9先进生产模式与自动化制造系统的发展趋势
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不同国际制造网络及其关系和发展途径
正在来临的信息网络化时代
这个从传统的制造企业向全球制造网络化发展的模型， 按照公司的经营策略、工厂的地理分布、文化背景以及技 术和零部件供需来源可分为六种不同层次的模式：
①GMC3——分散网络化的全球制造模式； ②GMC2——多国制造模式； ③GMC1——区域制造模式； ④EMC3——全球出口模式； ⑤EMC2——多国出口模式； ⑥EMC1——区域出口模式。 此外，各种模式之间并没有严格的界限，甚至可以相 互逆转。
二、智能制造系统的发展概况
• 美国是智能制造思想的发源地 • 最早正式提出智能制造并付诸实施的是建
立在美国普渡大学的智能制造国家工程中 心。 • 美国其他大学 • 欧洲 • 日本
三、智能制造系统的研பைடு நூலகம்领域
1.智能设计 2.智能机器人 3.智能调度 4.智能办公系统 5.智能诊断 6.智能控制
第五节 网络化制造
制造 自动化系统
（1）计算机辅助设计与分析（CAD/CAE）
（2）计算机辅助制造（CAM）
CIMS系统的基本组成
第二节 精益生产LP
一、精益生产的基本概念
• 精益生产的产生背景 20世纪50年代日本丰田汽车公司 1985年美国MIT 精益生产是贯彻以人为中心的思想，通过系统 结构、人员组织、运行方式、产品结构和市场需 求等方面的变革，精简生产过程中一切无用、多 余的东西，使生产系统能很快适应用户需求的不 断变化，并能最终达到包括市场供销在内的生产 的各方面最好的结果。
三、精益生产的特征：
①重视客户需求 ②重视人的作用 ③精简一切生产中不创造价值的工作 ④精益求精、持续不断地改进生产，降低 成本，追求零废品、零库存和产品品种多样 化。
第三节 敏捷制造AM
一、敏捷制造的基本概念
• 敏捷制造的基本原理：
采用标准化和专业化的计算机网络和信息集成基础结构，以分布 结构连接各类企业，构造虚拟制造环境；以竞争合作为原则，在虚拟 制造环境内动态选择成员，组成面向任务的虚拟公司进行快速生产； 系统运行的最大目标是满足客户的要求。
经营 决策层
经营决策 中央计算机
设计 计划层
产品CAD/CAM 图形工作站
财务、人事、生产计划、生产 管理、生产技术数据管理等
各职能部门计算机
作业 管理层
FMS管理
作业管理层计算机 其他生产单元管理
装配管理
产品质量 总检验
MIS
FMS与生 FMS 产单元层 1
FMS N
生产
生产
单元
单元
1
N
装配
装配
第九章 先进生产模式与自动化制造系 统的发展趋势
第一节 计算机集成制造系统CIMS 第二节 精益生产LP 第三节 敏捷制造 AM 第四节 智能制造系统的基本概念 第五节 网络化制造 第六节 可重构制造系统 第七节 快速原型制造技术 第八节 自动化制造系统的发展趋势
第一节 计算机集成制造系统
一、CIM与CIMS的基本概念
• 定义
敏捷制造指的是制造企业能够把握市场机遇，及时动态 地重组生产系统，在最短的时间内向市场推出有利可图的、 用户认可的、高质量的产品。一句话，敏捷制造企业的一 切活动都是围绕着快和好这两个字进行的，要求企业具有 很强的自适应能力。
敏捷制造系统的体系结构
敏捷制造的产生背景 敏捷制造是美国为了重新树立其在全球制造 业中的领导地位，而提出的一种面向21世纪 的新型制造模式。它综合了即时生产、制造 资源规划和精益生产等先进生产管理技术的 优点，能系统全面地满足高效低成本、高质 量多品种、迅速及时、动态柔性等难以由一 个统一生产系统来实现的生产管理目标要求， 代表着现代生产管理的最新发展。
由于文化和经济背景不同，国际市场并不仅仅 是多个国家市场之和。全球市场更是一种考虑不同 国家对产品的要求差异的新型国际市场。对现有的 跨国公司和组织结构、发展过程和策略进行研究和 调查分析后，得出不同国际制造网络的模式及其关 系，以及如何向全球制造网络化系统发展的途径， 如图中箭头表示。
正在来临的信息网络化时代
单元
单元
1
N
产品
二、计算机集成制造系统的组成
• CIMS由四个应用分系统和两个支撑分系统组成
1.管理信息系统
经营管理、物料管理、生产管理、人力资源管理
2.工程设计自动化系统 工程设计、分析和制造
管理信息系统
基本功能： ①面向产品生命周期的建模
工程设 数据库 质量保 计系统 计算机网络 证系统
②实现CAD/CAE/CAPP/CAM的集成 主要功能模块
正在来临的信息网络化时代
20世纪90年代以来，美国进行了大量的信息 化投资，微机累计产量在8500万台以上，同时微机 －VAN网络成员数量在100万人以上。家用信息电 器的电子手册、系统手册，以及美国阿波罗公司推 出的个人数字辅助系统（PDA）等个人信息系统正 在迅速普及。
正在来临的信息网络化时代
CIMS是以系统工程理论为指导，强调信 息集成和适度自动化，以过程重组和机构 精简为手段，在企业信息系统的支持下， 将制造企业的全部要素和全部经营活动集 成为一个有机的整体，实现以人为中心的 柔性化生产，使企业在新产品开发、产品 质量、产品成本、相关服务、交货期和环 境保护等方面均取得整体最佳效果。
第四节 智能制造系统的基本概 念
一、智能制造系统的基本概念
智能制造系统是一种由智能机器人和人类 专家共同组成的人机一体化智能系统，它 将人工智能技术融合进制造系统的各个环 节中，通过模拟人类专家的智能活动，诸 如分析、推理、判断、构思和决策等，取 代或延伸制造环境中应由人类专家完成的 那部分活动，使系统具有智能特征。
虚拟企业 a)虚拟企业的功能 b)虚拟企业的生命周期
敏捷制造的特点
1.敏捷制造对市场需求反应敏捷 2.敏捷制造是高度柔性化、无库存的生产组 织方式
3.敏捷制造企业的生产成本与生产批量无关 4.产品服务可以全程面向用户 5. 敏捷制造可以做到充分的资源共享 6.敏捷制造可以充分发挥人的作用
敏捷制造企业的示意图
二、精益生产的基本思想：
• 在企业的各个环节上去除一切多余无用的东西，每个 岗位的活动安排是必须增值，不能增值的岗位和活动一律 撤销，即“消灭一切浪费”和“不断改善”，在组织的各 个层面上雇用多面手，并且应用通用性强而自动化程度又 高的柔性制造设备来生产品种多变的产品。其主要的支撑 体系是准时生产（JIM）、全面质量管理（TQC）、成组 技术（GT）、弹性作业人数和尊重人性。
正在来临的信息网络化时代
这个从传统的制造企业向全球制造网络化发展的模型， 按照公司的经营策略、工厂的地理分布、文化背景以及技 术和零部件供需来源可分为六种不同层次的模式：
①GMC3——分散网络化的全球制造模式； ②GMC2——多国制造模式； ③GMC1——区域制造模式； ④EMC3——全球出口模式； ⑤EMC2——多国出口模式； ⑥EMC1——区域出口模式。 此外，各种模式之间并没有严格的界限，甚至可以相 互逆转。
二、智能制造系统的发展概况
• 美国是智能制造思想的发源地 • 最早正式提出智能制造并付诸实施的是建
立在美国普渡大学的智能制造国家工程中 心。 • 美国其他大学 • 欧洲 • 日本
三、智能制造系统的研பைடு நூலகம்领域
1.智能设计 2.智能机器人 3.智能调度 4.智能办公系统 5.智能诊断 6.智能控制
第五节 网络化制造
制造 自动化系统
（1）计算机辅助设计与分析（CAD/CAE）
（2）计算机辅助制造（CAM）
CIMS系统的基本组成
第二节 精益生产LP
一、精益生产的基本概念
• 精益生产的产生背景 20世纪50年代日本丰田汽车公司 1985年美国MIT 精益生产是贯彻以人为中心的思想，通过系统 结构、人员组织、运行方式、产品结构和市场需 求等方面的变革，精简生产过程中一切无用、多 余的东西，使生产系统能很快适应用户需求的不 断变化，并能最终达到包括市场供销在内的生产 的各方面最好的结果。
三、精益生产的特征：
①重视客户需求 ②重视人的作用 ③精简一切生产中不创造价值的工作 ④精益求精、持续不断地改进生产，降低 成本，追求零废品、零库存和产品品种多样 化。
第三节 敏捷制造AM
一、敏捷制造的基本概念
• 敏捷制造的基本原理：
采用标准化和专业化的计算机网络和信息集成基础结构，以分布 结构连接各类企业，构造虚拟制造环境；以竞争合作为原则，在虚拟 制造环境内动态选择成员，组成面向任务的虚拟公司进行快速生产； 系统运行的最大目标是满足客户的要求。
经营 决策层
经营决策 中央计算机
设计 计划层
产品CAD/CAM 图形工作站
财务、人事、生产计划、生产 管理、生产技术数据管理等
各职能部门计算机
作业 管理层
FMS管理
作业管理层计算机 其他生产单元管理
装配管理
产品质量 总检验
MIS
FMS与生 FMS 产单元层 1
FMS N
生产
生产
单元
单元
1
N
装配
装配
第九章 先进生产模式与自动化制造系 统的发展趋势
第一节 计算机集成制造系统CIMS 第二节 精益生产LP 第三节 敏捷制造 AM 第四节 智能制造系统的基本概念 第五节 网络化制造 第六节 可重构制造系统 第七节 快速原型制造技术 第八节 自动化制造系统的发展趋势
第一节 计算机集成制造系统
一、CIM与CIMS的基本概念
• 定义
敏捷制造指的是制造企业能够把握市场机遇，及时动态 地重组生产系统，在最短的时间内向市场推出有利可图的、 用户认可的、高质量的产品。一句话，敏捷制造企业的一 切活动都是围绕着快和好这两个字进行的，要求企业具有 很强的自适应能力。
敏捷制造系统的体系结构
敏捷制造的产生背景 敏捷制造是美国为了重新树立其在全球制造 业中的领导地位，而提出的一种面向21世纪 的新型制造模式。它综合了即时生产、制造 资源规划和精益生产等先进生产管理技术的 优点，能系统全面地满足高效低成本、高质 量多品种、迅速及时、动态柔性等难以由一 个统一生产系统来实现的生产管理目标要求， 代表着现代生产管理的最新发展。
由于文化和经济背景不同，国际市场并不仅仅 是多个国家市场之和。全球市场更是一种考虑不同 国家对产品的要求差异的新型国际市场。对现有的 跨国公司和组织结构、发展过程和策略进行研究和 调查分析后，得出不同国际制造网络的模式及其关 系，以及如何向全球制造网络化系统发展的途径， 如图中箭头表示。
正在来临的信息网络化时代
单元
单元
1
N
产品
二、计算机集成制造系统的组成
• CIMS由四个应用分系统和两个支撑分系统组成
1.管理信息系统
经营管理、物料管理、生产管理、人力资源管理
2.工程设计自动化系统 工程设计、分析和制造
管理信息系统
基本功能： ①面向产品生命周期的建模
工程设 数据库 质量保 计系统 计算机网络 证系统
②实现CAD/CAE/CAPP/CAM的集成 主要功能模块
正在来临的信息网络化时代
20世纪90年代以来，美国进行了大量的信息 化投资，微机累计产量在8500万台以上，同时微机 －VAN网络成员数量在100万人以上。家用信息电 器的电子手册、系统手册，以及美国阿波罗公司推 出的个人数字辅助系统（PDA）等个人信息系统正 在迅速普及。
正在来临的信息网络化时代
CIMS是以系统工程理论为指导，强调信 息集成和适度自动化，以过程重组和机构 精简为手段，在企业信息系统的支持下， 将制造企业的全部要素和全部经营活动集 成为一个有机的整体，实现以人为中心的 柔性化生产，使企业在新产品开发、产品 质量、产品成本、相关服务、交货期和环 境保护等方面均取得整体最佳效果。
第四节 智能制造系统的基本概 念
一、智能制造系统的基本概念
智能制造系统是一种由智能机器人和人类 专家共同组成的人机一体化智能系统，它 将人工智能技术融合进制造系统的各个环 节中，通过模拟人类专家的智能活动，诸 如分析、推理、判断、构思和决策等，取 代或延伸制造环境中应由人类专家完成的 那部分活动，使系统具有智能特征。
虚拟企业 a)虚拟企业的功能 b)虚拟企业的生命周期
敏捷制造的特点
1.敏捷制造对市场需求反应敏捷 2.敏捷制造是高度柔性化、无库存的生产组 织方式
3.敏捷制造企业的生产成本与生产批量无关 4.产品服务可以全程面向用户 5. 敏捷制造可以做到充分的资源共享 6.敏捷制造可以充分发挥人的作用
敏捷制造企业的示意图
二、精益生产的基本思想：
• 在企业的各个环节上去除一切多余无用的东西，每个 岗位的活动安排是必须增值，不能增值的岗位和活动一律 撤销，即“消灭一切浪费”和“不断改善”，在组织的各 个层面上雇用多面手，并且应用通用性强而自动化程度又 高的柔性制造设备来生产品种多变的产品。其主要的支撑 体系是准时生产（JIM）、全面质量管理（TQC）、成组 技术（GT）、弹性作业人数和尊重人性。