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先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏先进制造技术概论第六章先进生产制造模式先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏主要内容6.1计算机集成制造(CIM)6.2并行工程（CE）6.3精益生产(LP)6.4敏捷制造（AM）6.5智能制造系统（IMS）先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏第一节计算机集成制造(CIM)6.1.1CIM和CIMS的概念6.1.2CIMS的组成6.1.3CIMS递阶控制结构6.1.4CIMS的体系结构6.1.5CIMS在我国的实施进展先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏6.1.1CIM和CIMS的概念美国Harrington博士关于CIM两个观点:♀企业各个生产环节是一个不可分隔的整体(集成)♀企业生产制造过程实质上是对信息的采集、传递和加工处理的过程（信息）ISO关于CIM定义：是将企业所有的人员、功能、信息和组织等诸方面集成为一个整体的生产方式CIM：是一种思想、模式、哲理，强调企业信息集成先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏CIMS三要素关系：•经营管理与技术:技术支持企业达到预期的经营目标•人与技术:技术支持各类人员互相配合、协调一致工作•人与经营管理:人员素质提高支持企业的经营管理CIMS三要素集成计算机集成制造系统CIMSCIMS:基于CIM哲理的一种工程集成系统CIMS核心:是将企业内的人/组织、经营管理和技术三要素之间的集成，以保证企业内的工作流程、物质流和信息流畅通无阻先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏6.1.2CIMS的组成四个功能分系统，两个支撑分系统组成先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏（1）经营管理信息分系统（MIS)•信息处理包括信息的收集、传输、加工和查询•事务管理包括计划管理、物料管理、生产管理、财务管理、人力资源管理等•辅助决策根据现有信息，利用数学分析手段预测未来，提供企业经营管理决策核心工具：制造资源计划MRPII，将企业内各个管理环节进行集成，缩短生产周期、减少库存、降低成本、提高企业市场应变能力先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏（2）工程设计信息分系统(EDIS)（CAD/CAPP/CAM）•CAD计算机绘图、有限元分析、产品造型、图像分析处理、优化设计、动态分析与仿真、物料清单（BOM）生成等•CAPP毛坯设计、工艺方法选择、工序设计、工艺路线制定、工时定额计算等•CAM刀具路径确定、刀位文件生成、刀具轨迹仿真、NC代码的生成等作业先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏（3）制造自动化分系统(MAS)MAS地位:位于企业底层，是企业信息流和物料流的结合点，是最终产生效益聚集地MAS组成:•机械加工系统-CNC、MC、FMC、FMS加工设备•物流系统—对工件和工具存储、搬运、装卸等操作•控制系统-实现对加工设备和物流系统的控制MAS目标:•实现多品种、小批量生产柔性自动化•实现优质、低成本、短周期、高效率生产•创造舒适安全劳动环境先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏（4）质量保证信息分系统（QIS)•质量计划--建立质量技术标准，制定检测计划、检测规程和规范•质量检测管理--包括进出厂材料检测、产品质量检测管理，设计质量指标管理，生产质量数据管理•质量分析评价--对各类质量问题进行分析，评价各种影响因素，查明主要原因•质量信息综合与控制--报表生成，质量综合查询，采取各种质量控制措施先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏（5）数据库管理分系统对各类数据进行存储和调用，满足各分系统信息的交换和共享。数据的分布：采用分布式异型数据库技术，通过互连网络体系，完成全局数据调用和分布式事务处理。数据库系统类型：工程数据库管理系统，实现对图形数据和非图形数据处理。（6）计算机网络分系统是CIMS信息集成工具，常用局域网，对地理范围大的企业，可通过远程网进行互连，使CIMS同时兼有局域网和广域网的特点。先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏6.1.3CIMS五层递阶控制结构•工厂层-最高决策层，制定长期生产计划、确定资源需求、产品开发、成本核算，规划周期几个月/几年时间•车间层-协调车间作业和资源配置，作用周期几周/几个月•单元层-完成本单元作业调度，包括作业顺序和指令发放、进行任务分配调度、协调物料运输，规划时间几小时/几周•工作站层-负责协调设备小组活动，规划时间几分钟/几小时•设备层-各种设备控制器，执行上层控制命令，完成加工、测量、运输等任务，响应时间几毫秒/几分钟先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏CIMS递阶控制结构工厂加工车间装配车间1#单元N#单元铣削工作站检验工作站物料运储工作站机器人铣床零件存储器机器人检验机零件存储器机器人机器人小车传感器……….…..先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏6.1.4CIMS的体系结构CIMS/OSA体系结构：是沿结构方向、建模方向和视图方向的三维坐标结构。先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏CIMS/OSA结构层次•通用层包括通用组件、约束、服务和协议，以及各企业共同需求和处理方法•部分通用层按照工业类型、不同行业、企业规模等不同分类的各类典型结构•专用层在通用层和部分通用层基础上根据特定企业需求而选定和建立的系统和结构，仅适用于一个特定企业，一个企业只能通过一种专用结构来描述先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏CIMS/OSA建模层次•需求定义层按用户准则描述一个企业的需求定义模型•设计说明层根据企业经营需求和系统能力，对用户需求进行重构和优化•实施描述层在设计说明层基础上，对企业生产过程及系统制造技术元件和信息技术元件物理元件进行描述制造技术元件：包括CAD、CAM、MRP、DNC、FMC等信息技术元件--包括计算机、网络、数据库、各类系统软件和应用软件先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏CIMS/OSA视图层次•功能视图--指导用户确定和选用相应的功能模块•信息视图--用来帮助企业用户确定其信息需求，建立信息关系和确定数据库结构•资源视图--用于帮助企业用户确定其资源需求，建立优化的资源结构•组织视图--确定CIMS内部的多级多维职责体系，建立CIMS的多级组织结构先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏6.1.5CIMS在我国的实施进展•863/CIMS主题确立：研究内容包括应用基础研究、关键技术攻关、目标产品开发、应用示范工程四个层次；•1994年清华大学CIMS工程中心获美国SME“大学领先奖”；•1995年北京第一机床厂CIMS工程获SME“工业领先奖”•十五863/CIMS主题内涵更新（ContemporaryIntegratedManufacturingSystem,CIMS）•十五863/CIMS主题研究专题：行业/区域现代集成制造系统专题数字化设计与制造专题；过程自动化系统专题；企业管理与电子商务系统专题；现代集成制造系统平台专题。先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏第二节并行工程（CE）6.2.1并行工程定义6.2.2并行工程运行模式6.2.3并行工程特征6.2.4并行工程关键技术6.2.5并行工程的支持工具先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏6.2.1并行工程定义•串行工程在前一工作环节完成之后才开始后一工作环节的工作，各工作环节作业时序上没有重叠和反馈，即使有反馈，也是事后的反馈•并行工程将时间上先后的知识处理和作业实施过程，转变为同时考虑，尽可能同时处理的一种作业方式•并行工程关键思想①是一种工作模式，而不是具体的工作方法②从产品设计一开始就考虑产品全生命周期中所有因素，以保证产品设计一次成功先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏串行工程工作方式并行工程工作方式先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏6.2.2并行工程运行模式并行工程运行模式先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏并行工程设计网络先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏6.2.3并行工程特征•并行特征--在产品设计阶段并行考虑产品整个生命周期中的所有因素注意：并行工程不能省去任一生产环节，不是将设计和生产环节重叠进行•整体特征--强调全局考虑问题，追求整体最优先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏协同特征•协同组织形式：群体小组（Teamwork）工作方式，小组成员由设计、工艺、制造不同代表组成，有自己责、权、利，有自身的工作计划和目标•协同设计思想：强调一体化、并行地进行产品及其相关过程的协同设计•协同的效率：强调“1+12”，强调“工”字钢协同强度集成特征•人员集成：管理者、设计者、制造者以至用户集成•信息集成：信息获取、表示和操作工具的集成与管理•功能集成：企业内部及外部功能集成•技术集成：多学科知识以及各种技术、方法的集成先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏6.2.4并行工程关键技术•产品开发过程的重构从产品特征、开发活动、组织结构、资源配置、开发计划、调度策略等方面不断改进和提高•集成的产品信息模型应能够全面表达产品、工艺、制造以及产品生命周期内各环节的信息，能够使小组成员共享模型中的信息，这是并行作业的基础•并行设计过程的协调与控制--并行设计是一个反复迭代优化的过程，该过程的管理、协调与控制是实现并行设计关键先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省重点实验室秦训鹏6.2.5并行工程的支持工具•CAX工具：CAD、CAE、CAPP、CAM、CAT等•DFX工具：DFM、DFA、DFT、DFU等•产品数据管理（PDM）：对共享数据进行统一规范管理，保证全局共享数据的一致性，提供统一的数据库操纵界面•协同的网络通讯手段：多媒体邮件：传送速率低，不适于解决期限紧迫设计问题电子公告板：一种提供观察、修改公共信息的白板技术，仍不能保证在规定时间内得到同事的反应基于网络的视频会议系统（MONET）：基于网络的多媒体会议系统，可共商关心的问题，减少来往消耗的时间和精力先进制造技术概论第六章先进生产制造模式武汉理工大学汽车工程学院/现代汽车零部件技术湖北省