文档介绍：第一讲制造系统入门(上) 我国制造业的总产值仅次于美国、日本、德国, 居世界第 4位, 制造业总产值在国内生产总值中所占的比重一直维持在 40% 以上, 中国财政收入的一半来自于制造业, 制造业吸收了将近一半的城市就业人口, 农村剩余劳动力转移也有将近一半流入了制造业, 中国制造业总体规模仅相当于美国的 1/5 ,劳动生产率只有美国的 1/23 ,日本的 1/25 ,德国的 1/18 。制造系统设计和控制课程主要介绍制造系统的设计与控制原理, 将工程学与管理学综合起来确定制造业的效率、费用、质量和柔性, 内容包括工厂物理、质量、为制造而进行的系统设计和操作,除了基础知识以外,还着重讲解现代制造系统的发展方向,包括并行工程、敏捷制造、精益制造等几个方向。制造的定义人们通常所说的制造业就是普遍意义上理解的工厂,但是工厂不仅仅是一个单一的单元, 而是一个系统, 要把整个的工厂理解为一个系统, 就要包括人造和天然因素。科技发展到今天, 很多的系统都是来源于人造的系统, 包括高速公路的系统等等, 系统的优化和设计也是很多数学家所研究的主要方面,那么,制造系统到底是一个什么概念呢? 什么是制造系统制造的定义就是:制造是把原料和信息转化为各种物品以满足人类需求的过程。在这个定义上可以看到, 制造业不仅仅要转化原料, 还要把很多信息转化为大家需要的物品,特别是从 20 世纪 90 年代初网络高速发展以来,信息在制造业中的作用越来越重要。如今世界各地, 无论是在生产、销售还是市场中, 都把信息当作基本建设的模块, 从广义上来讲,很多系统都可以作为一个制造系统的原型。【案例】大学广义上的制造系统非常多,比如可以把一所大学看作是一个制造系统,在一位学生整个 4 年的学****过程中,对于学校来说,其实是一个生产和制造人才的过程,学生进入学校后,就相当于一个没有加工的原始材料,在 4 年的学****中,通过老师的讲解、课堂的学****和课外的作业等一些方法的学****最后成为一个合格的人才。其流程如下图所示: 大学的人才培养流程图传统的制造系统其整个的流程是: 首先作市场的调查与研发, 知道了市场需要什么样的产品以后, 把这些最原始的市场需求转化成为概念设计, 成为模块和纸上的原型, 通过这些步骤就可以知道需要哪些真正的硬件。而且,除了外形设计以外,还要分析需要哪些部件, 需要知道制造的过程以及装配和连接, 包括最后的测试等等, 最终, 通过制造, 整个产品成型后推向市场。下面是一个制造系统的分析和解释图, 在图中, 原材料进到制造系统后, 通过工厂的操作、物料管理、检验加工等一系列的过程, 引入设计和市场制造的计划, 最后将成型的产品推向市场。图 1-1 传统制造系统的流程图 1-2 制造系统在中国,制造业的现状特点是: ◆规模小( 很多小工厂): 2004 年世界 500 强前 12 个企业销售收入为 24 028 亿美元, 超过中国国有及有规模的非国有企业( 219 463 个)的销售收入 187 815 亿元。◆资本少( 研发投入更少): 2005 年中国制造业 500 强的平均研发投入只占这些企业主营业务收入的 % 。而同期西方先进国家企业的研发投入则占主营业务收入的 8%~ 10% 。◆基础弱( 先进的管理技术没有使用) :多数企业的业务流程不尽规范合理,部门岗位职责不尽明确, 基础数据不全且不准确, 规章制度不完善和现场管理不到位等问题也十分突出。中国在未来的 30 年发展过程中,制造业还是有巨大的发展前途的,不光是因为廉价的劳动力和受过良好教育的工程师, 从另外一个方面来讲, 中国已经形成了制造产业链, 包括很多零部件, 也在中国生产和制造, 加之中国的地理位置得天独厚, 良好的政治环境和经济环境,从长远来讲制造业的发展前景非常广阔。现代制造系统的发展状况 1 .并行工程( Concurrent engineering) 并行工程的定义如下: 并行工程是指从产品开发的初始阶段就由开发设计人员、工艺技术人员、质量控制人员、生产制造人员、营销人员, 有时甚至还加上协作厂家、用户代表共同工作, 使每个部门在产品开发初期就可以从各自的角度出发,评价设计是否合理、可行的一种工程。为了清楚的对并行工程的基本概念进行阐述,可通过下面的生产过程图来理解: 图 1-3 生产过程示意图由于制造系统的来源是从用户的需求开始, 从用户的需求到功能再到整个产品的物理领域, 比如要生产一台电脑就需要对一些硬件和外形进行设计, 因此产品的制造流程基本上分为四个领域: 第一个是用户领域, 就是从了解用户的需求开始; 第二个是功能领域, 就是从用户的需求到产品需要提供什么样的功能; 第三个是物理领域, 就是产品的功能怎么通过一些软件和硬件来实现; 最后是流程, 就是怎样通过生产制造