《先進(jìn)生產(chǎn)模式與自動(dòng)化制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢概述模版課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《先進(jìn)生產(chǎn)模式與自動(dòng)化制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢概述模版課件（58頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,第九章 先進(jìn)生產(chǎn)模式與自動(dòng)化制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,第一節(jié) 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),CIMS,第二節(jié) 精益生產(chǎn),LP,第三節(jié) 敏捷制造,AM,第四節(jié) 智能制造系統(tǒng)的基本概念,第五節(jié) 網(wǎng)絡(luò)化制造,第六節(jié) 可重構(gòu)制造系統(tǒng),第七節(jié) 快速原型制造技術(shù),第八節(jié) 自動(dòng)化制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,第一節(jié) 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),一、,CIM,與,CIMS,的基本概念,CIMS,是以系統(tǒng)工程理論為指導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)信息集成和適度自動(dòng)化，以過程重組和機(jī)構(gòu)精簡為手段，在企業(yè)信息系統(tǒng)的支持下，將制造企業(yè)的全部要素和全部經(jīng)營活動(dòng)集成為一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)

2、現(xiàn)以人為中心的柔性化生產(chǎn)，使企業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品成本、相關(guān)服務(wù)、交貨期和環(huán)境保護(hù)等方面均取得整體最佳效果。,經(jīng)營決策,中央計(jì)算機(jī),產(chǎn)品,CAD/CAM,圖形工作站,財(cái)務(wù)、人事、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)管理等,各職能部門計(jì)算機(jī),作業(yè)管理層計(jì)算機(jī),FMS,管理,其他生產(chǎn)單元管理,裝配管理,FMS,1,FMS,N,生產(chǎn)單元,1,生產(chǎn)單元,N,裝配單元,1,裝配單元,N,產(chǎn)品,產(chǎn)品質(zhì)量總檢驗(yàn),FMS,與生,產(chǎn)單元層,作業(yè),管理層,設(shè)計(jì),計(jì)劃層,經(jīng)營,決策層,MIS,二、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的組成,CIMS,由四個(gè)應(yīng)用分系統(tǒng)和兩個(gè)支撐分系統(tǒng)組成,1.,管理信息系統(tǒng),經(jīng)營管理、物料管理、

3、生產(chǎn)管理、人力資源管理,2.,工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng),工程設(shè)計(jì)、分析和制造,基本功能：,面向產(chǎn)品生命周期的建模,實(shí)現(xiàn),CAD/CAE/CAPP/CAM,的集成,主要功能模塊,（,1,）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析（,CAD/CAE,）,（,2,）計(jì)算機(jī)輔助制造（,CAM,）,管理信息系統(tǒng),工程設(shè),計(jì)系統(tǒng),質(zhì)量保,證系統(tǒng),制造,自動(dòng)化系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),CIMS,系統(tǒng)的基本組成,第二節(jié) 精益生產(chǎn),LP,一、精益生產(chǎn)的基本概念,精益生產(chǎn)的產(chǎn)生背景,20,世紀(jì),50,年代日本豐田汽車公司,1985,年美國,MIT,精益生產(chǎn),是貫徹以人為中心的思想，通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、運(yùn)行方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和市場需求等方面

4、的變革，精簡生產(chǎn)過程中一切無用、多余的東西，使生產(chǎn)系統(tǒng)能很快適應(yīng)用戶需求的不斷變化，并能最終達(dá)到包括市場供銷在內(nèi)的生產(chǎn)的各方面最好的結(jié)果。,二、精益生產(chǎn)的基本思想：,在企業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)上去除一切多余無用的東西，每個(gè)崗位的活動(dòng)安排是必須增值，不能增值的崗位和活動(dòng)一律撤銷，即,“消滅一切浪費(fèi)”和“不斷改善”,，在組織的各個(gè)層面上雇用多面手，并且應(yīng)用通用性強(qiáng)而自動(dòng)化程度又高的柔性制造設(shè)備來生產(chǎn)品種多變的產(chǎn)品。其主要的,支撐體系是準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（,JIM,）、全面質(zhì)量管理（,TQC,）、成組技術(shù)（,GT,）、彈性作業(yè)人數(shù)和尊重人性。,三、精益生產(chǎn)的特征：,重視客戶需求,重視人的作用,精簡一切生產(chǎn)中不創(chuàng)造價(jià)值的

5、工作,精益求精、持續(xù)不斷地改進(jìn)生產(chǎn)，降低成本，追求零廢品、零庫存和產(chǎn)品品種多樣化。,第三節(jié) 敏捷制造,AM,一、敏捷制造的基本概念,敏捷制造的基本原理：,采用標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，以分布結(jié)構(gòu)連接各類企業(yè)，構(gòu)造虛擬制造環(huán)境；以競爭合作為原則，在虛擬制造環(huán)境內(nèi)動(dòng)態(tài)選擇成員，組成面向任務(wù)的虛擬公司進(jìn)行快速生產(chǎn)；系統(tǒng)運(yùn)行的最大目標(biāo)是滿足客戶的要求。,定義,敏捷制造指的是制造企業(yè)能夠把握市場機(jī)遇，及時(shí)動(dòng)態(tài)地重組生產(chǎn)系統(tǒng)，在最短的時(shí)間內(nèi)向市場推出有利可圖的、用戶認(rèn)可的、高質(zhì)量的產(chǎn)品。一句話，,敏捷制造企業(yè)的一切活動(dòng)都是圍繞著快和好這兩個(gè)字進(jìn)行的，要求企業(yè)具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力。,敏捷

6、制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),敏捷制造的產(chǎn)生背景,敏捷制造是美國為了重新樹立其在全球制造業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)地位，而提出的一種面向,21,世紀(jì)的新型制造模式。它綜合了即時(shí)生產(chǎn)、制造資源規(guī)劃和精益生產(chǎn)等先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能系統(tǒng)全面地滿足高效低成本、高質(zhì)量多品種、迅速及時(shí)、動(dòng)態(tài)柔性等難以由一個(gè)統(tǒng)一生產(chǎn)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)管理目標(biāo)要求，代表著現(xiàn)代生產(chǎn)管理的最新發(fā)展。,虛擬企業(yè),a),虛擬企業(yè)的功能,b),虛擬企業(yè)的生命周期,敏捷制造的特點(diǎn),1.,敏捷制造對市場需求反應(yīng)敏捷,2.,敏捷制造是高度柔性化、無庫存的生產(chǎn)組織方式,3.,敏捷制造企業(yè)的生產(chǎn)成本與生產(chǎn)批量無關(guān),4.,產(chǎn)品服務(wù)可以全程面向用戶,5.,敏捷制造可以做

7、到充分的資源共享,6.敏捷制造可以充分發(fā)揮人的作用,敏捷制造企業(yè)的示意圖,第四節(jié) 智能制造系統(tǒng)的基本概念,一、,智能制造系統(tǒng)的基本概念,智能制造系統(tǒng),是一種由智能機(jī)器人和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它將人工智能技術(shù)融合進(jìn)制造系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，通過模擬人類專家的智能活動(dòng)，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等，取代或延伸制造環(huán)境中應(yīng)由人類專家完成的那部分活動(dòng)，使系統(tǒng)具有智能特征。,二、智能制造系統(tǒng)的發(fā)展概況,美國是智能制造思想的發(fā)源地,最早正式提出智能制造并付諸實(shí)施的是建立在美國普渡大學(xué)的智能制造國家工程中心。,美國其他大學(xué),歐洲,日本,三、智能制造系統(tǒng)的研究領(lǐng)域,智能設(shè)計(jì),智能機(jī)器人,智

8、能調(diào)度,智能辦公系統(tǒng),智能診斷,智能控制,第五節(jié) 網(wǎng)絡(luò)化制造,正在來臨的信息網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代,20,世紀(jì),90,年代以來，美國進(jìn)行了大量的信息化投資，微機(jī)累計(jì)產(chǎn)量在,8500,萬臺(tái)以上，同時(shí)微機(jī),VAN,網(wǎng)絡(luò)成員數(shù)量在,100,萬人以上。家用信息電器的電子手冊、系統(tǒng)手冊，以及美國阿波羅公司推出的個(gè)人數(shù)字輔助系統(tǒng)（,PDA,）等個(gè)人信息系統(tǒng)正在迅速普及。,正在來臨的信息網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代,由于文化和經(jīng)濟(jì)背景不同，國際市場并不僅僅是多個(gè)國家市場之和。全球市場更是一種考慮不同國家對產(chǎn)品的要求差異的新型國際市場。對現(xiàn)有的跨國公司和組織結(jié)構(gòu)、發(fā)展過程和策略進(jìn)行研究和調(diào)查分析后，得出不同國際制造網(wǎng)絡(luò)的模式及其關(guān)系，以及

9、如何向全球制造網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)發(fā)展的途徑，如圖中箭頭表示。,正在來臨的信息網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代,不同國際制造網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)系和發(fā)展途徑,正在來臨的信息網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代,這個(gè)從傳統(tǒng)的制造企業(yè)向全球制造網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的模型，按照公司的經(jīng)營策略、工廠的地理分布、文化背景以及技術(shù)和零部件供需來源可分為六種不同層次的模式：,GMC3,分散網(wǎng)絡(luò)化的全球制造模式；,GMC2,多國制造模式；,GMC1,區(qū)域制造模式；,EMC3,全球出口模式；,EMC2,多國出口模式；,EMC1,區(qū)域出口模式。,此外，各種模式之間并沒有嚴(yán)格的界限，甚至可以相互逆轉(zhuǎn)。,網(wǎng)絡(luò)上的虛擬企業(yè)及其虛擬制造信息 服務(wù)網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)化的全球制造不僅是跨國公司的未來，中小企業(yè)也

10、可以通過網(wǎng)絡(luò)上的虛擬企業(yè)來實(shí)現(xiàn)全球制造。事實(shí)上，跨國公司為了實(shí)現(xiàn)全球制造，也正在逐步分布化和虛擬化。,什么是網(wǎng)絡(luò)上的虛擬企業(yè)？這里的“虛擬”并非沒有。推出高質(zhì)量、低成本的新產(chǎn)品最快的辦法是利用不同地區(qū)的現(xiàn)有資源，把它們迅速組合成為一種沒有圍墻的、超越空間約束的、靠電子手段聯(lián)系的、統(tǒng)一指揮的經(jīng)營實(shí)體,網(wǎng)絡(luò)上的虛擬企業(yè)。網(wǎng)絡(luò)上的虛擬企業(yè)的特點(diǎn)是企業(yè)功能上的不完整性、地域上的分散性和組織結(jié)構(gòu)上的非永久性，即：,功能的虛擬化；組織的虛擬化；地域的虛擬化。,全球制造模式中的制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù),全球制造模式中的產(chǎn)品開發(fā)、市場營銷、加工制造、裝配調(diào)試是分布在不同的地點(diǎn)，通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)加

11、以連接，實(shí)現(xiàn)文件、數(shù)據(jù)、圖像和聲音的同時(shí)傳送，各企業(yè)間的刀具和夾具的管理，零件圖紙數(shù)控程序的編制方法、管理和分配，以及數(shù)控機(jī)床可用性的保證體系。如下圖,:,全球制造模式中的制造系統(tǒng)及設(shè)備的控制技術(shù),全球制造模式中的制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù),（,1,）數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)及其后置處理。,（,2,）工夾具管理 一個(gè)工夾具管理系統(tǒng)應(yīng)具有以下幾方面的功能：,工夾具供應(yīng)數(shù)據(jù)庫；,刀、夾具數(shù)據(jù)庫，包括模塊化刀、夾具各組成部分的圖形庫；,全球制造模式中的制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù),工夾具裝配數(shù)據(jù)庫；,刀具調(diào)整數(shù)據(jù)庫；,切削用量數(shù)據(jù)庫；,輸出具有刀具簡圖的刀具調(diào)整單；,工夾具,CAD,系統(tǒng)，如刀具與夾具之間的碰撞檢

12、查等。,全球制造模式中的制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù),（,3,）,DNC,（,Distribute Numerical Control,）數(shù)據(jù)程序管理及分配系統(tǒng),（,4,）制造系統(tǒng)與設(shè)備的控制技術(shù)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化,第六節(jié)可重構(gòu)制造系統(tǒng),一、可重構(gòu)制造系統(tǒng)的概念,可重構(gòu)制造系統(tǒng)是以產(chǎn)品全生命周期理論為指導(dǎo)，以報(bào)廢設(shè)備及其零部件的循環(huán)使用和反復(fù)利用為目的，以報(bào)廢產(chǎn)品為毛坯，采用先進(jìn)再制造成形技術(shù)，使報(bào)廢設(shè)備及其零部件恢復(fù)尺寸、形狀和性能，形成再制造產(chǎn)品的一系列技術(shù)措施或工程活動(dòng)的總稱。,再制造工藝路線簡圖,二、可重構(gòu)制造系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析,隨著資源的日益枯竭和環(huán)境污染的加劇，人們逐漸認(rèn)識(shí)到可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)

13、略的重要意義，并不斷探索實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的手段。再制造工程就是在人類對資源要求的日益增長和對環(huán)境保護(hù)的迫切需要的情況下，形成的一門新的工程學(xué)科，因其巨大的資源、環(huán)境、社會(huì)效益而受到世界各國的重視，成為落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要技術(shù)支撐。,可重構(gòu)制造系統(tǒng)是廢舊裝備高技術(shù)維修的產(chǎn)業(yè)化工程，再制造出來的產(chǎn)品是新產(chǎn)品而不是舊產(chǎn)品，其重要特征是,再制造產(chǎn)品質(zhì)量和性能可以達(dá)到或超過新品，而成本卻只有新品的,50%,，制造過程節(jié)能,60%,，節(jié)材,70%,，對環(huán)境的不良影響顯著降低,。,三、可重構(gòu)制造系統(tǒng)的特點(diǎn),1.,資源效益,2.,環(huán)保效益,3.,社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,第七節(jié)快速原型制造技術(shù),一、快速成形技術(shù)概述,1

14、.,快速成形的概念,快速成形技術(shù)是一種用材料逐層或逐點(diǎn)堆積出制件的新型加工技術(shù)。,快速成形技術(shù)不采用常規(guī)的模具或刀具來加工工件，而是利用光、電、熱等手段，通過固化、燒結(jié)、粘結(jié)、熔結(jié)、聚合作用或化學(xué)作用等方式，有選擇地固化（或粘結(jié)）液體（或固體）材料，從而實(shí)現(xiàn)材料的遷移和堆積，形成所需要的原型零件。,傳統(tǒng)加工與快速成形比較,a),傳統(tǒng)加工,b),快速成形,三維地形模型的制作,2.,快速成形技術(shù)的歷史,2.,快速成形技術(shù)的原理,首先要用,CAD,軟件設(shè)計(jì)出所需零件的計(jì)算機(jī)三維模型；然后根據(jù)工藝要求，將三維模型按一定的厚度進(jìn)行離散，從而將原來的三維模型轉(zhuǎn)變?yōu)槎S平面信息，接著對分層后的信息進(jìn)行處理，

15、產(chǎn)生數(shù)控代碼；最后，數(shù)控系統(tǒng)以平面加工的方式，有序地連續(xù)地加工出每個(gè)薄層，并使它們自動(dòng)粘接而成形。,快速成形技術(shù)的原理,3.,快速成形的過程,前處理,分層疊加成形,后處理,快速成形產(chǎn)品,4,.三維建模,立體光刻的設(shè)備及產(chǎn)品,5.,快速成形技術(shù)的特點(diǎn),適合于加工復(fù)雜零件,自動(dòng)化程度高,加工周期短，成本低,制造過程具有高柔性,技術(shù)集成度高,設(shè)計(jì)制造一體化,使用材料類型多,屬非接觸加工,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,熔融沉積成形的設(shè)備及產(chǎn)品,6.,快速成形技術(shù)的應(yīng)用,用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)估與校審,用于產(chǎn)品工程功能試驗(yàn),用作廠商與客戶的交流手段,用于快速模具制造,用于快速直接制造,應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、建筑等行業(yè),分層實(shí)體制造工藝的

16、設(shè)備及產(chǎn)品,返回目錄,1.,材料及制造方法的發(fā)展,材料的發(fā)展與產(chǎn)品的發(fā)展密切相關(guān)，繼,1770,年瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)以后，陸續(xù)出現(xiàn)了,Daimler,汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、,Parson,蒸汽輪機(jī)、高速斜齒輪柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，,1910,年左右出現(xiàn)了滾動(dòng)軸承，以后又發(fā)展了燃汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。,20,世紀(jì),50,年代以后，則出現(xiàn)了導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星，而今天宇宙飛船、載人空間站已成現(xiàn)實(shí)，目前正在向星際探測器等宇航新時(shí)代邁進(jìn)。,第八節(jié) 自動(dòng)化制造系統(tǒng)的發(fā)展,市場和需求推動(dòng)了產(chǎn)品的發(fā)展，產(chǎn)品的發(fā)展給材料的發(fā)展提出了新的要求，同時(shí)促進(jìn)了材料技術(shù)的發(fā)展，這就要求制造工藝和方法能快速適應(yīng)這一發(fā)展的要求，使它們相互依賴、共同發(fā)展。

17、因此研究開發(fā)新材料，新工藝是機(jī)械工業(yè)永無止境的追求目標(biāo)。,1.,材料及制造方法的發(fā)展,保證零件加工質(zhì)量是機(jī)械加工方法要解決的首要問題，加工質(zhì)量的指標(biāo)中最重要的是加工精度。保證加工精度是指限制加工方法產(chǎn)生的誤差值，使它限定在允許的范圍之內(nèi)；而提高加工精度是指需要減少加工誤差值。生產(chǎn)的發(fā)展要求不斷提高機(jī)器的工作精度和運(yùn)轉(zhuǎn)精度，為此必須相應(yīng)地提高零件的尺寸和幾何形狀精度。,2.,加工質(zhì)量的發(fā)展,2.,加工質(zhì)量的發(fā)展,各年代達(dá)到的加工精度的大致情況如圖1-1所示。,3.,制造自動(dòng)化的發(fā)展,自從,1913,年,Ford,建立第一條裝配流水線開始，到,1952,年,MIT,發(fā)明第一臺(tái)三軸立式數(shù)控銑床，揭開

18、數(shù)字化制造的序幕，經(jīng)過近幾十年的探索和發(fā)展，制造自動(dòng)化技術(shù)得到了飛速發(fā)展，并已進(jìn)入了實(shí)用化階段，,90,年代以來，制造的理念發(fā)生了質(zhì)的變化，相應(yīng)地提出了許多制造自動(dòng)化新技術(shù)?；仡櫚l(fā)展歷史，制造自動(dòng)化技術(shù)大約經(jīng)歷了五個(gè)階段。如圖所示。,3.,制造自動(dòng)化的發(fā)展,3.,制造自動(dòng)化的發(fā)展,可以預(yù)見未來制造自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展可以用“七化”來描述，它們是：,1,）制造集成化,2,）制造智能化,3,）制造敏捷化,4,）制造虛擬化,5,）制造網(wǎng)絡(luò)化,6,）制造全球化,7,）制造綠色化,1.,一,個(gè)公司不成功，很快會(huì)有人知道的，市場上沒有瞎子，內(nèi)部有矛盾，你的對手會(huì)很高興的。而且公司內(nèi)一個(gè)小小的問題，傳到市場上就

19、是一個(gè)大的問題。因?yàn)闀?huì)有人在研究你們，你的對手會(huì)告訴你一切,。,2.,所以,，一個(gè)團(tuán)隊(duì)，首先要思想一致，才能應(yīng)對外面市場的殘酷戰(zhàn)斗，在家里一團(tuán)糟，意見分歧，人心渙散，出去是打不贏戰(zhàn)斗的,。,3.,禮儀,是一門綜合性較強(qiáng)的行為科學(xué)，是指在人際交往中，自始至終地以一定的，約定俗成的程序、方式來表現(xiàn)的律已、敬人的完整行為,。,4.,男士,可將雙腿分開略向前伸，如長時(shí)間端坐，可雙腿交叉重疊，但要注意將上面的腿向回收，腳尖向下,。,5.,優(yōu)雅,的蹲姿的基本要領(lǐng)是：一腳在前，一腳在后，兩腿向下蹲，前腳全著地，小腿基本垂直于地面，腳后跟提起，腳掌著地，臀部,向下。,6.,標(biāo)準(zhǔn),的行走姿勢，要以端正的站立姿態(tài)為基礎(chǔ)。其要領(lǐng)是：以大關(guān)節(jié)帶動(dòng)小關(guān)節(jié)，排除多余的肌肉緊張，要走得輕巧、自如、穩(wěn)健、大方。,7.,給予,任何人同等的待遇，一視同仁，不卑不亢，這種公平的態(tài)度，容易為自己贏得朋友，也有利于公司良好待人接物形象宣傳,。,8.,手心向上，介紹時(shí)一般應(yīng)站立，特殊情況下年長者和女士可除外，在宴會(huì)或會(huì)談桌上可以不起立，微笑點(diǎn)頭示意即可。,9.,乘汽車時(shí)，通常是遵循右為上，左為下，后為上，前為下的原則，故一般情況下，司機(jī)后排右側(cè)是上賓席,