【正文】 境的制約 ， 與企業(yè)的技術(shù)水平 、 投資能力 、 經(jīng)營戰(zhàn)略等相聯(lián)系 ， 決定了 CIMS是一個(gè)多層次 、 多模式 、 動態(tài)發(fā)展 、 逐漸向理想狀態(tài)趨近的系統(tǒng) 。 圖 126 CASA/SME的 “ 制造企業(yè)輪圖 ” （第三版 1993） 資源 責(zé)任 顧客 組織 共享知識 系統(tǒng) 制造 資源 59 計(jì)算機(jī)集成制造 （ CIM） ◆ CIM 往往 和人們經(jīng)常提到的 “ 三無工廠 ” （ 無圖紙 、 無庫存 、 無人化 ), “3J”（ Just in time， Just in case， Just in supply） 等概念相聯(lián)系 。 他認(rèn)為工業(yè)革命使人變成了機(jī)器的奴隸 ， 新技術(shù)革命則要 “ 恢復(fù)人格 ” （ Humanlization） 。 普渡大學(xué) CIMS參考模型的兩個(gè)概念： ★ Automability（ 可自動化性 ） —— 指生產(chǎn)活動中可用數(shù)學(xué)形式或計(jì)算機(jī)程序描述的部分 ， 生產(chǎn)活動中的這一部分內(nèi)容可用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行處理 。 ◆ CIM 的核心是 集成 ， 而集成的本質(zhì)是 信息集成 。 ? 歐共體 CIMOSA（開放體系結(jié)構(gòu)）課題委員會： ◆ CIM是一種哲理 、 思想 、 方法； ◆ CIMS是 CIM哲理的具體體現(xiàn)； ◆ CIMS是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的閉環(huán)反饋系統(tǒng) ， 其輸入是產(chǎn)品的需求和概念 ， 輸出的是合格的產(chǎn)品 。 56 計(jì)算機(jī)集成制造 （ CIM） CIM 定義 CIM是將人及其經(jīng)營知識和能力與信息技術(shù)和制造技術(shù)綜合應(yīng)用 ， 以提高制造型企業(yè)的生產(chǎn)率和響應(yīng)能力。 企業(yè)為求得生存和發(fā)展 ， 必須在 TQCSE 五要素上下工夫 。 ? 信息時(shí)代的到來 ,使世界正在 “ 變小 ” 。 55 計(jì)算機(jī)集成制造 （ CIM） ? 20世紀(jì) 80年代中 、 后期 ， CIM逐漸開始實(shí)施 ， 并顯示出明顯的效益 —— 提高企業(yè)的生產(chǎn)率和市場競爭能力 。 2） 整個(gè)生產(chǎn)過程可以視為一個(gè) 數(shù)據(jù)采集 、 傳遞和加工處理的過程 ， 最終產(chǎn)品可視為數(shù)據(jù)的物化表現(xiàn) 。 直至20世紀(jì) 80年代初 ， 各項(xiàng)單元技術(shù) （ CAD、 CNC、 CAPP、MIS、 FMC、 FMS … ） 得到充分發(fā)展 ， 并形成一個(gè)個(gè)自動化 “ 孤島 ” 。 除了要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念以外 ， 采用計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理方法也是必要的 。 ◆ 按成組工藝進(jìn)行加工 ， 可使零件加工流向相同 ， 這不僅有利于減少工件運(yùn)動距離 ， 在安排作業(yè)計(jì)劃時(shí) ， 也有規(guī)則可循 。 ◎ 零件標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容 零件名稱標(biāo)準(zhǔn)化 零件結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化 零件標(biāo)準(zhǔn)化 ? 提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化程度 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化是工藝標(biāo)準(zhǔn)化的前提。 45 成組技術(shù) （ Group Technology—GT） 綜合零件 圖 123 綜合零件 實(shí)際零件 【 例 】 46 成組技術(shù) （ Group Technology—GT） 特征矩陣 綜合零件 成組工藝過程卡 車間 零件組代號 頁 工序號 工 序 名 稱 及 內(nèi) 容 機(jī) 床 適 用 零 件 車右端面 ,打中心孔 ,車外圓 (留磨量 ) 車螺紋 ,倒角 ,切槽 ,切斷 1 C6132 A B C D E 2 車左端面 ,打中心孔 ,倒角 銑鍵槽（銑橫槽 ,銑扁） 3 C6132 X51W 4 調(diào)質(zhì) 5 研中心孔 C6132 6 磨外圓 M121 ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 01 2 3 4 5 6 7 8 9 47 1） 加工單元組織形式 ① 成組單機(jī) ② 成組單元 ③ 成組流水線 ④ 成組柔性制造系統(tǒng) 圖 124 成組單元布置形式 加工單元設(shè)計(jì) a）機(jī)群式布局 G G G D D M M 進(jìn)出料口 L L L L L L A A M M b）成組單元布局 L L L M M D D G G A 出料口 進(jìn)料口 成組技術(shù) （ Group Technology—GT） 成組技術(shù) （ Group Technology—GT） 圖 125 FMS 自動倉庫 工廠計(jì)算機(jī) 中央計(jì)算機(jī) 物流控制計(jì)算機(jī) 信 息 傳 輸 網(wǎng) 絡(luò) 加工單元1 加工單元2 加工單元n 運(yùn)輸小車 工夾具站 49 2） 確定機(jī)床數(shù)量 式中 [Qj]——計(jì)算的機(jī)床臺數(shù) Ni ——第 i 種零件年需求量 tij ——第 i 種零件在第 j 種機(jī)床上的單件工時(shí) F ——機(jī)床年臺時(shí)基數(shù) FtNQniijij??? 1][（ 44） （ 44a） F = 250 M 8 K 式中 M ——班次 K ——開機(jī)系數(shù)，常取 ～ ◆計(jì)算 機(jī)床臺數(shù) ： 成組技術(shù) （ Group Technology—GT） 50 成組技術(shù) （ Group Technology—GT） ◆ 一般要求 ： η≥ 關(guān)鍵、稀少設(shè)備允許 η=～ 簡單設(shè)備 η值可適當(dāng)減小 ◆ 負(fù)荷調(diào)整與平衡： ① 負(fù)荷過低，可幾個(gè)單元共用一臺機(jī)床 ② 也可擴(kuò)大單元內(nèi)零件組數(shù)或組內(nèi)零件數(shù) ◆ 機(jī)床負(fù)荷率 ： ][ jj??（ 46） ◆ 實(shí)際機(jī)床臺數(shù) ： Qj ≥[Qj] （ 45） 51 成組技術(shù) （ Group Technology—GT） 成組技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 ? 利用零件編碼 ， 檢索相似零件 ， 減小重復(fù)設(shè)計(jì)工作量（ 據(jù)統(tǒng)計(jì) ， 一項(xiàng)新產(chǎn)品中有 70%以上的零件設(shè)計(jì)可以借鑒或直接引用原有的設(shè)計(jì) ） 。 成組工藝過程設(shè)計(jì) 2） 綜合路線法 —— ★ 將零件組內(nèi)所有零件的工藝內(nèi)容綜合在一起，形成成組工藝。 ★ 按綜合零件編制工藝規(guī)程，則該工藝規(guī)程包含了零件組內(nèi)所有零件的工藝內(nèi)容。 38 成組技術(shù) （ Group Technology—GT） 零件分類編碼系統(tǒng) ? 基本概念 ——零件分類編碼系統(tǒng)是用字符 （ 數(shù)字 、字母或符號 ） 對零件有關(guān)特征進(jìn)行描述和識別的一套特定的規(guī)則和依據(jù) 。 ★ 20世紀(jì) 70末 、 80初 ， 文革以后 ， 自上而下推行 ， 機(jī)械部推出 4 個(gè)試點(diǎn)單位 ， 并組織制定了兩個(gè)編碼系統(tǒng) （ JCBM1， JLBM1） ， 對 GT 發(fā)展起到了推動作用 。 ★ GT發(fā)展過程： 成組加工 → 成組工藝 → 成組技術(shù) → 成組生產(chǎn)系統(tǒng) 37 成組技術(shù) （ Group Technology—GT） 我國 GT 發(fā)展簡況 ★ 20世紀(jì) 50末 、 60初學(xué)習(xí)蘇聯(lián) ， 首先在紡織機(jī)械行業(yè)試點(diǎn)實(shí)行 ， 有清華大學(xué) 、 西安交大等高校參與 。 ★ 20世紀(jì) 70年代 ， 美國 、 日本接受成組技術(shù) ， 并迅速與計(jì)算機(jī)技術(shù)聯(lián)系在一起 ， 使其得到更好的應(yīng)用 。 GT工作原理 36 成組技術(shù) （ Group Technology—GT） GT 發(fā)展簡況 ★ 20世紀(jì) 50年代 ， 前蘇聯(lián)院士 Митрофанов 在其著作“ 成組工藝科學(xué)原理 ” 中首次提出 “ 成組技術(shù) ” 。 ? GT 被認(rèn)為是一種 “ 制造哲理 ” —（ Manufacturing Philosophy） ， 是現(xiàn)代制造技術(shù)的一個(gè)重要理論基礎(chǔ) 。 32 成組技術(shù) （ Group Technology—GT） 標(biāo)準(zhǔn)件 復(fù)雜件 相似件 20～25% 70% 5～ 10% 零件復(fù)雜程度 零件出現(xiàn)頻數(shù) 圖 114 機(jī)械產(chǎn)品中不同復(fù)雜程度零件分布規(guī)律 33 成組技術(shù) （ Group Technology—GT） 圖 115 結(jié)構(gòu)相似零件組 圖 116 工藝相似零件組 34 GT定義 ? 一般性定義： GT是一門生產(chǎn)技術(shù)科學(xué) ， 研究和發(fā)掘生產(chǎn)活動中有關(guān)事物的相似性 ， 并充分利用它 ， 即把相似的問題分類成組 ， 尋求解決這一組問題的相對統(tǒng)一的最優(yōu)方案 ， 以取得最佳效果 。 解決多品種 、 中小批量生產(chǎn)的有效途徑是采用 GT。 ? 制造周期 在多品種 、 中小批量生產(chǎn)中 ， 加工時(shí)間僅占生產(chǎn)時(shí)間的約 5％ ， 其余 95％ 均為周轉(zhuǎn)等待時(shí)間；加工時(shí)間中真正進(jìn)行切削的時(shí)間不足 30% 。 ? 專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)形式 ? 基礎(chǔ)零部件專業(yè)化生產(chǎn) ? 毛坯專業(yè)化生產(chǎn) ? 中小零件專業(yè)化生產(chǎn) ? 工藝專業(yè)化協(xié)作 ? 生活服務(wù)社會化 批量法則 （ Batch Rule） 29 成組技術(shù) （ Group Technology—GT） ? 批量法則 在大批量生產(chǎn)中 ， 由于采用專用 、 高效和自動化的生產(chǎn)設(shè)備 ， 可以獲得高的生產(chǎn)率 ， 低的生產(chǎn)成本 ， 短的生產(chǎn)周期；而多品種 、 小批量生產(chǎn)則相反 。 ? 圖 112表示了總生產(chǎn)成本和單件生產(chǎn)成本與生產(chǎn)規(guī)模之間的關(guān)系 。 （ 11） kVFA QCCC ???26 ? 單件產(chǎn)品平均生產(chǎn)成本 CS為： （ 12） 1???? kVFS QCQCC? 對式（ 12）求導(dǎo)，并令其導(dǎo)數(shù)為 0，可得到最低單件成本對應(yīng)的產(chǎn)量 Q0： kVFkCCQ10 1 ????????)(（ 13） ? Q0稱為最優(yōu)生產(chǎn)規(guī)模 。 ?批量法則以成本分析為基礎(chǔ) 。 22 我國機(jī)械制造業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn) 神州 6號 圖 111 神州 6號宇宙飛船 23 制造工程原理 第 1章 緒論 Introduction 先進(jìn)制造哲理與 先進(jìn)生產(chǎn)模式 Advanced Manufacturing Philosophy and Production Model 24 大批量生產(chǎn)方式的產(chǎn)生 ?“技藝 ” 型生產(chǎn)時(shí)代 ——工業(yè)革命開始至 20世紀(jì)初 ， 機(jī)器代替人力成為生產(chǎn)主要方式 ， 但仍以作坊式的單件生產(chǎn)為主 ， 由于機(jī)器精度不高 ， 產(chǎn)品質(zhì)量主要靠從業(yè)人員的技藝來保證 ? 大批量生產(chǎn)方式 （ Mass Production） ——20世紀(jì)初 ，福特汽車公司在底特律建立了世界上第一條自動生產(chǎn)線 ，標(biāo)志大批量生產(chǎn)時(shí)代的開始 ? 技藝不再重要 ——由于機(jī)器精度的提高 ， 加上互換性原理的推行 ， 加工和裝配工作變得簡單 ?大批量生產(chǎn)方式特點(diǎn) ——生產(chǎn)周期短 ， 生產(chǎn)效率高 ，生產(chǎn)成本低 ， 產(chǎn)品質(zhì)量好 批量法則 （ Batch Rule） 25 批量法則 （ Batch Rule） 批量法則 ?當(dāng)市場競爭以產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本為決定因素時(shí) ， 大批量生產(chǎn)方式顯示了巨大的優(yōu)越性 。 ? 機(jī)械制造業(yè)人均產(chǎn)值僅為發(fā)達(dá)國家的幾十分之一 。 18 制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 紡織機(jī)械 動力機(jī)械 家用電器 通訊設(shè)備 出版印刷 網(wǎng)絡(luò)媒體 文化娛樂 冶金機(jī)械 建筑機(jī)械 交通工具 環(huán)保設(shè)備 軍事裝備 醫(yī)療設(shè)備 機(jī)器制造 農(nóng)業(yè)機(jī)械 化工設(shè)備 制 造 業(yè) 圖 18 當(dāng)今制造業(yè)的社會功能 ◆ 圖 18顯示了當(dāng)今制造業(yè)的社會功能。 ?與此相反 ， 美國在一段相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)忽視了制造技術(shù)的發(fā)展 ， 結(jié)果導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)衰退 ， 競爭力下降 ， 出現(xiàn)在家電 、 汽車等行業(yè)不敵日本的局面 。 ? 日本由于重視制造業(yè) ， 二次大戰(zhàn)后 30年時(shí)間 ， 發(fā)展成為世界經(jīng)濟(jì)大國 。 17 制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 ? 國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè) ， 國民經(jīng)濟(jì)總收入的 60%以上來自制造業(yè) ， 世界發(fā)達(dá)國家無不具有強(qiáng)大的制造業(yè) 。 制造系統(tǒng) 14 制造系統(tǒng)的物質(zhì)流與信息流 誤差流 物流 資金流 規(guī)劃 控制 需求 信息流 實(shí)施 （車間或現(xiàn)場）