精品PPT课件第5章先进制造生产模式28.ppt

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1、1,第五章 先进制造生产模式,本章要点,制造模式的概念,并行工程,成组技术,精益生产,敏捷制造,生产管理的发展,1.个体户：一人公司2.小企业：50人以下公司，采人盯人3.中小企业：200500人，制度管人4.大企业：制度+自发管理（目标管理）毕竟一个制度无法适应每一个人，所谓上有政策下有对策，只能做到表面工夫，对企业发展没有太大的效益,哪些公司是世界级的公司?,三流企业,每个人都随处乱扔垃圾而没有人拣起来。,二流企业,由专人将别人乱扔的垃圾拣起来。,一流企业,每个人都自觉维护环境的清洁，没人乱扔垃圾。,当今制造系统方式,零浪费 稳定的制造环境 客户拉动/即时供货,从经济学角度来看.,成本利润

2、价格,市场决定价格制造商控制成本利润,企业存在和发展的根源,客户的要求,与时间赛跑,与同行竞争,企业竞争力的五大指标：,1、品种更多；,2、质量更好；,3、价格更低；,4、交货期更及时；,5、服务更优。,企业竞争力,过去,价格和利润由企业决定,1,2,成本,利润,现在/将来,价格由市场决定,3,成本,利润,利润由管理决定,成本&利润&价格,SIPOC系统观,Supplirs供应者,Input投入,Process流程,Output产出,Customers顾客,企业目标：比竞争对手更好的满足顾客需要！,管理方法的变化,快,好,对,企业喜欢的人才,顾客意识利润意识目标意识时间意识问题意识成果意识团队

3、意识,工作的基本态度,五个基本问题,我的顾客是谁?顾客对我的期望是什么?我如何满足这些期望?怎样知道顾客满足与否?顾客不满足时如何改进?,企业成功的秘诀,Quality 质量Cost 成本Delivery 交货期Service 服务,比竞争对手快一点.,行动七字诀,百闻不如一见百见不如一思百思不如一勤百勤不如一效百效不如一幸,成功与失败的现场管理者,什么是现场,所有企业都必须从事增值活动:生产,销售,研发.现场是这三种活动发生的场所.现场也是企业生产活动增值的场所.,现场为什么重要,现场是一面镜子,直接反映企业经营管理水平的高低.现场管理的好坏,直接与QCD的实现密切相关.现场是信息的源泉,改

4、善的源地.,忙碌的小马(讨论),小马是车间的技术骨干,因为工作勤恳,技术好,被公司提拔做领班,管理15个人的班组工作.每天小马都第一个到现场,最后一个离开,员工操作中有什么问题,小马都能立刻帮助解决.如果有员工缺勤,小马就亲自操刀上阵.员工有什么技术问题,都立即找小马解决,每一天,小马都要处理不少技术问题,从一上班到下班,忙个不停,生产机器出现了故障,小马去解决,生产任务完不成,小马亲自上岗,生产质量有问题,小马去分析;小马觉得自己很辛苦,但同时也很自豪,很多员工觉得生产现场离不开他,但同时小马觉得很累,连换休都是奢望,生产线离不开他,他也不放心,但年终考核时,主管却告诉他:对他的工作并不满意

5、,人为他没做好现场管理.小马觉得很委屈:我整天都在辛苦的工作,解决了不少难题,生产现场都反映离不开我,难道工作还没管理好吗?,海尔斜坡理论,维持,改善与创新,管理五大职能,计划,控制,协调,组织,领导,管理的框架,计划,控制,协调,组织,领导,现场管理者的角色,现场管理者是指挥者,明确方向;现场管理者是教练,教他做事;现场管理者是导演,筹集资源调配工作;现场管理者是优秀的沟通者,倾听内外部的声音;现场管理者是助推器,激励和推动下属;现场管理者是个人楷模,为员工以身作则.现场管理者不是家长,凡是都替他安排;现场管理者不是警察,事后监督;现场管理者不是消防队员,处处抢险.,生产活动的要义,作业方法

6、 M,机器 M,工作流程,环境,材料 M,人员 M,产品,客户,MONEY,安全 S,服务 S,交期 D,成本 C,质量 Q,效率 P,士气 M,输入,输出,生产现场的问题,生产延期不良品多机械,工具的破损多事故多没有正确使用安全装置通道和作业现场混乱工人对工作不感兴趣缺勤者多准备工作没做好没有正确使用辅助工具或机械.,讨论:根本的原因?,第一阶段：手工单件生产（19世纪末-20世纪初）,法国巴黎P&L汽车制造公司的汽车制造过程（1890年）年产量800台，单件制造方式生产流程,-结果：没有一台车完全一样无互换性可言手工选配组装，一个装配工的平均工作周期为8.5-10h,效率极低产量低，价格高

7、产品维护费用高,第二阶段：大批量重复生产（20世纪初）,引入互换性和标准化概念引入装配线（固定线流动线）1913年之前固定装配线1913年之后移动装配线一人一岗大量采用专用设备和工具,结果：效率高，成本低 生产成本大量下降：Ford T型车生产量达到200万辆时，价格降低了2/3生产效率提高：200万辆-产品的维护费用下降，维护方法简化但：大而全，产品更新换代困难,看图说话,游戏一：F1赛车中转维修,游戏内容：模仿F1赛车中转维修，维修小组有7名成员，维修内容：1.撬起赛车；2.更换4个轮胎；3.添加燃料；4.为赛车及车手补充水等。要求：如何安排整个赛车维修的工作内容及工作顺序，使维修时间最短

8、。,当赛车还在比赛尚未进入维修站时，维修站中的7人维修小组已做好赛车维修的准备工作,即外换型1人准备撬起赛车，4人负责更换轮胎，选好合适的轮胎，按要求充足气，各自站在预定的位置 1个人负责加油，事先将汽油和酒精混合好的燃料装入桶内，站在赛车油箱的位置，另一人负责加水。,Example:赛车中转维修,游戏一：F1赛车中转维修,所谓的“问题”,理想状态,现 状,差距问题,現状,目前的“理想状态”,更高的“理想状态”,发生型问题,既定的“理想状态”（基准值目标）和现实的差距,差 距,差距,正 常,解决问题,设定型问题,重新设定更高的“理想状态”（基准值目标），有意识地 创造出来的差距,一般情况下的2

9、种问题,工作=问题解决+作业,问题解决=大的改善1、在一定的方向上(符合上位方针)，之前没有这样做过2、按日常的条件认为不可能3、一定的成本、一定的时间、一定的风险4、确定的目标5、全面、系统、创造性的思维6、问题的难易程度体现个人的能力不同7、在失败的基础上最后取得成功8、对标准、流程进行改进,按照标准执行的过程1、确定的内容、流程、方法、步骤去实施2、不能违背标准、流程，怎么定的就怎么做3、确定的成本、确定的时间、确定的效果、没有风险4、指定的目标，没有达成时，意味着异常、应有对应的措施，出现损失要挽回5、简单的按流程作业，不需要复杂的思维6、严格按标准和流程实施，需改善时，应在改善后在按

10、新标准、流程实施。7、流程和标准的改善须经领导确认，不能随意更改。,改善（方针管理）,维持（日常管理）,36,第五章 先进制造生产模式,课程“先进制造技术”,5.1.1 制造模式的概念,企业竞争策略的转变,技术创新,市场挑战,知识供应,竞争优势,38,模式是某种实物的标准形式或世人可以照着做的标准样式。制造模式(Manufacturing Mode)是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统.现代制造过程虽然比较复杂，但它必须按照一定的规律运行，确定制造过程运行规律的就是制造模式。制造模式与管理的区别是：制造模式是制造系统某些特性的集中体现，也是制造企业所有管理方法与工程技术融合的结晶。管理

11、是一门学科，也是企业界的一项职能。制造模式是表征制造企业管理方式和技术形态的一种状态，而管理是面向一切组织的一种过程。,5.1.1 制造模式的概念,39,制造模式的演化与特性 更新制造模式主要是为了改善制造系统的柔性和生产率这两个特性。,制造模式的发展过程,5.1.1 制造模式的概念,40,先进制造生产模式:应用先进制造技术的生产组织和技术系统的形态与运作的方式。它以获取生产有效性为首要目标，以制造资源快速有效集成为基本原则，以人一组织一技术相互结合为实施途径，使制造系统获得精益、敏捷、优质与高效的特征，以适应市场变化对时间、质量、成本、服务和环境的新要求。AMM与AMT应是制造系统中两个不同

12、的概念。AMT是实现AMM的基础。AMT强调功能的发挥，形成了技术群；AMM强调制造哲理的体现，偏重于管理，强调环境、战略的协同。,5.1.2 先进制造生产模式的定义和类型,41,柔性生产模式（多品种，少批量生产，现在广泛采用数控机床。研究制造过程）计算机集成制造CIM（研究信息集成）智能制造模式 应用智能制造技术和系统，以一种高度柔性和高度集成的方式，通过计算机模拟专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，以便取代或延伸制造过程中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行了完善、继承和发展。精益生产模式敏捷制造模式并行工程虚拟制造生产模式极端制造模式 极端制造是指在极端条件或环境下

13、，制造极端尺度或极高功能的器件和功能系统。绿色制造模式快速重组制造模式（功能模块标准化，即划分为标准的功能小制造系统模块）,5.1.2 先进制造生产模式的定义和类型,42,以获取生产有效性为首要目标。AMM的共同目标是：快速响应不可预测的市场变化，以满足企业的生产有效性。以制造资源快速有效集成为基本原则。AMM的共同方法是：在更大的空间范围与更深的层次上快速有效地集成资源，通过增强制造系统的一致性和灵活性来提高企业的应变能力。AMM的经济性在于制造资源快速有效地集成。以人组织一技术相互结合为实施途径。如何建立AMM？AMM的共同思想是：以人为中心，以人一组织一技术相互结合为实施途径，以保证生产

14、的有效性。人、组织和技术是制造的三大必备资源。人是制造活动的主体：组织反映制造活动中人与人的相互关系；技术则是实现制造的基本手段。,5.1.3 先进制造生产模式的特点,43,5.1.3 先进制造生产模式的特点,表5-1传统制造模式和先进制造生产模式的比较,面向世纪的制造模式（）面向顾客，及时了解顾客需求和市场走向。（）企业须兼顾顾客需要与企业生产能力，并采取以质量取胜的方针。（）企业要推行有效的精良生产。（）掌握信息，并对市场作出快速、灵活响应的能力。（）将所有资源合理集成。,5.1.3 先进制造生产模式的特点,45,第五章 先进制造生产模式,课程“先进制造技术”,传统中小批量生产方式的缺点：

15、产量小，生产周期长，限制了先进技术的采用，生产效率低,产品成本高，市场竞争能力差。生产准备工作量大。生产计划、组织管理复杂化。,5.2.1 概述,“技艺”型生产时代工业革命开始至20世纪初，机器代替人力成为生产主要方式，但仍以作坊式的单件生产为主，由于机器精度不高，产品质量主要靠从业人员的技艺来保证 大批量生产方式（Mass Production）20世纪初，福特汽车公司在底特律建立了世界上第一条自动生产线，标志大批量生产时代的开始 技艺不再重要由于机器精度的提高，加上互换性原理的推行，加工和装配工作变得简单大批量生产方式特点生产周期短，生产效率高，生产成本低，产品质量好,48,5.2.1 概

16、述,批量法则 在大批量生产中，由于采用专用、高效和自动化的生产设备，可以获得高的生产率，低的生产成本，短的生产周期；而多品种、小批量生产则相反。机床利用率 例：CA6140 车床，最大加工直径400，实际加工 90 以上工件直径不足 100mm，机床利用率极低。制造周期 在多品种、中小批量生产中，加工时间仅占生产时间的约5，其余 95均为周转等待时间；加工时间中真正进行切削的时间不足30%。,49,目前，单件小批量生产的产品占机械产品总数的 70 以上，并有继续增大的趋势。解决多品种、中小批量生产的有效途径是采用 GT。,5.2.1 概述,50,结构（形状、尺寸、精度）材料（材质、毛坯、热处理

17、）工艺（加工方法、加工设备）,一次相似性,机械零件之间存在相似性,这种相似性主要表现在三个方面：,5.2.1 概述,51,5.2.1 概述,52,图 结构相似零件组,图 工艺相似零件组,5.2.1 概述,53,一般性定义：GT是一门生产技术科学，研究和发掘生产活动中有关事物的相似性，并充分利用它，即把相似的问题分类成组，寻求解决这一组问题的相对统一的最优方案，以取得最佳效果。,机械制造领域中定义：将多种零件（部件或产品）按其相似性分类成组，并以这些零件组（部件组或产品组）为基础组织生产，实现多品种、中小批量生产的产品设计、制造工艺和生产管理的合理化。,GT 被认为是一种“制造哲理”（Manuf

18、acturing Philosophy），是现代制造技术的一个重要理论基础。,5.2.1 概述,54,将多种零件按其相似性分类成组，人为扩大生产批量,重复使用原则：资源重复使用，降低生产成本；作业熟练程度增加，提高生产率。,5.2.1 概述,55,20世纪 50年代，前苏联院士 在其著作“成组工艺科学原理”中首次提出“成组技术”。20世纪 60年代西欧研究 GT 形成高潮，代表人物首推阿亨工业大学 Opitz 教授，他所领导的小组进行了大量的调查研究工作，为成组技术提供了重要的理论依据。20世纪 70年代，美国、日本接受成组技术，并迅速与计算机技术联系在一起，使其得到更好的应用。20世纪 80

19、、90年代，GT 与各种新的制造方式相结合，成为现代制造技术的基础。GT发展过程：成组加工成组工艺成组技术成组生产系统,5.2.1 概述,56,20世纪50末、60初学习苏联，首先在纺织机械行业试点实行，有清华大学、西安交大等高校参与。20世纪60年代中期以后，由于文化大革命，国民经济陷入混乱状态，GT 无从谈起。20世纪70末、80初，文革以后，自上而下推行，机械部推出 4 个试点单位，并组织制定了两个编码系统（JCBM-1，JLBM-1），对 GT 发展起到了推动作用。20世纪80年代中期后，计划经济向市场经济转轨，采用 GT 成为企业自发的行为。,5.2.1 概述,采用成组技术后的技术经

20、济效果,5.2.1 概述,CAPP:Computer Aided Process Planning,MCP:Mass Customization Production,CAD:Computer Aided Design,NCP:Numerical Control Programming,FMS:Flexible Manufacturing System,CIM:Computer Integrated Manufacturing,CE:Concurrent Engineering,LP:Lean Production,AM:Agile Manufacturing,59,基本概念零件分类编码系统是

21、用字符（数字、字母或符号）对零件有关特征进行描述和识别的一套特定的规则和依据。,Opitz 分类编码系统（图1-18，1-19，1-20）,JLBM-1 分类编码系统（图1-21）,分类编码系统简介,5.2.2 零件分类编码系统,60,图 Opitz 分类编码系统,5.2.2 零件分类编码系统,62,图 Opitz 分类编码系统回转体零件形状码,5.2.2 成组技术（Group TechnologyGT）,63,5.2.2 零件分类编码系统,64,图 JLBM-1 分类编码系统,5.2.2 零件分类编码系统,也是采用混合式代码结构；由15位代码组成。第1、2位代码代表零件名称类别；第3-9位是

22、形状与加工码（为主码）；第10-15位代码为辅助码，分别代表材料、毛坯原始形状、热处理、主要尺寸、加工精度；每一个码位有10个特征码,JLBM-1分类编码系统,5.2.2 零件分类编码系统,70,图 压盖零件编码（001021103050736),5.2.2 零件分类编码系统,71,1）综合零件法 综合零件包含了零件组内所有零件的结构要素，它可以是一个实际零件，但更多情况是一个假想零件。,按综合零件编制工艺规程，则该工艺规程包含了零件组内所有零件的工艺内容。,综合零件法多用于回转体零件的成组工艺过程设计。,2）综合路线法 将零件组内所有零件的工艺内容综合在一起，形成成组工艺。多用于非回转体零件

23、的成组工艺过程设计。,5.2.2 成组工艺过程设计,72,综合零件,图 综合零件,实际零件,【例】,5.2.3 成组工艺过程设计,73,5.2.2 成组工艺过程设计,74,1）加工单元组织形式 成组单机 成组单元 成组流水线 成组柔性制造系统,图 成组单元布置形式,5.2.4 加工单元设计,5.2.4 加工单元设计,76,2）确定机床数量,式中 Qj计算的机床台数 Ni 第 i 种零件年需求量 tij 第 i 种零件在第 j 种机床上的单件工时 F 机床年台时基数,（5-4）,式中 M 班次 K 开机系数，常取0.90.95,计算机床台数：,5.2.4 加工单元设计,77,一般要求：0.85,

24、负荷调整与平衡：负荷过低，可几个单元共用一台机床 也可扩大单元内零件组数或组内零件数,机床负荷率：,（5-6）,实际机床台数：,5.2.4 加工单元设计,78,5.2.5 成组技术的应用,利用零件编码，检索相似零件，减小重复设计工作量（据统计，一项新产品中有70%以上的零件设计可以借鉴或直接引用原有的设计）。同样利用产品和部件的继承性，对产品及部件进行编码，通过检索、调出和利用已有相类似设计，可显著减少新设计的工作量（参数化设计技术的发展使这一效果更加显著）。,零件标准化内容,提高设计标准化程度 设计标准化是工艺标准化的前提。,79,零件结构标准化等级与标准化要素之间的关系：,设计标准化与工艺

25、标准化的关系：,5.2.4 成组技术的应用,80,成组生产单元是一种先进的生产组织形式，在成组生产单元内，零件加工过程被封闭起来，责、权、利集中在一起，生产人员不仅负责加工，而且共同参与生产管理与生产决策活动，使其积极性能够得到充分发挥。按成组工艺进行加工，可使零件加工流向相同，这不仅有利于减少工件运动距离，在安排作业计划时，也有规则可循。,要求按工艺相似零件组（而非按产品）安排生产计划，需要打破旧的生产计划方式，而代之以按零件组安排生产进度计划。除了要转变传统观念以外，采用计算机辅助生产管理方法也是必要的。,5.2.4 成组技术的应用,成组技术在生产中的应用,成组工艺实施的步骤：零件分类成组

26、；制订零件的成组加工工艺；设计成组工艺装备；组织成组加工生产线,5.2.4 成组技术的应用,制订成组工艺过程复合零件法（又称为主样件法）：按照零件族中的复合零件来设计工艺规程的方法复合零件即拥有同组零件的全部特征加工表面要素的一个零件,More to learn,5.2.4 成组技术的应用,83,第五章 先进制造生产模式,课程“先进制造技术”,84,5.3.1 并行工程的涵义,上个世纪80年代中期以来，迅速开发出新产品，使其尽早进入市场成为赢得竞争胜利的关键。要解决这一问题，必须改变长期以来传统的产品开发模式。,传统产品开发模式存在的缺点,部门之间信息共享存在障碍；操作流程的串行实行，使得设计

27、早期不能全面考虑产品生命周期中的各种因素，不能综合考虑产品的可制造性、可装配性和质量可靠性等因素，导致产品质量不能达到最优；各部门对产品开发的独立修改导致产品开发出现各种反复，总体开发时间延长；基于图样以手工设计为主，缺少先进的计算机平台，不足以支持协同化产品开发。,在开发和设计的工作中，正确的文档应该在正确的时候送到正确的地方,需求,功能图,计算资料,产品目录,标准,图纸,零件表,准则,规格说明书,材料表,工具单,DIN,ISO,重要工作查找通知检查归档分类设计计算绘图建立零件表修改,利用PDM可以大大简化开发和设计工作,图纸管理,文档管理,零件分类,产品结构管理,BOM生成,2D/3D-C

28、AD,FEM,DTP,文档保存,基于PDM的系统解决方案,零件管理,88,5.3.1 并行工程的定义,1982年，美国国防高级研究项目局（Defense Advanced Research Projects Agency:DARPA）开始研究如何在产品设计过程中提高各活动之间“并行度”（concurrency)的方法。5年以后，DARPA发表了其研究结果。后来的事实证明，该研究结果成为其后所有这方面研究的重要基础。在1986年夏天，美国国防部防御分析研究所（Institute for Defense Analyses:IDA）发表了非常著名的R-338报告，提出了“并行工程”（Concurre

29、nt Engineering:CE）的概念。并首次提出并行工程的定义：“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。,并行工程又称同步工程或周期工程，是针对传统的产品串行生产模式而提出一个概念，一种哲理和方法。这种方法要求产品开发人员从设计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处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户的要求。”,89,5.3.1 并行工程的定义,并行工程的产品开发过程,方案设计,方案设计,详细设计,工艺设计,工装设计,详细设计,工艺设计,产品试制,工装设计,产品试制,预,发,布,设,计,信,息,反,馈,信,息,并行设

30、计周期,串行设计周期,缩短的时间,反馈信息,设计信息,并行工程和串行工程的区别,理念：研发是全公司的事情 vs 研发是研发部门的事情 强调对产品生命周期全过程的考虑 vs 只强调对设计过程的考虑流程：集成的结构化的端到端流程 vs 流程分布到各功能部门（流程断了）组织：跨部门团队 vs 研发项目组（仅由研发人员组成）市场：基于市场需求和客户需求的研发 vs 基于技术的研发技术：很强调“非技术（决策手段、项目管理手段、需求分析、团队运作等）的技术运用”vs 只强调技术的运用,91,5.3.2 并行工程的涵义,CE与串行工程产品开发成本比较,5.3.2 并行工程的涵义,Boothroyd引用福特公

31、司的报告表明，尽管产品设计和工艺费用只占整个产品费用的6%，却影响了总费用的70%以上。,设计阶段对产品生命周期的巨大影响,5.3.2 并行工程的涵义,Sohlenius G.以波音公司为例进行分析后指出：一般产品成本的83%以上由产品设计阶段决定，而这一阶段本身所占有的费用仅为产品全部成本的7%以下。,设计阶段对产品生命周期的巨大影响,5.3.2 并行工程的涵义,并行工程三要素,开发过程改进与重组（过程创新）,协作工具与环境（信息技术手段创新）,5.3.2 并行工程的涵义,并行特性：产品设计与其后续相关过程在同一时间框架内并行处理；整体特性：将制造过程看成是一个整体，产品设计过程中的所有重大

32、决策都要建立在工作组成员意见一致的基础上；约束特性：在充分考虑产品设计约束的同时引入其后续相关过程约束；协同特性：强调人的团体协同作用，对产品设计及其后续相关过程进行统一协调和管理；,5.3.3 并行工程的特性,CE是设计与制造的并行或同步CE是设计活动的并发或并行CE是一种管理模式CE是对其他几种生产模式的否定,CE不能称之为生产模式，而是一种新的产品开发模式,不是通过简单的并行来缩短产品开发周期,而是通过过程分解、IPT成员之间的信息和知识共享等方法,打破传统的专业壁垒,增加设计活动间的协作,从而获取更高的效益,科学的管理思想和先进技术的集成,5.3.3 并行工程的特性,并行工程方法学,也

33、就是把以往的那种序列化的设计生产保障研制过程变为并行的、交互作用的综合研制过程，达到缩短研制周期的目的。,并行工程 同时工程,5.3.3 并行工程的特性,并行工程的本质特征,在任务开始进行的早期阶段(规划设计阶段)就要考虑任务全生命周期内可能出现的各种 问题,例如在产品设计阶段就要解决好产品的 可加工性、可装配性、可检测性、可维修性 以及废弃物处理的方便性和环保问题等 并行工程强调面向任务,要求系统集成,整体优化,5.3.3 并行工程的特性,管路设计,强度分析,结构分析,设计数字化 通过实现产品设计手段与设计过程的数字化和智能化，缩短产品开发周期，促进产品的数字化，提高企业的产品创新能力。,设

34、计手段的创新,产品的创新设计过程的创新,开发设计（形成过程）,生产准备与加工,原材料与外购件的采购,管理和销售,0,10,20,30,40,50,60,70,对成本的影响,所需的工时成本,来源：VDI 2235,产品形成过程对产品成本的影响,5.3.3 并行工程的特性,102,强调团队工作（Team work方式）将产品寿命循环各个方面的专家，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，力求使设计出的产品便于加工、装配、维修、运送，外观美、成本低、便于使用。集中各方面专家的智慧后设计出产品。需要指出的是，团队工作方式并不意味着一定要大家成天呆在一起，这样有时会

35、造成人力的浪费。工作方式如下图所示。,5.3.3 并行工程的特性,103,强调设计过程的并行性,图6-6 串、并行设计过程,5.3.3 并行工程的特性,104,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它设计资料，还要进行质量控制、成本核算，也要产生进度计划等。这种工作方式是对传统管理机构的一种挑战。强调设计过程的快速反馈 并行工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。,5.3.3 并行工程的特性,105,CE依赖于产品开发中各学科、

36、各职能部门人员相互合作，相互信任和共享信息，通过彼此间有效地通讯和交流，尽早考虑产品全生命周期中的各种因素，尽早发现和解决问题，以达到各项工作协调一致。CE方法有别于传统的强调“分工”的管理方式，是一种在更深层次上的集成（人、技术、管理的集成；产品设计及其相关过程设计的集成）。,CE的核心是产品及其相关过程（加工工艺、装配、检测、质量控制、销售、售后服务）设计的集成。,5.3.4 并行工程的效益,106,降低成本。表现在三个方面：,缩短产品投放市场的时间。据报道，国外某一汽车厂采用并行工程后，使产品从开发到达预定批量的时间从37个月缩短到19个月。设计和试制周期仅为原来的50%。,提高质量。尽

37、可能将所有质量问题消灭在设计阶段，使所设计的产品便于制造易于维护。这就为质量的“零缺陷”提供了基础，使得制造出来的产品甚至用不着检验就可上市。,5.3.4 并行工程的效益,将错误限制在设计阶段“一次达到目的”。产品的寿命循环价格,保证了功能的实用性,增强市场竞争能力,107,美国波音飞机制造公司投资40多亿美元，在研制波音777型喷气客机过程中，运用CIMS和CE技术，一方面在企业南北地理分布50千米的区域内，由200多个研制小组自形成了群组协同工作，另一方面也与其它国家的企业开展合作，采用庞大的计算机网络来支持并行设计和网络制造。在美国进行概念设计，在日本进行部件设计，而零件设计则在新加坡完

38、成。在网络上建立了24h工作的协同设计队伍，大大加快了产品设计进度。建立了电子样机，除起落架舱外，成为世界上第一家无原型样机而一次成功飞上蓝天的喷气客机，也是世界航空发展史上最高水平的“无图纸”研制的飞机。从1990年10月开始设计到1994年6月仅花了3年零2个月就试制成功。与波音767飞机的研制周期相比，缩短了13个月。,5.3.5 并行工程实施实例,108,5.3.5 并行工程实施实例,无图纸生产实例波音 777客机,109,美国电话电报公司(AT&T)公司在生产计算机配套印刷组产品时，由于原来的设计中未考虑生产工艺性问题，致使产品质量低下，合格率仅为5%。采用并行设计以后，利用计算机虚

39、拟检测，找出设计中的缺陷，使产品合格率达到90%。,HP公司采用并行工程来改进产品质量，实施的结果是公司全部产品的综合故障降低了83%，制造成本减少了42%，而产品开发周期缩短了35%。法国航空发动机公司在1990年航空发动机开发时间为54个月，采用并行工程后，1992年开发周期缩短至42个月，1998年进一步缩短为36个月。,5.3.5 并行工程实施实例,并行工程的应用实例瑞士ABB,自1992年起，在火车运输系统上采用：建立支持CE的计算机系统；可互操作的网络系统；组织设计和制造过程的团队；统一的产品数据定义模型；应用仿真技术等CE的方法和技术。获得效益如下：过去从签订合同到交货需3-4年

40、，现在仅用3-18个月；对东南亚的用户，能在12个月以内交货；整个产品开发周期缩短25%-33%。,并行工程的应用实例齐齐哈尔车辆厂,自1998年起，在铁路货车的生产中，采用了：组建产品开发中心，组织设计、工艺、制造团队；实现产品开发过程管理及项目协凋管理；基于PDM实现产品数据的集成化管理；基于STEP标准实现CAD/CAPP集成；采用结构强度分析、刚度分析及动力学分析工具；建立产品报价系统等CE的方法和技术获得效益为：缩短产品开发周期30%-40%；减少产品试制次数和试制费用，每年可节约试制费500万元；提高产品质量水平，增加出口量，每年可多获利润1250万元。,并行工程应用的新进展 CE

41、最初应用主要在武器系统及航空航天领域,如美国陆军的M1A2坦克、海军的捕鲸叉导弹、及空军的P7A巡航机等均采用CE方法进行产品开发.,并行工程应用的新进展,近年来,CE除了继续在武器系统及航空航天领域,如美国ATF计划的动力装置F-119、新一代战斗机F-22和波音777研制中应用外,还应用于设计/制造方法、CIMS框架、电子芯板、金属间化合物、陶瓷、复合材料和智能材料等技术领域的研制、开发，以及用于航天器的飞行鉴定全过程中.随着CE不断地完善和发展,CE应用范围将更加广泛.,115,第五章 先进制造生产模式,课程“先进制造技术”,什么是 精益生产?,精益生产的发展历史,1985年美国麻省理工

42、学院国际汽车项目组织了世界上14个国家的专家、学者，花费了5年时间，耗资500万美元，对日本等国汽车工业的生产管理方式进行调查研究后总结出来的生产方式，在日本称为丰田生产方式。,Lean Production“精益”一词取“精”字中的完美、周密、高品质和“益”字中的利和增加，更有“精益求精”的含义。,美国和丰田汽车生产历史比较,整整落后40年,美国和丰田汽车生产历史比较,32年后1982年,1973年秋爆发了二战后最严重的世界性经济危机第一次石油危机,世界上所有工业国的生产力增长都出现了减缓，日本经济出现了零增长,惟有丰田汽车例外，仍然获得了高额利润,丰田公司一定有一种抗拒风险的强有力的方法,

43、超常规的、革命性的生产方式,浪费!,丰田汽车的成功之道,丰田公司之所以能够成为世界顶尖级汽车制造企业其成功的答案就是:精益生产他们认识到传统的生产经营活动中，存在着大量对最终产品及客户没有意义的行为，这就是?,丰田素以“小气”而闻名，它信奉“毛巾干了还要挤”，彻底消灭浪费是其追求的目标。,彻底消灭浪费,生产现场的浪费,生产过剩的浪费,丰田认为：凡是超出增加产品价值所绝对必须的最少量的物料、设 备、人力、场地和时间的部分都是浪费。,丰田汽车的成功之道,大野耐一(著名的丰田生产方式的创始人，被日本人称为：“日本复活之父”、“生产管理的教父”、“穿着工装的圣贤”,大野耐一问：“5个为什么”的事情：,

44、第一个为什么：为什么停机了？机器过载，保险丝烧断。第二个为什么：为什么会过载？轴承润滑不够。第三个为什么：为什么润滑不够？机油泵没有抽上来足够的油。第四个为什么：为什么机油泵抽油不够？泵体轴磨损。第五个为什么：为什么泵体轴磨损？金属屑被吸入泵中。第六个为什么：为什么金属屑被吸入泵中？吸油泵没有过滤器。,5 Why?,直到找到根本原因为止,5W,5 Why?,在问题根源的处予以解决，制定措施，预防再发生。,当场采取应急措施追查原因时应连续问5个为什么，直到找到最直接的根本原因。,应用5-WHY快速寻找原因,“丰田宛如一头大象，虽然别人看起来，它是不声不响，甚至动作迟缓，但它每一步都是稳扎稳打，而

45、且在动物世界中，大象每天能行进的速度名列前茅。一不留神，它已经走了很远。”有人这样形容驰骋天下的丰田。对于丰田这样的企业来说，一切奇迹都有可能发生。,126,5.4.1 精益生产的历史背景,管理技术背景,二战以后，日本汽车工业开始起步，但此时统治世界的生产模式是以美国福特制为代表的大量生产方式。精益生产是战后日本汽车工业遭到的“资源稀缺”和“多品种、少批量”的市场制约的产物，它是从丰田相佐诘开始，经丰田喜一郎及大野耐一等人的共同努力直到60年代才逐步完善而形成的。,丰田式生产方式发展的环境,当美国汽车工业处于发展的顶点时，日本的汽车制造商们是无法与其在同一生产模式下进行竞争的。丰田汽车公司在参

46、观美国的几大汽车厂之后还发现，在美国企业管理中，特别是人事管理中，存在着难以被日本企业接受之处。在当时的环境下，丰田汽车公司在不可能。也不必要走大批量生产方式的道路的情况下，根据自身的特点，逐步创立了一种独特的多品种、小批量、高质量和低消耗的生产方式。,127,5.4.1 精益生产的历史背景,精益生产效率的体现,1973年的石油危机，给日本的汽车工业带来了前所未有的机遇，大批量生产所具有的弱点日趋明显，与此同时，丰田公司的业绩开始上升，质量、产量和效益都跃上一个新台阶，在1980年一举超过美国，成为世界汽车之王。与其他汽车制造企业的距离越来越大，精益生产方式开始真正为世人所瞩目。与大批量生产相

47、比，精益生产的一切都是“精简”的：只需要一半的劳动强度、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、废品大量的减少和品种大量的增加。两者的最大区别在于：大量生产强调“足够”好的质量，因此总是存在着缺陷；而精益生产则追求完美性（不断降低价格、零缺陷、零库存和无限多的品种）。,128,5.4.2 精益生产的内涵和特征,精益生产的内涵,精益生产（LP）是通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革，使生产系统能很快适应用户需求不断变化，并能使生产过程中一切无用、多余的东西被精简，最终达到包括市场供销在内的生产的各方面最好的结果。,精益生产:简称“精益”，利用杜绝浪费

48、和无间断的作业流程而非分批和排队等候的一种生产方式。,LP是新时代工业化的标志只需一半人的努力，一半生产空间，一半投资，一半设计、工艺编制时间，一半开发新产品时间和少的多的库存。LP的精髓在于“Lean”“没有冗余”“精打细算”，没有一个多余的人，没有一样多余的东西，没有一点多余的时间；岗位设置必须是增值的，不增值岗位一律撤除；工人要求是多面手，可以互相顶替。,129,精益生产的特征,以用户为“上帝”。产品的适销性、适宜的价格、优良的质量、快的交货速度、优质的服务是面向用户的基本内容。以“人”为中心。人是企业一切活动的主体，应以人为中心，大力推行独立自主的小组化工作方式。充分发挥一线职工的积极

49、性和创造性，使他们积极为改进产品的质量献计献策，使一线工人真正成为“零缺陷”生产的主力军。以“精简”为手段 Team Work和并行设计 JIT供货方式“零缺陷”工作目标。精益生产所追求的目标不是“尽可能好一些”，而是“零缺陷”。即最低的成本、最好的质量、无废品、零库存与产品的多样性。,5.4.2 精益生产的内涵和特征,精益生产追求的目标,7个“零”目标,零切换浪费 零库存 零浪费 零不良 零故障 零停滞 零事故,5.4.2 精益生产的内涵和特征,131,5.4.2 精益生产的内涵和特征,132,精益生产体系,基础就是在计算机网络支持下的、以小组方式工作的并行工作方式。支柱1：全面质量管理 支

50、柱2：准时生产和零库存零库存是指把库存“尽量减到最少的必要程度”支柱3：成组技术大厦的屋顶就是精益生产体系,5.4.3 精益生产的体系构成,133,精益质量管理模式,5.4.3 精益生产的体系构成,134,准时生产（Just In TimeJIT）,准时制的核心 及时和准确。在制造过程中，要求按正确的时间、正确的地点，提供正确数量的合格物品，以期达到接近零库存、无缺陷和低成本的目标。,5.4.3 精益生产的体系构成,基本做法 1）每月公司根据市场情况和用户订货，按型号和规格拟定本月生产各种汽车的数量，经审查后下达生产任务。2）工厂的装配车间将月生产汽车任务除以本月有效工作日，得出日平均产量，据