第四章产品系统优化理论和方法

1第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统浙江大学现代制造工程研究所顾新建祁国宁《现代工业系统工程导论》第四章产品系统优化理论和方法2第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统第五章车间层的现代工业系统第六章企业层的现代工业系统第七章企业协同层的现代工业系统第一章现代工业系统概况第二章现代工业系统的理论基础第三章现代工业系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代工业系统3第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统本章的主要内容和关系产品全生命过程优化产品设计和制造过程优化并行工程和DFX技术客户订单分离点后移基于PDM/ERP的过程优化产品系统空间优化层优化内容优化方法模块化技术基型设计主结构和主文档技术产品系统时间优化层产品系列化产品组合化优化方法优化内容提高响应速度和效率减少无效环节优化方向优化方向提高响应速度和效率降低产品成本满足用户的个性化需求产品族优化产品系统总体优化层综合优化模型社会-技术系统模型零部件的分布模型产品的层次模型零件的层次模型产品生命周期模型产品信息流模型产品知识流模型空间与时间的二维优化模型产品系统与制造系统的集成优化产品空间优化模型产品时间优化模型4第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统第四章产品系统优化理论和方法4.1产品系统优化概述4.1.1几则小故事4.1.2产品系统优化概述4.1.3产品系统优化模型4.1.4产品系统与制造系统的集成优化4.2产品系统的空间优化方法4.2.1系列产品和组合产品4.2.2系列产品的开发方法4.2.3组合产品的开发方法4.3产品系统的时间优化方法4.3.1客户订单分离点及其后移4.3.2基于PDM/ERP的过程优化4.3.3并行工程和DFX技术思考题5第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统4.1产品系统优化概述(4.1.1几则小故事)1.堆垛机的快速设计和制造2004年，某叉车制造企业接受了一份生产堆垛机的订单。堆垛机的主要功能是把集装箱一个个摞起来，每个集装箱高2.44米，用户要求最高摞到7层。以前，该叉车制造企业从未生产过堆垛机，但利用三维CAD、CAE、PDM等“软装备”系统，先从PDM中挑选出符合条件的标准件，然后再对个别部件进行研发，仅用几个月时间就将产品交付给顾客，更重要的是在堆垛机设计制造过程中几乎没有发生错误，这在该叉车制造企业发展史上还是第一次。客观地说，该叉车制造企业所作的原始创新并不多，其创新主要是利用CAD、CAE、PDM等“软装备”，把成熟的叉车技术集成、融合在一起，推出满足客户需求的高附加值产品。6第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统2.不同的设计理念某企业生产的某液压元件用于不同压力、温度和介质的液压控制系统。通常的做法是根据不同压力、温度和介质要求，分别采用铸铁、铸铜、铸钢和不锈钢材料的壳体。同时，该液压元件有右侧和左侧两种安装位置。右侧和左侧两种规格的壳体除了5个孔的位置不同以外，其余尺寸完全一样。传统的做法是生产8种规格的壳体（铸铁、铸铜、铸钢和不锈钢，右侧和左侧）以满足各种不同的需要。但这对生产计划的制定、管理，库存的数量，维修备件的准备等都带来了很大的困难。简单的做法是：对所有压力、温度和介质要求，统一采用不锈钢材料的壳体（简化管理、降低维修备件的库存量）；右侧和左侧两种规格所需要的所有孔用NC加工中心一次加工完成（降低加工成本），在总装时将不需要的孔用螺塞堵上。采用这种方法，虽然材料成本有所增加，但是管理成本、维修备件的库存量（成本）等间接成本大大降低，大幅度降低了产品的全生命周期成本。7第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统不同的设计理念——一个降低产品全生命周期成本的例子8第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统3.日本汽车和美国汽车微小差别的背后价廉物美的日本汽车大举进军美国市场。为此，美国人对日本汽车及其生产模式做了大量的研究，确实发现了许多与众不同的地方。其中，底特律的一家汽车公司对日本汽车分解后发现，日本汽车在引擎盖上的三处地方，使用相同规格的螺栓以连接不同的部件，而美国汽车同样的装配，却使用了三种不同规格的螺栓，从而使汽车的组装较慢和成本较高。为什么美国公司要使用三种不同的螺栓呢？因为美国汽车公司的设计部门有三组工程师，每一组工程师只对自己的设计负责，而日本的汽车公司则由一位设计师负责整个引擎或范围更广的装配设计.9第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统4.Boeing777飞机客舱舱门Boeing777飞机的客舱共有8个舱门，虽然每个舱门的结构都不一样，但是其98%的机械零件都是通用的，采用这种方法，较好地解决了内部多样化与外部多样化之间的矛盾。来源：TimothyW.Simpson10第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统第四章产品系统优化理论和方法4.1产品系统优化概述4.1.1几则小故事4.1.2产品系统优化概述4.1.3产品系统优化模型4.1.4产品系统与制造系统的集成优化4.2产品系统的空间优化方法4.2.1系列产品和组合产品4.2.2系列产品的开发方法4.2.3组合产品的开发方法4.3产品系统的时间优化方法4.3.1客户订单分离点及其后移4.3.2基于PDM/ERP的过程优化4.3.3并行工程和DFX技术思考题11第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统4.1.2产品系统优化概述产品系统的优化是在产品开发过程和产品设计过程中完成的。产品开发设计过程是产品全生命周期的核心组成部分，其对于产品生产周期、产品成本和产品质量等具有决定性的影响。产品开发设计过程中，在设计方法学和以CAD/PDM系统为代表信息技术的支持下进行产品系统的优化，可以有效缩短产品生产周期、降低产品成本和提高产品质量。12第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统（1）开发设计对产品交货周期的影响根据统计，由于订单生产型企业的产品必须按照顾客的特殊需求进行开发或设计，所以产品的开发设计周期很长，一些企业甚至超过整个产品交货期的60%。开发设计周期过长造成了两个严重的后果：一是产品交货期过长，从而使企业失去很多订单；二是如果必须保证定制产品在比较短的周期内交货，那么只能压缩产品的制造时间，从而影响了产品的质量，因为从某种程度上可以说，产品的质量是需要用时间来保证的。13第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统产品形成过程在整个生产周期中所占的比重产品形成过程=产品开发和设计过程020406080100产品形成过程制造时间百分比（%)14第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统（2）开发设计对产品总成本的影响产品的开发设计阶段是降低产品总成本的重要环节。为了了解产品的开发设计、生产准备与加工、原材料与外购件的采购、管理和销售等工作的工时成本对产品总成本的影响，德国工程师协会（VDI）曾经对一些企业做过调查。调查结果表明：虽然产品的开发设计成本大约只占产品总成本的6%~7%，但对产品总成本的影响却占了70%左右。汽车业内有这么一句话：“成本的90%是由设计决定的”.这是因为，产品的开发设计阶段决定了产品的工作原理、零部件的数量、结构尺寸和材料选用等对加工和产品使用有重大影响的因素，因而对产品的总成本造成了很大的影响。做好对产品开发设计的管理，是降低产品总成本的重要切入点；做好对产品开发设计的管理，就抓住了降低产品总成本的源头。15第五章车间层的现代制造系统第六章企业层的现代制造系统第七章企业协同层的现代制造系统第一章现代制造系统概况第二章现代制造系统的理论基础第三章现代制造系统建模理论和方法第四章产品优化理论和方法空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化空间优化时间优化第八章环境和谐层的现代制造系统产品形成过程在成本上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