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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先进制造与管理概述20102010年年年年9 9月月月月1515日日日日刘永清刘永清 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
2、(BPR)； 6.数字化制造过程管理典型模式；7.数字化制造过程管理； 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
3、、民用制造业和军工制造业、传统制造业和现代制造业之分。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国国国家统计局分类标准家统计局分类标准家统计局分类标准家统计局分类标准通用通用/专用设备制造业、专用设备制造业、交通运输设备制造业、交通运输设备制造业、电气机械及器材制造业、电气机械及器材制造业、通信设备、计算机及通信设备、计算机及其他电子设备制造业其他电子设备制造业其它制造业其它制造业1.27%轻纺制造业轻纺制造业30.24%机械电子制机械电子制造业造业35.48%资源加工业资源加工业33.01%制造业共制造业共制造业共制造业共3030个行业分为三大类别个行业分为三大类别个行业分为
4、三大类别个行业分为三大类别纺织业、农副食品加工业纺织业、农副食品加工业食品制造业食品制造业烟草制造业烟草制造业服装、鞋、帽制品业服装、鞋、帽制品业石油加工、炼焦及核燃料加工业石油加工、炼焦及核燃料加工业非金属矿物制品业非金属矿物制品业黑色金属冶炼及其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：对原材料的一系列的转换加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）。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
5、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。（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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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世纪90年代后半期企企业业的的竞竞争争要要素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
11、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 成组技术成组技术 (相似性相似性)o CIM (集成集成)o 并行工程并行工程 (同步同步)o JIT (准确准确)o 智能制造系统智能制造系统 (智能智能)o 敏捷制造敏捷制造 (灵活灵活)o 精益生产精益生产 (简化简化)o CIPE (重组、标准化重组、标准化)o 业务过程重组业务过程重组BPR(重组重组)o 大规模定制生产大规模定制生产 MC (简化、灵活简
12、化、灵活)o 电子商务电子商务 ECo 协同产品商务协同产品商务CPC（网络化制造）（网络化制造）o .TQCSEK数数字字化化制制造造管管理理方方法法与与技技术术制制造造系系统统目目标标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。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
13、、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
14、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）
