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1、数字化制造过程管理技术（一）数字化制造过程管理技术（一）先进制造与管理概述20102010年年9 9月月1515日日刘永清刘永清 13605803159浙江工业大学机电学院硕士研究生课程 课程要求课程要求 数字化制造过程管理技术课的重点是介绍国内 外近年来提出并发展起来的数字化制造过程管理的 主要模式、技术、系统与管理方法，使学生能有一 个系统和基本的了解，并掌握其基本知识和方法。本课程主要内容安排如下： 1.先进制造与管理概述； 2.制造过程管理的体系结构； 3.面向制造的产品开发与管理； 4.制造系统的建摸方法； 5. 企业业务流程再造(BPR)； 6.数字化制造过程管理典型模式； 7.数
2、字化制造过程管理； 8.案例分析本课程要求:结合企业的实际，选择37中任一内容，完成一篇学习心得。先进制造与管理概述o 制造与制造系统o 制造系统与管理发展历程o 先进制造与管理的概念o 数字化制造过程管理的模式概述o 案例1.制造与制造系统制造或制造业o 制造业是国民经济的物质基础、国家安全的主 要保障、国家竞争力的重要体现。o 制造或制造业的内涵：将可用资源（物料、能 源、信息和人力等）通过制造过程（进行加工或 再加工），转化为可供人们使用和利用的工业品 或生活消费品的产业。o 制造业一般有消费品制造业和资本品制造业、 轻型制造业和重型制造业、民用制造业和军工制 造业、传统制造业和现代制造
3、业之分。装备制造 业是指资本品的制造业。制造与制造系统制造或制造业国家统计局分类标准通用/专用设备制造业、 交通运输设备制造业、 电气机械及器材制造业、 通信设备、计算机及 其他电子设备制造业 其它制造业 1.27%轻纺制造业 30.24%机械电子制造业 35.48% 资源加工业 33.01%制造业共30个行业分为三大类别纺织业、农副食品加工业 食品制造业 烟草制造业 服装、鞋、帽制品业 石油加工、炼焦及核燃料加工业 非金属矿物制品业 黑色金属冶炼及其制品业 有色金属冶炼及压延加工业 制造与制造系统制造过程o 制造过程由三方面组成：制造工艺过程，物 料流动过程和信息流动过程。 o 制造工艺过程
4、：对原材料的一系列的转换加 工使之成为产品的过程（物理或化学）。 o 物料流动过程：实现物料采购、存储、生产 、装配、运输、销售等一系列的流动过程。 o 信息流动过程：实现在制造工艺过程及物料 流动过程中所伴随的信息进行处理与控制，使 整个制造过程能顺利和协调。制造与制造系统制造方式o 制造方式可划分为连续制造（流程制造）方式 、离散制造方式和混合型制造方式。 o 连续制造方式：物料流通过一系列的混合、状 态变化、成形过程而形成一件或多件成品的制造 过程。（如：化工、医药、饮料等） o 离散制造方式：相对于连续制造，离散制造的 产品往往由多个零件经过一系列并不连续的工序 的加工最终装配而成。（
5、如：机械加工等） o 混合型制造方式：整个加工过程是由离散制造 和连续制造穿插或糅合在一起的。 （如：毛纺等 ）制造与制造系统离散制造方式o 离散制造方式可分成：工程项目型生产、车间 任务（产能）型生产和重复（大批量）生产。 o 工程项目型生产：整个生产过程带有项目管理的特征，制造装 备、工艺过程与元器件安装就在产品所在地进行，企业的大部分生产 能力和资源在某一时期内用于单项工程。 o 车间任务型生产：将功能类似的加工设备组成一些工作中心（ 工段、小组），工件从一个工作中心到另一工作中心进行不同类型的 工序加工。 o 重复（大批量）生产：加工路线固定，所需的加工能力和工装 设备是专门设定的。被
6、加工的零件以流水的方式通过工作中心或设备 。采用由不同加工设备和工作中心组成的生产线、装配线或者一个加 工中心以高速重复进行生产都属重复（大批量）生产。制造与制造系统制造系统制造系统由三个方面定义： o 制造系统的结构：制造系统是一个包括人员、 组织、规章制度、生产加工设备、物料流和其他 附属装置等软硬件所组成的一个统一整体。 o 制造系统的功能：制造系统是一个将制造资源 （原材料、能源等）转变成产品或半成品的输出 输入系统。 o 制造系统的过程：制造系统是一个产品的全生 命周期过程：市场分析、产品开发、工艺规划、 制造生产、检验出厂、产品销售、回收处理等各 环节的制造全过程。2.制造系统与管
7、理发展历程o 制造系统与管理发展历程o 制造系统与管理的特点o 制造系统与管理面临的机遇与挑战o 数字化过程管理的核心制造系统与管理发展历程o手工作坊时代，18世纪工业革命之前，上下学徒关系。 o工业革命时代，蒸汽机开始电动机发明，19世纪末，经验管理为 主。 o前期工业经济时代，20世纪初60年代，美国福特流水装配线、标 准化产品、可互换零件、专用机器和专业化工人，工位制的产生大 批量生产方式（高效率、低成本、少品种）：规模经济（规模生产）， 集中固定式管理科学管理。 o发达工业经济时代， 20世纪70年代后，生产方式：多品种、中小批 量。计算机和自动化技术的应用，发展各种单元制造技术和管理
8、方法： CAD/CAPP/CAM；DNC/FMS/GT；MRP/MRP/OPT等。事业部制（多元化、个 性化、主体化）：柔性制造方式（时间、质量、成本、服务），速度经 济（集成生产），分布自治管理精益生产。 o知识经济时代， 20世纪90年代以来，网络技术的发展。生产方式： 个性化弹性批量。CIM、虚拟制造、敏捷制造、CPC、大规模定制、网络 化制造、ERP/SCM/CRM/PLM等。产品创新，柔性/智能自动化，知识经济 （集约生产），协同创新管理。生产方式的演进生产方式的演进19世纪之前：手工作坊和 工业革命初期的小批量生 产，产品品种、数量、质 量都满足不了需求。生产 主要解决有无问题。生
9、产方式的演进20世纪初，在机械化的基础上 福特公司创立了大批量生产方 式，通过零部件和制造过程的 标准化，进行高效率的自动化 作业，以规模经济 效益降低成本，提高产品质量 。这就是规模经济。生产方式的演进n产品数量矛盾的解决，使市场竞争加剧 ，满足客户个性化需求日益受到重视。 计算器的应用使生产和管理的“工具” 发生革命性变化，导致制造业的生产方 式正面临深刻变革。20世纪70年代以来, 出现了多种新运行模式，主要有：精益 生产，敏捷制造，大批量定制。制造系统与管理发展历程时间时间成本（C）质量（Q）交货期（T）环境清洁（E）服务（S）知识创新 (K)70年代90年代80年代70年代以前21世
10、纪90年代后半期 企 业 的 竞 争 要 素制造系统与管理的特点o 经济规模：规模经济速度经济知识经济；劳动力密 集设备资本密集信息知识密集。 o 生产方式：少品种大批量规模生产多品种中小批量集 成生产个性化弹性批量生产； o 制造技术：机械化机电一体化与自动化 网络化智 能化； o 管理方式：面向库存 面向订单面向市场与顾客； o 生产装备、制造工艺：刚性流水线柔性流水线柔性 自动化、智能自动化； o 生产环境：利用环境、破坏资源节约资源、关心环境 更新资源、美化环境。制造系统与管理面临的机遇与挑战3.数字化制造与管理的概念o 成组技术 (相似性) o CIM (集成) o 并行工程 (同步
11、) o JIT (准确) o 智能制造系统 (智能) o 敏捷制造 (灵活) o 精益生产 (简化) o CIPE (重组、标准化) o 业务过程重组BPR(重组) o 大规模定制生产 MC (简化、灵活 ) o 电子商务 EC o 协同产品商务CPC（网络化制造 ） o T Q C S E K数 字 化 制 造 管 理 方 法 与 技 术制 造 系 统 目 标4.数字化制造过程管理的模式概述随着计算机技术、信息技术、自动化技术和现代管理学在制造业 的广泛应用，形成了对21世纪影响的数字化制造过程管理方法和技术： p精益生产：（简化）生产操作/组织管理/经营方式，找出不增值的活 动和人员并剔除
12、。 p计算机集成制造：（集成）企业的各种生产经营活动，信息/物流/资 金/人力/组织/管理等。 p敏捷制造和虚拟企业： (灵活)将高素质/专业化的成员（组织、成员 、企业）组成动态组织结构、采用网络分布式连接组织结构中各成员， 面向任务选择成员进行快速生产制造。 p大规模定制：以接近大批量生产的效率生产和服务，以满足个性化客 户的需求。 p供应链管理：供应商、生产厂家、销售商的集成管理的思想。 p客户关系管理：以客户为中心，实现与客户共赢。 p网络化制造：基于网络制造环境，覆盖产品全生命周期。案例摩托罗拉的6管理模式20世纪70年代，日本质量优异和价格低廉的产品击败美国产品，Motorola
13、先将电视产业买给了日本松下，然后音响产业又失去了市场，移动电话又因质 量问题走了下坡。为此Motorola公司的比尔史密斯 于1986年提出 6品质管理的概念：一 般企业的瑕疵率大约是3到4个西格玛， 以4而言，相当于每一百万个机会里， 有6210次误差，企业不断追求品质改进 ，达到6的程度，绩效就几近于完美地 达成顾客要求，在一百万个机会里，只 找得出3.4个瑕疪。 该管理法流程模式：界定、测量、 分析、改进、控制 。 与6关联的战略行动：全面缩短 生产周期，产品和制造挂钩，改善经营 效益，员工全面参与管理。案例摩托罗拉的大规模定制自80年代以来， Motorola受到市场的挑战：成本、时间
14、和产品多样性 。为此，Motorola 80年代开始在寻呼机上进行大规模定制，90年推广到 移动电话。大规模定制的基本思路：基于产品族零部件和产品结构的相似性、通 用性，利用标准化模块化等方法降低产品的内部多样性。增加顾客可感知 的外部多样性，通过产品和过程重组将产品定制生产转化或部分转化为零 部件的批量生产，从而迅速向顾客提供低成本、高质量的定制产品。Motorola采取的大规模定制的策略： p部件标准化，不同的部件在不同的地方生产，在一个地方装配不同产品 。（标准化、过程重组） p业务流程改造，采用实时的CIM控制系统，机器人和组装流水线的应用。 （CIM、自动化） p建立一个从供应商、制造商、分销商到客户的网络。（网络制造）
