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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 3 章 先进制造模式,3.1 制造模式的类型与作用 3.2 并行工程（CE） 3.3 敏捷制造（AM） 3.4 可重构制造（RM） 3.5 大量定制（MC） 3.6 成组技术（GT）,3.7 精益生产（LP） 3.8 计算机集成制造（CIM） 3.9 虚拟制造（VM） 3.10 网络化制造（NM） 3.11 智能制造（IM） 3.12 几种制造模式的比较,3.7 精益生产（LP）,3.7.1 LP的产生与发展 3.7.2 LP的原理 3.7.3 案例：精益化改造生产单元,精益生产（Lean Production，LP） LP来源于日本的丰田生产方式。它是美国麻省
3、理工学院（MIT）根据其在题为国际汽车计划（International motor vehicle program，IMVP） 的研究中总结日本企业成功经验后提出的一个概念，在我国称为精益生产或精良生产。之所以称为“精益”，是因为它与大批量生产方式相比，一切投入都大为减少工厂中的工作人员、生产占用的场地和设备投资都减半，用一半的时间就能开发出新的产品，所用的开发新产品的工程设计时间也减半。此外，它所需要的现场库存至少可以节省一半以上，废品也大大减少，产品品种不仅多而且不断变化。,3.7.1 LP的产生与发展,20世纪70年代的石油危机以后，丰田生产方式在日本汽车工业企业中得到迅速普及，并体现了
4、巨大的优越性。此时，整个日本的汽车工业生产水平已迈上了一个新台阶，其汽车产量在1980年一举超过美国，成为世界汽车制造的第一大国。 美国为了重新夺回竞争优势，1985年初，麻省理工学院成立了一个名为“国际汽车计划（IMVP）”的专门机构，耗资500万美元，历时5年对美、日以及西欧共90多家汽车制造厂进行了全面、深刻地对比、调查、分析和研究。 其结果表明，造成日本与美国以及西欧各国在汽车工业发展上的差距，不在于企业的自动化程度的高低、生产批量的大小、产品类型的多少，其根本原因在于生产方式的不同。这种新的生产方式被美国人称之为“精益生LP”。,3.7.1 LP的产生与发展,随着日本制造业在国际竞争
5、中的不断取胜，以及世界各国对LP的研究的逐步深入，LP在实践上也逐步被诸多企业所采用。首先在汽车行业内，几乎所有的大型汽车制造厂商都开始吸收LP的思想，推行准时生产，加强企业间的协作。尤其在部分生产方法的改进方面，有些企业推行LP甚至超过了日本国内的企业。随后，在越来越多其他行业的企业中，LP的生产组织方法、人员管理方法及企业协作方法都被广泛地吸收与推广。,3.7.1 LP的产生与发展,3.7.2 LP的原理,1. LP的内涵 2. LP的基本特点 3. 准时生产的要点,3.7.2 LP的原理,1. LP的内涵,定义一 LP是指以整体优化的观点，以社会需求为依据，以发挥人的因素为根本，有效配置
6、和合理使用企业资源，最大限度地为企业谋求利益的一种新型生产方式。,定义二 LP是通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革，使制造系统能很快适应用户需求的不断变化，并能使生产过程中一切无用、多余的东西精简，最终达到包括市场供销在内的制造的各方面最好的结果。,3.7.2 LP的原理,1. LP的内涵,LP的核心思想在于“消除浪费、强调精简组织机构”和“不断改善”。前者指的是从组织管理到生产过程，侧重于分析“产品流”、“物料流”和“信息流”，及时暴露问题，删繁就简，杜绝浪费，从而使“价值流”连续流动起来。后者则强调充分发挥人的潜能，力争精益求精，追求尽善尽美。LP模式所要实现的目标是低
7、成本、高效率、高质量地进行生产，使顾客完全满意。,2. LP的基本特点,3.7.2 LP的原理,(1)准时生产（Just in time，JIT） 准时生产是以市场为龙头在合适的时间、生产合适的数量和高质量的产品。它是精益生产的支柱。 它需要以拉动式生产为基础， 以平准化（Leveling System）为条件。,（1）准时生产 1) 拉动式生产。它是以看板管理为手段，采用“取料制”，即后道工序根据“市场”需要进行生产，对本工序在制品短缺的量从前道工序取相同的在制品量，从而形成全过程的拉动控制系统，绝不多生产一件产品。看板是保证准时生产的工具。看板的生产指令，取货指令，运输指令来控制和微调生产
8、活动，使生产储备趋向于“零”。这种现场自律微调的“后补充”生产，以多品种、高质量、低成本和零库存为目标，很好地响应了市场需求。,3.7.2 LP的原理,2. LP的基本特点,（1）准时生产 2）平准化。它是指将产品的流量波动尽可能控制到最小程度，即实现产品总量和品种数量的均衡。按产品总量的均衡就是将连续两个时间段(一般为一天)间的总生产量的波动控制到最小程度；按品种数量的均衡就是多种产品在同一生产线进行混流生产时，不同的产品应交替生产，使各工序的生产和供应能够在总量上实现均衡，从而减少浪费，适应市场需求的多样化。,3.7.2 LP的原理,2. LP的基本特点,（3）并行工程（ CE ）。是精益
9、生产的基础。前面已介绍了CE ，此处不再赘述。,（4）成组流水线。是精益生产的集中体现。成组技术（GT）已成为生产现代化不可缺少的组成部分。利用GT的相似性特点，组织相似的零件在生产线上加工，就成了成组流水线。其特点是制造对象多样化，但仍保持着大量生产的速度，而生产线则由刚性变成了柔性。,（5）全面质量管理（TQM）。是实现精益生产的重要保证，强调全员参与和关心质量工作。,3.7.2 LP的原理,2. LP的基本特点,（2）人员自主化。人员自主化是人员与机械设备的有机配合行为。它也是精益生产的支柱。,3. 准时生产的要点,(1)均衡生产：在一定的时期内，不同种类和数量的产品在生产计划中全面均衡
10、化，即量和种类的平均化。,(2)连续工艺流程 ：准时生产是在每个工序内安排工作，使物流从上一道工序平稳地运动到下一道工序，物品从原材料、机加工、组装再到分销商，直至最终用户。,(3)看板管理 ：看板流程在整个生产过程中前后衔接呼应，强化了前后工序之间建立起的有机联系，工人们通过掌握看板以及遵守已建立的工作程序来保持这种有机联系。,(3)生产节拍 ：根据市场销售的步伐制定了一套时间规范，使各工序之间有节奏地联系起来 。,3.7.2 LP的原理,某企业的生产车间接到任务，要生产一组产品，需要经过铣、钻、磨、装配和打包等六道工序，每周生产4000件。所有这些产品的加工过程相似，需要的工人相同。该企业
11、每周工作5天，每天工作8小时。生产指定产品每道工序的单位加工时间如表3-6。,3.7.3 案例：精益化改造生产单元,目前该生产单元按照工艺专业化布置。尽管这些产品具有一定的相似性，不需要大量的生产准备时间，但是，因为加工次序和优先级别不同，使生产很难达到应有的熟练程度，生产不够紧凑，有时还需要推迟交货时间，现对该生产单元进行精益化改造，以期彻底改变目前生产拖拉、效率低下的状况。 经过大量的调查，发现铣、钻、磨床尚有剩余生产能力，因此在不影响车间内其他产品生产的条件下，可以对这些设备进行适当的调整，安排到一个生产单元内。此外，所有的装配线和包装依靠手工完成，只需要提供几个工作台和某些工具就可以完
12、成。,3.7.3 案例：精益化改造生产单元,步骤1：计算单件产品生产时间,步骤2：计算符合单件产品生产时间每小时的产量 3600/36100 u/h,步骤3：计算每道工序的每小时的生产能力以及每道工序所需工作台的数目,包装：3600/25144 u/h 100/1440.691 （取1个工作台，尚有生产能力剩余） 装配线2： 3600/14524.83 u/h 100/24.834.03 （取4个工作台）,3.7.3 案例：精益化改造生产单元,s/u,（以下取u表示件，s表示秒，h表示小时）,装配线1： 3600/6555.38 u/h 100/55.381.81 （取2个工作台，生产能力有剩
13、余）,3.7.3 案例：精益化改造生产单元,铣/钻/磨：为了保证按照连续流程生产，平衡各道工序的劳动利用程度，提高劳动生产率，可以在生产车间内设置一个微型加工单元，把铣、钻、磨这三道工序有机地组合起来，并且只要一个工人就可以独立完成这三项操作。完成铣、钻、磨这三道工序所需的加工时间为135 s。 3600/135= 26.67 u/h 100/26.67 = 3.75 （取4个工作台，生产能力有剩余）,计算过单件产品生产时间和完成指定生产任务所需的工作台后，便可以开始规划精益生产单元的布置（见图3-26）。,3.7.3 案例：精益化改造生产单元,图3-26是严格按照单件产品生产时间（36秒）而
14、设计的生产单元。由于包装、l号装配线、铣/钻/磨等工序都存在着一定的生产剩余，制约整个生产单元的瓶颈是2号装配线。如果要加大生产量，或季节性的需要订单增加，那么，必须把2号装配线的工作适量的分配给包装、l号装配线，或者通过寻求提高劳动生产率、降低2号装配线生产时间的手段来解决。如果需要减小生产单元的生产能力，则需要裁减工人来重新平衡生产线。,总结,3.7.3 案例：精益化改造生产单元,3.7 END,3.8 计算机集成制造（CIM）,3.8.1 CIM的发展 3.8.2 CIM的原理 3.7.3 案例：北京第一机床厂 实施的CIMS,计算机集成制造 Computer Integrated Ma
15、nufacturing CIM 计算机集成制造系统 Computer Integrated Manufacturing System CIMS,3.8.1 CIM的发展,3.8.1 CIM的发展,“CIMS，no longer a choice! ”,美国人约瑟夫哈林顿（Joseph Harrington）博士1973年Computer Integrated Manufacturing,CIMS在80年代中期才开始得到重视并大规模实施,原因：70年代的美国产业政策中，过分地夸大了第三产业的作用，而将制造业，特别是传统制造业，贬低为“夕阳工业”，这导致美国制造业优势的急剧衰退，并在80年代初开始的世界性的石油危机中暴露无遗。,3.8.1 CIM的发展,美国、欧洲、日本等先进工业国家都制定了长期的CIMS发展规划，CIM成了当前自动化制造领域中关注的热点。例如，美国政府已将CIMS列为影响国家安全和经济繁荣的22项重要技术之一，并列为制造技术领域中四项关键技术的首位；欧洲信息技术研究发展计划（ESPR IT）中制定了专门的CIMS规划。世界各国都相继投入了大量人力物力进行CIMS项目的研究，并采取各种切实有效的措施，在许多企业中进行应用和推广。,3.8.1 CIM的发展,CIMS 国
