制造系統博士副教授廣東工業大學機械電子工程學院何漢武12/2/20231ManufacturingSystem第一章制造系統概述

主要內容1.1制造系統的內涵和體系構造1.1.1系統觀1.1.2制造系統概念、體系構造1.2制造模式和先進制造系統1.2.1制造模式的演化和進展1.剛性自動化系統2.計算機集成制造系統3.智能制造系統4.精益生產5.可重組制造系統1.2.2下一代制造系統--靈敏制造12/2/20232ManufacturingSystem1.1制造系統內涵及體系構造制造的概念和內涵一般的理解：產品的機械工藝過程或機械加工過程狹義的制造概念：產品的制作過程〔如機械加工過程〕制造概念和內涵的拓展：“范圍”和“過程”兩個方面廣義的制造概念：產品整個生命周期過程12/2/20233ManufacturingSystem1.1制造系統內涵及體系構造系統概念由相互作用和相互依靠的假設干組成局部〔要素〕結合而成的具有特定功能的有機整體系統強調的是個組成要素有機結合，對外呈現出綜合性的整體功能。例：時鐘—計時系統組成要素：齒輪、齒條、機架、聯接件、指針12/2/20234ManufacturingSystem1.1制造系統內涵及體系構造制造系統的根本概念進展和完善中國際上幾個權威的定義Parnaby(英國著名學者〕1989年給出定義：CIRP定義：MIT教授定義：日本京都大學教授定義：12/2/20235ManufacturingSystem1.1制造系統內涵及體系構造制造系統的根本概念制造系統案例：機械加工系統、生產線、車間、工廠機械加工系統組成要素：機床、夾具、刀具、工件、操作人員、加工工藝制造資源：毛坯或半成品、能源和勞動力產品或零件12/2/20236ManufacturingSystem1.1制造系統內涵及體系構造制造系統的根本特性集合性相關性目的性環境適應性動態性反響特性隨機特性12/2/20237ManufacturingSystem1.1制造系統內涵及體系構造制造系統的三流構造論物料流、信息流和能量流機械加工系統的“三流”運動示意圖信息系統（加工任務、方法、工件質量…）刀具、量具等原材料坯料輸送裝夾加工檢驗產品電能機械能信息流能量流物料流12/2/20238ManufacturingSystem1.1制造系統內涵及體系構造制造系統的信息制造觀傳統制造觀：留意用制造系統中的物料流和能量；流來描述制造系統信息制造觀產生背景：信息的紐帶作用信息投入打算產品價值CIMS爭論重點在如何提高制造系統的信息處理力量信息成為與設備同等重要的資源使制造系統在信息處理方面具有人的智能12/2/20239ManufacturingSystem1.1制造系統內涵及體系構造制造系統的人機一體論人工智能技術存在局限性信息組合爆炸問題非構造化、動態的、隨機的決策問題人的制造性行為和作用，是機器永久無法取代的解決思路：使人與機器處于優化合作的地位，實現制造系統中人與機器一體化的人機集成決策機制，從而使人與機器協同工作，以取得制造系統的最正確效益12/2/202310ManufacturingSystem1.1制造系統內涵及體系構造制造系統的體系構造爭論目的：更加深入地分析和描述制造系統的本質特征基于所建立的模型，進展制造系統的設計實施、系統改進和優化運行。12/2/202311ManufacturingSystem1.1制造系統內涵及體系構造制造系統的體系構造組成制造系統體系構造的多視圖及其關系功能視圖過程視圖資源視圖組織視圖信息視圖12/2/202312ManufacturingSystem制造系統體系構造功能視圖信息視圖過程視圖資源視圖組織視圖功能組成功能聯系信息構成信息聯系掌握構造運行流程分析組織方式業務流程圖組織構成資源構成物流模型能量流模型資源流模型分系統考察法/構造-功能分析發/逐級考察法IDEFO建模方法制造系統信息分類業務流程分類、分解流程圖/Petri/0-0建模方法/GRAI網建模方法資源流淌分析組織構成分析/IDEF1X模型組織圖/GRAI格建模方法資源構成分析/資源配置圖/IDEF1X模型能源流淌分析物流流淌分析IDEF1X信息模型建模方法/E-R多層遞階掌握構造/分布式控制構造/遞階分布式掌握結購視圖名稱視圖內容建模與分析方法12/2/202313ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

制造的歷史傳統制造及其技術工場手工加工制造機器-蒸汽時代的制造電器時代的制造現代制造及其技術的進展19世紀末自然科學的全面進展新技術的產生社會進展對制造技術提出了需求12/2/202314ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

制造模式的演化和進展剛性自動化數控機床柔性制造系統并行工程CIMS工廠子網廣域網信息高速大路全球通訊網絡智能制造靈敏制造全球制造制造資源和組織全球化虛擬組織制造智能計算智能技術演化運作空間全球社會公司企業車間單元設備剛性技術柔性單元柔性系統系統集成決策自動化靈敏性全球化40-5060708090年月12/2/202315ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

制造模式的演化和進展規模上：從單件小批→少品種大批量→多品種變批量〔客戶化產品〕生產方式上：勞動密集型→設備密集型→信息密集型→學問密集型制造裝備：手工→機械化→單機自動化→剛性自動線→柔性自動線→智能自動化12/2/202316ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

制造模式的演化和進展剛性自動化系統20世紀40、50年月專用機床和組合機床、自動單機或自動化生產線大批量生產高生產率和剛性構造，很難實現生產產品的轉變12/2/202317ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

制造模式的演化和進展計算機集成制造系統強調制造全過程的系統性和集成性，以解決現代企業生存與競爭的TQCS問題強調并行工程12/2/202318ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

制造模式的演化和進展智能制造系統由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統IntegrationIntelligence下一代制造業12/2/202319ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

制造模式的演化和進展精益生產MIT爭論日本豐田生產方式的總結豐田英二、大野耐一〔70年月，20年時間〕最終目標是要以最友質量和最低本錢的產品，對市場需求作出最快速的響應根本原則是“消滅一切鋪張”和“不斷改善”準時化生產〔JIT〕、TQC，GT、彈性作業人數和敬重人性是精益生產的主要支柱。日本奇跡12/2/202320ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

制造模式的演化和進展快速重組制造實現企業、產品、制造系統、機床設備及其部件和過程的可重組性(reconfigurability)成為將來制造的挑戰過程可變性：制造工藝過程的變化力量功能可變性：制造(加工、處理)功能的變化力量可縮放性：制造生產力量(產量)的可擴展與壓縮力量12/2/202321ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

幾類制造系統的對比12/2/202322ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

下一代制造模式與系統—靈敏制造1991年，美國提出動身點：對將來產品和市場的分析產品進展總趨勢：多元化和共性化，對制造系統的要求：產品的本錢與批量無關生命周期越來越短，產品簡單性越來越高，要求企業以很高的柔性和很強的市場應變力量去應付市場的競爭。12/2/202323ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

下一代制造模式與系統—靈敏制造靈敏制造的實現組織上：動態聯盟〔虛擬企業〕技術上：虛擬制造信息根底：網絡12/2/202324ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

靈敏制造案例12/2/202325ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

敏捷制造案例—摩托羅拉尋呼機公司Internet訂單訂單訂單一個半小時之內發貨一個半小時之內發貨一個半小時之內發貨博因頓海岸公司總部自動制造系統2900萬種尋呼機芝加哥的銷售員亞特蘭大的銷售員紐約的銷售員紐約的銷售員12/2/202326ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

靈敏制造案例區域協作平臺12/2/202327ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

靈敏制造案例區域協作平臺協作中心：信息溝通/虛擬會議/在線圖紙圈閱/異地圖紙傳送-企業間基于網絡的協作溝通12/2/202328ManufacturingSystem1.2制造模式和先進制造系統

靈敏制造案例企業協作平臺－共性化產品定制系統基于WEB和學問工程的定制設計與制造，滿足客戶提出的對產品共性化需求，支持客戶參與產品設計過程。12/2/202329ManufacturingSystem1.2