DINISO重要工作–查找–通知–检查–归档–分类–设计–计算–绘图–建立零件表–修改利用PDM可以大大简化开发和设计工作图纸管理文档管理零件分类产品结构管理BOM生成2D/3D-CADFEMDTP文档保存基于PDM的系统解决方案零件管理产品数据管理（PDM）的原理M-CADE-CADCAPPFEMDTPPDMClientPDMClientPDMClientMetadaten文件系统文档PDMServerDBServer数据库利用PDM实现异地设计PDMServerInternet/LAN/WANClientLocalFilesFilesDBFilesDBFilesDBPDM系统中工作流管理概念设计校对部件校对部件设计项目负责人校对?零件设计零件设计修改意见文档流信息流CIMS推广应用总方针。效益驱动，总体规划，分步实施，重点突破，推广应用。浙江省推广应用CIMS现状：7家企业，14家企业