《先进制造系统 教学课件 ppt 作者 戴庆辉主编第2章先进制造系统的基本原理 0203A04原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《先进制造系统 教学课件 ppt 作者 戴庆辉主编第2章先进制造系统的基本原理 0203A04原理（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、先进制造系统,21世纪工业工程专业规划教材,先进制造系统 Advanced Manufacturing System 华北电力大学 戴庆辉 主编 机械工业出版社,先进制造系统,21世纪工业工程专业规划教材,先 进 制 造 系 统 主 编 戴庆辉 副主编 张新敏 王卫平 参 编 张文建 杜必强 周宏明 胡开顺 叶 锋 慈铁军 付培红 主 审 张根保,先进制造系统,第 1 章 先进制造系统总论 第 2 章 先进制造系统基本原理 第 3 章 先进制造模式 第 4 章 先进设计技术 第 5 章 先进制造装备及技术 第 6 章 先进制造工艺技术 第 7 章 绿色设计与制造 第 8 章 典型产品的制造系统
2、 第 9 章 制造系统展望,第2章 先进制造系统基本原理,2.1 制造系统的类型 2.2 AMS的组成 2.3 AMS的性能原理 2.4 AMS的建模原理 2.5 AMS的决策属性 2.6 AMS的设计原理 2.7 AMS的运行原理 2.8 制造系统的信息化,2.3 AMS的性能原理,2.3.1 制造系统的基本特性 2.3.2 AMS的性能指标 2.3.3 制造系统性能的基本原理,2.3.1 制造系统的基本特性,制造系统的 8个特性： 1）转换性 2）分解性 3）集成性 4）动态性 5）进化性 6）开放性 7）随机性 8）复杂性 这是由系统的特性决定的。,2.3.1 制造系统的基本特性,（1）
3、转换性 这是反映系统本质功能的最主要的特性。 是由系统的整体性与目的性决定的。 资源问题是制造系统的核心问题。 资源转换是贯穿制造模式的一条主线。 制造系统的主要任务是：提供为环境所需的、价值更高的资源，即产品、服务和相关的社会责任。 转换特性的优劣取决于前面所述制造系统的 输入、输出、转换的技术方法、机制、约束和反馈这6大要素的综合作用。,2.3.1 制造系统的基本特性,（2）分解性 是由系统的层次性与有界性决定的。 制造系统包含多个相互作用的层次， 如经营决策、研究开发、市场开拓、技术准备、物料供应、加工生产、产品分销、售后服务等， 又如物流、信息流、资金流和劳务流等。 每个层次还可细分。
4、 这些层次形成了制造系统的子系统， 子系统之间以一种十分复杂的关系进行交互作用。 每个子系统都是制造过程的一个子过程。 在制造系统与环境、以及子系统之间都有可辨边界。 层次性也体现为过程性。,2.3.1 制造系统的基本特性,（3）集成性 是由系统的集合性与相关性决定的。 制造系统的各个环节是不可分割的，需要统一考虑。 制造系统的决策优化必须通过集成途径解决。 时间、成本、质量、服务和环境是制造系统的总体优化目标。 对内来说，制造系统的组织结构也应是一个集成系统。人（或组织）、技术和经营管理这三大要素应相互协调，共同发挥在制造系统中的重要作用。 对外来说，企业级制造系统又是全球制造系统的一个子系
5、统。制造系统与供应厂商、顾客和竞争者之间的生意关系，其利益是结合的，即合作多赢。,2.3.1 制造系统的基本特性,（4）动态性 是由系统的目的性决定的。 制造系统的动态性主要表现： 制造系统总是处于生产要素（原材料、能量、信息等）不断输入和有形财富（产品）不断输出的动态过程之中； 制造系统内部的硬件和软件都处于不断地变化与更新之中； 制造系统组织结构在市场竞争中总是处于不断地更新与完善的运动之中，直到制造系统组织结构的突变或重组，使其向更高的形式进化。 目前制造网络时刻都在遭受动态扰动，经历着动态调整。,2.3.1 制造系统的基本特性,（5）进化性 是由系统的不可逆的生命周期性决定的。 制造系
6、统的进化性体现在制造模式的变迁、管理理念的发展、人员素质的提高和经营生产技术的进步上。 从最初的手工作坊到大机器生产， 从机械自动化、电气自动化到信息自动化， 从刚性制造到柔性制造、集成制造、智能制造、纳米制造和生物制造， 这些进化都是通过企业的学习功能实现的。 企业级制造系统是由人群为主体组成的生物系统， 是一个具有强大自组织能力的系统。 面对新经济的兴起，制造系统将从被动进化向自动进化过渡，成为名符其实的智能生物体。,2.3.1 制造系统的基本特性,（6）开放性 是由系统的环境适应性决定的。 制造系统是环境的产物。系统环境分为宏观和微观 宏观环境 对企业系统及微观环境各因素具有较大影响的因
7、素，包括政治、法律、经济、科技、社会、文化等； 微观环境 那些直接影响企业产品生产、经济条件与能力的客观因素，如行业性质、竞争者状况、消费者，供应商、中间商及其他社会公众。 制造系统的开放性表现为： 企业之间的共生关系。企业间既有竞争、又有合作，特别是供应链上的企业尤为明显，形成了生态链结构。 社会资源的无限利用。制造系统的发展依靠资源。首选途径是企业内部充分挖潜。制造系统的内部资源总是有限的。如何变“有限”为“无限”，根本的一条就是充分发挥制造系统的开放性，立足社会、依靠科技与文化。,2.3.1 制造系统的基本特性,（7）随机性 有很多的偶然因素总是会使制造系统呈现一定的随机性。例如，产品的
8、市场需求，生产的计划与管理，加工精度的控制，产品装配的质量、发生重大设备事故、新政策的出台等均有随机性。 随机性的存在意味着不可能完全准确地预测制造系统的某些性能，使制造系统的控制非常困难。它生存在一个难以预测的变化环境中，必须具备“随机应变”的能力。,2.3.1 制造系统的基本特性,（8）复杂性 体现在以下4个方面： 企业的多样性 没有两个制造企业是完全一样的。产品的多样性导致需要不同的制造系统。 技术的快速发展 现代产品结构愈来愈复杂，制造工艺要求越来越精细。复杂的产品、精细的工艺极大地提高了制造系统的复杂程度。 内部制造模式的适应性 刚性制造模式是对于自然过程的人为的、强制性的干预，是一
9、种“机械的模式” ，这种模式与个体间的矛盾决定了制造过程的复杂性。目前“以产品为中心”的生产正在转变为“以顾客为中心”的生产，这也增加了制造系统的复杂程度。 外部经济环境的变化 世界正在进入知识经济时代。知识化、服务化及网络化。我国的制造业正在经历着从粗放型经营向集约经营转变。这些变化加剧了制造系统复杂化。,2.3.2 AMS的性能指标,制造系统性能的表示 分为3个方面： 1）有些性能只需定性地表示 即用词语描述， 如易操作性、易维修性等。 2）有些性能是易被度量的 如在制品数、生产率等。 3）有些性能直观上不易度量， 但可用一些相应的评价或描述方法， 如柔性、可靠性、集成度。,2.3.2 A
10、MS的性能指标,分析制造系统性能, 要视系统概念涵盖的范围而定。 对于单元级制造系统，人们可能关心它的生产率、可靠性、节能性、易维修性、耐用性、精度和柔性等诸方面因素； 对于车间级或企业级制造系统，人们更关心的性能指标可能是在制品数、设备利用率、设备完好率、生产率、生产均衡性和集成度等。,2.3.2 AMS的性能指标,下面介绍常用的一些项性能指标： 1. 制造系统与产品相关的性能指标 2. 制造系统与设备相关的性能指标 3. 制造系统与复杂性相关的性能指标 4. AMS的制造能力,2.3.2 AMS的性能指标,1. 制造系统与产品相关的性能指标 （1）生产率 单位时间内制造系统生产的产品数量。
11、生产率既可以表示某一台设备的生产情况， 也可描述一个车间或工厂生产某种产品的情况。经济学上， 狭义生产率 产出与投入之比。它包括： 劳动生产率 单位工时的产品数量； 原材料生产率 单位材料消耗的产品数量； 能源生产率 单位能耗的产品数量。 广义生产率 指系统对资源有效利用的程度。,2.3.2 AMS的性能指标,1. 制造系统与产品相关的性能指标 （2）通过时间 是指零件进入系统后直到加工处理完毕而离开系统所历经的时间。一般需知一个零件在某个加工系统中的平均通过时间。 （3）等待队长 是在某一时刻在进入某加工系统进行加工之前等待加工的工件数。通常它是一个随机变量。需要求得平均等待队长。,2.3.
12、2 AMS的性能指标,1. 制造系统与产品相关的性能指标 （4）等待时间 是工件在等待接受加工服务的队列中所逗留的时间。 通常它是一个随机变量。也需要求得平均等待时间。 （5）在制品数 是投放到车间进行生产但尚未完成的零件数。 在制品数多，不仅增加存储费用及输送费用，而且增加磕碰损坏的可能性，也给生产管理带来了困难，因此通常希望压缩在制品数。,2.3.2 AMS的性能指标,2. 制造系统与设备相关的性能指标 （1）设备利用率 是设备的实际开动时间占制度工作时间的百分比。制度工作时间系指在规定的工作制度下，设备可工作的时间数。 （2）设备有效利用率 可用下式表示： 式中，TW为有效工作时间； T
13、D为设备故障时间。 （3）设备完好率 是指无故障设备数在全部设备数中所占的百分比。 设备利用率和设备有效利用率均是针对某台设备的。而设备完好率则针对特定范围（如工段、车间、工厂）内的一些设备的集合。,2.3.2 AMS的性能指标,2. 制造系统与设备相关的性能指标 （4）设备可维修性 是指某台设备易于维修的程度。 设备是否易于维修，在很大程度上取决于设备的设计，此性能指标难以用数量表示，通常只能定性地表达。 （5）使用方便性 是指一台设备或一个加工系统的调整准备工作及运行时操作的方便程度。 实际中也只是定性地表达该性能。,2.3.2 AMS的性能指标,3. 制造系统与复杂性相关的性能指标 （1
14、）柔性 是制造系统适应环境和过程改变的能力。 人们可以从不同的角度、不同的层面上去审视制造系统适应某种变化的能力，就有了柔性的分类（表2-1）。企业级制造系统的柔性是对市场变化作出快速有效响应的能力。它有内外之分。 外部柔性来自市场的要求， 内部柔性来自工艺过程的技术革新。 人们曾把柔性作为制造系统的决策要素之一，进行了大量的研究。随着许多先进制造模式的出现，认识到以设备柔性为目标的内部柔性受限于传统的制造技术，而敏捷制造、可重构制造等模式能够解决制造系统的外部柔性问题。因此，不再把柔性作为决策要素。,2.3.2 AMS的性能指标,3. 制造系统与复杂性相关的性能指标,2.3.2 AMS的性能
15、指标,3. 制造系统与复杂性相关的性能指标 （3）集成度 是指子系统之间功能交互、信息共享及数据传递畅通的程度。 集成的主要对象是信息。一个很自然的问题是如何评判集成的程度，目前人们多是以定性的语义去表述集成的程度。要用一个量化的指标来描述集成的程度，请参考有关文献。 （4）生产均衡性 这是指AMS各子系统所承担任务的松紧程度。它要求AMS的投料、生产及产出都能有计划有节奏地进行。目前它还无量化指标。均衡体现在三方面： 时间方面，在合理的时间间隔内完成相应的生产任务； 空间方面，产品中各种零件的投料、生产应均衡； 设备方面，任务分派也应该均衡。,2.3.2 AMS的性能指标,4. 制造系统的制造能力 它是企业或工厂在时间上、技术上和物理上的限制。 它通常包括生产能力、工艺能力 、物理限制 3个方面。 （1）生产能力 指某一层次（如工厂、车间、加工单元、设备）的制造系统在合理的条件下单位时间能够生产产品的最大数量。 对于单一产品，可以用件/月或吨/周等来表示， 而对于多元产品往往用可用的劳力数来表示。 生产能力可分为三种。 设计能力 指企业基本建设设计任务书和技术文件中所规定的生产能力； 查定能力 指企业经过重新调查核实后被认可的生产能力； 计划能力 指企业在某计划年度内实际可能达到的生产能力。,2.3.2 AMS的性能指标,4. 制造系统的制造能力 （
