第2章先进制造系统的基本原理

∧第2章先进制造系统基本原理2.1制造系统的类型2.2AMS的组成

∨2.1制造系统的类型

2.1.1按产品的用途分2.1.2按产品构成形态分2.1.3按产品批量分2.1.4按生产计划分2.1.5按层次结构分2.1.6制造系统大小的划分∧∨2.1.1按产品的用途分铣床制造厂磨床制造厂

……汽车制造厂飞机制造厂机床制造厂仪表制造厂化工制造厂

……∧∨2.1.2按产品构成形态分（1）离散式制造系统产品需要组装而成。例机床厂、打印机制造厂。离散的意义是指零件上，而不是时间上。（2）流程式制造系统

产品无需组装。例钢铁厂、纺织厂、化工厂等。（3）混合式制造系统产品需要部分组装。例制药厂、食品厂等。∨∧2.1.3按产品批量分

（1）大量(>10000)制造系统

汽车制造厂

特点：设备柔性低，生产率高。（2）中量(100-10000)制造系统机床制造厂

特点：设备按工艺专业化原则，或按零件族布置。（3）小量(<100)制造系统重型机器厂

特点：设备柔性高，生产率低。∨∧2.1.4按生产计划分1.自主式制造系统

生产计划是依据库存数量而并非客户订货数量而制定的。产品一般先进入仓库而不直接面对客户。采用这个方式有两个原因：①客户要求很短的交货期，②产品有很少的变化，客户需求可准确预测。∨∧2.1.4按生产计划分2.订单式制造系统

①按订货设计产品具有很大的技术复杂性及小的批量，如大型产品，或客户允许有较长的交货期，产品需要根据订货组织设计，再进行生产。如商用飞机。②按订货加工在订货之前己完成设计，按订货进行加工。其产品的需求通常不可预测。如大型发电机组。③按订货装配

在订货之前已完成设计及零部件加工，按订货进行装配。其产品通常有许多部件，产品的需求是可预测的，而客户需要较短的交货期。如汽车。

∨∧2.1.5按层次结构分

制造系统的结构在层次上可以分成四级

图2-1单元级制造系统车间级制造系统企业/工厂级制造系统全球制造系统。∨∧2.1.5按层次结构分图2-1制造系统的层次结构企业级制造系统企业级制造系统……车间级制造系统车间级制造系统…………单元级制造系统单元级制造系统全球制造系统∧∨2.1.6制造系统大小的划分按制造系统功能实现的难易程度来区别大小。先进制造系统主要研究大的制造系统。根据美国麻省理工学院（MIT）N.P.Suh的定义：①大系统在整个运行时间域上，必须同时满足的功能要求的数目＞10个。例汽车制造系统是大系统。②小系统在整个运行时间域上，必须同时满足的功能要求的数目≤10个。

例大多数机床、机器人等系统是小系统。∨∧2.1.6制造系统大小的划分Suh还把大系统分为两类：①大型固定系统是指虽然系统在整个时间域上总体完成的功能要求数目＞10个，但其功能要求是固定的集合。

例大量生产流水线中的大型自动化流水线。②大型柔性系统是在生命期内系统必须满足的总体功能数不仅多于10个，而且在不同的生命期，功能要求是可变的集合。

例可重组的大型制造系统。

∨∧2.2AMS的组成AMS组成，可从以下三个不同的视角来审视要素：是系统实现功能的不可少的组成部分。结构：指制造系统在空间上具有一定的结构形态。一般在综合的基础上对结构系统进行分析。过程：指其产品的生产从设计、工艺、加工、装配到检测出厂是一个随时间变化的序列系统。∧∨2.2AMS的组成

2.2.1AMS的基本要素2.2.2AMS的结构组成

2.2.3AMS的过程组成∧∨系统的一般组成结构转换输入输出约束反馈2.2.1AMS的基本要素图2-2企业级制造系统的基本模型输入新的资源产品服务创造客户社会责任原有资源输出反馈机制（内部）约束（外部）政策法规标准规范……硬件软件体制模式……转换（资源增值）劳务资金物料信息……社会环境与市场环境∨∧2.2.2AMS的结构组成

1.AMS的资源结构2.AMS的功能结构3.AMS的组织结构∨∧2.2.2AMS的结构组成1.AMS的资源结构（1）基础资源又称有形资源。包括：物料（原材料、坯料、半成品等）、设备（机器、生产线等）、能源（电能、燃料等）、其他（土地、厂房、工具等）。（2）活性资源又称无形资源。包括：人力、资金、技术、信息、管理、知识、组织、文化、时间、企业形象、产品品牌、客户关系、政府政策等。其中人力是关键资源，信息和文化是协调性资源，组织是集成化资源，客户关系和政府政策是环境资源。∧∨2.2.2AMS的结构组成2.AMS的功能结构一个AMS中，存在多种性质不同的活动。这些活动的执行一般是由不同职能部门来完成的。各个部门的功能有着明显的区别,图2-4则较为细致地描述了AMS的功能:研究与开发生产控制市场营销财务管理∨∧2.2.2AMS的结构组成图2-4AMS的功能结构产品出口人事管理工资制造成本顾客、供应商、市场与外部环境财务管理预算购买总帐购买帐销售帐库存财务库存管理装箱发运固定资产工厂维护库存控制与预测系统输入采购供应资源管理订单处理主计划MRP生产控制车间管理/FMS控制……加工存储输送检验装配过程设计工业工程质量控制数控编程研究与开发经营战略产品设计软件工程设计数据库机械电气液压……市场营销销售预测结构控制◎BOM◎时间研究◎排序制造数据库◎刀具数据◎夹具数据◎零件数据∨∧2.2.2AMS的结构组成3.AMS的组织结构

图2-5一个AMS（企业）的组织结构制造部2制造部n制造部1……财务部总经理市场部销售部采购部开发部工业工程部人力资源部∨∧2.2.3AMS的过程组成对于各种不同层次的制造系统，人们从不同的角度出发，提出了不同的运动流理论。不同层次的制造系统，其运行过程所形成的运动流不同，所构成的子系统功能也不同。

单元级制造系统的三运动流及其子系统

企业级制造系统的四运动流及其子系统

∧∨2.2.3AMS的过程组成1.单元级制造系统的三运动流及其子系统图2-6单元级制造系统三运动流信息系统（加工任务、方法、工件质量等）物料流信息流能量流原材料或坯料加工检验输送装夹产品刀具、夹具等机械能电能∨∧2.2.3AMS的过程组成单元级制造系统的子系统物质系统单元级制造系统能量系统控制监视信息系统自动转换分配输送存储输送装卸加工物料检验图2-7单元级制造系统的子系统∨∧2.企业级制造系统的四运动流及其子系统（1）企业级制造系统的四运动流物流(包含了单元级的物料