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1、成绩中国矿业大学2014级硕士研究生课程考试试卷考试科目现代制造系统分析与设计考试时间201541学生姓名所在院系机电学院任课教师中国矿业大学研究生院培养管理处印制现代制造系统理念在目前企业中的应用情况1. 现代机械制造系统的发展趋势二十世纪六十年代以来，世界机械产品市场呈出现品种规格越来越多，产品 更新换代速度越来越快，交贷期越来越短。批量越来越少，产品的技术含量和附 加值越来越高等特点。现代的机械制造已从单件生产、批量生产、自动生产向柔 性生产阶段发展，机械制造系统的柔性包括机械柔性、物流柔性、加工过程柔性、 加工路径柔性等面向制造的柔性和产品柔性、批量柔性、产品混合比柔性等面向 市场的柔
2、性。为了适应不同发展阶段的生产组织和管理形式等方面的需要，人们研究和应 用了许多机械制造系统模式，如成组技术（GT）、即时生产（JIT）、物料需求 计划（MRP）、计算机集成制造系统（CIMS）、单元制造系统（CMS）、分布式制 造资源计划（DMRP）、自治协商分布式制造系统、独立制造岛（AMI）、并行工程 （CE）、灵捷制造系统（AMS）、智能制造系统（IMS）、精益生产系统（LPS）、生物 型制造系统和人机一体化系统等。虽然这些方法中有些已在生产实践中获得了广 泛的应用和许多成功，有着良好的发展前景，但它们并未真实考虑到实际制造环 境的复杂性，实际的制造系统具有不确定性和不可预测性，只有通
3、过应用在模糊 数学理论基础上发展起来的模糊控制技术进行多目标最优模糊控制；运用在人工 智能、计算机技术和制造技术基础上发展起来的智能制造技术，部分模拟人在制 造中的智能活动，对制造中的问题进行分析、判断、推理、构思和决策，才有可 能解决实际制造系统的复杂问题。同时，由于社会文化和经济因素的渗入，使得 制造系统纳入到人一机一环境的系统工程的概念之中，因此，必须强调人在制造 系统中的重要性，让人在制造系统中扮演更重要的角色，让人与机械共同组成一 个系统，各自执行自己最擅长的工作，从而突破传统的“智能制造系统”的概念， 形成达到甚至超过人的能力及至智力的智能系统。以最小的投入取得最大的产 出，这历来
4、是企业追求的目标，其对应的制造系统模式一一精益生产系统也必然 是现代制造系统的发展方向。因此，现代制造系统的发展方向应是以模糊技术和 计算机技术为基础，以智能控制为手段，以精益生产为目标的人机一体化的制造 系统。2. 制造系统制造系统是制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员所组成的一个将制造资 源转变为产品或半成品的输入/输出系统，它涉及产品生命周期（包括市场分析、 产品设计、工艺规划、加工过程、装配、运输、产品销售、售后服务及回收处理 等）的全过程或部分环节。其中，硬件包括厂房、生产设备、工具、刀具、计算 机及网络等；软件包括制造理论、制造技术（制造工艺和制造方法等）、管理方法、 制造信息及其
5、有关的软件系统等；制造资源包括狭义制造资源和广义制造资源； 狭义制造资源主要指物能资源，包括原材料、坯件、半成品、能源等；广义制造 资源还包括硬件、软件、人员等。2.1现代制造系统的特点：现代制造技术是指传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术 等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售 后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技 术经济效果的前沿制造技术的总称。它包括以下特点：1.现代制造技术内涵更加广泛。制造加工成为一个独立的制造体系，包括产 品设计、加工制造到产品销售，使用、维修和回收的整个生命周期。2代制造技术综合性更强
6、。包括机械、计算机、信息、材料、自动化等学科 有机结合而发展起来的跨学科的综合科学。3现代制造技术更加环保。它讲究的是优质、高效、低耗、无污染或少污染 的加工工艺，在此基础形成的先进加工工艺。4. 现代制造技术的目标更加广泛。它强调优、化制造系统的产品上市时间、 质量、成本、服务、环保等要素，以满足日益激烈的市场竞争的要求，获取最大 的经济效益。5. 现代制造技术要求设计与工艺一体化。传统的制造工程设计和工艺是分步 实施的，产品受加工精度、表面粗糙度、尺寸等限制。而设计与工艺一体化是以 工艺为突破口，把设计与工艺密切的结合在一起。6. 现代制造技术强调精密性。精密和超精密加工技术是衡量先进制造
7、水平 的重要指标之一，当前，纳米加工代表了代表了这一时期精密工程的方向。7. 现代制造技术体现了人、组织、技术三结合。现代制造技术强调人的创造性和作 用的永恒性。提出了由技术支撑转变为人、组织、技术的集成；强调了经营管理、 战略决策的作用。在制造工业战略决策中，提出了市场驱动、需求牵引的概念， 强调用户是核心，用户的需求是企业成功的关键，并且强调快速响应需求的重要 性。总的来说，现代制造系统的制造理念上主要可分为：敏捷化、精益化和绿色 化。在制造技术上可分为：制造环节集成化、制造设备柔性化、制造方式网络化、 制造方法数字化、制造过程智能化。3. 敏捷制造理念在企业中的应用制造业是国民经济的基础
8、产业，其发达程度体现了一个国家的科学技术和社 会生产力发展水平。随着国内外市场竞争加剧，科学技术发展迅速，产品更新换 代速度加快及人们对产品多样化的需求增加，要求企业以批量生产的时间和成本 去生产具有个性化(客户化)的产品，这就是敏捷制造的生产模式。3.1敏捷制造的背景20世纪90年代，信息技术突飞猛进，信息化的浪潮汹涌而来，许多国家制 订了旨在提高自己国家在未来世界中的竞争地位、培养竞争优势的先进的制造计 划。在这一浪潮中，美国走在了世界的前列，给美国制造业改变生产方式提供了 强有力的支持，美国想凭借这一优势重造在制造领域的领先地位。在这种背景下, 一种面向对世纪的新型生产方式 敏捷制造(A
9、gile Manufacturing )的设想诞 生了。3.2敏捷制造的含义敏捷制造(Agile Manufacturing， AM)指的是制造企业能够把握市场机遇，及 时动态地重组生产系统，在最短的时间内向市场推出有利可图的、用户认可的、 高质量的产品。以计算机网络将本地的、异地的甚至异国的制造企业或制造资源 (设备、产品设计或工艺规程)联成一个整体，为共同的目的，进行协调的努力。 如果说，CIMS侧重于企业内部各部门、各环节之间的集成与信息交流，那么， 敏捷制造则发展企业之间的集成与信息交流。三大要素敏捷制造实际上主要包括三个要素：生产技术、管理和人力资源。供应商SCM国内外OEM客户WE
10、B服务器MES服务器3.3敏捷制造的生产技术敏捷制造企业是一种高度集成的组织。信息在制造、工程、市场研究、采购、 财务、仓储、销售、研究等部门之间连续的流动。各项工作是同时进行的，而不 是按顺序进行的。企业开发新产品，同时编制生产工艺规程，并进行产品销售。 设计工作不仅属于工程领域，也不只是工程与制造的结合。在从用材料制造产品 到产品最终报废的整个产品生命周期内，每一个阶段的代表都要参加产品设计。 信息不仅要在敏捷制造企业与其用户之间连续的流动，而且在敏捷制造系统中， 用户和供应厂家之间也是连续流动的。在敏捷制造系统中，用户和供应厂家在产 品设计和开发中都应起积极作用。每一个产品都可能要使用具
11、有高度交互性的网 络。同一家公司的、在实际上分散、在组织上分离的人员可以彼此合作，并且可 以与其它公司的人员合作。3.4敏捷制造的管理技术新产品投放市场的速度是确立竞争优势的重要手段。敏捷制造认为，推出新 产品的最快方法是选用不同公司的组织资源，然后把他们综合成单一的靠电子手 段联系的经营实体虚拟公司。在美国，虚拟公司运用国家的工业网络全 美工厂网络，把综合性工业数据库与服务结合起来，以便能够使公司集团创建并 运作控股虚拟公司，排出多企业合作和建立标准合作模型的法律障碍。敏捷制造企业应具有组织上的柔性，每一个项目都应采用与其能产生最大竞 争优势的管理手段。有时候可以采取内部多功能项目组形式，请
12、供应者和用户参 加项目组;有时候可以采用与其它公司合作的形式;有时可采取虚拟公司的形式。 有效的运用这些手段，就能充分利用公司的资源。在动态竞争环境中，充分利用 公司资源的关键是人员。柔性生产技术和柔性管理使敏捷制造企业的人员能够实 现他们自己提出的发明和合理化建议。没有一个一成不变的原则用来指导此类企 业的运行。唯一可行的长期指导原则是提供必要的物质资源和组织资源，支持人 员的创造性和主动性。3.5敏捷制造实例提到戴尔的成功，人们通常会归功于它的产品销售方式直销。然而，如 果没有直销背后有效的管理，戴尔的成功又从何谈起？我们总结出敏捷制造方 式，是传统工业企业、甚至是其许多行业企业，适应信息
13、化发展的必然趋势。看 看现有企业，其实就有些已在其生产方式和经营方式中采用了这一理念。细想一 下，戴尔的管理就在很多方面、很大程度上体现了敏捷制造的思想“速度最快、 最满足顾客要求的戴尔”。在全球商业界，戴尔计算机公司掀起了一场真正的革命。这场革命要真正按 照顾客的要求来设计制造产品，并把它在尽可能短的时间内送到客户手上。这种 以客户为导向的直接商业模式使戴尔像坐直升机一样进入了业界巨头的圈子，速 度和规模都令人目眩。今天，即使只按戴尔在互联网上的销售额来算，它也已经 排进财富500大公司的前125家了。和硅谷那些迅速发家的技术新贵不同的是，戴尔公司并不是以技术见长。它 孜孜以求并且也最拿手的
14、就是尽可能消弭一切中间环节。它其实是在组装市场， 在第一时间把市场需求和高度模块化的半成品组装起来，大大减少了市场流转的 时间和成本，从而使市场潜力充分地释放了出来。今天，戴尔已经成了速度的象 征。目前，戴尔的存货期只有6天，而中国IT巨头联想集团是30天。在一个以 10倍速疯狂演进的行业中，很少有公司能够像戴尔这样近乎完美地把握着市场 的节奏翩翩起舞。被喻为“汽车黑马”的东南（福建）汽车工业有限公司-迄今为止最大的海 峡两岸汽车合资生产企业，由台湾最大的汽车企业裕隆企业集团所属的中华汽车 公司与福建省汽车工业集团公司福州汽车厂各出资50%成立的。1995年，中华汽车和自己的100多家中下游企
15、业来福州考察，第二年留下 了 30多家配套零部件企业，这些企业组成团队，整体进入了位于福州闽侯县青 口镇的东南汽车城。它们原本已经在台湾合作多年，之间根本不需要磨合， 自然而然就与东南汽车的整车厂共存共荣。东南汽车城是以成为中国模范汽车生 产基地为目标规划的，整车厂与来自台湾的30家配套厂同时投入以建立完整的 上、下游产业。这种同类型企业扎堆发展的现象在经济学中被称为“群聚效应”。 这些紧密相联的企业在占地2993亩的东南汽车城里，依据方便运输的原则，根 据零部件的体积和重量，由近及远，顺序排列，最近的运输距离只有几十米远。 零部件不需要包装，不需要装车，一辆推车就送到线上，即用即送，即送即用
16、。 而且整车厂也不需要仓库，东南汽车基本上可以做到零库存。7年前要发展汽车 工业，福建曾不被许多人看好。但正是这种“散乱差小”的“先天不足”，反到 为台商和当地企业预留了发展的空间。事实上，东南汽车城里的整车厂和配套厂 就是一个“敏捷制造”的典范。得益于先进的“敏捷制造”生产模式，东南汽车在很短时间里就达到了九成 的国产化率，成本降低，竞争力显著提高。1995年7月，东南汽车第一台新车 投产下线，2002年产销量约达5万台，人均年产量26台、年产值373万元，平 均销售收入增长达141%。3.精益制造理念在企业中的应用3.1精益制造的含义概括起来，精益生产理念可凝聚为四句话：“贴近客户，善待员工，低成本， 零缺陷”，这已经成为世界企业共同追求的经营理念和价值观。实际上，精益生 产理念与现在流行的营销管理、人力资源管理、生产及财
