质量控制第十一章

1、质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1 制造业生产模式概述 11.2 并行工程 11.3 精益生产 11.4 敏捷制造 11.5 虚拟制造 11.6 成组技术质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1 制造业生产模式概述 11.1.1 制造业生产模式的演变及产生背景11.1.2 现代制造生产模式创立基点及战略目标11.1.3 现代制造生产模式的管理质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.1 制造业生产模式的演变及产生背景1. 制造业生产模式的演变。 人类社会经历了原始社会、奴隶社会、封建社会、资本主义

2、社会等漫长的历史，但制造业及制造系统生产模式却始终处于手工制作的水平，19世纪初以来，才有了突飞猛进的发展，其发展大致经历了4个主要阶段：（1）手工与单件生产方式。（2）大批量生产方式。（3）柔性自动化生产方式。（4）高效、敏捷与集成经营生产方式。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.1 制造业生产模式的演变及产生背景1. 制造业生产模式的演变。（1）手工与单件生产方式。 从1765年瓦特蒸汽动力机的发明，促使制造业取得革命化的变化，引发了工业革命，出现了工场式的制造厂，从手工业到机器作业，从作坊到批量生产，生产率有了较大提高，揭开了近代工业化大生产的序幕。其基本特征是

3、: 采用手动操作的通用机床，按用户要求进行生产，生产的产品可靠性和一致性不能得到保证。 生产效率低，生产成本低。 生产者是拥有机器的作坊业主。 工厂组织结构松散，管理层次简单。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.1 制造业生产模式的演变及产生背景1. 制造业生产模式的演变。（2）大批量生产方式。 从19世纪中叶到20世纪中叶，由于E.惠特尼提出“互换性”与大批量生产，Oliwer 埃文斯将传送带引入生产系统， F.W.泰罗的“科学管理”, H.福特开创的汽车装配自动流水生产线，使制造业开始了第一次生产方式的转换，这种模式推动了工业化进程，为社会提供了大量的经济产品，促

4、进了市场经济的高度发展，成为各国仿效的生产方式。这一时期自动化技术的特点是：加工实现了部分或全部“自动化”，但完成某一项具体的加工任务，其工艺路径、加工尺寸、工具设置等，均需事先由人设定调试。而一旦设定调试完毕，整个工艺过程和工艺参数便不再变化，只能加工某一种固定的产品。因此，这种自动化技术可以称之为“刚性自动化技术”。其主要特征是： 实行从产品设计、加工制造到管理标准化和专业化生产。 采用移动式的装配线和高效的专用设备。 实行纵向一体化管理，把一切与最终产品相关的工作都归并到厂内自制。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.1 制造业生产模式的演变及产生背景1. 制造业

5、生产模式的演变。（3）柔性自动化生产方式。 从20世纪50年代开始，人们逐渐认识到刚性自动化的不足：劳动分工过于细化，导致大量功能障碍；对市场和用户需求的应变能力较低；纵向一体化的组织结构形成了臃肿官僚的“大而全”的塔形多层体制。 面对市场的多变性和顾客的个性化、产品品种和工艺过程的多样化以及生产计划与调度的动态性，迫使人们寻找新的生产方式，提高工业企业的柔性和生产率。随着计算机技术的出现，产生了“柔性自动化技术”。采用“柔性自动化技术”的生产线不仅能够自动地“做”，而且一旦加工目标确定，就知道应该“怎么做”。柔性自动化技术是当今机械制造业适应市场动态需求，加速产品更新的主要手段。采用柔性自动

6、化技术，不仅能够提高生产效率、减轻劳动强度，还能提高产品质量、缩短制造周期和交货期、大幅度降低成本，因而是各国机械制造业发展的重要趋势。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.1 制造业生产模式的演变及产生背景1. 制造业生产模式的演变。（3）柔性自动化生产方式。 1952年美国麻省理工学院试制成功世界上第一台数控铣床，揭开了柔性自动化的序幕；1958年研制成功“自动换刀镗铣加工中心”；1962年在数控技术基础上，研制成功第一台工业机器人、自动化仓库和自动导引小车；1966年出现了用一台大型通用计算机集中控制多台数控机床的“计算机数字控制机床(computer numer

7、ical control)”系统；1968年英国莫林公司和美国辛辛那提公司建造了第一台由计算机集中控制的自动化制造系统，定名为柔性制造系统；20世纪70年代出现了各种微型机数控系统、柔性制造单元、柔性生产线和自动化工厂。 以上这些技术进步和发展，标志着柔性生产的开始。与刚性自动化的工序分散，固定节拍和流水生产的特征相反，柔性自动化的共同特征是：工序相对集中，没有固定的节拍，物料的非顺序输送；将高效率和高柔性融于一体，生产成本低；具有较强灵活性和适应性。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.1 制造业生产模式的演变及产生背景1. 制造业生产模式的演变。（4）高效、敏捷与集

8、成经营生产方式。 自20世纪70年代以来，不同时期不同国家的经济增长、繁荣与停滞、衰退交替出现，企业所处的外部环境日趋复杂多变，使得现代企业面临一系列前所未有的挑战。 市场需求不断变化，消费者行为更加具有选择性，产品需求朝着多样化发展。 市场对产品性能、质量要求更高，使得产品寿命缩短。 国际合作成为科学发展的强大势头。 竞争日趋激烈。 技术的迅猛发展。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.1 制造业生产模式的演变及产生背景1. 制造业生产模式的演变。（4）高效、敏捷与集成经营生产方式。 为此，有关制造模式的新概念应运而生，例如：并行工程、精益生产、敏捷制造等，这些新方法

9、的出现，彻底动摇了原有的管理理论和生产方式，形成鲜明的管理特点。 以技术为中心转变为以人为中心，使技术的发展更加符合人类社会发展的需要。 企业的组织结构由金字塔式的多层次生产管理结构变为分布式扁平的网络结构。 由传统的顺序工作方式转变为并行工作方式。 制造系统的策略将集中在灵活组织社会资源，企业从按功能划分部门的固定组织形式转变为动态的、自主管理的小组工作组织形式。 质量是企业尊严和品牌价值的起点，在竞争策略上形成快速响应市场的制胜法宝。 企业之间从单纯竞争走向既有竞争，也有合作的路子。 技术创新成为新时期企业竞争的焦点。 两百多年来，“技术推动”和“市场牵引”对制造生产模式的发展起到无可替代

10、的作用。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.1 制造业生产模式的演变及产生背景2. 制造业生产模式产生的背景。 计算机的普及应用，是使制造业摆脱困境的有利契机。人们期望依靠制造技术的改进和管理方法的创新来解决问题，以单项的先进技术（如计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助工艺CAPP、物料需求计划MRP、通用技术GT、并行工程CE、柔性制造系统FMS等）和全面质量管理（TQC）作为工具与手段，来全面提高产品质量、赢得供货时间。单项先进制造技术和全面质量管理的应用确实取得了很大的成效，但在相应市场的灵活性方面并没有实质性的改观，而且，巨额投资和实际效果

11、形成了强烈反差，其中，以国内外应用MFS的教训最为深刻。至此，人们才意识到问题不在具体制造技术和管理方法本身，而是因为它们仍在大批量生产模式的旧框架之中。先进制造生产模式就是在对大批量生产模式的质疑、反思和扬弃中应运而生的。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.2 现代制造生产模式创立基点及战略目标1. 现代制造生产模式的创立基点。 科学技术的发展为适应市场新形势提供了可能性，工业发达国家进一步重视制造系统理论的研究，相继提出了一系列新概念、新模式，如计算机集成制造（CIM）、精益生产（LP）、敏捷生产（AM）、并行工程（CE）、全能制造系统（HMS）、经营程序再造（

12、BPR）等等。 制造系统的各种模式，既然有其相同的目标或目的，必然具有相似的功能或能力。因此，在研究或借鉴制造系统诸模式时，必须注意研究其依赖的条件，并根据自身情况而有所变异。 先进制造生产模式，是在新的市场环境下，将企业经营所涉及的各种资源、过程与组织进行一体化的并行处理，这就是所谓的集成经营。通过集成，使企业获得精细、敏捷、优质与高效的特征，以适应环境变化对质量、成本、服务及速度的新要求。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.2 现代制造生产模式创立基点及战略目标1. 现代制造生产模式的创立基点。 事实上，技术、组织与人三大资源集成，构成了现代企业制造生产方式的基

13、石，是经济增长的决定因素。其中，目前受到普遍重视的模式有：智能制造与柔性生产；精益生产；敏捷制造。为能实现制造企业的战略目标，可从几种途径入手：制造技术、人的作用和制造组织；所依赖的手段主要是投资和创新。由图11-1，可以看出它们的特点与区别。制造技术 人的作用 制造组织图11-1 先进制造生产模式创立的基点与途径质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.2 现代制造生产模式创立基点及战略目标2. 制造系统的工程属性和经济属性。 从工程的角度看，制造系统是一个由硬件、软件和人员构成的动态技术系统。它在物料、信息和能量的流动过程中，将原材料转变成产品，如图11-2所示。图11

14、-2 制造系统的工程模型质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.2 现代制造生产模式创立基点及战略目标2. 制造系统的工程属性和经济属性。 从经济角度看，制造系统作为一个企业，是一个由固定资产、流动资产和无形资产构成的动态经济系统，它在资金的流动过程中，使资产增值并获得收益，见图11-3。图11-3 制造系统的经济模型 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.2 现代制造生产模式创立基点及战略目标2. 制造系统的工程属性和经济属性。 在制造系统的工程和经济的两方面属性中，经济属性是最根本的属性。即：工程属性服从于经济属性的要求。一个从工程属性来看技术

15、性能很好，但从经济属性是亏损的制造系统，绝不是一个成功的制造系统。 在一个企业中，制造系统运营的主要形式，是实现资金与产品的互相转化，使其工程和经济两方面属性紧密联系起来。在经济、政策、法规以及社会效益等环境的约束条件下，持续地、最快最多地获得利润。为此，必须尽量增加销售额，同时尽力降低成本。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.2 现代制造生产模式创立基点及战略目标3. 运营目标对制造系统的功能要求。 先进制造生产方式的新模式虽然在考虑问题的层次、范围、角度和具体实施等方面有很大差别，但其目标却是一致的，其根本的运营目标是最大限度地获取利润。为实现此目标，应着力具备

16、并提高4种能力。时间竞争能力：产品上市快，生产周期短，交货及时。质量竞争能力：产品不仅可靠性高，而且用户满意。价格竞争能力：产品生产成本低，销售价格适中。创新竞争能力：产品有特色，生产有柔性，竞争有策略。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.2 现代制造生产模式创立基点及战略目标4. 现代市场模式的战略目标。 对比传统制造生产模式和先进制造生产模式的主要特征，可以概括出先进制造生产模式的主要战略目标及共性。（1）首要目标：获取生产有效性。（2）基本制造原则：制造资源集成。（3）经济性：源于制造资源的快速有效集成。（4）着眼于组织创新和人的因素发挥。（5）重视发挥新技术

17、和计算机信息的作用。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.3 现代制造生产模式的管理 任何事物的各个发展阶段，均有其创新和继承，个性和共性两个侧面，制造系统也不例外，它虽有创新却继承了过去的某些原理，其创新模式各有特色，抽取其沿用的原理和共性，从管理角度来看，先进制造生产模式依然存在有待解决的核心问题：1. 组织创新。 除了比谁的资源和技术具有关键性外，未来企业之间的竞争另一个决定性的因素就是组织的创新优化，制造系统的组织优化包括空间组织优化与时间组织优化。空间组织优化侧重于制造系统的结构优化，包括逻辑结构和物理结构优化。时间组织优化则主要针对信息流与物料流结构。质量控

18、制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.3 现代制造生产模式的管理 现代企业组织结构的特性主要体现在以下六方面：（1）灵活性。利用不同地区的现有资源，迅速组合成为没有围墙的超越空间约束的、靠电子手段联系的统一指挥的经营实体虚拟企业和虚拟单元。它具有企业功能上的不完整性、地域上的分散性和组织结构上的非永久性。这种组织结构不是固定不变的，可以根据目标和环境的变化进行组合，动态地调整组织结构。（2）分散性。由于知识、信息的分散性，制造企业面临的环境具有随机性、动态性和竞争性。企业内部管理日趋复杂，为了使资源信息快速、准确地提供给组织内各个潜在的决策者，也为了使决策者能迅速调动所需资源

19、，需要用信息网络将组织成员连接起来，形成组织结构的网络化。（3）动态性。要实现企业的目标，企业的组织结构将从传统的、递阶层次的“机械结构型”向更适合市场竞争的“化学分子型”和“生物细胞型”转变。成为扁平的多元化“神经网络”。这种组织结构在整个产品生产周期是动态变化的，可及时重组和解体。（4）并行性。产品开发工作虽然是有序的，但并不一定按简单的串行方式相连接，而是在时间坐标上互相重叠与交叉，小组内的成员并行工作，协同完成产品设计、制造、销售等任务。（5）独立性。项目组在企业内是相对独立的，项目负责人有权决策项目内的活动。（6）简单性。项目组内以简单的工艺流程来代替传统的整个工厂集中控制的复杂的流

20、程。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.3 现代制造生产模式的管理2. 集成经营。 号称“21世纪方式”的集成经营，其代表作“精细、敏捷与柔性”将成为21世纪的生产模式。集成经营是在新的市场环境下，运用系统集成思想与技术，将企业经营所涉及的各种资源、过程与活动进行一体化的并行处理。联合国在关于21世纪50年代，联合国首次指出并分析了技术、组织、人因三种资源对企业经营的关键作用。而后，人们又提出了由物料、信息及服务构成的“供应链”的概念，主张将市场、研究、开发、制造销售等方面作集成化考虑。此外，制造资源需求计划（MRP）、计算机集成制造系统（GIMS）等都是集成经营的体

21、现。特别是近年来提出的敏捷制造，则是一种打破传统经营所面临的组织、地域及时间壁垒的更高层次的集成经营，可实现国家乃至跨国范围内的集成经营。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.3 现代制造生产模式的管理3. 新的质量保证体系。 在目前消费者需求主体化、个性化和多样化的趋势下，对先进制造生产模式而言，质量成为多元化的问题，甚至是国际化问题。（1）三维质量观。 全面质量满意：包括产品整个生命周期中用户的满意程度；企业自身的满意；与自然和社会环境相适应，达到社会和国家的满意；达到国际社会的满意。 适度质量：这是质量的经济学问题，过高的、超过需要的质量人为造成资源浪费，过低则

22、达不到全面满意。 质量的时间性：市场瞬息万变，在目前时间点上是适度质量的产品，若干时间后则可能是不良质量的。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.3 现代制造生产模式的管理3. 新的质量保证体系。（2）新的质量保证体系。 先进制造市场模式的产生与发展，以及人类质量观念的不断更新，要求相当质量保障体系必须是着眼于战略层次、内容丰富的开放系统。从现代质量管理的理论角度讲，建立先进制造生产模式下质量保障体系应遵循以下3个基本原则。 人本原则：建立质量保障体系并使其正常有效运行，人是起决定性作用的资源和要素。 过程监控：只有识别、组织、建立和协调各项质量过程网络及其接口，才能创

23、造、改进和提供稳定的质量。 体系管理：任何一个组织，只有依据实际的环境条件，策划、建立和实施质量体系，才能管理有效。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.3 现代制造生产模式的管理4. 重组工程。 重组工程是对生产过程进行根本性的再思考和彻底的再设计，以求大幅度地提高现今生产过程所追求的主要绩效：成本、质量、服务和速度。它的实现，离不开以下4个基本观点。（1）过程观点：生产过程涉及为达到生产目的而实施的一组逻辑上相关的任务。它包括人、物流能源、设备等的逻辑组合和实现特定目标的工作程序，因而必定是有机联系的。（2）根本性的再思考：就是要摒弃过时的生产观点和管理思想，重新

24、深入思考“企业应该做什么”这一类基本问题。（3）彻底的再设计：就是要进行全面创新，而不仅是在某些方面的改进性活动。（4）大幅度提高绩效：这是重组工程的目的，也是衡量它是否成功的标志。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.3 现代制造生产模式的管理5. 以人为本。在先进制造系统中，人的因素越来越受到广泛重视，人的积极性能否充分发挥，对先进制造生产方式至关重要。所以管理的职能不再是对人的监督、控制和奖惩，而应是对人的关心、激励和培训。其实现途径为：（1）对各种不同特点和专业特长的人才优化组合。一个好的团队应该充分考虑到人才之间性格、专长和能力的互补，这样组合起来的群体作用

25、会大大超过个体之和。（2）创造以人为中心的企业文化和价值观。员工应该从控制对象转变为授权对象，尽可能让他们参与过程运营的日常决策，创建更加开放、更加简捷的交流报告机制。 （3）跨学科项目团队的建设将大大解放创造力，激发员工的积极性。必须具备“开放式”思维、“网络式”思维和“动态式”思维，从而为员工的学习和创新提供动力源泉。（4）团队之间的互相信任是团队成员合作的基础。信任是减少偷懒行为和增强合作绩效的最有效机制。团队内部的竞争与合作并存机制，将促进团队在已有核心能力的基础上不断创新。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.3 现代制造生产模式的管理6. 人机分工，人机匹

26、配。（1）人机分工原则。 人和机器各有所长，在制造系统中要加以分工，互相匹配，使整体功能优化，其分工原则为： 不宜用人者，完全由机器完成。 人可简易完成，机器极难完成或不能完成者，应由人去完成。 人、机均可完成者，可根据技术、经济条件，在两种方案中选择：以机为主，人作后备，以提高系统的可靠性；由人完成，条件具备时再向前者转化。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.3 现代制造生产模式的管理6. 人机分工，人机匹配。（2）人机系统均要考虑人文因素。 制造系统作为人机系统，其总体功能发挥的状况，取决于人的作用的发挥状况。但人与机器不同，其发挥作用的积极性、主动性、创造性和能

27、力，取决于如下人文因素： 激励政策。 良好企业文化和工作作风的建立。 充分的员工培训和继续教育。 合理的组织结构和岗位责任。 合理的运作规则和程序。 宜人的工作条件和环境。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.3 现代制造生产模式的管理7. 用分工协作代替全能。 在现代社会，分工协作原则被扩展应用于企业之间。 每个企业放弃全能，保留专长，各自发挥自身优势。利用企业间的分工协作，优势互补，实现共同目标。协作范围可以跨行业、跨地区以至跨国界。协作领域可以是产品零部件配套生产、新技术研究和新产品开发。企业间协作关系，不是由指令，而是由共同利益驱动，由协约来保证。 质量控制与

28、现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.1.3 现代制造生产模式的管理8. 用并行或交叉作业代替串行作业。 任何工程作业均有其流程特性，即先行工序和后续工序的顺序不能颠倒，亦不能同时进行。在符合流程特性的前提下，将串行作业改为并行或交叉作业，是缩短工作总周期的一种广为应用的方法。 在生产技术准备工作中，通过一体化和并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程），利用计算机网络和模拟仿真技术，对分布式进行的各种相关工作环节，按其流程顺序传送和反馈彼此相关信息。通过反复地相互迭代设计和仿真检验，使整个技术准备工作同时完成，这样，就会极大地缩短工作周期。 质量控制与现场管理 第十一章

29、现代制造生产模式概况 11.2 并行工程11.2.1 并行工程的概念 11.2.2 并行工程在国内外的发展与应用 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.2.1 并行工程的概念 并行工程的研究范围一般包括：并行工程管理与过程控制技术、并行设计技术、快速制造技术。 20世纪80年代前，并行工程在我国计划经济时代就已经有了很多成功范例，如找石油，原子弹，航天工程等等，并被成为社会主义优越性的表现之一，只不过当时没有起名叫并行工程罢了。并行工程自20世纪80年代提出以来，美国、欧共体和日本等发达国家均给予了高度重视，成立研究中心，并实施了一系列以并行工程为核心的政府支持计划。很多大

30、公司，如麦道公司、波音公司、西门子、IBM等也开始了并行工程实践的尝试，并取得了良好效果。 进入20世纪90年代，并行工程引起我国学术界的高度重视，成为我国制造业和自动化领域的研究热点，一些研究院所和高等院校均开始进行一些有针对性的研究工作。1995年“并行工程”正式作为关键技术列入863/CIMS研究计划，有关工业部门设立小型项目资助并行工程技术的预研工作。国内部分企业也开始运用并行工程的思想和方法来缩短产品开发周期，增强竞争能力。但是，无论从技术研究还是企业实践上，我国都落后于国际先进水平十年左右，许多工作仍处在探索阶段。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.2.1

31、并行工程的概念 1. 并行工程的定义和特点。（1）定义。 1988年美国国家防御分析研究所（IDAInstitute of Defense Analyze）完整地提出了并行工程（CEConcurrent Engineering）的概念，即“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。这种方法要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。并行工程的目标为提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间。并行工程的具体做法是：在产品开发初期，组织多种职能协同工作的项目组，使有关人员从一开始

32、就获得对新产品需求的要求和信息，积极研究涉及本部门的工作业务，并将所需要求提供给设计人员，使许多问题在开发早期就得到解决，从而保证了设计的质量，避免了大量的返工浪费。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.2.1 并行工程的概念 1. 并行工程的定义和特点。（2）特征。 并行交叉。它强调产品设计与工艺过程设计、生产技术准备、采购、生产等种种活动并行交叉进行。并行交叉有两种形式：一是按部件并行交叉，即将一个产品分成若干个部件，使各部件能并行交叉进行设计开发；二是对每单个部件，可以使其设计、工艺过程设计、生产技术准备、采购、生产等各种活动尽最大可能并行交叉进行。需要注意的是，并行

33、工程强调各种活动并行交叉，并不是也不可能违反产品开发过程必要的逻辑顺序和规律，不能取消或越过任何一个必经的阶段，而是在充分细分各种活动的基础上，找出各子活动之间的逻辑关系，将可以并行交叉的尽量并行交叉进行。 尽早开始工作。正因为强调各活动之间的并行交叉，以及并行工程为了争取时间，所以它强调人们要学会在信息不完备情况下就开始工作。因为根据传统观点，人们认为只有等到所有产品设计图纸全部完成以后才能进行工艺设计工作，所有工艺设计图完成后才能进行生产技术准备和采购，生产技术准备和采购完成后才能进行生产。正因为并行工程强调将各有关活动细化后进行并行交叉，因此很多工作要在我们传统上认为信息不完备的情况下进

34、行。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.2.1 并行工程的概念 1. 并行工程的定义和特点。（3）本质特点。 强调团队工作（Team Work）,团队精神和工作方式。一个人的能力总是有限的，他不可能同时精通产品从设计到售后服务各个方面的知识和技能，也不可能掌握各个方面的最新情报。因此，为了设计出便于加工、便于装配、便于维修、便于回收、便于使用的产品，就必须将产品整个生命周期中各个方面的专家，甚至包括潜在的用户都集中起来，形成专门的工作小组，大家共同工作，随时对设计出的产品和零件从各个方面进行审查，在集中了各方面专家的智慧后设计出来的产品，必然可以最大程度地满足上述要求。

35、 强调设计过程的并行性。并行性有两方面的含义：其一是在设计过程中，通过专家把关，同时考虑产品寿命循环的各个方面；其二是在设计阶段就可同时进行工艺（包括加工工艺、装配工艺和检验工艺）过程设计，并对工艺设计的结果进行计算机仿真，直至用快速原型法产生出产品的样件。 强调设计过程的系统性。设计、制造、管理等过程不再是一个个相互独立的单元，而要将它们纳入一个整体的系统来考虑，设计过程不仅出图纸和其他设计资料，还要进行质量控制、成本核算，也要产生进度计划等。 强调设计过程的快速反馈。并行过程强调对设计结果及时进行审查，并及时反馈给设计人员，这样，可以大大缩短设计时间，还可以保证将错误消灭在萌芽状态。 质量

36、控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.2.1 并行工程的概念 2. 并行工程在技术支撑上的需求。（1）一个完整的公共数据库。该数据库必须集成并行设计所需要的诸方面的知识、信息和数据，并且以统一的形式加以表达。（2）一个支持各方面人员并行工作（其中包括异地工作）的计算机网络系统。该系统可以实时、在线地在各个设计人员之间沟通信息，发现并调解冲突。（3）一套切合实际的计算机仿真模型和软件。它可以由一个设计方案预测、推断产品的制造及使用过程，发现所隐藏的问题。此问题是实施并行过程的瓶颈。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.2.1 并行工程的概念 3. 并行工程的

37、效益。（1）缩短产品投放市场的时间。（2）降低成本。（3）提高质量。（4）保证产品功能的实用性。（5）增强市场竞争能力。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.2.1 并行工程的概念 4. 在先进制造技术中的地位与作用。 并行工程在先进制造技术中具有承上启下的作用，这主要体现在两个方面：（1）并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技术支持下，将原来分别进行的工作在时间和空间上交叉、重迭，充分利用了原有技术，并吸收了当前迅速发展的计算机技术、信息技术的优秀成果，使其成为先进制造技术中的基础。（2）在并行工程中为了达到并行的目的，必须建立高度集成的主模型，通过它来实现不同部门人员

38、的协同工作；为了达到产品的一次设计成功，减少反复，它在许多部分应用了仿真技术；主模型的建立、局部仿真的应用等都包含在虚拟制造技术中，可以说并行工程的发展为虚拟制造技术的诞生创造了条件，虚拟制造技术将是以并行工程为基础的，并行工程的进一步发展方向是虚拟制造（Virtual Manufacturing）。所谓虚拟制造又叫拟实制造，它利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防措施，从而达到产品一次性制造成功，降低成本，缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产

39、模式概况 11.2.2 并行工程在国内外的发展与应用 1. 并行工程在国外的发展与应用。 1988 年，美国防御分析研究所以武器生产为背景，对传统的生产模式进行了分析，首次提出了并行工程的概念。特别是美国国防部高级房屋研究项目局与 1988 年 7 月在西弗吉尼亚大学投资 45 亿美元组建 CERC ，致力于设计、开发和推广 CE 使能技术，以提高产品的开发能力。 1986 年至1992年，是并行工程的研究与初步尝试阶段。美国国防部支持的 DARPA/DICE 计划，欧洲的ESPRIT&计划，日本的 IMS 计划等都进行了并行工程的研究。 1995年至今是新的发展阶段。从理论向实用化方向发展并

40、取得了明显的成效。 并行工程已从理论向实用化方向发展，越来越多的涉及航空、航天、汽车、电子、机械等领域的国际知名企业，通过实施并行工程取得了显著效益。如美国洛克希德 (Lockheed) 导弹与空间公司 (LMSC)于1992年10月接受了美国国防部(DOD)用于“战区空领域防御”(Thaad)的新型号导弹开发，该公司的导弹开发一般需要5年时间，而采用并行工程的方法，最终将产品开发周期缩短60%。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.2.2 并行工程在国内外的发展与应用 1. 并行工程在国外的发展与应用。 具体的实施步骤如下：（1）改进产品开发流程。在项目工作的前期，LM

41、SC花费了大量的精力对Thaad开发中的各个过程进行分析，并优化这些过程和开发过程支持系统。采用集成化的并行设计方法。（2）实现信息集成与共享。在设计和实验阶段，一些设计、工程变更、试验和实验等数据，都要进入数据库，并在各应用系统之间必须达到有效的信息集成与共享。（3）利用产品数据管理系统辅助并行设计。 LMSC 采用了一个成熟的工程数据管理系统辅助并行化产品开发。通过支持设计和工程信息及其使用的 7 个基本过程 ( 数据获取、存储、查询、分配、检查和标记、工作流管理及产品配置管理) ，来有效地管理它的工程数据。 CE带来的效益：导弹开发周期由过去的5年缩短到24个月，产品开发周期缩短60%。

42、大大缩短了设计评审与检查的时间(一般情况下仅需 3h)，并且提高了检查和设计的质量。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.2.2 并行工程在国内外的发展与应用 2. 并行工程在国内的发展与应用。 我国制造业要想进入世界竞争，必须增强自身的产品开发能力，并行工程是一个非常重要的选择。CE在中国的研究与应用分为以下几个阶段。（1）1992 年前是并行工程的预研阶段，863/CIMS年度计划和国家自然科学基金资助了一些并行工程相关技术的研究课题，如面向产品设计的智能DFM，并行设计方法研究，产品开发过程建模与仿真技术研究等。（2）1993年，863/CIMS主题组织清华大学、北

43、航、上海交大、华工和航天204所等单位，组成CE可行性论证小组，提出在 CIMS 实验工程的基础上开展CE的攻关研究。（3）1995年5月，863/CIMS 主题重大关键技术攻关项目“并行工程”正式立项，投入大量资金开展CE方法、关键技术和应用实施的研究。（4）1995年5月至1997年12月，进行了“并行工程”项目的攻关研究。1998 年至今，“并行工程”已有攻关成果并进一步深入研究，应用于航天等领域。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.2.2 并行工程在国内外的发展与应用 2. 并行工程在国内的发展与应用。 国内对CE的研究也已发展到了一定的高度，以下是几个成功应用并

44、行工程的典型范例。 西安飞机工业（集团）有限公司在已有软件系统的基础上，开发支持飞机内装饰并行工程的系统工具，包括：适用于飞机内装饰的CAID系统、DEA系统和模具的CAD/CAE/CAM系统，如Y7-200A内装饰设计制造并行工程。通过了过程建模与 PDM 实施，工业设计，DFA，并行工程环境下的模具CAD/CAM，飞机客舱内装饰数字化定义等技术手段。Y7-700A飞机内装饰工程中，研制周期从1.5年缩短到1年，减少设计更改60%以上，降低产品研制成本20%以上。 以波音 737-700垂直尾翼转包生产为例，研制周期缩短3个月，节约工装引进费用370万美元，减少样板1165块，合计人民币50

45、万元，减少标工、二类工装23项，合计人民币125万元，减少过渡模136项，合计人民币68万元，提高数控编程速度4-6倍，减少数控零件试切时间40%，工艺设计效率提高1.5倍等。齐齐哈尔铁路车辆并行工程中改进后的棚车开发流程。其改进的措施包括：在产品开发的早期阶段，就能够充分考虑冲压件、铸钢件等零件的可制造性问题和铁路货车的结构强度、刚度及动力学品质等产品性能问题，从而能够尽量减少设计错误，提高设计质量，同时增加DFX，使得在产品设计阶段即可考虑产品加工、装配和工艺等问题，提高一次设计成功的可能性。实现工艺和工装的并行开发，精简设计过程，制造系统与产品开发过程不构成大循环，从而缩短产品开发周期，

46、提高产品质量与水平。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.3 精益生产11.3.1 精益生产的内容 11.3.2 准时生产技术11.3.3 精益生产的定义和特征 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.3 精益生产 第二次世界大战以后，丰田汽车公司的丰田和大野考察了美国的福特汽车公司轿车厂。当时，福特汽车公司轿车厂日产7000辆轿车，比丰田公司一年的产量还要多。但丰田思考的却并非是仅简单地照搬福特的生产模式，他认为“那里的生产体制还有些改进的可能”。回到日本后，丰田和大野进行了一系列的探索和实验，根据日本国情（社会和文化背景、严格的上下级关系、团队工作精

47、神），建立了一整套新的生产管理体制，采用精益生产（Lean Production,LP）方式组织生产和管理，使丰田汽车的质量、产量和效益都跃上了一个新的台阶，变成世界汽车之王。与此同时，其他的汽车公司和别的行业也纷纷采用这种组织管理方式，使日本经济得到飞速发展。精益生产组合了手工作坊式的技艺性生产和大批量生产两者的优点，避免了技艺性生产高费用和大批量生产的高刚性。为此目的，精益生产采用的是由具有多种技能工人组成的工作小组和柔性很高的自动化设备。 精益生产的一切都是精简的：它只需要大批量生产一半的劳动强度、一半的制造空间、一半的工具投资、一半的产品开发时间、库存的大量减少、废品大量地减少和品种大

48、量地增加。两者的最大区别在于它们的最终目标上：大量生产强调“足够”好的质量，因此总是存在着缺陷；而精益生产则在不断降低价格、零缺陷、零库存和无限多的品种上追求完美性。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.3.1 精益生产的内容 1. 精益生产的出现。 我们可以通过一个实例来说明由丰田和大野创造的精益生产技术。 制造汽车覆盖件的冲压模的更换是个很大的问题。由于精度要求极高，模具的更换既昂贵又费时，需要极高技术的工人来完成。为了解决这个问题，在大批大量生产方式下，西方汽车制造商采用一组冲压机来生产同一种零件，于是，他们可以实现几个月甚至几年不更换模具。 对于20世纪50年代的

49、丰田公司，这种办法却行不通，他们没有足够的资金来购买好几百台冲压机用于汽车覆盖件的生产，他们必须用少数的几条生产线生产所有汽车的冲压件。于是，大野发明了一种快速更新模具新技术（Single Minute of Dies,SMOD法），这种技术使更换一副模具的时间从一天减少到3分钟，而且不需要专门的模具更换工。随后，大野发现了一个令人惊讶的事实小批量生产的成本比大批量生产更低。造成这种事实有两种原因：第一个原因是不需要大批量生产那样大的库存、设备和人员；第二个原因是在装配前，只有少量的零件被生产，发现错误可以立即更正。而在大批量生产中，零件总是被提前很多时间大批量地制造好，零件的错误只有到最后装

50、配时才会发现，造成大量的报废或返修。由此，大野得出一个结论，产品的库存时间应控制在两个小时以内。这也就是精益生产模式和零库存的起源。为了实现这一目标，必须有高度熟练的和高度责任感的工人组成的工作小组。当然，如果工人不能及时发现问题并随时解决，整个工厂的运行就会变得一团糟。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.3.1 精益生产的内容 2. 改变劳资关系，同舟共济。 在20世纪40年代末期，全球的经济形势不佳。日本丰田公司面临巨大的经营困难，提出解雇1/4的工人，这当然受到工人和工会的强烈反对。经过反复磋商，公司与工会最终达成协议：1/4的工人被解雇，公司的总管丰田辞职，作为

51、对公司经营失败的惩罚；其余的工人则可得到双倍的保证，一个是终身雇用，另一个是工资随着公司的工作年限同步增长而不与工种挂钩。 这样，工人成为公司的一员，享受公司的一切福利，且工龄越长工资越多。但如果他转移到另一家公司去工作，则他的工龄从零算起，收入会大大减少。在这种情况下，工人将自己的利益与公司的利益联系在一起，有主人翁的感觉，就会毕生为公司拼命工作。他们接受公司指派的任何工作，随时解决生产中出现的问题，还主动提出合理化建议，大家都积极维护公司的利益，这时，工人已成为公司获得更大的收益的资本，而且是比机器设备更重要的资本。公司为了充分发挥这些资本的作用，还不断对工人进行培训以提高工人的技能，使雇

52、员身上的能量得到最大的发挥。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.3.1 精益生产的内容 3. 发现问题随时修改。 在大批大量生产企业，由工艺师制定组装工艺，并由他负责提出改进工艺的办法。组装线上的工人只需按规定和要求重复地执行一些简单的动作。领班人不承担组装工作，他只需督促组装线工人执行规定。其他像维修工、清洁工、检验工均各司其职，发现问题无权当场处理，必须留到组装线终端的返修厂里给予纠正。还有一类工作属于“万能工”，用来顶替那些临时缺勤的工人，在大批大量生产工厂里，组装流水线一般不应停下来，否则无法保证产量，有问题的产品允许继续在流水线上走下去，直到组装完成后进行返修

53、。组装线上的工人只要完成自己的工作即可，被置于无足轻重的地位。对他们来说，放过错误并不会使他们受罚，反正错误后来总会被纠正。反之，任何使流水线停止的行动都会受到惩罚。这样做的结果是：造成错误的累积，甚至会由于最前面工序的一个错误而导致在返修现场大量拆卸返修工作。这种工作制度在多个方面造成惊人的浪费：首先，组装线以外的任何一个专职人员都没有对汽车生产产生增值，形成人力的浪费；而且最终产生的废品，导致材料、设备和生产过程（包括返修工时）的浪费。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.3.1 精益生产的内容 3. 发现问题随时修改。 因此，大野采取了截然相反的做法。首先，他把工人分

54、组，组长不仅要协调全组的工作，其本人也承担组装工作。组长领导的工作小组负责一套组装工序，要求大家共同努力，搞好他们的工作。其次，大野把清理工作现场，工具的小修和质量检查等任务也都交给小组，他还要求小组定期集体讨论，对改进工艺流程提出建议。这种小组化工作方式就是Tean Work（协同工作小组）和QC（质量管理）小组工作方式的来源，后来又进一步为项目组的概念，成为未来制造业的主要工作方式之一。接着，大野在每个工位都设置了一个拉线装置，并告诉工人，一旦发现问题，只要他们当时解决不了，就立即拉线让整个组装线停下来，然后整个小组都过来一起解决这个问题。这在大批大量生产中是不可思议的，在那里，只有专门负

55、责流水线的高级管理人员才有权让生产线停下来。而且，倾向于把出现的问题看成是随机事件，其思路是单纯的修复。大野则采取了另外的措施，他制订了一套解决问题的制度，告诉每个工人如何系统地追溯每个差错的基本原因，要层层深入地找问题的根源，对每个不明白的问题都要问个为什么，最后找出改进问题的措施，使这个问题不致于再发生。这是全面质量管理的思想之一。质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.3.1 精益生产的内容 3. 发现问题随时修改。 在大野刚刚把他的想法付诸实施时，组装车间一片混乱，组装线老是停下来，工人们也多半感到沮丧。但当所有的工作小组在识别问题，并找出其根本原因方面取得经验后，差

56、错的数量就大为减少。在今天的丰田组装厂，每个工人都有权让生产线停下来，但生产线几乎从来没停过。与此形成对照的是，在西方大批大量生产厂里，除组装线的主管以外其他任何人无权让生产线停下来，但生产线却经常停下来。停止的原因并不是为纠正错误，而是由于材料供应和协调问题。随着大野实验的进展，更惊人的是在生产线的终端，返修工作量不断减少，使得出厂汽车的质量稳步上升。理由很简单，因为专职质检人员，不管如何努力，他也不可能发现像汽车这样复杂产品（由10000多个零件组成）的所有差错（特别是组装后的差错）。 今天的丰田组装厂里，由于几乎没有返修作业，返修场地不复存在。而今天的许多大批大量生产厂，有20%的厂房面

57、积和25%的工时是用于返修的。最具有说服力的是实际交到用户手里的汽车质量。根据美国对顾客的调研报告显示，丰田汽车的缺陷是世界上最少的，可与德国豪华轿车的最佳水平相媲美。但是，这些德国豪华轿车是在总装厂里费了大量的调试工时才达到这样质量的。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.3.1 精益生产的内容 4. 供货环节。 制造一部汽车需要有上万个零件，并要把它们组装成100多个主要部件，最后组装成产品。要使得所有需要的零件都具有高的质量、低的价格，并且在恰好需要的时间到达装配工位，这是一个复杂的供货大系统。在大批大量生产厂，最早的企图是建立一个集权的订货系统，所有订货命令都来自

58、最高决策者。但是，即使是斯隆*创造的管理方式也无法圆满解决这个问题。因此，零件应自制还是外购，是大批量生产厂至今尚未从理论上解决的问题。 在美国汽车公司里，汽车上的一万多个零件和组成，都是由公司总部的技术人员负责设计，然后公司把图纸交给协作厂，再采取招标的方式选择合作厂家。在所有投标单位中，报价最低、质量满足要求、交货时间短的中标。汽车厂和协作厂之间的关系属于临时性质的，因为汽车厂常常在协作厂之间变动订货单，事先并不通知对方。当汽车工业的市场出现衰退时，每个公司都各自为自己打算，都以短期行为来处理业务上的联系。 质量控制与现场管理 第十一章 现代制造生产模式概况 11.3.1 精益生产的内容

59、4. 供货环节。 而丰田公司采取的却是另一种方法，把厂内自制的配套部分也分离出去，成为准独立的第一层次的协作单位，丰田公司保留了一部分股份。丰田公司与它们的关系，就和其他协作厂一样。此外，丰田公司还和它的协作厂在人员方面进行交流。当短期内负荷太大时，把自己的人员借给协作厂，有时，还把丰田公司的高级管理人员输送到协作厂去担任高级职务。同时，各协作单位都需密切参与丰田新产品开发，持有丰田公司和丰田集团其他成员的股份。这样，各协作厂与丰田公司之间互相依赖、生死与共，于是，丰田公司内部推行的一些管理体制，也可以推行到其协作单位，构成一个一环套一环的有机整体。在这种环境下，丰田公司以24小时为基础的实时

60、供货制才得以顺利推行。只有当下一个工序需要时才向上一个工序提出供货要求，上道工序可以在极短的时间内制造出所需要的零件并恰好在需要时送到下道工序，这就是著名的“拉动”式实时供货系统。与大批大量生产中的“推动”式具有本质性的区别。但是，这种系统的推行既很困难也面临着极大的风险，因为它几乎取消所有库存，当一个很小的部分发生故障，整个生产系统都会停止。而大野则认为：这正是JIT系统的优越性所在，由于取消了所有的供货安全措施，它就要求所有的人都时刻密切注意寻找系统可能出现的问题，将它们消灭在“萌芽”状态。经过20年的努力，丰田公司终于成功实现了实时供货制，在生产率、产品质量以及对市场的应变能力方面都取得