chp08_生产系统结构与战略

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1、第08章 生产系统结构与战略 1 2015/11/18 第一节第一节 生产系统结构生产系统结构 一一、生产线布置的基本形式生产线布置的基本形式 生产线布置解决的是生产系统的结构形式问题生产线布置解决的是生产系统的结构形式问题。 首要目标：使厂房首要目标：使厂房、设备设备、工作地工作地、物流等的配物流等的配 置及供应达到最佳安排置及供应达到最佳安排，使物料流动最快使物料流动最快、费用费用 最小最小、搬运量最少搬运量最少、搬运时间最短搬运时间最短。 其次其次，使操作者使操作者、管理者获得操作上管理者获得操作上、安全上安全上、 生理上和心理上的满足感生理上和心理上的满足感。 三类基本布置：三类基本布

2、置：工艺式工艺式、对象式和固定式对象式和固定式。 2 2015/11/18 （一一）工艺式布置工艺式布置 按照生产工艺性质来布置车间按照生产工艺性质来布置车间、工段或小组工段或小组，同同 种类型的工艺设备集中在一起种类型的工艺设备集中在一起。 优点：易于充分利用生产设备优点：易于充分利用生产设备，比较灵活比较灵活，能适能适 应不同品种的产品应不同品种的产品，适合小批量生产；适合小批量生产； 缺点：搬运路线长缺点：搬运路线长，搬运量大；在制品多搬运量大；在制品多，管理管理 复杂复杂，不适合大批量生产不适合大批量生产。 锯床 投料 车床 研磨 铣床 喷漆 锯磨床 储存 工艺专业工艺专业 化布置化布

3、置 3 2015/11/18 （二二）对象式布置对象式布置 又称产品式布置又称产品式布置，将生产某种产品的设备集中在将生产某种产品的设备集中在 一起形成生产线一起形成生产线，不同生产线的工艺过程封闭不同生产线的工艺过程封闭， 不用跨其它生产线就能独立产出产品不用跨其它生产线就能独立产出产品。 优点：物流运输少优点：物流运输少，缩短生产周期缩短生产周期，简化管理；简化管理； 缺点：产品改变时缺点：产品改变时，难以快速变化难以快速变化，不适合多品不适合多品 种小批量种小批量。 锯床 投料 车床 铣床 铣床 研磨 储存 对象专业对象专业 化布置化布置 下料 粗车 精车 产品产品1 产品产品2 产品产

4、品3 4 2015/11/18 （三三）固定式布置固定式布置 在在固定位置固定位置投入材料投入材料、设备设备、劳动力后劳动力后，通过生通过生 产过程转换就输出成品产过程转换就输出成品。 一般大型设备的制造一般大型设备的制造，如水压机等冲压设备的制如水压机等冲压设备的制 造造，以及大型航空航天产品的装配以及大型航空航天产品的装配、大型轮船制大型轮船制 造等都属于固定式布置造等都属于固定式布置， 固定位置固定位置 水压机 劳动力劳动力 原料原料 设备设备 成品成品 5 2015/11/18 （四四）成组布置成组布置 成组布置成组布置（group technology layout，GT）介于介于

5、工艺式和对象式布置之间工艺式和对象式布置之间。 基于成组技术和零件族概念基于成组技术和零件族概念，把使用频率高的机把使用频率高的机 器集合成组器集合成组。 目的是对单件小批生产进行组织目的是对单件小批生产进行组织，提高设备利用提高设备利用 率率、减少物流时间减少物流时间，以达到大批量生产的效果以达到大批量生产的效果。 具有高效和柔性的特征具有高效和柔性的特征，一般用于品种数量一般用于品种数量、批批 量中等量中等、以及品种较多但批量较小的产品生产以及品种较多但批量较小的产品生产。 6 2015/11/18 二二、制造系统集成制造系统集成 （一一）单元制造单元制造 也称柔性制造单元也称柔性制造单元

6、（Flexible Manufacturing Center，FMC），是把完成一组是把完成一组相似零件相似零件的所有的所有 或极大部分加工工序的多种机床组成机床群或极大部分加工工序的多种机床组成机床群，操操 作工人是多面手作工人是多面手，以此为一单元以此为一单元，再在其周围配再在其周围配 置其它必要设备置其它必要设备。 7 2015/11/18 单元制造环境下单元制造环境下，工人能同时操作不同种类的设备工人能同时操作不同种类的设备 ，移动距离短移动距离短，同一制造单元能加工的产品种类比同一制造单元能加工的产品种类比 流水线更多流水线更多。 单元制造是单元制造是JIT生产生产/精益生产的重要模

7、块精益生产的重要模块，需要企业需要企业 具有高素质具有高素质、操作过多种设备的工人队伍操作过多种设备的工人队伍，对员工对员工 能力要求较高能力要求较高。 12345 12 3 45 流水线布置单元布置 8 2015/11/18 （二二）柔性制造系统柔性制造系统 柔性制造系统柔性制造系统（Flexible Manufacturing System ，FMS），是从单元布置的基础上进一步发展而是从单元布置的基础上进一步发展而 成的成的。 在在相似零件组相似零件组的加工工序相同时的加工工序相同时，利用传送带或利用传送带或 梁性搬运装置梁性搬运装置、工业机器人将基本机器群连结起工业机器人将基本机器群连

8、结起 来并保持一定柔性来并保持一定柔性。 单元制造是集成了某单元制造是集成了某一组相似零件一组相似零件的制造的制造，而柔而柔 性制造系统是集成了性制造系统是集成了多个相似零件组多个相似零件组，集成度更集成度更 高高。 9 2015/11/18 虽然虽然FMS称作称作“柔性柔性”制造制造系统系统，但实际上但实际上，它针它针 对对产品族产品族作了进一步的定置与整合作了进一步的定置与整合，其其制造制造效率提效率提 高了高了，但但生产的生产的零件种类数零件种类数可能反倒可能反倒下降了下降了； 从这一点来说从这一点来说，“柔性制造系统柔性制造系统”其实并不比其实并不比多个多个 制造单元制造单元组成的系统

9、组成的系统更更“柔柔”。 用能够生产的产品的种类代表用能够生产的产品的种类代表“柔性柔性”，而以单位而以单位 产出量作为制造效率产出量作为制造效率，各类生产系统比较如下图：各类生产系统比较如下图： 10 2015/11/18 产品种类上最产品种类上最“柔柔”的是的是Job Shop（单件小批单件小批）和项和项 目型生产目型生产，但效率最高的是自动化生产线但效率最高的是自动化生产线。其余类型其余类型 处于中间处于中间。 柔性制造 系统FMS 单元生产 产品种类（品种柔性） 生产效率/批量 Job Shop 项目型生产 专门加工设备 自动化生产线 11 2015/11/18 （三三）计算机集成制造

10、系统计算机集成制造系统（CIMS） 美国学者约瑟夫美国学者约瑟夫哈林顿认为哈林顿认为（ 1973 ）： 第一第一，企业的各经营环节企业的各经营环节（设计设计、管理管理、制造等制造等）不可不可 分割分割，需统一考虑；需统一考虑； 第二第二，整个经营过程实质上是一个信息的采集整个经营过程实质上是一个信息的采集、加工和加工和 传递的处理过程传递的处理过程。 因 此 他 提 出 了 计 算 机 集 成 制 造因 此 他 提 出 了 计 算 机 集 成 制 造 （ computer integrated manufacturing，CIM）的概念：的概念： 12 2015/11/18 计算机集成制造计算

11、机集成制造：借助计算机软硬件：借助计算机软硬件，综合运用综合运用 现代管理现代管理、制造制造、信息信息、自动化自动化、系统工程技术系统工程技术 ，将企业生产全部过程中有关人将企业生产全部过程中有关人、技术技术、管理三管理三 要素及其信息流与物流有机集成并优化运行要素及其信息流与物流有机集成并优化运行，以以 实现产品高质实现产品高质、低耗低耗、上市快上市快，从而使企业赢得从而使企业赢得 市场竞争市场竞争。 实现上述目标的制造系统实现上述目标的制造系统，称为称为计算机集成制造计算机集成制造 系 统系 统 （ computer integrated manufacturing system，CIMS

12、）。 13 2015/11/18 计算机集成制造系统计算机集成制造系统一般包括四个子系统：一般包括四个子系统： 管理信息分系统管理信息分系统-MIS 技术信息分系统技术信息分系统-CAD、CAPP、NCP等等 制造自动化分系统制造自动化分系统-CAM 计算机辅助质量管理分系统计算机辅助质量管理分系统-CAQ。 这四个系统实现从这四个系统实现从“订单订单-设计设计-工艺工艺-计划计划-制造制造-装配装配 -运输运输”的一系列物质运动和信息交流的计算机集成的一系列物质运动和信息交流的计算机集成 制造系统制造系统CIMS。 进一步的发展进一步的发展，又包含了决策管理系统以及业务处又包含了决策管理系统

13、以及业务处 理系统等理系统等。 14 2015/11/18 实际上实际上，CIMS的设想过于宏大的设想过于宏大，在现实中在现实中，并没有并没有 哪个生产系统达到了完美的哪个生产系统达到了完美的CIMS水平水平。 但但CIMS代表了机械加工技术和信息技术的最高形式代表了机械加工技术和信息技术的最高形式 的集成的集成。 从传统机械加工从传统机械加工数控机床数控机床制造单元制造单元柔性制造柔性制造 系统系统 CIMS系统的演进系统的演进，表明了现代制造系统的产表明了现代制造系统的产 生生，是水平不断提升的机械制造技术和信息技术不是水平不断提升的机械制造技术和信息技术不 断融合的结果：断融合的结果：

14、15 2015/11/18 16 2015/11/18 三三、生产管理方式与客户定制分离点生产管理方式与客户定制分离点 （一一）生产管理方式生产管理方式 两种方式：两种方式：备货生产备货生产（make-to-stock，MTS） 和按单生产和按单生产（make-to-order，MTO）。 备货型生产备货型生产：根据需求预测：根据需求预测，生产并储备产品库生产并储备产品库 存存，等待顾客购买等待顾客购买，称为称为推式生产推式生产（push）。 优点：能瞬间满足顾客需求优点：能瞬间满足顾客需求。 缺点：需要付出库存管理成本；若需求预测不准确缺点：需要付出库存管理成本；若需求预测不准确， 则会造成

15、生产过剩或不足则会造成生产过剩或不足。 17 2015/11/18 按订单生产按订单生产：拿到顾客订单之后才根据订单需求：拿到顾客订单之后才根据订单需求 开始生产开始生产，称为称为拉式生产拉式生产（pull）； 优点：生产的产品一般都能卖出去而不会过剩优点：生产的产品一般都能卖出去而不会过剩。 缺点：顾客需要等待一段时间缺点：顾客需要等待一段时间，若顾客不耐烦等待若顾客不耐烦等待， 则可能失去订单则可能失去订单。 工序工序1 工序工序2 工序工序3 MTS： 成品库存成品库存 工序工序1 工序工序2 工序工序3 MTO： 订单订单 零部件零部件 原材料原材料 产品产品 18 2015/11/18 （二二）客户定制分离点客户定制分离点 考虑一个按订单为客户装配产品的生产线：考虑一个按订单为客户装配产品的生产线： 接到顾客订单后接到顾客订单后，生产线启动装配生产线启动装配，因此在装配因此在装配 点下游点下游，即从装配点到成品即从装配点到成品，企业采用企业采用按单生产按单生产 的的拉式生产拉式生产模式；模式； 而在装配点上游而在装配点上游，企业须提前储备原材料企业须提前储备原材料、零部零部 件而形成库存件而形成库存，以备随时按单装配为成品；以备随时按单