08第八讲自动化制造系统 先进生产模式

第九讲 先进生产模式与自动化制造系统的发展趋势

本 章 要 点9.1 计算机集成制造系统CIMS 9.2 精益生产LP 9.3 敏捷制造AM 9.4 智能制造IMS 9.5 网络化制造WM 9.6 可重构制造RMS

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

1、制造 是关于企业的一组相关操作和活动的集合，它包括市场分析、产品设计、材料选择、计划作业、生 产、质量检验、生产管理和市场销售等一系列与制 造企业有关的生产活动。 基本哲理 企业生产活动是一个不可分割的整体，其各 个环节彼此紧密关联；2

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

就其本质而言，整个生产活动是一个数据采集、

传递和加工处理的过程，最终形成的产品可以视为“数据”的物质表现；

制造应包括从产品需求分析开始到销售服务之间全过程的一切活动； 将制造理解为是一个复杂的信息转换过程，在制 造中发生的相关活动都是信息处理整体中的一部分； 信息技术与制造过程相结合是制造业在信息社会

中发展的新模式，也是企业发展的必然。3

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

2、CIM与CIMS的定义1)CIM CIM最早于1974年由美国约瑟夫。哈林顿博士 提出来的，其基本思想是： (1)企业的各种经营活动是不可分割的，要 统一考虑。

(2)整个生产制造过程实际上信息采集、传 递和加工处理的过程。4

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

CIM作为一种组织、管理与进行企业生产的哲理， 它在计算机网络和数据库技术的支撑下，综合运用 现代管理、制造、信息、自动化和系统工程等领域 的技术，将企业生产全部过程中有关人、技术、经 营管理要素及其信息流与物流有机地集成并优化运 行，以实现产品高质量、低成本、上市快，从而使 企业赢得市场竞争。 简单地说，CIM是用计算机通过信息集成实现 现代化的生产制造，求得企业的总体效益，即以计 算机作为工具，制造为其内容的CIM,其哲理的核心 为信息的“集成”。5

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

2)CIMSCIM是一种组织现代化生产的哲理，而基于这种哲理组 成的系统――CIMS,就是哲理的实现。 CIMS是基于CIM哲理构成的优化运行的企业制造系统。在 CIMS的研究和实施中必须强调“信息流”和“系统集成”这 两个最基本观点。 CIMS是一种工程技术系统，是CIM的具体实施，可以把 CIMS看成是未来生产自动化系统的一种模式，但这种模式不 是单纯的技术上的“自动化”,它所强调的是用集成来提高 企业竞争力。

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

3)CIMS的特征(1)CIMS包含了整个工厂的全部生产经营活动，即从市 场需求分析、生产经营决策、产品设计、加工制造、质量 管理、经营销售等一直到售后服务全部活动。

(2)CIMS与传统的自动化有所不同，其复杂程度要大很 多，涉及的自动化不是工厂各个环节的自动化或计算机及 其网络的简单叠加，而是有机的集成。即不仅是物料、设 备的集成，更重要的是以信息集成为本质的技术集成、人 的集成。7

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

4)CIMS的重要功能模块 (1)工程设计自动化分系统 即CAD/CAE/CAPP/CAM分系统，它是基于特

征的产品建模系统，为集成工程分析提供分析模型、产生装配图、零件图等各种设计文档，为

CAPP提供零件几何拓扑信息、加工工艺信息及检测信息。为CIMS提供管理所需要的信息。8

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

(2)制造自动化分系统(MAS)

MAS是工厂生产经营活动的基础，包括以下的功能： 实现MAS的递阶结构控制，优化生产调度；(工

厂层、车间层、单元层、工作站层、设备层)工具、夹具、量具的集中管理与调度； 满足多品种小批量生产需求，实现加工过程柔性 化； 信息采集自动化； 对零件加工质量进行统计分析，并反馈给质量保证 系统。9

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

(3)质量保证系统根据全面质量管理的要求，质量系统应贯穿于产品的全部生产过程，它的基本功能是： 协调并组织有产品质量有关的各部门实施全面质量管理 根据用户和市场变化，及企业质量技术状况和工程设计分 析的要求，进行质量规划，制定产品和设备，工具、夹具、 量具检测规划和要求。 对采集的质量信息进行分析，并对设计、工艺提出改进意见。 对质量信息通过计算机辅助质量管理，全面支持质量最优决

策。 实现质量成本的有效管理分析。10

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

(4)经营管理信息分系统(MIS)MIS是企事业单位的一种现代化工具，在CIMS 环境下，建立的MIS是一个以缩短产品生产周期、 降低成本、减少流动资金、提高企业经济效益和应

变能力为主要目的，并以计划管理为中心，在计算机网络和分布式数据库支撑下，与CIMS中其他分系

统实现集成，其核心是适用于各个进程的决策支撑系统。11

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

CIMS在我国的发展及实施CIMS

的效益我国“863计划”中将CIMS确定为自动化领域的主 题研究项目之一，并规定了我国863/CIMS的战略目标 为： 跟踪国际CIMS有关技术的发展； 掌握CIMS关键技术； 在制造业中建立能获得综合经济效益并能带动全 局的CIMS示范工厂，通过推广应用及产品化促进我国 CIMS高技术产业的发展。12

1、目标

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

3、发展经过十多年的努力，我国CIMS事业取得了迅速 发展，已形成了一个健全的组织和一支研究队伍； 实现了我国CIMS研究和开发的基本框架；建设研究 环境和工程环境，包括一个国家CIMS实验工程中心 和7个单元技术开放实验室，完成了一大批课题的 研究工作，陆续选定了一批CIMS典型应用工厂作为 利用CIMS推动企业技术改造的示范点； 这些工厂包括飞机、机床、大型鼓风机、纺织 机械、汽车、家电、服装以及钢铁、化工等行业。13

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

4、效益实施CIMS的效益主要体现在信息集成的效益上； 由于系统集成度提高，使各功能分系统间的配合和参 数配置更加优化，各种生产要素的潜力得到更有效的利用， 减少实际存在于企业生产中的各种资源浪费，同时使管理 科学化，提高企业对市场的响应能力。 具体表现在： 1)提高产品质量 2)提高设备利用率 3)提高科学管理水平。14

§9.1 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System )

实施CIMS后，明显提高企业新品开发能力，提高 企业市场竞争能力。产品质量明显提高，交货期短而 准确，价格合理，企业的信誉随之提高； CIMS在其发展历程中的主要应用对象是离散型制 造业(约占全部制造业的50%)。

必须指出CIMS的思想、系统方法和集成技术同样可用于 诸如连续型或混合型企业中，国内外在电器、化工、 电子元件、钢铁行业中已有不少企业实施CIMS应用工 程并取得了成功。15

§9.2 精益生产(Lean Production)精益生产(亦称精良生产)的方式实质上是从 生产操作、组织管理、经营方式等各个方面，找出

一切不能为产品增值的活动或人员，并加以革除。未来产品市场是多元化、个人化，因此要力求制 造系统做到成本与批量无关，生产周期短，产品复 杂性高，使一切企业具有高柔性、强的应变能力去 对付市场的挑战。

§9.2 精益生产(Lean Production) 1、精益生产的特点精益生产综合了单件生产和大量生产的优点， 克服了传统经营方式中的很多不合理做法，开创了 一种新的高效率的生产方式； 它既避免了单件生产的高成本，又避免了大量 生产的僵化不

灵活； 与大量生产相比，人员、场地、设备都减少一 半，新品开发时间、工程设计工时、现场库存减少 一半，废品大大减少，而且能生产更多、更好，又 各种变型的产品；17

§9.2 精益生产(Lean Production)精益生产方式要求产品“尽善尽美”,必须 精益求精，不断降低成本，做到无废品、零库存、 无设备故障等，产品品种多样化。 精益生产不仅是生产方式的改变，而且改变 了人们传统的认识，改变了人们的思维方式，改 变了人们之间的相互关系。 虽然这种理想境界还有很长一段路要走，但 只要人们不断追求就会产生惊人的效果

§9.2 精益生产(Lean Production)2、精益生产的生产操作与对工人的要求减少以至撤消非增值的人员和岗位，彻底消除各种浪 费； 浪费有资源、人力、时间、空间等多个方面，如何正 确区分什么是工作，什么是浪费，在贯彻精益生产方式中， 是一件非常重要的事件； 总装线上工人的集体负责制。装配工人被编成小组， 每个小组对指定的一套组装工序负责，有人缺勤，或某一 零件安装有问题，小组内互相帮助，集体负责，不能把问 题留到下道工序，问题解决不了，必须暂停装配线；

§9.2 精益生产(Lean Production)对原因进行分析(When、Why、Where、Who、 What、How)提出五个为什么，再提出措施，保证 不再发生； 对效率的看法。不从局部设备在单位时间内生 产多少零件来计算效率，而是从全局从总体上来看 效率。 精益生产把人看作是生产中最宝贵的，是解决 问题的根本动力，而不是当成会说话的机器，解决 问题只能靠技术。20

§9.2 精益生产(Lean Production) 3、精益生产的管理在精益生产中，精益求精的管理使得它在人员的 利用、厂房的利用、时间的利用等方面都大大优于大 量生产方式。 精益生产的基本观念是及时供应，尽可能减少库 存，甚至零库存。 精益生产的组织是能把最大量的工作任务和责任 转移到生产线上真正为产品增值的那些工人身上； 精益生产的组织另一个特点是具有一个处于在适 当位置的一旦发现问题就能快速追查并找出最终原因 的检测缺陷系统。21

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