《先進(jìn)制造技術(shù)》課件-第七章

7先進(jìn)制造模式計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）虛擬制造（VM）綠色制造（GM）精益生產(chǎn)（LP）敏捷制造（AM）智能制造（IM）7先進(jìn)制造模式計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的概念把信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，將系統(tǒng)技術(shù)的理論與方法應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（從市場需求分析到最終報(bào)廢處理）的各個(gè)階段，通過信息集成、過程優(yōu)化及資源優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)物流、信息流、價(jià)值流的集成和優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到人（組織、管理）、經(jīng)營和技術(shù)三要素的集成，以優(yōu)化企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的T（時(shí)間）、Q（質(zhì)量）、C（成本）、S（服務(wù)）和E（環(huán)境），從而提高企業(yè)的市場應(yīng)變能力和競爭能力。如圖7-1所示，人與機(jī)構(gòu)、經(jīng)營和技術(shù)構(gòu)成了CIMS的三要素。其中，人與機(jī)構(gòu)包括組織機(jī)構(gòu)及其成員；經(jīng)營包括目標(biāo)和經(jīng)營過程；技術(shù)包括信息技術(shù)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（設(shè)備、通信技術(shù)、運(yùn)輸系統(tǒng)等使用的各種技術(shù)）。①使用技術(shù)支持經(jīng)營；②使用技術(shù)支持人員工作；③設(shè)置人員與機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工作以支持經(jīng)營活動(dòng)；④統(tǒng)一管理，并實(shí)現(xiàn)經(jīng)營、人員和技術(shù)的集成優(yōu)化運(yùn)行。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的概念如圖7-1所示，人與機(jī)構(gòu)、經(jīng)營和技術(shù)7.1.2CIMS的組成結(jié)構(gòu)從功能的角度考慮，通?？梢詫IMS分為工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、質(zhì)量保證系統(tǒng)和制造自動(dòng)化系統(tǒng)四個(gè)功能分系統(tǒng)，以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兩個(gè)支撐分系統(tǒng)。7.1.2CIMS的組成結(jié)構(gòu)從功能的角度考慮，通常可以將7.1.2CIMS的組成結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)（MIS）制造自動(dòng)化系統(tǒng)（MAS）是以CIM為指導(dǎo)思想，使用計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)管理企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)的應(yīng)用系統(tǒng)。以提高企業(yè)產(chǎn)品制造質(zhì)量和企業(yè)工作管理質(zhì)量為目標(biāo)，通過質(zhì)量保證規(guī)劃、工況監(jiān)控采集、質(zhì)量分析評價(jià)和控制，達(dá)到預(yù)定的質(zhì)量要求。是CIMS中信息流和物料流的結(jié)合，是CIMS最終產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的聚集地。工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)在產(chǎn)品開發(fā)過程中利用計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造準(zhǔn)備及產(chǎn)品性能測試等技術(shù)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)活動(dòng)更高效、更優(yōu)質(zhì)地進(jìn)行。產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)活動(dòng)包含產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、工程結(jié)構(gòu)分析、工藝設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)以及數(shù)控編程等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是為經(jīng)營管理數(shù)據(jù)、工程技術(shù)數(shù)據(jù)、制造控制和質(zhì)量保證等各類數(shù)據(jù)提供的一個(gè)可進(jìn)行儲(chǔ)存和調(diào)用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以滿足各分系統(tǒng)信息的交換和共享。是支持CIMS各分系統(tǒng)的開放型網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。7.1.2CIMS的組成結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)（M7.1.3CIMS的實(shí)現(xiàn)技術(shù)支撐平臺(tái)技術(shù)設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)加工生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)營管理與決策系統(tǒng)技術(shù)其他技術(shù)系統(tǒng)集成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)企業(yè)建模和仿真技術(shù)CIMS系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)施技術(shù)總體技術(shù)7.1.3CIMS的實(shí)現(xiàn)技術(shù)支撐平臺(tái)技術(shù)其他技術(shù)系統(tǒng)集成7.1.4CIMS的技術(shù)優(yōu)勢123保障并提高產(chǎn)品開發(fā)的質(zhì)量

CIMS加深了企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的深度，有利于提高企業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)含量。縮短產(chǎn)品的上市周期

CIMS是一個(gè)集成化的生產(chǎn)模式，它覆蓋市場分析、經(jīng)營決策、新產(chǎn)品研制、工程設(shè)計(jì)、加工制造、庫存供應(yīng)、質(zhì)量保證、售后服務(wù)等整個(gè)制造業(yè)的活動(dòng)，并力圖實(shí)現(xiàn)信息流、物料流和資金流的三流集成。經(jīng)營管理更加科學(xué)，并降低產(chǎn)品的成本在經(jīng)營管理方面，CIMS使企業(yè)的經(jīng)營決策和生產(chǎn)管理趨于科學(xué)化，使企業(yè)能夠在市場競爭中快速、準(zhǔn)確地報(bào)價(jià)。技術(shù)優(yōu)勢7.1.4CIMS的技術(shù)優(yōu)勢123保障并提高產(chǎn)品開發(fā)的質(zhì)7.2.1虛擬制造概述我國國家計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)研究中心的肖田元等認(rèn)為虛擬制造是實(shí)際制造過程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，即采用計(jì)算機(jī)仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的開發(fā)、制造，以及管理和控制等制造本質(zhì)過程，以增強(qiáng)制造過程各級的決策和控制能力。特點(diǎn)123高度集成支持敏捷制造分布合作7.2.1虛擬制造概述我國國家計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)研究中心7.2.2虛擬制造的分類以設(shè)計(jì)為中心的VM以生產(chǎn)為中心的VM以控制為中心的VM以生產(chǎn)為中心的VM是在企業(yè)資源的約束下，對企業(yè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真，對不同的加工過程及其組合進(jìn)行優(yōu)化，并對產(chǎn)品的可生產(chǎn)性進(jìn)行分析與評價(jià)，對制造資源和環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化組合，通過提供精確的生產(chǎn)成本信息對生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度進(jìn)行合理化決策。以控制為中心的VM將仿真技術(shù)引入控制模型，提供模擬實(shí)際生產(chǎn)過程的虛擬環(huán)境，使企業(yè)在考慮車間控制行為的基礎(chǔ)上對制造過程進(jìn)行優(yōu)化控制。以設(shè)計(jì)為中心的VM強(qiáng)調(diào)以統(tǒng)一的制造信息模型為基礎(chǔ)，對數(shù)字化產(chǎn)品模型進(jìn)行仿真與分析、優(yōu)化，進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)方面的分析和可裝配性分析，獲得對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)評估與性能預(yù)測，以便做出正確的決策。7.2.2虛擬制造的分類以設(shè)計(jì)為中心的VM以生產(chǎn)為中心的7.2.3虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)建模技術(shù)是虛擬制造的技術(shù)核心，其關(guān)鍵是生產(chǎn)模型、產(chǎn)品模型和工藝模型的信息體系結(jié)構(gòu)。仿真就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)對復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行抽象和簡化形成系統(tǒng)模型，然后在分析的基礎(chǔ)上運(yùn)行該模型，從而得到一系列的統(tǒng)計(jì)性能。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（VirtualRealitySystem，VRS）是由圖形系統(tǒng)及各種接口設(shè)備組成，用來產(chǎn)生虛擬環(huán)境并提供沉浸感覺，以及交互性操作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它包括操作者、機(jī)器和人機(jī)接口三個(gè)基本要素。仿真技術(shù)建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)7.2.3虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)建模技術(shù)是虛擬制造的技術(shù)核心7.3.1綠色制造的基本概念綠色制造（GreenManufacturing，GM）又稱環(huán)境意識(shí)制造（EnvironmentallyConsciousManufacturing）、面向環(huán)境的制造（ManufacturingForEnvironment，MFE）等，它是一種綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)甚至多個(gè)生命周期中，對環(huán)境的負(fù)面影響最小、資源利用率最高、綜合效益最大，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益得到協(xié)調(diào)優(yōu)化。7.3.1綠色制造的基本概念綠色制造（GreenMan7.3.2綠色制造的體系結(jié)構(gòu)兩個(gè)過程：具體的制造過程；在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，每個(gè)環(huán)節(jié)均充分考慮資源和環(huán)境問題，以實(shí)現(xiàn)最大限度地優(yōu)化利用資源和減少環(huán)境污染的綠色制造過程。三項(xiàng)內(nèi)容：綠色資源、綠色生產(chǎn)、綠色產(chǎn)品。7.3.2綠色制造的體系結(jié)構(gòu)兩個(gè)過程：三項(xiàng)內(nèi)容：7.3.3清潔化生產(chǎn)清潔化生產(chǎn)系統(tǒng)的主要內(nèi)容集中在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)階段。清潔化生產(chǎn)通過將環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)保護(hù)和資源與能源優(yōu)化利用等作為主要因素集成于產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)之中，并通過對產(chǎn)品的加工制造、使用和安全的最終處理過程進(jìn)行良好管理，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品整個(gè)生命過程的綠色化以及產(chǎn)品的回收與再利用。7.3.3清潔化生產(chǎn)清潔化生產(chǎn)系統(tǒng)的主要內(nèi)容集中在產(chǎn)品設(shè)7.3.4綠色再制造工程廣義地講，綠色再制造是針對已投入使用的產(chǎn)品，為保持、恢復(fù)其可用狀態(tài)或加以重復(fù)利用所采取的一系列技術(shù)措施或工程活動(dòng)，如修復(fù)、改裝、改進(jìn)或改型、回收利用等。狹義地講，綠色再制造就是對報(bào)廢后的產(chǎn)品的零部件，經(jīng)過再加工后形成性能良好的新零部件，充分利用報(bào)廢產(chǎn)品的附加值。綠色再制造工程的發(fā)展趨勢：2開展面向回收和再制造的設(shè)計(jì)；1積極研究適應(yīng)產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)理論；3研發(fā)再制造的關(guān)鍵技術(shù)；4開發(fā)、選擇易于循環(huán)利用的材料及其生產(chǎn)工藝；5開發(fā)廢舊產(chǎn)品的快速分解拆裝系統(tǒng)、工具或裝置；6開發(fā)可重復(fù)使用的緊固系統(tǒng)；7開發(fā)先進(jìn)的廢舊產(chǎn)品無害化回收處理系統(tǒng)；8制訂與再制造相關(guān)的法規(guī)與政策；建立專業(yè)化的再制造企業(yè)。7.3.4綠色再制造工程廣義地講，綠色再制造是針對已投入7.4.2精益生產(chǎn)的內(nèi)涵及特點(diǎn)1．精益生產(chǎn)的基本概念精益生產(chǎn)（LeanProduction，LP）中的“精益”一詞是有其深刻含義的?！熬北硎揪_、精美，“益”代表利益、效益等。簡單來說，精益生產(chǎn)就是運(yùn)用多種現(xiàn)代管理方法和手段，以社會(huì)需求為依托，以充分發(fā)揮人的作用為根本，有效配置和合理使用企業(yè)資源，為企業(yè)謀求經(jīng)濟(jì)效益的一種新型生產(chǎn)方式。7.4.2精益生產(chǎn)的內(nèi)涵及特點(diǎn)1．精益生產(chǎn)的基本概念精益7.4.2精益生產(chǎn)的內(nèi)涵及特點(diǎn)2．精益生產(chǎn)的基本特征010203050406以人為中心，人是企業(yè)一切活動(dòng)的主體，應(yīng)以人為中心，大力推行獨(dú)立自主的小組化工作方式，充分發(fā)揮人的積極性和創(chuàng)造性，讓他們積極地為改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，使一線工人真正成為“零缺陷”生產(chǎn)的主力軍。以精簡為手段，在組織機(jī)構(gòu)方面實(shí)行精簡化，去掉一切多余的環(huán)節(jié)和人員，實(shí)現(xiàn)縱向減少層次，橫向打破部門壁壘，將層次多、分工細(xì)的管理模式轉(zhuǎn)化為分布式平行網(wǎng)絡(luò)的管理結(jié)構(gòu)。以客戶為上帝，以客戶為上帝是指產(chǎn)品面向客戶，與客戶保持密切聯(lián)系，將客戶納入產(chǎn)品開發(fā)過程。TeamWork和并行設(shè)計(jì)，精益生產(chǎn)強(qiáng)調(diào)以TeamWork工作方式進(jìn)行產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)。準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）供貨方式，JIT供貨方式可以保證最小庫存和最少在制品數(shù)?！傲闳毕荨惫ぷ髂繕?biāo)，即最低的成本、最好的質(zhì)量、無廢品、零庫存與產(chǎn)品的多樣性。7.4.2精益生產(chǎn)的內(nèi)涵及特點(diǎn)2．精益生產(chǎn)的基本特征017.4.3精益生產(chǎn)的體系結(jié)構(gòu)精益生產(chǎn)的核心表現(xiàn)為：采用最精簡的中間管理層和雇傭最少的管理人員；盡可能少地生產(chǎn)部件變異，以減少生產(chǎn)中失誤的機(jī)會(huì)，并可增大每批產(chǎn)品的加工數(shù)量；整個(gè)生產(chǎn)過程的質(zhì)量保證體系，要減少任何環(huán)節(jié)上的低質(zhì)量、低效率所帶來的浪費(fèi)；準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）。精益生產(chǎn)的基本原則是“消滅一切浪費(fèi)”和“不斷改善”。準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)、成組技術(shù)和全面質(zhì)量管理代表著三個(gè)本質(zhì)方面，它們之間相互配合，缺一不可。7.4.3精益生產(chǎn)的體系結(jié)構(gòu)精益生產(chǎn)的核心表現(xiàn)為：采用最7.4.3精益生產(chǎn)的體系結(jié)構(gòu)準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)是以用戶最終的需求為生產(chǎn)起點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)物流平衡，追求零庫存，要求上一道工序加工完的零件立即可以進(jìn)入下一道工序。成組技術(shù)是實(shí)現(xiàn)多品種、小批量、低成本、高柔性、按顧客訂單組織生產(chǎn)的基礎(chǔ)。通過采用成組技術(shù)就能組織混流生產(chǎn)、優(yōu)化車間布置、減少產(chǎn)品品種的多樣化，并可以通過產(chǎn)品的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化來減少企業(yè)復(fù)雜程度，提高企業(yè)的反應(yīng)能力和競爭能力等。全面質(zhì)量管理（TotalQualityControl，TQC）是保證產(chǎn)品質(zhì)量、樹立企業(yè)形象和達(dá)到“零缺陷”的主要措施，是實(shí)施精益生產(chǎn)方式的重要內(nèi)容。全面質(zhì)量管理具有以下幾層含義：全方位質(zhì)量管理全過程質(zhì)量管理全員質(zhì)量管理準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)成組技術(shù)全面質(zhì)量管理7.4.3精益生產(chǎn)的體系結(jié)構(gòu)準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)是以用戶最終的需求為7.5.2敏捷制造的內(nèi)涵敏捷制造是在“競爭-合作-協(xié)同”的機(jī)制作用下，企業(yè)通過與市場/用戶、合作伙伴在更大范圍、更高程度上的集成，提高競爭能力，最大限度地滿足市場/用戶的需求，能對市場需求做出靈活快速反應(yīng)的一種生產(chǎn)制造模式?？焖夙憫?yīng)市場和用戶的需求是敏捷制造的戰(zhàn)略著眼點(diǎn)應(yīng)變能力是敏捷制造企業(yè)的關(guān)鍵因素“競爭與合作”的思想與靈活多變的動(dòng)態(tài)組織結(jié)構(gòu)是敏捷制造的重心7.5.2敏捷制造的內(nèi)涵敏捷制造是在“競爭-合作-協(xié)同”7.5.3敏捷制造的生產(chǎn)特點(diǎn)123自主性敏捷制造具有自主性，即基本制造單元自己掌握，決定每個(gè)工件的加工過程、設(shè)備的利用以及人員的投入。虛擬性敏捷制造系統(tǒng)是一種以適應(yīng)不同產(chǎn)品為目標(biāo)而構(gòu)造出的虛擬制造系統(tǒng)，其特色在于它能夠隨著環(huán)境的變化迅速地動(dòng)態(tài)重構(gòu)，對市場的變化做出快速反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)?？芍貥?gòu)性、可重用性和可擴(kuò)充性敏捷制造的系統(tǒng)設(shè)計(jì)不是簡單地在預(yù)先規(guī)定好的需求范圍內(nèi)建立某過程，而是使制造系統(tǒng)從組織結(jié)構(gòu)上具有可重構(gòu)性、可重用性和可擴(kuò)充性。生產(chǎn)特點(diǎn)7.5.3敏捷制造的生產(chǎn)特點(diǎn)123自主性虛擬性可重構(gòu)性、7.5.4敏捷制造的使能技術(shù)企業(yè)的信息網(wǎng)企業(yè)信息網(wǎng)主要由企業(yè)內(nèi)管理信息系統(tǒng)和企業(yè)外信息互聯(lián)網(wǎng)兩部分組成。在實(shí)施敏捷制造過程中，企業(yè)內(nèi)的管理信息系統(tǒng)是影響企業(yè)信息網(wǎng)的最重要因素。虛擬公司虛擬公司又稱動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，是面向產(chǎn)品經(jīng)營過程的一種動(dòng)態(tài)組織結(jié)構(gòu)和企業(yè)群體集成方式。敏捷制造的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)敏捷制造生產(chǎn)模式需要基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的支持，它包括物理基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、法律基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、社會(huì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。敏捷型員工為了能使敏捷制造在激烈的市場下對機(jī)遇做出迅速反應(yīng)，需要重視企業(yè)中人的作用。敏捷制造需要有創(chuàng)造性思維、全面發(fā)展的敏捷型員工。5虛擬制造敏捷制造的主要思想是面對市場機(jī)遇，組建一個(gè)個(gè)小規(guī)模的模塊化虛擬公司，用最優(yōu)的組合、最快的速度、最新的技術(shù)贏得市場競爭。7.5.4敏捷制造的使能技術(shù)企業(yè)的信息網(wǎng)虛擬公司敏捷制造7.5.5敏捷制造對制造業(yè)的影響聯(lián)合競爭不同行業(yè)和規(guī)模的企業(yè)可聯(lián)合起來構(gòu)造敏捷制造環(huán)境。技術(shù)和能力交叉敏捷制造策略可以促進(jìn)制造技術(shù)和管理模式的交流和發(fā)展，促進(jìn)各行業(yè)中生產(chǎn)技術(shù)的雙重轉(zhuǎn)換和多重利用。環(huán)境意識(shí)加強(qiáng)敏捷制造企業(yè)將采用綠色設(shè)計(jì)和綠色制造技術(shù)，自覺地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。信息成為商品在構(gòu)成敏捷制造支撐環(huán)境的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上將出現(xiàn)各種信息中介服務(wù)機(jī)構(gòu)，它將向企業(yè)提供各種咨詢服務(wù)，同時(shí)還可以向企業(yè)提供標(biāo)準(zhǔn)零件庫。7.5.5敏捷制造對制造業(yè)的影響聯(lián)合競爭不同行業(yè)和規(guī)模的7.6.1智能制造概述智能制造技術(shù)（IntelligentManufacturingTechnology，IMT）利用計(jì)算機(jī)模擬制造業(yè)人類專家的分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策等智能活動(dòng)，將其與智能機(jī)器有機(jī)地融合起來，并貫穿應(yīng)用于整個(gè)制造企業(yè)的各個(gè)子系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營運(yùn)作的高度柔性化和高度集成化，從而取代或延伸制造環(huán)境中人類專家的部分腦力勞動(dòng)。智能制造系統(tǒng)（IntelligentManufacturingSystem，IMS）是由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化系統(tǒng)，它將智能技術(shù)融入制造系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，通過模擬人類的智能活動(dòng)，取代人類專家的部分智能活動(dòng)。7.6.1智能制造概述智能制造技術(shù)（Intelligen7.6.2智能制造系統(tǒng)的特點(diǎn)離子刻蝕自律能力自學(xué)習(xí)和自維護(hù)能力智能制造系統(tǒng)的各組成單元可依據(jù)工作任務(wù)的需要，自行組成一種最合適的結(jié)構(gòu)，并按照最優(yōu)先的方式運(yùn)行。智能制造系統(tǒng)可以原有的專家知識(shí)為基礎(chǔ)，在實(shí)踐中不斷地充實(shí)與完善系統(tǒng)知識(shí)庫，使知識(shí)庫更趨于合理。同時(shí)，在運(yùn)行過程中，它能對系統(tǒng)故障進(jìn)行自我診斷、排除和修復(fù)。特點(diǎn)智能制造系統(tǒng)的自律能力是指搜集與理解環(huán)境信息和自身信息，并進(jìn)行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。強(qiáng)有力的知識(shí)庫和基于知識(shí)的模型是自律能力的基礎(chǔ)。人機(jī)一體化智能系統(tǒng)智能制造系統(tǒng)是人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，是一種混合型智能系統(tǒng)。7.6.2智能制造系統(tǒng)的特點(diǎn)離子刻蝕自律能力自學(xué)習(xí)和自維7.6.3智能制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)123智能設(shè)計(jì)智能機(jī)器人未來生產(chǎn)需要更多的智能機(jī)器人，它應(yīng)當(dāng)具有視覺功能、聽覺功能、觸覺功能、語音功能和分析判斷功能等特性。智能診斷智能制造要求系統(tǒng)本身除了計(jì)算機(jī)的自診斷功能外，還可以進(jìn)行故障分析、原因查找和故障的自動(dòng)排除，保證系統(tǒng)在無人的狀態(tài)下能正常工作。4自適應(yīng)功能要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自適應(yīng)功能，其關(guān)鍵在于在線自動(dòng)檢測和自動(dòng)調(diào)整。7.6.3智能制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)123智能設(shè)計(jì)智Thank

YouThankYou7先進(jìn)制造模式計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）虛擬制造（VM）綠色制造（GM）精益生產(chǎn)（LP）敏捷制造（AM）智能制造（IM）7先進(jìn)制造模式計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的概念把信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，將系統(tǒng)技術(shù)的理論與方法應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期（從市場需求分析到最終報(bào)廢處理）的各個(gè)階段，通過信息集成、過程優(yōu)化及資源優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)物流、信息流、價(jià)值流的集成和優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到人（組織、管理）、經(jīng)營和技術(shù)三要素的集成，以優(yōu)化企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的T（時(shí)間）、Q（質(zhì)量）、C（成本）、S（服務(wù)）和E（環(huán)境），從而提高企業(yè)的市場應(yīng)變能力和競爭能力。如圖7-1所示，人與機(jī)構(gòu)、經(jīng)營和技術(shù)構(gòu)成了CIMS的三要素。其中，人與機(jī)構(gòu)包括組織機(jī)構(gòu)及其成員；經(jīng)營包括目標(biāo)和經(jīng)營過程；技術(shù)包括信息技術(shù)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（設(shè)備、通信技術(shù)、運(yùn)輸系統(tǒng)等使用的各種技術(shù)）。①使用技術(shù)支持經(jīng)營；②使用技術(shù)支持人員工作；③設(shè)置人員與機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工作以支持經(jīng)營活動(dòng)；④統(tǒng)一管理，并實(shí)現(xiàn)經(jīng)營、人員和技術(shù)的集成優(yōu)化運(yùn)行。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的概念如圖7-1所示，人與機(jī)構(gòu)、經(jīng)營和技術(shù)7.1.2CIMS的組成結(jié)構(gòu)從功能的角度考慮，通?？梢詫IMS分為工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、質(zhì)量保證系統(tǒng)和制造自動(dòng)化系統(tǒng)四個(gè)功能分系統(tǒng)，以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兩個(gè)支撐分系統(tǒng)。7.1.2CIMS的組成結(jié)構(gòu)從功能的角度考慮，通?？梢詫?.1.2CIMS的組成結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)（MIS）制造自動(dòng)化系統(tǒng)（MAS）是以CIM為指導(dǎo)思想，使用計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)管理企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)的應(yīng)用系統(tǒng)。以提高企業(yè)產(chǎn)品制造質(zhì)量和企業(yè)工作管理質(zhì)量為目標(biāo)，通過質(zhì)量保證規(guī)劃、工況監(jiān)控采集、質(zhì)量分析評價(jià)和控制，達(dá)到預(yù)定的質(zhì)量要求。是CIMS中信息流和物料流的結(jié)合，是CIMS最終產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的聚集地。工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)在產(chǎn)品開發(fā)過程中利用計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造準(zhǔn)備及產(chǎn)品性能測試等技術(shù)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)活動(dòng)更高效、更優(yōu)質(zhì)地進(jìn)行。產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)活動(dòng)包含產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、工程結(jié)構(gòu)分析、工藝設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)以及數(shù)控編程等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是為經(jīng)營管理數(shù)據(jù)、工程技術(shù)數(shù)據(jù)、制造控制和質(zhì)量保證等各類數(shù)據(jù)提供的一個(gè)可進(jìn)行儲(chǔ)存和調(diào)用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以滿足各分系統(tǒng)信息的交換和共享。是支持CIMS各分系統(tǒng)的開放型網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。7.1.2CIMS的組成結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)（M7.1.3CIMS的實(shí)現(xiàn)技術(shù)支撐平臺(tái)技術(shù)設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)加工生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)營管理與決策系統(tǒng)技術(shù)其他技術(shù)系統(tǒng)集成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)企業(yè)建模和仿真技術(shù)CIMS系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)施技術(shù)總體技術(shù)7.1.3CIMS的實(shí)現(xiàn)技術(shù)支撐平臺(tái)技術(shù)其他技術(shù)系統(tǒng)集成7.1.4CIMS的技術(shù)優(yōu)勢123保障并提高產(chǎn)品開發(fā)的質(zhì)量

CIMS加深了企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的深度，有利于提高企業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)含量?？s短產(chǎn)品的上市周期

CIMS是一個(gè)集成化的生產(chǎn)模式，它覆蓋市場分析、經(jīng)營決策、新產(chǎn)品研制、工程設(shè)計(jì)、加工制造、庫存供應(yīng)、質(zhì)量保證、售后服務(wù)等整個(gè)制造業(yè)的活動(dòng)，并力圖實(shí)現(xiàn)信息流、物料流和資金流的三流集成。經(jīng)營管理更加科學(xué)，并降低產(chǎn)品的成本在經(jīng)營管理方面，CIMS使企業(yè)的經(jīng)營決策和生產(chǎn)管理趨于科學(xué)化，使企業(yè)能夠在市場競爭中快速、準(zhǔn)確地報(bào)價(jià)。技術(shù)優(yōu)勢7.1.4CIMS的技術(shù)優(yōu)勢123保障并提高產(chǎn)品開發(fā)的質(zhì)7.2.1虛擬制造概述我國國家計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)研究中心的肖田元等認(rèn)為虛擬制造是實(shí)際制造過程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，即采用計(jì)算機(jī)仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的開發(fā)、制造，以及管理和控制等制造本質(zhì)過程，以增強(qiáng)制造過程各級的決策和控制能力。特點(diǎn)123高度集成支持敏捷制造分布合作7.2.1虛擬制造概述我國國家計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)研究中心7.2.2虛擬制造的分類以設(shè)計(jì)為中心的VM以生產(chǎn)為中心的VM以控制為中心的VM以生產(chǎn)為中心的VM是在企業(yè)資源的約束下，對企業(yè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真，對不同的加工過程及其組合進(jìn)行優(yōu)化，并對產(chǎn)品的可生產(chǎn)性進(jìn)行分析與評價(jià)，對制造資源和環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化組合，通過提供精確的生產(chǎn)成本信息對生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度進(jìn)行合理化決策。以控制為中心的VM將仿真技術(shù)引入控制模型，提供模擬實(shí)際生產(chǎn)過程的虛擬環(huán)境，使企業(yè)在考慮車間控制行為的基礎(chǔ)上對制造過程進(jìn)行優(yōu)化控制。以設(shè)計(jì)為中心的VM強(qiáng)調(diào)以統(tǒng)一的制造信息模型為基礎(chǔ)，對數(shù)字化產(chǎn)品模型進(jìn)行仿真與分析、優(yōu)化，進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)方面的分析和可裝配性分析，獲得對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)評估與性能預(yù)測，以便做出正確的決策。7.2.2虛擬制造的分類以設(shè)計(jì)為中心的VM以生產(chǎn)為中心的7.2.3虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)建模技術(shù)是虛擬制造的技術(shù)核心，其關(guān)鍵是生產(chǎn)模型、產(chǎn)品模型和工藝模型的信息體系結(jié)構(gòu)。仿真就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)對復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行抽象和簡化形成系統(tǒng)模型，然后在分析的基礎(chǔ)上運(yùn)行該模型，從而得到一系列的統(tǒng)計(jì)性能。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（VirtualRealitySystem，VRS）是由圖形系統(tǒng)及各種接口設(shè)備組成，用來產(chǎn)生虛擬環(huán)境并提供沉浸感覺，以及交互性操作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它包括操作者、機(jī)器和人機(jī)接口三個(gè)基本要素。仿真技術(shù)建模技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)7.2.3虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)建模技術(shù)是虛擬制造的技術(shù)核心7.3.1綠色制造的基本概念綠色制造（GreenManufacturing，GM）又稱環(huán)境意識(shí)制造（EnvironmentallyConsciousManufacturing）、面向環(huán)境的制造（ManufacturingForEnvironment，MFE）等，它是一種綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)甚至多個(gè)生命周期中，對環(huán)境的負(fù)面影響最小、資源利用率最高、綜合效益最大，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益得到協(xié)調(diào)優(yōu)化。7.3.1綠色制造的基本概念綠色制造（GreenMan7.3.2綠色制造的體系結(jié)構(gòu)兩個(gè)過程：具體的制造過程；在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，每個(gè)環(huán)節(jié)均充分考慮資源和環(huán)境問題，以實(shí)現(xiàn)最大限度地優(yōu)化利用資源和減少環(huán)境污染的綠色制造過程。三項(xiàng)內(nèi)容：綠色資源、綠色生產(chǎn)、綠色產(chǎn)品。7.3.2綠色制造的體系結(jié)構(gòu)兩個(gè)過程：三項(xiàng)內(nèi)容：7.3.3清潔化生產(chǎn)清潔化生產(chǎn)系統(tǒng)的主要內(nèi)容集中在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)階段。清潔化生產(chǎn)通過將環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)保護(hù)和資源與能源優(yōu)化利用等作為主要因素集成于產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)之中，并通過對產(chǎn)品的加工制造、使用和安全的最終處理過程進(jìn)行良好管理，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品整個(gè)生命過程的綠色化以及產(chǎn)品的回收與再利用。7.3.3清潔化生產(chǎn)清潔化生產(chǎn)系統(tǒng)的主要內(nèi)容集中在產(chǎn)品設(shè)7.3.4綠色再制造工程廣義地講，綠色再制造是針對已投入使用的產(chǎn)品，為保持、恢復(fù)其可用狀態(tài)或加以重復(fù)利用所采取的一系列技術(shù)措施或工程活動(dòng)，如修復(fù)、改裝、改進(jìn)或改型、回收利用等。狹義地講，綠色再制造就是對報(bào)廢后的產(chǎn)品的零部件，經(jīng)過再加工后形成性能良好的新零部件，充分利用報(bào)廢產(chǎn)品的附加值。綠色再制造工程的發(fā)展趨勢：2開展面向回收和再制造的設(shè)計(jì)；1積極研究適應(yīng)產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)理論；3研發(fā)再制造的關(guān)鍵技術(shù)；4開發(fā)、選擇易于循環(huán)利用的材料及其生產(chǎn)工藝；5開發(fā)廢舊產(chǎn)品的快速分解拆裝系統(tǒng)、工具或裝置；6開發(fā)可重復(fù)使用的緊固系統(tǒng)；7開發(fā)先進(jìn)的廢舊產(chǎn)品無害化回收處理系統(tǒng)；8制訂與再制造相關(guān)的法規(guī)與政策；建立專業(yè)化的再制造企業(yè)。7.3.4綠色再制造工程廣義地講，綠色再制造是針對已投入7.4.2精益生產(chǎn)的內(nèi)涵及特點(diǎn)1．精益生產(chǎn)的基本概念精益生產(chǎn)（LeanProduction，LP）中的“精益”一詞是有其深刻含義的?！熬北硎揪_、精美，“益”代表利益、效益等。簡單來說，精益生產(chǎn)就是運(yùn)用多種現(xiàn)代管理方法和手段，以社會(huì)需求為依托，以充分發(fā)揮人的作用為根本，有效配置和合理使用企業(yè)資源，為企業(yè)謀求經(jīng)濟(jì)效益的一種新型生產(chǎn)方式。7.4.2精益生產(chǎn)的內(nèi)涵及特點(diǎn)1．精益生產(chǎn)的基本概念精益7.4.2精益生產(chǎn)的內(nèi)涵及特點(diǎn)2．精益生產(chǎn)的基本特征010203050406以人為中心，人是企業(yè)一切活動(dòng)的主體，應(yīng)以人為中心，大力推行獨(dú)立自主的小組化工作方式，充分發(fā)揮人的積極性和創(chuàng)造性，讓他們積極地為改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，使一線工人真正成為“零缺陷”生產(chǎn)的主力軍。以精簡為手段，在組織機(jī)構(gòu)方面實(shí)行精簡化，去掉一切多余的環(huán)節(jié)和人員，實(shí)現(xiàn)縱向減少層次，橫向打破部門壁壘，將層次多、分工細(xì)的管理模式轉(zhuǎn)化為分布式平行網(wǎng)絡(luò)的管理結(jié)構(gòu)。以客戶為上帝，以客戶為上帝是指產(chǎn)品面向客戶，與客戶保持密切聯(lián)系，將客戶納入產(chǎn)品開發(fā)過程。TeamWork和并行設(shè)計(jì)，精益生產(chǎn)強(qiáng)調(diào)以TeamWork工作方式進(jìn)行產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)。準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）供貨方式，JIT供貨方式可以保證最小庫存和最少在制品數(shù)?！傲闳毕荨惫ぷ髂繕?biāo)，即最低的成本、最好的質(zhì)量、無廢品、零庫存與產(chǎn)品的多樣性。7.4.2精益生產(chǎn)的內(nèi)涵及特點(diǎn)2．精益生產(chǎn)的基本特征017.4.3精益生產(chǎn)的體系結(jié)構(gòu)精益生產(chǎn)的核心表現(xiàn)為：采用最精簡的中間管理層和雇傭最少的管理人員；盡可能少地生產(chǎn)部件變異，以減少生產(chǎn)中失誤的機(jī)會(huì)，并可增大每批產(chǎn)品的加工數(shù)量；整個(gè)生產(chǎn)過程的質(zhì)量保證體系，要減少任何環(huán)節(jié)上的低質(zhì)量、低效率所帶來的浪費(fèi)；準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）。精益生產(chǎn)的基本原則是“消滅一切浪費(fèi)”和“不斷改善”。準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)、成組技術(shù)和全面質(zhì)量管理代表著三個(gè)本質(zhì)方面，它們之間相互配合，缺一不可。7.4.3精益生產(chǎn)的體系結(jié)構(gòu)精益生產(chǎn)的核心表現(xiàn)為：采用最7.4.3精益生產(chǎn)的體系結(jié)構(gòu)準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)是以用戶最終的需求為生產(chǎn)起點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)物流平衡，追求零庫存，要求上一道工序加工完的零件立即可以進(jìn)入下一道工序。成組技術(shù)是實(shí)現(xiàn)多品種、小批量、低成本、高柔性、按顧客訂單組織生產(chǎn)的基礎(chǔ)。通過采用成組技術(shù)就能組織混流生產(chǎn)、優(yōu)化車間布置、減少產(chǎn)品品種的多樣化，并可以通過產(chǎn)品的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化來減少企業(yè)復(fù)雜程度，提高企業(yè)的反應(yīng)能力和競爭能力等。全面質(zhì)量管理（TotalQualityControl，TQC）是保證產(chǎn)品質(zhì)量、樹立企業(yè)形象和達(dá)到“零缺陷”的主要措施，是實(shí)施精益生產(chǎn)方式的重要內(nèi)容。全面質(zhì)量管理具有以下幾層含義：全方位質(zhì)量管理全過程質(zhì)量管理全員質(zhì)量管理準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)成組技術(shù)全面質(zhì)量管理7.4.3精益生產(chǎn)的體系結(jié)構(gòu)準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)是以用戶最終的需求為7.5.2敏捷制造的內(nèi)涵敏捷制造是在“競爭-合作-協(xié)同”的機(jī)制作用下，企業(yè)通過與市場/用戶、合作伙伴在更大范圍、更高程度上的集成，提高競爭能力，最大限度地滿足市場/用戶的需求，能對市場需求做出靈活快速反應(yīng)的一種生產(chǎn)制造模式?？焖夙憫?yīng)市場和用戶的需求是敏捷制造的戰(zhàn)略著眼點(diǎn)應(yīng)變能力是敏捷制造企業(yè)的關(guān)鍵因素“競爭與合作”的思想與靈活多變的動(dòng)態(tài)組織結(jié)構(gòu)是敏捷制造的重心7.5.2敏捷制造的內(nèi)涵敏捷制造是在“競爭-合作-協(xié)同”7.5.3敏捷制造的生產(chǎn)特點(diǎn)123自主性敏捷制造具有自主性，即基本制造單元自己掌握，決定每個(gè)工件的加工過程、設(shè)備的利用以及人員的投入。虛擬性敏捷制造系統(tǒng)是一種以適應(yīng)不同產(chǎn)品為目標(biāo)而構(gòu)造出的虛擬制造系統(tǒng)，其特色在于它能夠隨著環(huán)境的變化迅速地動(dòng)態(tài)重構(gòu)，對市場的變化做出快速反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)。可重構(gòu)性、可重用性和可擴(kuò)充性敏捷制造的系統(tǒng)設(shè)計(jì)不是簡單地在預(yù)先規(guī)定好的需求范圍內(nèi)建立某過程，而是使制造系統(tǒng)從組織結(jié)構(gòu)上具有可重構(gòu)性、可重用性和可擴(kuò)充性。生產(chǎn)特點(diǎn)7.5.3敏捷制造的生產(chǎn)特點(diǎn)123自主性虛擬性可重構(gòu)性、7.5.4敏捷制造的使能技術(shù)企業(yè)的信息網(wǎng)企業(yè)信息網(wǎng)主要由企業(yè)內(nèi)管理信息系統(tǒng)和企業(yè)外信息互聯(lián)網(wǎng)兩部分組成。在實(shí)施敏捷制造過程中，企業(yè)內(nèi)的管理信息系統(tǒng)是影響企業(yè)信息網(wǎng)的最重要因素。虛擬公司虛擬公司又稱動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，是面向產(chǎn)品經(jīng)營過程的一種動(dòng)態(tài)組織結(jié)構(gòu)和企業(yè)群體集成方式。敏捷制造的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)敏捷制造生產(chǎn)模式需要基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的支持，它包括物理基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、法律基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、