生产运作管理第10章先进生产方式.ppt

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1、第10章 现代先进生产方式,第一节 准时生产制第二节 精细生产第三节 最优生产技术第四节 敏捷制造第五节 计算机集成制造系统,第一节、JIT的实质,JIT是理想的生产方式最高极限:零库存，零缺陷不断改进,看板控制系统,JIT 的起源 丰田喜一郎：非常及时大野耐一：美国超市的影响1950s,丰田总公司机械工厂应用1960s,丰田内部应用1970s,整个汽车行业应用,推进式系统牵引式系统,计划部门,WC1,WC3,WC2,WC3,WC1,WC2,WCn,WCn,MRP与看板管理的结合,外购件计划,产品结构文件,产品结构文件,产品结构文件,产品结构文件,产品装配,部件装配,零件加工,原材料供应,产品

2、发运,大量重复生产组织准时生产的条件,工作标准化组织混流生产减少库存减少调整准备时间提高生产柔性缩短调整时间建立多功能制造单元准时采购从根源上保证质量,组织准时生产的条件,混流生产减少调整准备时间提高生产系统的柔性减少调整准备时间运行时调整，消除停机准备，人员培训，进行改造建立JIT制造单元准时采购从根源上保证质量,第二节 精细生产,精细生产的起源从手工生产到大量生产手工生产方式，起源于P&L机床公司大量生产，Ford制从大量生产到精细生产大量生产方式的衰落精细生产方式的出现三种生产方式的比较,从大量生产到精益生产（汽车工业的变革）,福特汽车的最初尝试,福特汽车公司于1902年成立，推出了福特

3、设计的第一批产品既实用又便宜的车型，售价仅为850美元，获得了巨大的成功。1905年福特公司每季度的销售量达到了5000辆，成为同行中的佼佼者，至此，福特汽车的巨大成功仅仅是初露端倪，究竟是什么样的汽车最符合市场的需要，仍是悬而未决的问题。,转向薄利多销,1906年，福特公司推出了8种车型，其中售价最低为1000美元，最高为2000美元，这一决策带来了灾难性的结果，销售量猛然下降，迫使福特公司重新转向薄利多销。次年，公司降低了售价，销售量魔术一般地回升，尽管当时全美经济萧条已经开始，但1906年到1907年间，福特车的顾客之多是前所未有。,福特划时代的决策,1908年，福特制定了一个划时代的决

4、策，宣布从此致力于生产标准化，只制造较低廉的单一品种。福特开发了新产品T型车。T型车全身上下找不到一丝装饰或华而不实之处，百分之百地实用。它去掉了所有附件，规格一致，以850美元一辆出售。与当时其他类型的汽车相比，T型车具有经久耐用、构造精巧和轻盈便利的优点。,大量生产方式的形成,1909年，福特汽车厂进行了设备改装，简化工艺程序，初步具备了大量生产的条件。1910年，重新进行部件车间的布局，建立流水线生产。1913年，采用传送带供应，实现了在93分钟内从无到有地组装成一辆汽车。1920年，实现每分钟组装一辆汽车，1925年，创造每10秒钟组装一辆汽车的记录。到20世纪20年代，福特汽车公司成

5、为当时世界上最大的汽车公司，日产汽车9000辆，年销售汽车90万辆。,大量生产方式的意义,以大量生产方式取代单件生产方式，推动了汽车工业的进步达半个世纪以上，而最终大量生产方式几乎被北美和欧洲的每一个工业所采用。时至今日，许多企业依然把扩大生产规模，达到单件大批量生产作为降低成本的主要途径。,大量生产方式的缺点,大量生产方式用精通某一狭隘领域的专业人员设计产品，用非熟练半熟练的工人操作昂贵的专业设备生产出大批量的标准产品。机械设备的高成本决不允许生产发生中断，因此，生产过程中增加了许多的缓冲环节，包括额外的协作厂、额外的工人与额外的场地。由于产品改型所需花费更大，大量生产厂家总是尽可能延长其标

6、准设计产品的生产时间，其结果是消费者得到了廉价的产品，但必须放弃他们所希望的品种变化。而且大量生产方式分工细致，雇员尤其是一线工人从事的工作单调枯燥，毫无创造力可言，因此大多数雇员都对工作方法感到厌烦，提不起兴趣。,对大量生产方式的质疑,1950年春天，一个年轻的日本工程师丰田英二对福特鲁奇厂进行了三个月的访问。当时鲁奇厂是世界最大而且效率最高的制造厂，但是丰田英二在对这个庞大的企业的每一个细微之处都作了审慎的考察之后，在给丰田总部的报告中写到：“那里的生产体制还有些改进的可能。”,精益生产方式产生的背景,战后日本国情有以下特点：资源短缺，原材料价格远远高于欧美；日本国内汽车市场很小，但需要的

7、汽车种类复杂；日本本土的劳动力，不愿意被当作可变成本而随意更换；日本经济缺乏资金和外汇，不能大量购买西方的最新生产技术和设备。,精益生产方式产生的背景,大野耐一在战后曾多次访问了底特律，他详细分析了增长生产量需要的途径，得出量的增加和质的增加两方面共五种方法。量的增加：1 增加人员；2 增加机台；3 延长劳动时间；质的增加：4 勤奋努力；5 消除工作中的浪费和不合理。,精益生产方式的思想精髓,精益生产起源于一个简单朴素的思想：杜绝浪费。杜绝浪费，不仅指杜绝财力上的浪费，而且包括人力、物力、时间、空间上的浪费，这浪费不仅是在某一个工序，甚至整个生产过程中的浪费，而是包括工序与工序之间，各个环节之

8、间的浪费。杜绝浪费不是口号而是踏踏实实地去做。,企业中最常见的七种浪费,错误提供有缺陷的产品或不满意服务；积压因无需求造成的积压和多余的库存；过度加工实际上不需要的加工和程序；多余的搬运不必要的物品移动；等候因生产活动的上游不能按时交货或不能按时提供服务而等候；多余的运动人员在工作中不必要的动作；提供顾客并不需要的服务和 产品。,精益生产的初期实践,大野耐一开发了冲压中的快速换模技术，采用了滚子来移动模具配以简单的调整机构，并由生产工人来承担更换模具的工作。在西方是用几百台压床来制造汽车的所有零部件，而大野的这项技术能够用少数几条冲压线生产整部汽车。,精益生产的初期实践,在试验的过程中，大野意

9、外地发现，这样小批量地生产冲压件，每件的生产成本比大批量生产还要低。这是因为小批量生产省去了大量生产方式中由于大量库存成品零部件所引起的资金积压，而更重要的是在轿车组装之前只制造出少量的零件，可以及早发现冲压中产生的问题，这样使得冲压车间的工人更关心品质，不至于在生产已进行了很久之后，才发现大量冲压件有缺陷而造成浪费。,JIT生产方式形成,大野的理想体制是只要够工作两小时所需的中间库存，甚至更少的库存。这需要有一支技术精湛而又动机明确的劳动力队伍，并且要将零件加工与总成组装的过程完美地协调起来。为此，丰田公司与其众多的协作厂家建立了基于共同利益基础上的完全不同于其他的密切关系，使这些协作厂在产

10、品开发、资金来源及人事安排上都与丰田公司息息相通。最后，大野开发了一种新的生产方式来按日进度安排零部件在协作厂之间的流动进程，这就是准时化生产（JIT）。,JIT生产方式的本质,JIT的本质用一句话来概括就是“只在需要的时候，按照需要的标准，生产所需要的产品”。它追求一种无库存或库存达到最小的生产系统，兼备手工生产与大量生产二者的优点，同时又克服了二者的缺点。JIT把所有的保险缓冲措施都去掉，要求生产过程中的每一个成员都注意在事先看出问题，不让它发展到足以使一切都停下来的地步。,JIT与大量生产方式的不同,JIT认为库存是一种不利因素，应该尽一切努力减少库存。而大量生产方式认为库存是一种资产，

11、“库存越多，则越安全”。JIT仅仅生产立即需要的数量，而大量生产方式则综合考虑库存费用和生产准备，用公式来计算批量。,JIT与大量生产方式的不同,JIT力求取消在制品库存，而大量生产方式中在制品库存，是必要的投资，当上一道工序发生问题时，在制品库存可以保证连续的生产。JIT的生产过程中，要保证废品率为零，而大量生产允许一定的废品出现。,JIT与大量生产方式的不同,JIT生产中，供货商是协同工作的一部分，而在大量生产方式中，供货商与制造商是有矛盾的甲乙方关系，一般都有多个供货来源。JIT生产要保证设备稳定有效地运行，把故障减少到最少，而大量生产中，设备的维修是必须的，由于存在在制品库存，所以这个

12、问题并不关键。,JIT与大量生产的不同,JIT生产中，尽量压缩生产的提前期，销售、采购及生产都追求及时化，而大量生产中，提前期越长越好，大多数工段和采购部门都希望提前期加长。JIT生产中，按照工人的一致意见进行管理，使工人感到“这是自己的企业”，而大量生产中，是按照法令来对工人进行管理。,精益生产JIT的升华,如果说JIT生产是以生产制造系统为中心展开的话，那么精益生产就是涉及到企业整体的一种扩大了的生产经营模式，因此精益生产方式（Lean Production）是JIT生产方式的进一步升华。,精益生产中与顾客的关系,在改革生产系统的同时，丰田英二和他的销售专家神谷正太郎开始重新考虑生产者与顾

13、客之间的联系。其基本思想是把销售商纳入生产体系中，把顾客吸收进产品的开发过程中，从而在汽车总装厂、销售商和顾客之间建立起一个长远的、甚至是终生的关系。丰田公司逐步取消还不知道顾客是谁之前就生产的做法，转而根据订单组织生产。这样销售商就成为整个生产体系的一部分，他们把预售的汽车订单送交工厂，然后在两至三个星期之后将汽车交付订购的顾客，要做到这一点，销售商必须与工厂紧密配合，把订单的顺序安排得工厂能够接受。,精益生产中的员工,精益生产方式中，以人为中心，把员工看作是比设备更重要的生产要素，强调员工与企业利益的一致性，强调员工的终身雇佣和终身教育，以最大限度地发挥员工的个人能力和群体智慧。以小组工作

14、为员工组织的主要形式，让员工成为多面手，承担尽可能多的责任，参与决策和管理。,精益生产的优越性,所需要的人力资源减少1/2新产品开发周期减少1/2或1/3生产过程中的在制品库存可减少9成工厂占用空间可减少1/2成品库存可减少3/4产品质量可提高3倍,精益生产的特点总结,品质上达到最好；浪费减到最少；不断改进；柔性最大；以人为中心；以消费者的需求为出发点。,精益思维的五大原则,从顾客的角度而不是从公司或职能部门的角度来确定什么东西可以（或不可以）产生价值；按整个价值流确定设计、订购和生产产品中所有必须的步骤和非增值的浪费；创造无中断、无绕道、无回流、无等待或废料的增值活动流；及时生产仅仅由顾客需

15、求拉动的产品；不断消除各层次的浪费，追求完美。,从大量生产到精益生产,大量生产方式：高度资本化、高度专业化、高效率、高度控制、工人动作简单、缺乏创新、产品标准化、成本低廉。精益生产方式：高度柔性的生产设备、技术全面、有知识的劳动力、灵活管理、产品多样化、信息高度集成、创新能力强、成本低廉。,精益生产方式的发展,精益生产方式打破了产品多样化和低生产成本相互对立的格局。精益生产方式建立在更广泛意义的产品标准化上。电子商务的发展为精益生产方式的实现提供了有利条件。向大量定制发展。,精细生产的基本思想对一切资源的占用少,利用率高不断改进消除对资源的浪费协力工作沟通,精细生产的主要内容,与用户的关系新产

16、品开发与供应商的关系现场管理精细企业,第三节 最优生产技术,OPT的目标净利润(Net profit,NP)投资风险率(Return on investment,ROI)现金流量(Cash Flow,CF)产销率(Throughput,T)库存(Inventory,I)运行费(Operating Expenses,OE),OPT的基本思想:解除瓶颈OPT的原则,平衡物流系统决定瓶颈“利用”“活力”瓶颈上一小时的损失是整个系统的损失非瓶颈获得一小时无意义,瓶颈控制库存和产销量转运批量 加工批量加工批量可变作业兼顾约束,DBR(Drum-Buffer-Rope)系统,识别瓶颈基于瓶颈的产品出产计划

17、“缓冲器”的管理与控制控制进入非瓶颈的物料，平衡物流瓶颈上加工批量大，上游则是小批量多批次考虑在制品、成品库存、加工和人工费用绳索的作用是使库存最小，控制生产节奏,OPT软件系统,产品网络,工程网络,BUILDNET,资源描述,服务网络,主网络,SERVE初步分析,SPLIT,报告,关键资源排序,BRAIN,非关键资源排序,SERVE,报告,报告,敏捷制造,敏捷制造企业的基本特征并行工作继续教育根据用户响应建立组织机构多方动态合作珍惜雇员向工作小组及成员放权对环境仁慈柔性的重新配置组合信息的沟通,知识面广的雇员开放的体系结构产品设计一次成功产品终身质量保证缩短交付期技术的领先作用技术的敏感整个

18、企业集成基于愿景的管理与领导,敏捷制造与大量生产在思想观念的区别,使顾客富裕(enriching the customer)为客户创造价值为客户提供解决方案(solution),比较IBM合作竞争在竞争中合作，在合作的基础上竞争战略联盟，虚拟企业急救室式的工作发挥人和信息的作用人：高素质的人信息：及时有用的信息,实现敏捷制造的措施,将继续教育放在首位虚拟企业的组成和工作计算机技术和人工智能技术的应用方法论的指导环保绩效测量与评价标准和法规的应用组织实践,计算机辅助产品设计CAD),二维模型：三面投影图、断面图三维模型：线架模型 用细线表示立体上棱线 交线、轮廓线 表面模型 用连接各边构成一个面

19、构造，立体形状实体模型 以方体、圆柱、三棱锥等体素，按照集合运算组合复杂立体形状,1、人机对话自动绘图CAD（CAG）,2、计算机辅助工艺设计（CAPP）,检索式（经验式）,创成式CAPP（理论式）,3、机械加工自动化CAD,4、设备布置计划,（1）计算机关系布置规划（CORELAP）原理：以活动关系图REL为基础，按照权值大小 和关系密切程 度，通过逐次选择和布置各项活动的位置，直至形 一个 满意的布置方案。,（2）计算机设备布置规划（CRAFT）原理：在已有初步布置方案基础上，以运费最低为原则，成对调 换两设备位置，计算其运费并与原方案比较其差额，最后 按成本降低额大小确定位置。,5、产品

20、设计的分析与优化,D：产品出库J：检 验Q：办公室R：产品入库S：维修部W：仓 库工场用的为：长：宽=9：5 的矩形,计算机辅助制造 CAM,1944 年 计算机在美国陆军首次使用1952 年 美麻省理工学院首创 NC 铣床、APT语1957 年 日本东北工业大学推出 NC 车床1958 年 美推出加工中心 MC1959 年 美推出工业机器人（极坐标式）1967 年 英、日推出 DNC 群控机床（分布式数控）1970 年 在组装、焊接、喷柒、冲压中大量使用 机,1、CAM发展中典型事件,器人,2、CAM的构成,（2）软件系统,3、CAM 的作用,（1）实现加工、组装、搬运、工装转换、检测自动化

21、、使整个系统有机结合。（2）实现整个系统的高效率生产。（3）利用成组技术GT，提高多品种少量生产效率。（4）具有较高的生产柔性。（5）能可靠处理设备故障、刀具寿命、切削等。,4、CAM中的自动加工,（1）自动加工的概念 主轴自动回转(a)毛坯自动仓库 拖扳、刀架自动移动(b)自动搬运 自动切削(c)托盘自动交换 自动启动、停车(d)自动刀库 刀 库 自动换刀装置 自动切削清除 自动检测,7,1,2,4,5,6,9,10,图,自动加工,(2)自动加工设备,NC机床（数控机床）指具有一个或几个刀具的单一功能的切削设备（如NC车、NC铣）按 机床运动轨迹分为三种：,点位控制（点到点控制）只控制刀具从

22、一个位置精确地移动到另一位置。对移动速度、轨迹 不影响加工质量、只与生产率有关。,点位直线控制（直线切削控制）除控制两相关点位置外，还要控制一个坐标方向、刀具移动速度 和轨迹。,轮廓控制（连续轨迹控制）同时对两个（或两个以上）坐标进行连续控制，除控制始点和终 点外，还需控制整个加工过程中走刀路线和速度。,CNC（计算机数控）MNC（微型机数控）,DNC（群控）（分布式数控）,用一台主计算机和数台乃至数十台NC机或CNC 机联起来，把计算机内作成文件形式的加工指令信息以再线实时方式，分式地分别传给各机床。,MC（加工中心）,MC 是进一步综合数台普通NC机床的多功能自动加工设备。（具有自动刀库、

23、按指令自动交换刀具，可进行铣、镗、钻、铰、攻丝等多种作业）。,5、FMC（柔性加工单元）CAM的基本单元,概念：是一种能独立运转并具有机械加工、材料搬运、监控功能，以单元作为一个独立整体的加工设备。类型：主要有两种：机械手式加工单元 适于轴类加工 托盘式加工单元 适于箱体类,FMC 是FMS的基础,6、FMS（柔性制造系统）CAM 的主体 概念：将CAM中所需的各种富有柔性的自动化 设备与计算机连接起来，形成能加工多 种零件的自动生产设备。,机械手,机械手式FMC,NC机床A,机械手,B,C,检验台,托盘式FMC,NC机床,检验台,按物流状况FMS有两大分类,流水型FMS（FTL）：品种少、产

24、量大、物流方向较单 一，加工设备和搬运装置按物流方向布置。随机型FMS：品种多、批量少、物流方向复杂、加工、搬运设备多与FMC单元布置相结合。,柔性制造系统现状、发展趋势,1967年 英国国家工程实验室建造 Moling 24系统开始70 年代起 在美、日、西欧、苏联、东欧大力发展目前：日、美居领先，主要发展大型FMS 西欧、苏联、东欧 主要发展CAD/CAM、FMC趋势：进一步提高系统柔性（如：输送系统）继续扩大应用范围（如：装配系统）加强系统中的人工智能与专家系统,7、自动仓库,8、机械手（人）,主要用于工序间搬运或工序内零件的装卸,第四节 计算机综合生产系统Computer Integr

25、ated Manufacturing System,CIM 发展的背景CIM 的概念CIM 的作用CIM 的人才培养,C I M S,概 述,开始吧！,一、CIM 发展的背景,结论：产品寿命周期大大缩短：六十年代，机电产品：寿命10年以上者32%八十年代，降为15%，寿命5年以下者由 38%猛增到65-70%。,二、计算机综合生产系统的概念,1、CIM 的组成（图）,2、CIM 的概念（定义）对企业的物质流和信息流，通过计算机集成的CAD、CAM、CAP三位一体的包含OA在内的综合性自动化生产系统。,CIMS 就是工厂的计算机化CIMS 就是无人工厂（或无纸工厂）CIMS 就是自动化+计算机,

26、以下看法是片面的：,CIM 计算机集成制(Computer Integrated Manufacturing)。1974 年由美国哈林顿博士提出组织企业生产的一种哲理。,1985 年（联邦德国）经济生产委员会（AWF）提出一个定义：CIM 是指在所有与生产有关的企业部门中集成地采用电子数据处理，它包括在生产计划和控制（PPC）、计算机辅助设计（CAD）、辅助工艺（CAPP）、辅助制造（CAM）、辅助质量管理（CAQ）之间信息技术上的协同工作，其中为生产产品所必需的各种技术功能和管理功能应实现集成。,CIM 的概念,CIMS,1991 年日本能率协会对CIM定义：为实现企业适应今后企业环境的 经

27、营战略，有必要从销售市场开始对开发、生产、物流、服务进行整体优化组合。CIM 是以信息作为媒介，用计算机把企业活动中多种业务领域及其职能集成起来，追求整体效率的新型生产系统。欧洲自动化公司和研究机构，提出了当前对CIM最权威、最科学的定义：CIM 是信息技术和生产技术的综合应用，旨在提高制造型企业的生产率和响应市场能力。由此，企业的所有功能、信息、组织管理方面都是一个集成起来的整体的各个部分。,集成与连接不同，它不是简单地把两个或多个单元连在一起，它是将原来没有联系或联系不紧密的的单元组成为有一定功能的，紧密联系的新系统。两种或多种功能的集成包含着两种或多种功能的之间的相互作用。集成含有系统综

28、合、系统优化的意义。集成是把人与生产经营系统和技术系统三者紧密结合起来。,CIM 通俗解释是：“用计算机通过信息集成实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益。”,CIM 的核心在于集成！,CIMS 概念,CIM：是组织现代化生产的一种哲理，一种指导思想。CIMS：是上述哲理的实现。CIM 哲理只有一个，CIM 许多相关技术（如 CAD、GT、MIS 等）具有共性，而CIMS则是因企业不同其形式与构成千变万化。CIM 哲理的各种具体实现都是CIMS,三、CIM 的作用,实现设计、制造、管理的综合化建立共享数据库、数据标准化、规范化实现多品种小批量生产的自动化产品质量高、成本低、生产周期短,设计效率 提高 4-30 倍设计费用 下降 15-30%生产提前期缩短 30-70%生产率 提高 30-60%库存费 下降 30-70%劳务费 下降 5-25%,据英国生产管理协会介绍，CIM 的结果：,四、CIM的人才培养,