Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,数字化制造过程管理技术（一）,制造过程管理的体系结构,2013,年,11,月,11,日,周建强,衢州学院机械工程学院机械工程导论课程,制造过程管理的体系结构,制造过程管理的决策目标体系,制造企业的组织结构,制造过程管理的功能构成,数字化制造过程管理的空间优化理论,数字化制造过程管理的时间优化理论,1.,制造过程管理的决策目标体系,制造过程管理是一个产品全生命周期管理：产品规划分析，产品研制开发（计划），产品设计过程管理，产品生产计划，产品生产过程管理（采购、加工、处理、装配），产品销售管理（出厂、销售、配送），产品售后服务，产品“退役”回收。,决策目标。,制造过程管理决策目标：,T,，,Q,，,C,，,S,，,E,。,T,（时间）,Q,（质量）,C,（成本）,S,（服务）,E,（环境）,应变能力,竞争能力,制造过程管理的决策目标体系,时间,T,：,产品设计和生产过程变化的反应；生产率,80,83,86,89,92,95,98,01,0,4 07,2,时间,4,6,8,10,平均产品寿命,TL,平均开发时间,TD,TD TL,年数,时间作为竞争的决定性因素（,产品生命周期缩短,）,制造过程管理的决策目标体系,质量,Q,：,产品设计（市场接受），产品制造，服务质量。,现代质量的,定义,对不同类型或技术的产品有不同要求：高、中、低。,不同时期对同类产品要求也不同：独占，竞争；上市初，成熟后。,客户素质、经济承受力：不同人群和文化的要求。,制造过程管理的决策目标体系,客,户,满,意,程,度,欣喜,一般,失望,精心服务,使客户意外满足,尽力满足,基本,标准,漫不经心,经 营 特 色,质量是客户定义的,无投诉 客户满意,符合标准,制造过程管理的决策目标体系,成本,C,：,制造系统的成本：装备与设施，材料，劳动力，能源，维护与培训，投资（银行还贷、利息），经常性（商务、宣传、管理、分摊）等。,假设,：,5,年的产品寿命,;,20%,的市场增长率,;,每年,2%,的价格降低。,利润减少,4%,22%,33%,原因,开发成本,增加,50%,制造成本,增加,10%,产品上市（广告）,延迟,6,个月,制造过程管理的决策目标体系,推,卖方市场,拉,需求,生产企业,买方市场,两种计算方法,制造过程管理的决策目标体系,服务,S,：,使顾客完全满意。,以产品为中心,以顾客为中心,以市场为中心,“中心”的变化,由生产者主导的,大规模生产和消费,由消费者引导的,注重个性化的生产和消费,制造过程管理的决策目标体系,环境,E,：,可持续性发展公式：,E=10,-6,PWI,；,E,对环境影响，,P,污染（以百万人计），,W,人均消费 美元,/,人，,I,单位消费引起的环境损害（污染度）。,绿色设计与绿色制造：,ISO14000,国际环境管理认证体系；绿色环保标志：冰箱、汽车、空调等。,2.,制造企业的组织结构,组织结构：纵,生产、营销、技术、人事、财务；层,决策、管理、作业。,输出输入模型：物流、信息流、价值流（资金流）、员工流（人流）。,制造企业的组织模型,制造企业的组织结构,组织结构类型：,职能型、事业部制、矩阵型和多维立体型。,销售部门,技术部门,制造部门,职能型组织结构,面向功能的组织结构,总经理,生产计划,加工,质量控制,设计规划,产品设计,生产工艺,广告宣传,销售,制造企业的组织结构,Teamwork,Teamwork,Teamwork,事业部,1,事业部,2,事业部,3,上层主管,事业部制组织结构,面向分权的组织结构,事业部制：,决策集中，分散经营。,制造企业的组织结构,矩阵型：,职能部门与产品（项目或服务）结合的（规划,目标）组织结构。,矩阵型组织结构,面向过程的组织结构,产品（项目）小组,A,产品（项目）小组,M,产品（项目）小组,N,产品（项目）小组,B,职能部,1,职能部,2,职能部,m,职能部,n,.,.,.,B1,B2,高层主管,制造企业的组织结构,多维立体型：,（超事业部）,按产品（项目或服务）划分事业部,产品利润中心。,按职能（市场研究、生产、技术、质量分析）划分专业参谋结构,职能利润中心。（研究院、企业规划院）,按地区划分管理机构,地区利润中心。,案例：,青岛海尔集团,成立,1984,年，采用了直线职能型的组织结构。,90,年代，多元化和兼并扩张，改用矩阵型结构，迅速推进新项目。,而后，改成事业部制。,进入,2000,年后，建立了超事业部制（本部事业部,总地区；冰箱事业部、空调事业部,产品利润中心；设计院,/,研究院,职能利润中心）,各地建立销售部门和管理机构,地区利润中心。,3.,制造过程管理的功能构成,主要功能系统：,产品设计过程管理：,产品规划分析，产品研制开发（计划），产品设计过程管理等。典型系统有：产品数据管理（,PDM,）,产品全生命周期管理（,PLM,）；知识管理（,KM,）；产品协同设计管理等。,生产制造过程管理：,生产计划与控制，生产物流管理，生产制造过程管理，制造过程质量控制等,。,典型系统有：,制造资源管理,/,企业资源计划（,MRP/ERP,）；制造执行管理系统,(MES),等。,企业间的制造过程管理：,供应链管理系统（,SCM,），客户关系管理系统（,CRM,），电子商务,/,协同产品商务,（,EC,/,CPC,）等。,制造过程管理的典型模式：,大规模定制；敏捷制造与虚拟企业；计算机集成制造，网络化制造等。,支撑系统：,1.,计算机网络；,2.,数据库系统；,3.,底层自动化和,柔性制造系统,4.,制造过程管理的空间优化理论,制造过程管理的空间优化理论主要是关于,系统的结构分析、设计和优化,方面的理论。,优化问题,系统集成,基于相似性的系统优化,有序化或条理化,相似性简化系统,系统方案设计优化,制造系统理论创新,典型系统或问题,CIMS,分形企业,对零件的合理分类,成组技术,对供应商、客户的评价,制造系统创新,理论基础,系统论,分形几何学,模式识别理论方法,相似理论,层次分析法,仿生学,制造过程管理的空间优化理论,空间优化理论基础：,系统论：系统集成化的理论基础；,分形几何理论：分形企业的理论基础；,模式识别理论：先进制造系统有序化，合理化；,相似理论：成组技术的的理论基础；,层次分析法：制造系统方案设计与优化；,仿生学：先进制造系统理论创新的重要源泉。,制造过程管理的空间优化理论,-,系统论,系统论：,System Approach,直译为系统方法。系统论的基本思想方法，就是把所研究和处理的对象，当作一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性,。,系统论方法,：,整体性和综合化原则：任何系统的整体功能,ET,，等于各部分功能的总和,E1,，加上各部一分相互联系形成结构产生的功能,ER,，,ET,E1,ER,。,联系性原则：系统与外部环境的联系和制约；系统内部各元素之间的相互联系和制约。系统的结构决定系统的功能。功能是系统在一定环境下所能发挥的作用，不同的结构可以发生不同的功能。,动态性原则：系统具有开放性，随环境的变化而发生变化。,最优化原则：,系统论的出发点和最终目的。,模型。,系统论趋势和特点,：,系统论与控制论、信息论，运筹学、系统工程、电子计算机和现代通讯技术,相互渗透、紧密结合,；,系统论、控制论、信息论，,“,三归一,”,，系统论是其它两论的基础。,系统科学：工程技术（包括系统工程、自动化技术和通讯技术,），技术科学（包括运筹学、控制论、巨系统理论、信息论），基础科学（系统学）。,制造过程管理的空间优化理论,-,模式识别,制造系统分类：,制造系统分类对象有产品、零件、过程、信息、知识等,样本。,样本的特征选择：,特征提取和数据压缩,分类编码（特征码位选择：样本统计、特征间相关性分析,特征关系函数、人工判别），特征码全重选择。,模式识别理论与方法,：,聚类分析方法,递阶聚类法：计算各零件问题的距离函数或相似系数，根据距离大小或相似程度递阶归类，直到所有零件归为某一类。从而可根据零件相似水平或零件组数求得不同聚类结果。,动态聚类法：将几个样本先粗糙地分成若干类，利用最优准则（,k,均算法、迭代算法、动态最优聚类搜索技术、多点中心动态聚类法等）进行调整，直至不能调整为止。,模式分类器设计：,感知器、半线性前馈网络、矩阵联想存储器、句法模式分类器以及学习算法组成。略。,整个这章内容将在设计过程管理中结合例子详细介绍。,制造过程管理的空间优化理论,-,相似理论,相似理论：,在性质完全不同的系统中，相同的结构可以带来相同或相似功能的系统。,成组技术：,通过识别并利用产品和制造过程中的相似信息，将企业生产的多种产品、部件、零件，按照一定的相似性准则分类成组，并以这些组为基础，组织生产的各个环节，实现多品种、单件小批量生产过程的合理化和科学化。成组技术：成组设计、成组工艺、成组工装、成组加工等。,制造过程管理的空间优化理论,-,层次分析,层次分析法：,将复杂问题分解成各组成因素，并按支配关系分组以形成有序的递阶层次结构，通过两两比较判断的方式确定每一层次中因数的相对重要性，在层次结构内进行合并，得出重要性的总顺序。,层次分析法应用案例有供应链管理（,SCM,）中供应商评价、客户关系管理（,CRM,）中对重要客户识别、作业排序对参数的选择等。,层次分析的基本方法：,略，将在制造系统的建摸方法详细介绍。,一个制造系统优化的层次模型,5.,制造过程管理的时间优化理论,制造过程管理的时间优化理论主要是关于,系统的运行、控制优化,方面的理论。,优化问题,企业信息流优化,系统信息流控制优化,企业合作与共生,企业成长过程优化,系统建模与分析,系统运作结构化,典型系统或问题,减少信息传递层次,单元制造系统的局部负反馈回路,敏捷制造,协同制造,网络化制造系统发展中的正反馈机制,系统稳态分析和可控性分析,分配、库存、排序、对策等,理论基础,信息论,控制论,协同论,博弈论,耗散结构理论,系统建模理论方法,运筹学,制造过程管理的时间优化理论,时间优化理论基础：,信息论：企业信息流优化；,控制论：制造系统信息流控制优化；,耗散结构理论：企业成长过程优化；,协同论、博弈论：企业间制造系统合作与共生；,系统建模理论方法：制造系统动态建模与分析；,运筹学：制造系统运作结构化问题的优化。,制造过程管理的时间优化理论,-,信,息论,信息论：,应用数理统计方法研究信息处理和信息传递的科学。,信息科学：现在延伸到研究一切问题。,信息论模型：,信息量：,可以用概率来度量信息：,H,（,x,）,=-P,（,x,i,）,log,2,P,（,x,i,）,X,i,代表第,i,个状态，,P,（,x,i,）代表第,i,个状态的概率，,H,（,x,）消除不确定因素的信息量。,信息传递：,略，今后通过讲供应链管理再详细描述。,制造过程管理的时间优化理论,-,耗散结构,耗散结构理论：,一个,远离平衡的开放系统,，在外部条件变化达到某一特定,阈值,时，系统通过与外界能量、物质交换，可从,原无序状态（要素间的非线性机制）,转变成时间、空间或功能的稳定有序结构,耗散结构。,网络化制造系统：,网络化制造系统是开放系统，平衡中追求有序（正反馈机制），环境（上网企业数量,阈值）。,网络化制造系统发展中的正反馈机制,