機(jī)械制造基礎(chǔ)第二版第11章先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介

.主講張緒祥信箱：zxxwit@126機(jī)械制造技術(shù)1第1章概述本章要點(diǎn)大、小制造概念制造系統(tǒng)先進(jìn)制造哲理2第1章

概述

Introduction1.1

制造與制造系統(tǒng)ManufacturingandManufacturingSystem3輸入輸出+-生產(chǎn)過程效益生產(chǎn)定義從系統(tǒng)的觀點(diǎn)，生產(chǎn)可以定義為將生產(chǎn)要素轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)財(cái)富并創(chuàng)造效益的輸入輸出系統(tǒng)，見圖1-1。

生產(chǎn)財(cái)富有形（產(chǎn)品）無形（服務(wù)）圖1-1生產(chǎn)的定義轉(zhuǎn)變效率：生產(chǎn)率=輸出/輸入

生產(chǎn)要素生產(chǎn)對(duì)象（原材料）生產(chǎn)資料（直接、間接）能源勞動(dòng)力信息（知識(shí)、技能、情報(bào)…）資金1.1.1生產(chǎn)與制造4狹義理解：生產(chǎn)過程從原材料→成品直接起作用的那局部工作內(nèi)容，包括毛坯制造、零件加工、產(chǎn)品裝配、檢驗(yàn)、包裝等具體操作〔物質(zhì)流〕。

廣義理解：制造=生產(chǎn)

美國(guó)將機(jī)械、電子、輕工、紡織、冶金、化工等行業(yè)列為制造業(yè)。

CIRP定義：制造包括制造企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料選擇、制造生產(chǎn)、質(zhì)量保證、管理和營(yíng)銷一系列有內(nèi)在聯(lián)系的運(yùn)作和活動(dòng)。1.1.1生產(chǎn)與制造制造制造業(yè)5第一產(chǎn)業(yè)農(nóng)業(yè)林業(yè)漁業(yè)畜牧業(yè)礦業(yè)采石業(yè)石油業(yè)第二產(chǎn)業(yè)航天航空紡織、服裝汽車、裝備、重型機(jī)械冶金、鋼鐵、金屬制品食品、飲料化工、石油精煉計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、電器建筑、建材日用消費(fèi)品玻璃、陶瓷、造紙制藥橡膠、塑料制品能源、電力出版第三產(chǎn)業(yè)銀行、金融服務(wù)、保險(xiǎn)通訊、資訊教育、醫(yī)療、保健娛樂、旅館、餐飲、旅游政府法律機(jī)構(gòu)房地產(chǎn)修理與維護(hù)商業(yè)（零售、批發(fā)）交通、運(yùn)輸

表1-1第一、二、三產(chǎn)業(yè)的劃分1.1.1生產(chǎn)與制造6運(yùn)用一定的知識(shí)、技能操縱可以利用的物質(zhì)、工具采取有效的方法……

手段包括7科學(xué)與技術(shù)8制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1-2制造系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)經(jīng)營(yíng)管理信息流生產(chǎn)管理信息流技術(shù)信息流物質(zhì)流用戶、市場(chǎng)與外部環(huán)境經(jīng)營(yíng)管理市場(chǎng)與銷售研究與開發(fā)資源管理財(cái)務(wù)生產(chǎn)管理工程設(shè)計(jì)采購(gòu)車間制造（加工、裝配、檢驗(yàn)、輸送、存儲(chǔ)…）質(zhì)量控制1.1.3制造系統(tǒng)9制造系統(tǒng)特性軟件硬件圖1-3制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性結(jié)構(gòu)特性制造系統(tǒng)可視為假設(shè)干硬件的集合體。為使硬件充分發(fā)揮效能，必須有軟件支持。1.1.3制造系統(tǒng)10

轉(zhuǎn)變特性獲取階段轉(zhuǎn)變階段分配階段圖1-4制造系統(tǒng)的物質(zhì)流原材料供應(yīng)者原材料庫存零件加工零件庫存裝配成品庫存最終用戶1.1.3制造系統(tǒng)11壓力加工油漆車身裝配內(nèi)部裝飾驅(qū)動(dòng)橋裝配變速箱裝配輪胎裝配底盤裝配車身安裝最后試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)機(jī)械加工熱處理鍛造熔化造型澆鑄壓鑄油漆機(jī)械加工自動(dòng)線熱處理圖1-5汽車生產(chǎn)物流示意圖1.1.3制造系統(tǒng)12需求訂貨信息生產(chǎn)計(jì)劃信息進(jìn)度計(jì)劃信息作業(yè)計(jì)劃信息生產(chǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)生產(chǎn)控制信息生產(chǎn)技術(shù)信息產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息綜合生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃作業(yè)計(jì)劃生產(chǎn)實(shí)施生產(chǎn)控制產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝過程計(jì)劃工藝過程信息計(jì)劃階段實(shí)施階段控制階段圖1-6制造系統(tǒng)的程序特性程序特性程序——一系列按時(shí)間和邏輯安排的步驟制造系統(tǒng)可視為生產(chǎn)離散型產(chǎn)品的工作程序〔圖1-6〕研究制造系統(tǒng)程序特性，主要從管理角度出發(fā)如何使生產(chǎn)活動(dòng)到達(dá)最正確化。1.1.3制造系統(tǒng)13制造系統(tǒng)的物質(zhì)流與信息流誤差流物流資金流規(guī)劃控制需求信息流實(shí)施（車間或現(xiàn)場(chǎng)）原材料產(chǎn)品與服務(wù)能源能量流圖1-7制造系統(tǒng)的五種流1.1.3制造系統(tǒng)14第1章

概述

Introduction1.2制造業(yè)的發(fā)展及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位DevelopmentofManufacturingIndustryandit’sPositioninNationalEconomy151.2.1制造業(yè)的開展161.2.2制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位

國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)總收入的60%以上來自制造業(yè)，世界興旺國(guó)家無不具有強(qiáng)大的制造業(yè)。美國(guó)：約1/4人口直接從事制造業(yè)，其余人口中又有約半數(shù)人所做工作與制造業(yè)有關(guān)。機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ),是重中之重。與此相反，美國(guó)在一段相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)忽視了制造技術(shù)的發(fā)展，結(jié)果導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)衰退，競(jìng)爭(zhēng)力下降，出現(xiàn)在家電、汽車等行業(yè)不敵日本的局面。直至上世紀(jì)80年代初，美國(guó)才開始清醒，重新關(guān)注制造業(yè)的發(fā)展，至1994年美國(guó)汽車產(chǎn)量重新超過日本。171.2.2制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位

紡織機(jī)械動(dòng)力機(jī)械家用電器通訊設(shè)備出版印刷網(wǎng)絡(luò)媒體文化娛樂冶金機(jī)械建筑機(jī)械交通工具環(huán)保設(shè)備軍事裝備醫(yī)療設(shè)備機(jī)器制造農(nóng)業(yè)機(jī)械化工設(shè)備制造業(yè)圖1-8當(dāng)今制造業(yè)的社會(huì)功能◆

圖1-8顯示了當(dāng)今制造業(yè)的社會(huì)功能。181.2.2制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位

1963年1983年美日兩國(guó)汽車產(chǎn)量在世界市場(chǎng)所占份額圖1-9

美日兩國(guó)汽車產(chǎn)量變化191.2.2制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位

東芝事件圖1-10多軸數(shù)控機(jī)床改進(jìn)核潛艇性能201.2.3我國(guó)機(jī)械制造業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)與世界發(fā)達(dá)國(guó)家的差距

機(jī)遇與挑戰(zhàn)發(fā)展迅速，成績(jī)矚目挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。

211.3.3我國(guó)機(jī)械制造業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)神州5號(hào)圖1-11

神州5號(hào)宇宙飛船22第1章

概述

Introduction1.3先進(jìn)制造哲理與先進(jìn)生產(chǎn)模式AdvancedManufacturingPhilosophyandProductionModel

23大批量生產(chǎn)方式的產(chǎn)生

“技藝〞型生產(chǎn)時(shí)代——工業(yè)革命開始至20世紀(jì)初，機(jī)器代替人力成為生產(chǎn)主要方式，但仍以作坊式的單件生產(chǎn)為主，由于機(jī)器精度不高，產(chǎn)品質(zhì)量主要靠從業(yè)人員的技藝來保證大批量生產(chǎn)方式〔MassProduction〕——20世紀(jì)初，福特汽車公司在底特律建立了世界上第一條自動(dòng)生產(chǎn)線，標(biāo)志大批量生產(chǎn)時(shí)代的開始技藝不再重要——由于機(jī)器精度的提高，加上互換性原理的推行，加工和裝配工作變得簡(jiǎn)單大批量生產(chǎn)方式特點(diǎn)——生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)本錢低，產(chǎn)品質(zhì)量好1.3.1批量法那么〔BatchRule〕241.3.1批量法那么〔BatchRule〕批量法則當(dāng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)以產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)本錢為決定因素時(shí)，大批量生產(chǎn)方式顯示了巨大的優(yōu)越性。與中小批量生產(chǎn)相比，大批量生產(chǎn)可取得明顯的經(jīng)濟(jì)效果，這就是所謂的“批量法那么〞〔BatchRule〕。批量法那么以本錢分析為根底。產(chǎn)品在其全生命周期內(nèi)的總生產(chǎn)本錢可近似表達(dá)為：式中CA——產(chǎn)品全生命周期總生產(chǎn)本錢；CF——固定本錢；CV——生產(chǎn)單位產(chǎn)品可變本錢；Q——生產(chǎn)產(chǎn)品總數(shù)量；k——大于1的指數(shù)。（1-1）25單件產(chǎn)品平均生產(chǎn)本錢CS為：（1-2）對(duì)式〔1-2〕求導(dǎo)，并令其導(dǎo)數(shù)為0，可得到最低單件本錢對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量Q0：（1-3）Q0稱為最優(yōu)生產(chǎn)規(guī)模。這一現(xiàn)象首先在汽車工業(yè)生產(chǎn)中被發(fā)現(xiàn)。圖1-12表示了總生產(chǎn)本錢和單件生產(chǎn)本錢與生產(chǎn)規(guī)模之間的關(guān)系。1.3.1批量法那么〔BatchRule〕261.3.1批量法那么〔BatchRule〕生產(chǎn)量x生產(chǎn)成本x0圖1-12生產(chǎn)成本與生產(chǎn)量的關(guān)系CACSCF27專業(yè)化協(xié)作與擴(kuò)散生產(chǎn)

根據(jù)批量法那么，為了取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，除合理地?cái)U(kuò)大產(chǎn)品的產(chǎn)量外，組織專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)是一種行之有效的方法。專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)形式根底零部件專業(yè)化生產(chǎn)毛坯專業(yè)化生產(chǎn)中小零件專業(yè)化生產(chǎn)工藝專業(yè)化協(xié)作生活效勞社會(huì)化1.3.1批量法那么〔BatchRule〕28批量法那么在大批量生產(chǎn)中，由于采用專用、高效和自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備，可以獲得高的生產(chǎn)率，低的生產(chǎn)本錢，短的生產(chǎn)周期；而多品種、小批量生產(chǎn)那么相反。機(jī)床利用率例：CA6140車床，最大加工直徑φ400，實(shí)際加工90％以上工件直徑缺乏100mm，機(jī)床利用率極低。制造周期在多品種、中小批量生產(chǎn)中，加工時(shí)間僅占生產(chǎn)時(shí)間的約5％，其余95％均為周轉(zhuǎn)等待時(shí)間；加工時(shí)間中真正進(jìn)行切削的時(shí)間缺乏30%。多品種、中小批量生產(chǎn)中存在的問題29◆目前，單件小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品占機(jī)械產(chǎn)品總數(shù)的70％以上，并有繼續(xù)增大的趨勢(shì)。解決多品種、中小批量生產(chǎn)的有效途徑是采用GT。5％

95％調(diào)整、裝夾、對(duì)刀、檢測(cè)等切削30％

70％加工時(shí)間

運(yùn)輸與等待時(shí)間制造周期加工時(shí)間圖1-13多品種、中小批量生產(chǎn)的時(shí)間分配30GT的客觀基礎(chǔ)二次相似性結(jié)構(gòu)〔形狀、尺寸、精度…〕材料〔材質(zhì)、毛坯、熱處理…〕工藝〔加工方法、加工設(shè)備…〕一次相似性機(jī)械零件之間存在相似性這種相似性主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：機(jī)械產(chǎn)品中各類零件出現(xiàn)有明顯的規(guī)律性（圖1-14）正是由于70%左右的零件屬于相似件，構(gòu)成實(shí)施成組技術(shù)的客觀基礎(chǔ)。31標(biāo)準(zhǔn)件復(fù)雜件相似件20～25%70%5～10%零件復(fù)雜程度零件出現(xiàn)頻數(shù)圖1-14機(jī)械產(chǎn)品中不同復(fù)雜程度零件分布規(guī)律32圖1-15結(jié)構(gòu)相似零件組圖1-16工藝相似零件組33GT定義機(jī)械制造領(lǐng)域中定義：將多種零件〔部件或產(chǎn)品〕按其相似性分類成組，并以這些零件組〔部件組或產(chǎn)品組〕為根底組織生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝和生產(chǎn)管理的合理化。34圖1-17成組技術(shù)基本原理產(chǎn)品部件零件零件組ABCA1A2A3B1B2C1C2C3C4將多種零件按其相似性分類成組，人為擴(kuò)大生產(chǎn)批量重復(fù)使用原那么：◆資源重復(fù)使用，降低生產(chǎn)本錢；◆作業(yè)熟練程度增加，提高生產(chǎn)率。GT工作原理35GT發(fā)展簡(jiǎn)況36我國(guó)GT發(fā)展簡(jiǎn)況★20世紀(jì)50末、60初學(xué)習(xí)蘇聯(lián)，首先在紡織機(jī)械行業(yè)試點(diǎn)實(shí)行，有清華大學(xué)、西安交大等高校參與?！?0世紀(jì)60年代中期以后，由于文化大革命，國(guó)民經(jīng)濟(jì)陷入混亂狀態(tài)，GT無從談起?！?0世紀(jì)70末、80初，文革以后，自上而下推行，機(jī)械部推出4個(gè)試點(diǎn)單位，并組織制定了兩個(gè)編碼系統(tǒng)〔JCBM-1，JLBM-1〕，對(duì)GT開展起到了推動(dòng)作用?！?0世紀(jì)80年代中期后，方案經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌，采用GT成為企業(yè)自發(fā)的行為。37零件分類編碼系統(tǒng)根本概念——零件分類編碼系統(tǒng)是用字符〔數(shù)字、字母或符號(hào)〕對(duì)零件有關(guān)特征進(jìn)行描述和識(shí)別的一套特定的規(guī)那么和依據(jù)。★Opitz分類編碼系統(tǒng)〔圖1-18，1-19，1-20〕★JLBM-1分類編碼系統(tǒng)〔圖1-21〕分類編碼系統(tǒng)簡(jiǎn)介特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便2）對(duì)零件形狀（特別是回轉(zhuǎn)類零件）描述較完善3）適用范圍較廣（設(shè)計(jì)、工藝、管理…）4）工藝信息反映不夠充分5）對(duì)非回轉(zhuǎn)類零件描述較粗糙38圖1-18Opitz分類編碼系統(tǒng)0123456789RotationalNonrotationalDigit1PartclassL/D≤0.5MainshapeExternalshapeelementMainshapeRotationalmachiningAccuracy0.5<L/D<3L/D≥3WithdeviationL/D≤2WithdeviationL/D>2SpecialL/W≤3L/H≥4L/W>3L/W≤3L/H<4SpecialMainshapeMainshapeMainshapeOriginalofrawmaterialsmaterialDimensions6789InternalshapeelementMachiningofplanesurfacesOtherholesandteethMachiningofplanesurfacesOtherholesandteethMachiningofplanesurfacesOtherholesteeth&formingRotationalmachiningMainboreRotationalmachiningPlanesurfacemachiningAdditionalholesteeth&formingDigit2Digit3Digit4Digit5FormcodeSupplementarycodeDigit39Digit1Digit2Digit3Digit4Digit5NonrotationalPartclass0123456789RotationalL/D≤0.50.5<L/D<3L/D≥3Smooth,noshapeelements0123456789ThreadExternalshape,ExternalshapeelementsnoshapeelementsOrsmoothFunctionalgrooveSteppedtobothendnoshapeelementsThreadFunctionalgrooveFunctionalconeOperatingthreadAllothersSteppedoneendSteppedoneendSmooth,noshapeelements0123456789ThreadInternalshape,InternalshapeelementsnoshapeelementsOrsmoothFunctionalgrooveSteppedbothendnoshapeelementsThreadFunctionalgrooveFunctionalconeOperatingthreadAllothersPlanesurfacemachining0123456789Surfaceplaneand/orcurvedinonedirection,externalNosurfacemachiningExternalplanesurfacerelatedbygraduationaroundcircleExternalgrooveand/orslotExternalspline(polygon)Externalplanesurfaceand/orslot,externalsplineInternalplanesurfaceand/orslotInternalspline(polygon)Internal/externalpolygon,grooveand/orslotAllothersAuxiliaryholesandgearteethNoauxiliaryholeAxial,notonpitchcirclediameter0123567894Axial,onpitchcirclediameterNogearteethWithgearteethRadial,notonpitchcirclediameterAxial/radial,and/orotherdirectionAxial/radial,onPCDand/orotherdirectionAllothersSpurgearteethBevelgearteethOthergearteeth圖1-19Opitz分類編碼系統(tǒng)回轉(zhuǎn)體零件形狀碼40圖1-20Opitz分類編碼系統(tǒng)輔助碼（6～9位）Steel,Heattreatment0123456789012345678901234567890123456789Diameter(Length)MaterialAccuracyOriginalshapeofrawmaterial≤2020～5050～100100～160160～250250～400400～600600～10001000～2000＞2000NodularironAlloysteel(Heattreatment)NonferrousmetalLightalloyAllothersCastironPipeMachinedworkpieceCastingandforgingsL,U,Tetc.sectionsteelBar(heatrolling)Bar(coldrollingordrawing)△,□,etc.barSheetStickplateWeldmentUndefined23452+32+42+53+42+3+4+5Digit6Digit8Digit9Digit7AlloysteelSteelSteel41名稱類別粗分類0123456789回轉(zhuǎn)類零件非回轉(zhuǎn)類零件輪盤類環(huán)套類銷桿軸齒輪類異形件專用件桿條類板塊類座架類箱體類名稱類別細(xì)分類0123456789盤蓋防護(hù)蓋法蘭盤帶輪手輪離合器分度盤滾輪活塞其它回轉(zhuǎn)類零件的形狀及加工碼外部形狀加工基本形狀功能要素內(nèi)部形狀加工基本形狀功能要素平面曲面加工外平面內(nèi)平面輔助孔成形刻線輔助碼材料毛坯原始形狀熱處理主要尺寸精度直徑或?qū)挾乳L(zhǎng)度非回轉(zhuǎn)類零件形狀及加工碼圖1-219JLBM-1分類編碼系統(tǒng)42圖1-22壓蓋零件編碼〔)φ240700.80.8其余3.2431〕綜合零件法——★綜合零件包含了零件組內(nèi)所有零件的結(jié)構(gòu)要素，它可以是一個(gè)實(shí)際零件，但更多情況是一個(gè)假想零件?！锇淳C合零件編制工藝規(guī)程，那么該工藝規(guī)程包含了零件組內(nèi)所有零件的工藝內(nèi)容。★

綜合零件法多用于回轉(zhuǎn)體零件的成組工藝過程設(shè)計(jì)。成組工藝過程設(shè)計(jì)

2〕綜合路線法——★將零件組內(nèi)所有零件的工藝內(nèi)容綜合在一起，形成成組工藝?！锒嘤糜诜腔剞D(zhuǎn)體零件的成組工藝過程設(shè)計(jì)。44綜合零件圖1-23綜合零件實(shí)際零件【例】45特征矩陣綜合零件成組工藝過程卡車間零件組代號(hào)頁工序號(hào)工序名稱及內(nèi)容機(jī)床適用零件車右端面,打中心孔,車外圓(留磨量)車螺紋,倒角,切槽,切斷1C6132ABCDE2車左端面,打中心孔,倒角銑鍵槽（銑橫槽,銑扁）3C6132X51W4調(diào)質(zhì)5研中心孔C61326磨外圓M121∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨∨1234567890123456789461〕加工單元組織形式①成組單機(jī)②成組單元③成組流水線④成組柔性制造系統(tǒng)圖1-24成組單元布置形式加工單元設(shè)計(jì)a）機(jī)群式布局GGGDDMM進(jìn)出料口LLLLLLAAMMb）成組單元布局LLLMMDDGGA出料口進(jìn)料口47圖1-25FMS自動(dòng)倉庫工廠計(jì)算機(jī)中央計(jì)算機(jī)物流控制計(jì)算機(jī)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)加工單元1加工單元2加工單元n運(yùn)輸小車工夾具站2〕確定機(jī)床數(shù)量式中[Qj]——計(jì)算的機(jī)床臺(tái)數(shù)

Ni

——第i種零件年需求量

tij

——第i種零件在第j種機(jī)床上的單件工時(shí)

F

——機(jī)床年臺(tái)時(shí)基數(shù)（4-4）（4-4a）F=250×M×8×K式中M——班次

K

——開機(jī)系數(shù)，常取0.9～0.95◆計(jì)算機(jī)床臺(tái)數(shù)：49◆一般要求：η≥0.85關(guān)鍵、稀少設(shè)備允許η=1.1～1.2簡(jiǎn)單設(shè)備η值可適當(dāng)減小◆負(fù)荷調(diào)整與平衡：①負(fù)荷過低，可幾個(gè)單元共用一臺(tái)機(jī)床②也可擴(kuò)大單元內(nèi)零件組數(shù)或組內(nèi)零件數(shù)◆機(jī)床負(fù)荷率：（4-6）◆實(shí)際機(jī)床臺(tái)數(shù)：Qj≥[Qj]（4-5）50成組技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用◎

零件標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容零件名稱標(biāo)準(zhǔn)化零件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化零件標(biāo)準(zhǔn)化提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化程度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化是工藝標(biāo)準(zhǔn)化的前提。51◎

零件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)與標(biāo)準(zhǔn)化要素之間的關(guān)系：標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)化基本標(biāo)準(zhǔn)化主要標(biāo)準(zhǔn)化完全標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化要素功能要素基本形狀功能要素配置主要尺寸◎設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化與工藝標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)系：基本形狀標(biāo)準(zhǔn)化主要工藝過程（工藝路線）標(biāo)準(zhǔn)化功能要素標(biāo)準(zhǔn)化工序、工步標(biāo)準(zhǔn)化功能要素配置標(biāo)準(zhǔn)化次要工序及工藝順序標(biāo)準(zhǔn)化主要尺寸標(biāo)準(zhǔn)化工藝裝備標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化工藝標(biāo)準(zhǔn)化52◆成組生產(chǎn)單元是一種先進(jìn)的生產(chǎn)組織形式，在成組生產(chǎn)單元內(nèi)，零件加工過程被封閉起來，責(zé)、權(quán)、利集中在一起，生產(chǎn)人員不僅負(fù)責(zé)加工，而且共同參與生產(chǎn)管理與生產(chǎn)決策活動(dòng)，使其積極性能夠得到充分發(fā)揮。◆按成組工藝進(jìn)行加工，可使零件加工流向相同，這不僅有利于減少工件運(yùn)動(dòng)距離，在安排作業(yè)方案時(shí)，也有規(guī)那么可循。成組技術(shù)在管理中的應(yīng)用◆要求按工藝相似零件組〔而非按產(chǎn)品〕安排生產(chǎn)方案，需要打破舊的生產(chǎn)方案方式，而代之以按零件組安排生產(chǎn)進(jìn)度方案。除了要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念以外，采用計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理方法也是必要的。531.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕CIM提出CIM一詞首先由Dr.J.Harrington于1973年提出，其兩個(gè)根本觀點(diǎn)：2〕整個(gè)生產(chǎn)過程可以視為一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過程，最終產(chǎn)品可視為數(shù)據(jù)的物化表現(xiàn)。1〕企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營(yíng)管理到售后效勞是一個(gè)統(tǒng)一的不可分割的整體。541.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕20世紀(jì)80年代中、后期，CIM逐漸開始實(shí)施，并顯示出明顯的效益——提高企業(yè)的生產(chǎn)率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。以往，競(jìng)爭(zhēng)力主要取決于生產(chǎn)率，現(xiàn)今更重要的是對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)能力。信息時(shí)代的到來,使世界正在“變小〞。世界大市場(chǎng)的開展，使競(jìng)爭(zhēng)更加劇烈，這一方面極大地促進(jìn)了社會(huì)的開展，另一方面也給企業(yè)造成了嚴(yán)酷的“生存環(huán)境〞。企業(yè)為求得生存和開展，必須在TQCSE五要素上下工夫。T（Time）——時(shí)間，加速新產(chǎn)品研制周期，縮短交貨期Q（Quality）——質(zhì)量C（Cost）——成本S（Service）——服務(wù)E（Environment）——環(huán)保為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，CIM是一種強(qiáng)有力的形式。551.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕CIM定義◆CIM是一種哲理、思想、方法；◆CIMS是CIM哲理的具體表達(dá)；◆CIMS是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的閉環(huán)反響系統(tǒng)，其輸入是產(chǎn)品的需求和概念，輸出的是合格的產(chǎn)品。CIM與CIMS561.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕討論◆整體優(yōu)化是CIM的目標(biāo)〔相對(duì)于自動(dòng)化孤島〕。◆

CIM

的核心是集成，而集成的本質(zhì)是信息集成?！?M〔人、機(jī)器、管理〕集成，其中人是核心。普渡大學(xué)T.J.Willian教授提出CIMS參考模型的兩個(gè)概念：★Automability〔可自動(dòng)化性〕——指生產(chǎn)活動(dòng)中可用數(shù)學(xué)形式或計(jì)算機(jī)程序描述的局部，生產(chǎn)活動(dòng)中的這一局部?jī)?nèi)容可用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行處理。★Innovation〔創(chuàng)新〕——生產(chǎn)活動(dòng)中無法用數(shù)學(xué)形式或計(jì)算機(jī)程序描述的局部，這一局部?jī)?nèi)容仍需人來完成。他認(rèn)為工業(yè)革命使人變成了機(jī)器的奴隸，新技術(shù)革命則要“恢復(fù)人格”（Humanlization）。Real571.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕◆SME的“制造企業(yè)輪圖〞〔圖1-20〕也強(qiáng)調(diào)以人為本。圖1-26CASA/SME的“制造企業(yè)輪圖”（第三版1993）資源人材料設(shè)備信息技術(shù)供應(yīng)商責(zé)任規(guī)章道德環(huán)境社團(tuán)雇員投資者顧客人小組組織共享知識(shí)系統(tǒng)制造用戶服務(wù)材料管理裝配檢驗(yàn)作業(yè)計(jì)劃資源計(jì)劃用戶知識(shí)產(chǎn)品/工藝生命周期變化全球組織分銷促銷產(chǎn)品定義系統(tǒng)設(shè)計(jì)零部件設(shè)計(jì)不斷改進(jìn)文檔發(fā)布零部件制造資源581.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕◆CIM往往和人們經(jīng)常提到的“三無工廠〞〔無圖紙、無庫存、無人化),“3J〞〔Justintime，Justincase，Justinsupply〕等概念相聯(lián)系。◆搞CIM是非常復(fù)雜的事情，是一項(xiàng)高投入、高風(fēng)險(xiǎn)工程，必須審慎行事〔20世紀(jì)80年代只有少數(shù)公司獲得成功〕。圖1-27無圖紙生產(chǎn)實(shí)例—波音777客機(jī)◆限定“制造型企業(yè)〞。59NetworkDB市場(chǎng)信息生產(chǎn)過程信息技術(shù)信息原材料，能源產(chǎn)品MIS，BM，PMMM，LM，F(xiàn)M…EISCADCAECAPPNCPCATD∶QISCAICATCAQCCMM∶MASCNC,MC,FMC,FMS,ROBOT,AA…圖1-28CIMS功能模型CIMS的體系結(jié)構(gòu)指以信息的觀點(diǎn)建立的企業(yè)模型框架（或功能模型）。CIMS功能模型通常由5個(gè)分系統(tǒng)組成（圖1-28）。1.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕601.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕CIMS發(fā)展簡(jiǎn)況（國(guó)外）日本——CNC、DNC、FMS已處于世界領(lǐng)先地位，1985年通產(chǎn)省主持開發(fā)“筑波綜合實(shí)驗(yàn)工廠〞，相當(dāng)于CIMS實(shí)驗(yàn)基地。611.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕主控制室輔助控制室運(yùn)輸小車入口出口貨架車削MC立式MC臥式MC清洗機(jī)CMM圖1-29AMRF的CIMS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（FMS部分）621.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕CIMS發(fā)展簡(jiǎn)況（國(guó)內(nèi)）自動(dòng)化領(lǐng)域總體戰(zhàn)略、分階段戰(zhàn)略部署，對(duì)外合作，總經(jīng)費(fèi)、年度經(jīng)費(fèi)分配，學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)具體領(lǐng)導(dǎo)各項(xiàng)工作開展專題學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)，組長(zhǎng)由主題專家組成員擔(dān)任圖1-30863自動(dòng)化領(lǐng)域組織結(jié)構(gòu)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會(huì)CIM主題專家組CIM專題專家小組631.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕◆CIMS實(shí)驗(yàn)工程〔CIMS-ERC〕1987.6——可行性論證1988.3——通過國(guó)家評(píng)審1988.5～1989.5——總體設(shè)計(jì)1989.6～1992.12——開發(fā)實(shí)施1993.3——國(guó)家驗(yàn)收1994年獲美國(guó)CASA/SME〔美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化系統(tǒng)分會(huì)〕“UniversityLEADAward〞〔大學(xué)領(lǐng)先獎(jiǎng)〕641.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕圖1-311994年CASA/SME頒發(fā)的“UniversityLEADAward〞651.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕CAD/CAPP/CAM工程DB日作業(yè)計(jì)劃計(jì)劃DB計(jì)劃管理系統(tǒng)仿真監(jiān)控DBNCDB調(diào)度生產(chǎn)監(jiān)控管理實(shí)時(shí)DB車削MC立式MC臥式MC物流刀具裝夾測(cè)量運(yùn)輸車物流DB刀具DB夾具DB單元控制圖1-32CIMS-ERC4級(jí)遞階控制結(jié)構(gòu)661.3.3計(jì)算機(jī)集成制造〔CIM〕CIMS發(fā)展趨勢(shì)

671.3.4并行工程〔CE〕并行工程（

ConcurrentEngineering——CE）定義1988年，美國(guó)國(guó)防部防衛(wèi)分析研究所〔IDA〕發(fā)表R338報(bào)告：并行工程〔CE〕是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過程〔包括制造過程和支持過程〕進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期〔從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢〕中所有的因素，包括質(zhì)量、本錢、進(jìn)度與用戶需求。注：支持過程——包括對(duì)制造過程的支持〔原材料的獲取,中間產(chǎn)品的庫存，工藝過程設(shè)計(jì)，生產(chǎn)方案制定…〕和使用過程的支持〔產(chǎn)品銷售，使用維護(hù)，售后效勞，產(chǎn)品報(bào)廢后的處理…〕681.3.4并行工程〔CE〕CE與CIM的目標(biāo)都是為了贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，著眼點(diǎn)均為“TQCSE〞。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨劇烈，“TQCSE〞五要素中“T〞變的越來越重要，減小新產(chǎn)品開發(fā)周期成為“TQCSE〞的“瓶頸〞。CIM著眼于信息集成與信息共享，通過網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫將自動(dòng)化孤島集成起來。但生產(chǎn)過程的組織結(jié)構(gòu)與管理仍是傳統(tǒng)的，獨(dú)立、順序進(jìn)行。生產(chǎn)管理者在信息集成的根底上，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)程有清楚的了解，從而可以進(jìn)行有效的控制，并最終在TQCSE上取得成功。CE與CIM具有相同的背景691.3.4并行工程〔CE〕圖1-33順序方法開發(fā)產(chǎn)品的弊端產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝規(guī)劃加工裝配市場(chǎng)需求無法加工裝配困難◆當(dāng)新產(chǎn)品開發(fā)成為贏得競(jìng)爭(zhēng)的主要手段后，單純集成已不夠。按順序方法開發(fā)產(chǎn)品常需要屢次反復(fù)，不僅延誤了時(shí)間，而且在資金上也造成巨大浪費(fèi)。701.3.4并行工程〔CE〕圖1-34串行與并行方法需求分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)原型產(chǎn)品a）串行方法需求分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)原型產(chǎn)品b）并行方法順序方法與并行方法（圖1-34）711.3.4并行工程〔CE〕◆CE的核心是產(chǎn)品及其相關(guān)過程〔加工工藝、裝配、檢測(cè)、質(zhì)量控制、銷售、售后效勞…〕設(shè)計(jì)的集成。CE基本方法與效益◆CE效益——縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期40～60%；提高設(shè)計(jì)質(zhì)量〔早期生產(chǎn)中工程變更次數(shù)減小一半以上，產(chǎn)品報(bào)廢及反復(fù)工作減小75%〕；制造本錢下降30～40%721.3.4并行工程〔CE〕◆據(jù)統(tǒng)計(jì)，新產(chǎn)品提案中只有約6.5％能夠制造出產(chǎn)品，其中能夠商品化的比例不到15％，商品化產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后又有將近半數(shù)未能獲得成功?！粼颍涸诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)影響產(chǎn)品的多種因素考慮不周全，或不充分和不深入，面向“X〞設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生?！舢a(chǎn)品設(shè)計(jì)在產(chǎn)品壽命循環(huán)中占有重要的地位，它決定了產(chǎn)品制造本錢的70～80％。面向X的設(shè)計(jì)◆面向“X〞的設(shè)計(jì)最初是以DFM〔面向加工的設(shè)計(jì)〕和DFA〔面向裝配的設(shè)計(jì)〕的形式出現(xiàn)，進(jìn)一步開展，便形成了DFX〔面向“X〞的設(shè)計(jì)〕?！鬤可以指經(jīng)營(yíng)、銷售、加工、裝配、檢驗(yàn)、使用、維護(hù)、質(zhì)量、本錢等。731.3.4并行工程〔CE〕表1-4便于加工和裝配的設(shè)計(jì)規(guī)那么設(shè)計(jì)規(guī)則包含內(nèi)容效益減少零件數(shù)量使產(chǎn)品或部件包含盡可能少的零件減小裝配工作量，降低在制品庫存，便于管理，提高可靠性，易于維護(hù)使用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件采用成組技術(shù)，建立生產(chǎn)單元減小設(shè)計(jì)、制造時(shí)間，降低設(shè)計(jì)制造成本，易于保證質(zhì)量，易于維護(hù)模塊化設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，每個(gè)模塊包含的零件數(shù)不宜過多減小最終產(chǎn)品裝配時(shí)間，減小庫存，縮短交貨期，易于保證質(zhì)量，易于維護(hù)裝配結(jié)構(gòu)工藝性所有零件從一個(gè)方向進(jìn)行裝配盡量在垂直方向進(jìn)行裝配減少裝配工作面在外部進(jìn)行裝配零件進(jìn)入端設(shè)計(jì)倒角和錐度避免錯(cuò)誤裝配減少裝配工作量，便于裝配，易于保證裝配質(zhì)量，降低裝配成本，易于維護(hù)741.3.4并行工程〔CE〕表1-4便于加工和裝配的設(shè)計(jì)規(guī)那么〔續(xù)〕設(shè)計(jì)規(guī)則包含內(nèi)容效益減少螺紋連接盡量少用螺紋連接采用卡扣、粘接等快速連接方法減少裝配工作量，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配設(shè)計(jì)多功能零件如緊固件和密封件合二而一減少裝配工作量減少調(diào)整環(huán)節(jié)盡量減少裝配時(shí)的調(diào)整環(huán)節(jié)減少裝配工作量，便于裝配少用柔性零件盡量少用橡膠件、皮帶、電纜等在裝配中難于處理的柔性零件減少裝配工作量，便于裝配加工結(jié)構(gòu)工藝性采用凈成形和近凈成形技術(shù)零件結(jié)構(gòu)、形狀盡量簡(jiǎn)單，便于加工減少加工面選用便于加工的材料制定合理的精度和表面粗糙度要求對(duì)規(guī)定的要求可以方便地進(jìn)行檢驗(yàn)避免零件上出現(xiàn)不必要的特征充分考慮企業(yè)的加工能力減少機(jī)械加工工作量，便于加工，便于檢驗(yàn)，降低加工成本，減少外協(xié)加工751.3.4并行工程〔CE〕圖1-35零件結(jié)構(gòu)工藝性分析例如a〕b〕c〕d〕761.3.4并行工程〔CE〕圖1-35零件結(jié)構(gòu)工藝性分析例如〔續(xù)〕e〕f〕g〕h〕i〕j〕771.3.4并行工程〔CE〕圖1-35零件結(jié)構(gòu)工藝性分析例如〔續(xù)〕k〕l〕m〕n〕o〕p〕781.3.4并行工程〔CE〕圖1-35零件結(jié)構(gòu)工藝性分析例如〔續(xù)〕q〕r〕s〕t〕u〕v〕791.3.4并行工程〔CE〕圖1-35零件結(jié)構(gòu)工藝性分析例如〔續(xù)〕w〕x〕y〕z〕801.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造〔LP&AM〕精良生產(chǎn)〔LeanProduction——LP〕811.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造〔LP&AM〕豐田公司精良生產(chǎn)要點(diǎn)組織管理權(quán)力下放，以TeamWork形式分段負(fù)責(zé)，把大量工作責(zé)任轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)線工人身上，建立一個(gè)能夠迅速追查出全部缺陷并找出其最終原因的檢測(cè)系統(tǒng)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)負(fù)責(zé)人的權(quán)力與責(zé)任，由工程負(fù)責(zé)人組織多個(gè)TeamWork并行工作。市場(chǎng)用戶“需求驅(qū)動(dòng)〞與“主動(dòng)銷售〞；貫徹全面質(zhì)量管理〔TQC〕，使顧客完全滿意〔TCS〕。與協(xié)作廠關(guān)系“利益共享，風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)〞。821.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造〔LP&AM〕準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)〔JustInTime——JIT〕準(zhǔn)時(shí)制的核心及時(shí)和準(zhǔn)確。在制造過程中，要求按正確的時(shí)間、正確的地點(diǎn)，提供正確數(shù)量的合格物品，以期到達(dá)接近零庫存、無缺陷和低本錢的目標(biāo)。根本做法1〕每月公司根據(jù)市場(chǎng)情況和用戶訂貨，按型號(hào)和規(guī)格擬定本月生產(chǎn)各種汽車的數(shù)量，經(jīng)審查后下達(dá)生產(chǎn)任務(wù)。2〕工廠的裝配車間將月生產(chǎn)汽車任務(wù)除以本月有效工作日，得出日平均產(chǎn)量，據(jù)此按日安排生產(chǎn)。3〕裝配車間開始生產(chǎn)后，按后序向前序提取零部件的規(guī)定，把生產(chǎn)過程的各個(gè)局部有機(jī)地組織起來。4〕寧肯中斷生產(chǎn)，也不積壓儲(chǔ)藏。831.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造〔LP&AM〕“看板〞〔Canban〕管理出發(fā)點(diǎn)——后序驅(qū)動(dòng)示意圖圖1-36“看板”管理n乙n工序n-1乙n-1工序n甲n-1甲n-1工序n工序1取貨3a3b52467a7b傳件看板生產(chǎn)看板◎JIT

要求：嚴(yán)格管理；各環(huán)節(jié)、各工序均處于良好運(yùn)行狀態(tài)；人員素質(zhì)高，多面手，且處于高度緊張狀態(tài)。841.3.5精良生產(chǎn)與敏捷制造〔LP&AM〕表1-5LP與MP比較比較項(xiàng)目大量生產(chǎn)