生产系统学课件

生产系统学第六章独立制造岛第一节独立制造岛概述企业现状分析表明：技术并不是唯一的决定性因素，生产组织结构的改革、人员素质的提高是企业从新技术中获得更大潜在效益的重要源泉。因而，必须把企业的改制、改组和改造结合起来，重新考虑生产系统的结构、组织和功能的再划分，使生产系统具有更大的柔性和开放性，以增强企业的市场竞争能力。一、问题的提出第一节独立制造岛概述在本世纪初，福特提出了流水生产线的构思。二次世界大战之后，丰田英二与大野耐一在日本的丰田汽车公司首创了“精益生产”的概念。80年代以来，在工业化国家中，作为迈向工厂自动化的第一步，柔性制造系统已获得了实际应用。第一节独立制造岛概述将加工若干相似零件族的制造设备组合在合一起，在关键工序上采用数控机床优化劳动组合，将有一定素质的工人集合为一个小组，发挥集体智慧和协作的能力。在计算机软件支持下，由这个小组独立自主地使用一定的设备去组织生产图6-1独立制造岛的技术构思第一节独立制造岛概述二、独立制造岛的基本概念独立制造岛是以成组技术为基础，数控机床为核心，数控机床与普通机床并存，强调信息流的自动化，以软取胜和以人为中心的生产方式。第一节独立制造岛概述二、独立制造岛的基本概念它要求组织、人员和技术三者的有机集成，面向车间，权力下放，综合治理，并以获取经济效益为主要目标。可以认为，它是一种适合中国国情的、面向21世纪的综合技术。它的基本构思是，首先按照成组技术的原理，将零件划分为不同零件族，再把一组适合加工若干族零件的机床集中在一起，形成加工过程相对封闭的单元。然后，由若干熟练工人组成的小组在计算机的软件支持下，相对独立自主地去组织生产。第二节独立单元综合制造和管理系统“独立”的概念指的是，在多层次的总体生产结构中，对一个有限的生产实施区域独立制造岛，给予一定的决策和实施自主权。岛里工作的人，在其职能范围内，对生产准备和生产指挥行使必要的决策权，并且负责对决策的结果进行实施和监控，形成了相对独立的、区域自治的生产单元。独立制造岛建成后，把技术准备、生产指挥和制造过程三者有机地连成一体。再由若干个独立制造岛构成独立单元综合制造和管理系统，形成以独立制造岛为基础的新型企业，如图6-2所示。采取这种可裂化的、网络分布式和自主管理的生产体系是一种明显的世界潮流和发展趋势之一。第二节独立单元综合制造和管理系统粗略的主生产计划生产指挥协调系统:::::干扰、负荷报告任务完成期限相对独立自主的、分布的生产体系独立制造岛1独立制造岛3独立制造岛4独立制造岛2企业资源计划图6-2独立单元综合制造和管理系统第二节独立单元综合制造和管理系统主生产计划和控制系统制定全厂性的粗略生产计划，给出每个独立制造岛的加工任务块（一组加工任务）和最终交货期限，并粗略地进行生产能力的平衡。各独立制造岛自行制订详细的作业计划，并相互协调和独立自主地进行生产调度和生产控制，如图6-3所示。第二节独立单元综合制造和管理系统第三节闭闭环的生产调调节和控制若把整个企业业看作为一个个多级的、串串联和并联的的复杂调节回回路，独立制制造岛则是企企业整体结构构中的一个局部闭环调节节回路。第三节闭闭环的生产调调节和控制:MAHOINDEXTRAUB组织或技术上的干扰任务投放工况/机器数据采集计划仿真:MAHOINDEXTRAUB统计分析后反馈至主生产计划系统作业排序生产监控制造大纲目标范围预定策略预定目标仿真反馈实际反馈计划反馈实际状态设定值实际数据设定值实际状态设定值生产指挥系统统的功能和调调节过程第三节闭闭环的生产调调节和控制传统的制造企企业的结构是是厂部车间工段班组形式，是是一种开环的的、纵向和横横向严格分工工的生产组织织结构。这种结构信息息传递环节多多，速度慢，，调节迟缓，，在日常生产产中发生的许许多问题，往往往需要开会会研究，层层层请示，不能能及时得到处处理，造成人人力、时间和和物资的浪费费，使企业生生产效率降低低，缺乏市场场竞争能力。。第三节闭闭环的生产调调节和控制采用独立单元元综合制造和和管理系统后后，企业的主主生产计划以以制造大纲（（月生产计划划）的形式对对独立制造岛岛下达加工任任务。独立制制造岛的生产产指挥系统按按此进行初步步作业排序，，然后按照排排序的结果进进行作业计划划仿真。仿真真系统对此排排序作出评价价，并反馈给给作业排序模模块，这是第一轮闭环调调节。当按照仿真结结果修改后的的作业计划投投放任务后，，必然会遇到到组织或技术术上的干扰，，如停工待料料、机床故障障等，打破了了预定的计划划。工况和机机器数据采集集系统将采集集到的实际数数据分别提供供给生产监控控和任务投放放模块，生产产监控和任务务投放模块根根据实际生产产情况调整制制造策略和投投放速度及顺顺序，进行实实时生产调度度，这是第二二轮轮的的闭闭环环调调节节过过程程。。生产产监监控控模模块块将将每每周周生生产产工工况况进进行行统统计计分分析析后后，，反反馈馈给给主主生生产产计计划划系系统统，，为为制制定定下下个个月月的的生生产产大大纲纲提提供供实实际际数数据据，，这这是是第三三轮轮的的闭闭环环调调节节过过程程。。第四四节节独独立立制制造造岛岛的的特特征征、、功功能能和和结结构构（1））以以成成组组技技术术为为基基础础（2））数数控控机机床床与与普普通通机机床床并并存存（3））以以软软件件取取胜胜（4））综综合合治治理理、、权权力力下下放放一、、独独立立制制造造岛岛的的主主要要特特征征第四四节节独独立立制制造造岛岛的的特特征征、、功功能能和和结结构构（1））以以成成组组技技术术为为基基础础建立立独独立立制制造造岛岛的的基基本本出出发发点点，，就就是是以以成成组组技技术术为为基基础础，，根根据据对对零零件件谱谱的的分分析析，，把把零零件件划划分分为为不不同同的的零零件件族族，，确确定定典典型型的的工工艺艺过过程程和和典典型型特特征征表表面面的的加加工工方方法法。。简简言言之之，，独立立制制造造岛岛就就是是一一种种面面向向对对象象的的、、把把形形状状和和尺尺寸寸以以及及工工艺艺相相似似的的零零件件族族组组合合在在一一起起进进行行生生产产的的制制造造系系统统。。第四四节节独独立立制制造造岛岛的的特特征征、、功功能能和和结结构构（2））数数控控机机床床与与普普通通机机床床并并存存建数数控控机机床床是是一一种种高高效效率率和和高高柔柔性性的的自自动动化化机机床床。。但但限限于于资资金金和和技技术术力力量量，，我我国国在在近近年年内内还还只只能能有有计计划划、、有有步步骤骤地地推推广广数数控控机机床床。。目目前前，，全全国国数数控控机机床床拥拥有有量量约约占占机机床床总总拥拥有有量量的的3-5%。。与与国国外外还还有有很很大大的的差差距距。。即即使使在在工工业业发发达达的的美美国国、、德德国国和和日日本本，，数数控控机机床床也也仅仅约约为为机机床床总总拥拥有有量量的的20%至至30%。。所所以以在在相相当当长长的的一一段段时时间间内内，，数数控控机机床床和和普普通通机机床床共共存存是是必必然然的的。。第四节节独独立制制造岛岛的特特征、、功能能和结结构（3））以软软件取取胜开发计计算机机软件件，投投资少少，见见效快快，可可以充充分发发挥我我国智智力资资源的的优势势，借借助软软件来来弥补补高价价格硬硬件不不足。。因为为计算算机的的应用用，使使制造造和管管理的的信息息传递递加快快，资资源得得以共共享，，从而而使生生产和和技术术部门门的工工作效效率和和管理理水平平得到到明显显的提提高。。实践践证明明，独独立制制造岛岛中开开发的的计算算机集集成的的系统统，大大大缩缩短了了技术术准备备和生生产的的周期期，并并提高高了各各种技技术文文件编编制的的质量量。第四节独独立制造岛岛的特征、、功能和结结构（4）综合合治理、权权力下放工厂厂部对对独立制造造岛仅是下下达生产指指令（生产产任务、数数量、完成成日期），，独立制造造岛以“承承包合同””方式去执执行。他们们自行编制制作业计划划、工艺规规程和数控控程序，分分配和安排排生产任务务，进行生生产调度和和操作机床床，打破了了科室和车车间的界限限。由于大大部分权力力下放，由由制造岛独独立自主地地去组织生生产和管理理，发挥人人的积极因因素，起到到减少环节节、加速信信息流和物物料流的作作用，达到到综合治理理的目的。。第四节独独立制造岛岛的特征、、功能和结结构第四节独独立制造岛岛的特征、、功能和结结构（1）工艺艺编制（2）数控控编程（3）计划划调度（4）物料料管理（5）质量量控制二、独立制制造岛的功功能第四节独独立制造岛岛的特征、、功能和结结构:独立制造岛

生产控制层面的功能⑴编制工艺规程和数控程序⑵编制作业计划⑶短期负荷能力平衡⑷确定任务投放顺序⑸生产调度和控制纵向"独立"制造过程层面内的功能⑴毛坯的准备⑵工夹具和在制品的管理⑶机床操作⑷质量控制⑸设备保养横向"独立"图6-7不同同层面内的的功能及其其传递第四节独独立制造岛岛的特征、、功能和结结构三、系统结结构第四节独独立制造岛岛的特征、、功能和结结构独立制造岛岛的生产指指挥系统第四节独独立制造岛岛的特征、、功能和结结构独立制造岛岛之间的两两级协调第五节不不同柔性性制造技术术方案的比比较各种柔性制制造技术方方案的比较较功

能硬

件

功

能软

件

功

能柔性制造技术方案自动加工自动换刀多种工艺方法自动工件输送自动刀具输送工况数据采集数控程序管理实时生产调度作业计划编制工艺过程设计系统FMSllllmmllmm系统FMClllmmmmmmm系统AMImmlmmlllll单台FMCllllmmmmmm单台MClllm单台CNClm

注：FMS-柔性制造系统；FMC-柔性制造单元；AMI--独立制造岛；MC-加工中心；CNC-数控机床；

l具有m可能具有第五节不不同柔性制制造技术方方案的比较较不同柔性制制造方案的的适用范围围影

响

因

素独立制造岛柔性制造单元柔性制造系统零件形状复杂JJC零件形状简单JKL工序数目较多KLC工序数目较少JCK加工时间较长JCJ加工时间较短CKK工艺方法复杂KLJ工艺方法简单JJK加工费用较高JJC加工费用较低CJJ加工批量较大KJJ加工批量较小CCJ任务变化经常CCJ任务变化不多LJJ任务经常重复CCC任务不大重复CLL零件相似性高CCC零件相似性低JKL负荷波动较大CLK负荷波动较小JCC人员素质较高CLK人员素质较低LLL材料切削性能好CKL材料切削性能差CCCC-最好，J-较好；K-尚可；L-不适宜第六节生生产组织织的变革一、新的生生产组织模模式技术技术人员素质生产组织人员素质生产组织ABCD1234ABCD1234监督者组织者每个工人独立完成一种任务一个小组共同完成一组任务强调小组内部协调每个工人尽可能是多面手。强调工人服从领导每个工人只熟悉一种技能。传统的生产组织模式新的集成概念和生产组织模式第六节生生产组织织的变革最大的分工工和简单的的工作；最少的智能能工作内容容；众多的从属属关系。泰勒管理原原则具有尽尽可能分工工的特点：：高素质的工工作人员从从事熟练技技术工作；；较多的智能能工作内容容；管理层次减减少，基层层自主性加加强。以“人”为为中心的生生产组织原原则将遵循循“尽可能能适应人的的心理需要要”的观点点：第六节生生产组织织的变革一、新的生生产组织模模式技术技术人员素质生产组织人员素质生产组织ABCD1234ABCD1234监督者组织者每个工人独立完成一种任务一个小组共同完成一组任务强调小组内部协调每个工人尽可能是多面手。强调工人服从领导每个工人只熟悉一种技能。传统的生产组织模式新的集成概念和生产组织模式第六节生生产组织织的变革二、“社会会技术”系统统建立相对独独立的生产产组织单位位，把一组组任务（任任务块）交交给一个相相对独立的的生产组织织单元，在在以模块方方式相互连连接的网络络中整个建建立生产过过程的组织织；制造过程与与生产组织织统一，生生产组织单单元对产品品的数量和和质量全面面负责；生产单元中中，各工序序间的内部部关系平等等。这是互互相理解和和支持的决决定性条件件；波动和干扰扰自动调节节，这就意意味着波动动和干扰能能够一开始始出现就被被调节平衡衡，因而也也就不再以以失控的形形式从一个个生产组织织单元转移移到另一个个单元中去去；单元负责人人和所有成成员之间的的合作特别别重要，他他必须确保保相对独立立的生产组组织单元的的自我调节节与外界联联系，它不不是监督者者，而主要要是组织者者。第六节生生产产组织的的变革三、工作作设计和和劳动制制度现代“社社会─技技术”系系统的设设计原理理还提出出了正确确的工作作设计的的问题。。它强调调在劳动动中促进进人类个个性的发发展，并并通过外外界的和和内在的的因素来来激发工工作人员员劳动效效率。外界因素：工资需求工作条件组织管理工作压力内在因素：社会责任感合作的要求学习可能性独立自主性工作效能外界激励内在激励图6-12工工作效效能与内内外激励励的关系系第六节生生产产组织的的变革新、旧工工作设计计原则的的主要区区别是，，从以技技术为中中心过渡渡到以人人为中心心。比较项目传统的工作设计现代的工作设计人的因素*以技术为中心*以人为中心工作内容*少而简单*尽可能分工*没有决策内容*责任较小*一专多能*工作轮换*有决策内容*责任较大培训内容*单一的生产技能*综合的生产技术*生产组织管理*社会学基本知识工作制度*八小时工作制*有限弹性工作制人机工程*人附属于设备*设备从属于人劳动安全*以防护为主*消除危险源工作设计计原则的的变化第六节生生产产组织的的变革四、新的的生产组组织结构构厂部生产指令车间主任车间技术组计划组调度组生产计划科设计科工艺科工具室传统车间的班组组织形式普通加工设备人工计划人工调度厂部生产指令独立制造岛以成组技术为基础小组工作方式计算机网络支持相对封闭独立自主数控与普通机床并存技术科工厂网络和数据库:独立制造造岛与传传统车间间组织形形式的比比较传统车间间独立制造造岛第七节独独立立制造岛岛的信息息流一、独立立制造岛岛的信息息流计算机辅辅助工艺艺设计系系统：零件描描述、工工艺生成成、数控控编程和和夹具设设计；数控程序序管理系系统：包括程程序管理理和DNC功能能模块；；计算机辅辅助作业业计划及及调度系系统：包括计划输输入、负荷平平衡、作业排排序、作业计计划编制、作作业调度、工工票处理、工工况统计及打打印输出等模模块；物料管理系统统：包括工件、、工夹量具的的数据输入、、检索、修改改和输出模块块；质量控制系统统：对工件