数字化制造过程管理技术讲解

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1、数字化制造过程管理技术(一) 制造过程管理的体系结构,2013年11月11日,周建强 13957028415,衢州学院机械工程学院机械工程导论课程,制造过程管理的体系结构,制造过程管理的决策目标体系 制造企业的组织结构 制造过程管理的功能构成 数字化制造过程管理的空间优化理论 数字化制造过程管理的时间优化理论,1.制造过程管理的决策目标体系,制造过程管理是一个产品全生命周期管理:产品规划分析,产品研制开发(计划),产品设计过程管理,产品生产计划,产品生产过程管理(采购、加工、处理、装配),产品销售管理(出厂、销售、配送),产品售后服务,产品“退役”回收。决策目标。 制造过程管理决策目标:T,Q

2、, C, S,E。,制造过程管理的决策目标体系,时间 T:产品设计和生产过程变化的反应;生产率,时间作为竞争的决定性因素 (产品生命周期缩短),制造过程管理的决策目标体系,质量 Q:产品设计(市场接受),产品制造,服务质量。,现代质量的定义,对不同类型或技术的产品有不同要求:高、中、低。 不同时期对同类产品要求也不同:独占,竞争;上市初,成熟后。 客户素质、经济承受力:不同人群和文化的要求。,制造过程管理的决策目标体系,客 户 满 意 程 度,欣喜,一般,失望,精心服务,使客户意外满足,尽力满足,基本 标准,漫不经心,经 营 特 色, 质量是客户定义的 无投诉 客户满意,符合标准,制造过程管理

3、的决策目标体系,成本 C:制造系统的成本:装备与设施,材料,劳动力,能源,维护与培训,投资(银行还贷、利息),经常性(商务、宣传、管理、分摊)等。,假设: 5 年的产品寿命; 20%的市场增长率; 每年 2% 的价格降低。,利润减少,4 %,22 %,33 %,原因,开发成本 增加 50%,制造成本 增加 10%,产品上市(广告) 延迟6个月,制造过程管理的决策目标体系,两种计算方法,制造过程管理的决策目标体系,服务 S:使顾客完全满意。,“中心”的变化,由生产者主导的 大规模生产和消费,由消费者引导的 注重个性化的生产和消费,制造过程管理的决策目标体系,环境 E: 可持续性发展公式:E=10

4、-6PWI;E对环境影响,P污染(以百万人计),W人均消费 美元/人,I单位消费引起的环境损害(污染度)。 绿色设计与绿色制造:ISO14000国际环境管理认证体系;绿色环保标志:冰箱、汽车、空调等。,2.制造企业的组织结构,组织结构:纵生产、营销、技术、人事、财务;层决策、管理、作业。 输出输入模型:物流、信息流、价值流(资金流)、员工流(人流)。,制造企业的组织模型,制造企业的组织结构,组织结构类型:职能型、事业部制、矩阵型和多维立体型。,销售部门,技术部门,制造部门,职能型组织结构 面向功能的组织结构,总经理,生产计划,加工,质量控制,设计规划,产品设计,生产工艺,广告宣传,销售,制造企

5、业的组织结构,事业部1,事业部2,事业部3,上层主管,事业部制组织结构 面向分权的组织结构,事业部制:决策集中,分散经营。,制造企业的组织结构,矩阵型:职能部门与产品(项目或服务)结合的(规划目标)组织结构。,矩阵型组织结构面向过程的组织结构,制造企业的组织结构,多维立体型:(超事业部) 按产品(项目或服务)划分事业部产品利润中心。 按职能(市场研究、生产、技术、质量分析)划分专业参谋结构职能利润中心。(研究院、企业规划院) 按地区划分管理机构地区利润中心。 案例:青岛海尔集团 成立1984年,采用了直线职能型的组织结构。 90年代,多元化和兼并扩张,改用矩阵型结构,迅速推进新项目。 而后,改

6、成事业部制。 进入2000年后,建立了超事业部制(本部事业部总地区;冰箱事业部、空调事业部产品利润中心;设计院/研究院职能利润中心) 各地建立销售部门和管理机构地区利润中心。,3.制造过程管理的功能构成,主要功能系统: 产品设计过程管理:产品规划分析,产品研制开发(计划),产品设计过程管理等。典型系统有:产品数据管理(PDM)产品全生命周期管理(PLM);知识管理(KM);产品协同设计管理等。 生产制造过程管理:生产计划与控制,生产物流管理,生产制造过程管理,制造过程质量控制等。典型系统有:制造资源管理/企业资源计划(MRP/ERP);制造执行管理系统(MES)等。 企业间的制造过程管理:供应

7、链管理系统(SCM),客户关系管理系统(CRM),电子商务/协同产品商务(EC/CPC)等。 制造过程管理的典型模式:大规模定制;敏捷制造与虚拟企业;计算机集成制造,网络化制造等。 支撑系统: 1. 计算机网络; 2. 数据库系统; 3. 底层自动化和柔性制造系统,4. 制造过程管理的空间优化理论,制造过程管理的空间优化理论主要是关于系统的结构分析、设计和优化方面的理论。,制造过程管理的空间优化理论,空间优化理论基础: 系统论:系统集成化的理论基础; 分形几何理论:分形企业的理论基础; 模式识别理论:先进制造系统有序化,合理化; 相似理论:成组技术的的理论基础; 层次分析法:制造系统方案设计与

8、优化; 仿生学:先进制造系统理论创新的重要源泉。,制造过程管理的空间优化理论-系统论,系统论:System Approach 直译为系统方法。系统论的基本思想方法,就是把所研究和处理的对象,当作一个系统,分析系统的结构和功能,研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性。 系统论方法: 整体性和综合化原则:任何系统的整体功能ET,等于各部分功能的总和E1,加上各部一分相互联系形成结构产生的功能ER,ET E1 ER。 联系性原则:系统与外部环境的联系和制约;系统内部各元素之间的相互联系和制约。系统的结构决定系统的功能。功能是系统在一定环境下所能发挥的作用,不同的结构可以发生不同的功能。 动

9、态性原则:系统具有开放性,随环境的变化而发生变化。 最优化原则:系统论的出发点和最终目的。模型。 系统论趋势和特点:系统论与控制论、信息论,运筹学、系统工程、电子计算机和现代通讯技术相互渗透、紧密结合;系统论、控制论、信息论, “三归一” ,系统论是其它两论的基础。系统科学:工程技术(包括系统工程、自动化技术和通讯技术),技术科学(包括运筹学、控制论、巨系统理论、信息论),基础科学(系统学)。,制造过程管理的空间优化理论-模式识别,制造系统分类:制造系统分类对象有产品、零件、过程、信息、知识等样本。 样本的特征选择:特征提取和数据压缩分类编码(特征码位选择:样本统计、特征间相关性分析特征关系函

10、数、人工判别),特征码全重选择。 模式识别理论与方法:聚类分析方法 递阶聚类法:计算各零件问题的距离函数或相似系数,根据距离大小或相似程度递阶归类,直到所有零件归为某一类。从而可根据零件相似水平或零件组数求得不同聚类结果。 动态聚类法:将几个样本先粗糙地分成若干类,利用最优准则(k均算法、迭代算法、动态最优聚类搜索技术、多点中心动态聚类法等)进行调整,直至不能调整为止。 模式分类器设计:感知器、半线性前馈网络、矩阵联想存储器、句法模式分类器以及学习算法组成。略。 整个这章内容将在设计过程管理中结合例子详细介绍。,制造过程管理的空间优化理论-相似理论,相似理论:在性质完全不同的系统中,相同的结构

11、可以带来相同或相似功能的系统。 成组技术:通过识别并利用产品和制造过程中的相似信息,将企业生产的多种产品、部件、零件,按照一定的相似性准则分类成组,并以这些组为基础,组织生产的各个环节,实现多品种、单件小批量生产过程的合理化和科学化。成组技术:成组设计、成组工艺、成组工装、成组加工等。,制造过程管理的空间优化理论-层次分析,层次分析法:将复杂问题分解成各组成因素,并按支配关系分组以形成有序的递阶层次结构,通过两两比较判断的方式确定每一层次中因数的相对重要性,在层次结构内进行合并,得出重要性的总顺序。 层次分析法应用案例有供应链管理(SCM)中供应商评价、客户关系管理(CRM)中对重要客户识别、

12、作业排序对参数的选择等。 层次分析的基本方法:略,将在制造系统的建摸方法详细介绍。,一个制造系统优化的层次模型,5. 制造过程管理的时间优化理论,制造过程管理的时间优化理论主要是关于系统的运行、控制优化方面的理论。,制造过程管理的时间优化理论,时间优化理论基础: 信息论:企业信息流优化; 控制论:制造系统信息流控制优化; 耗散结构理论:企业成长过程优化; 协同论、博弈论:企业间制造系统合作与共生; 系统建模理论方法:制造系统动态建模与分析; 运筹学:制造系统运作结构化问题的优化。,制造过程管理的时间优化理论-信息论,信息论:应用数理统计方法研究信息处理和信息传递的科学。信息科学:现在延伸到研究

13、一切问题。 信息论模型:,信息量:可以用概率来度量信息:H(x)=- P(xi)log2 P(xi) Xi 代表第 i个状态, P(xi)代表第i个状态的概率, H(x)消除不确定因素的信息量。 信息传递:略,今后通过讲供应链管理再详细描述。,制造过程管理的时间优化理论-耗散结构,耗散结构理论:一个远离平衡的开放系统,在外部条件变化达到某一特定阈值时,系统通过与外界能量、物质交换,可从原无序状态(要素间的非线性机制)转变成时间、空间或功能的稳定有序结构耗散结构。 网络化制造系统:网络化制造系统是开放系统,平衡中追求有序(正反馈机制),环境(上网企业数量阈值)。,网络化制造系统发展中的正反馈机制,

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