重庆理工大学：《制造系统工程 Manufacturing System Engineering》课程教学资源（PPT课件）模块三 车间级制造系统

模块三:车间层制造系统 目录 1车间层制造系统概况 2车间层制造系统空间优化方法 3车间层制造系统时间优化方法

1 目 录 1 车间层制造系统概况 模块三：车间层制造系统 2 车间层制造系统空间优化方法 3 车间层制造系统时间优化方法

1车间层制造系统概况 车间层制造系统的主要任务是进行产品的加工和装配。车间层制造系统的优化目标是 物流的优化、社会一技术系统的优化、车间布置的优化。本章重点介绍车间层制造系统的各 种模式和发展方向,以及车间层制造系统的空间优化和时间优化方法。 本章的主要内容和关系如图51所示。 简化和优化物流 车间层|优化优化社会一技术系统管理 制造执行系统计划零件族优化组合 准时制造 和 虚拟单元设计 车间布置优化 方式最优生产技术调度 车间生产计划 单元层单元单元制造系统 以人为中心 计划基于交货期的优化 形式自我管理工作小组方式成弋和蔡于成本的优化 独立制造岛 管理以过程为 调度 多目标优化 运赖小车 加工 检测 设备层 成品库存

2 1 车间层制造系统概况

1车间层制造系统概述 车间层制造系统的功能模型 机床准备 数控编程生产计划作业调度工艺计划 物流信息流 工装准备 供应商叫毛坯准备 零件加工 部件装配 产品装配(用 运输存贮检测运输‖存贮检测运输存贮检渊运输‖存贮‖检测

3 1.1 车间层制造系统概述 1.车间层制造系统的功能模型

2、车间层制造系统的优化目标 (1)车间TQC的优化 (2)人机系统优化 3、车间层制造系统的演变 过去 现在 未来 自动化工厂 FMS工厂 日动生产线 混流生产线 生物工厂 数控机床与机器人 H治分布化工厂生物型管理 使输带 ● 爱衡 山机 离散制造系统的演变

4 2、车间层制造系统的优化目标 （1）车间TQC的优化 （2）人机系统优化 3、车间层制造系统的演变 离散制造系统的演变

2车间层制造系统空间优化方法 2.1单元制造系统的设计 1.基于工序相似性、零件相似性和产品相似性的生产组织优化 识别功能之间的相似性是比较容易的,传统的组织设计一般按照功能进行分解。而过 程相似性的识别却相对复杂一些。此处讨论的相似性,可以分为工序相似性、零件相似性和 产品相似性三种类型 零件相似性 工序相们性 结构相食姓性 材料化姓性 产品相似性 形状 工工 方穿刀夹量 相似 热 基形布尺精处 功原 度 能理 设序相相相 本状置相相 理 备柑似似似 相 相似 形相相似似口和稻似 相相 状似似 似似 似似 似

5 2 车间层制造系统空间优化方法 2.1 单元制造系统的设计 产品相似性

2.单元制造系统的基本设计方法 单元制造系统的建立是一个多目标优化、分阶段实施、多种方法并用的过程,是一个反 复迭代计算、多种因素平衡的过程。单元制造系统的优化目标有: (1)跨单元的零件数最少; (2)单元内零件在加工设备、工艺顺序、刀具、夹具等方面的相似性尽量大; (3)机床的利用率尽量高且均衡; (4)零件的生产成本最低、加工时间最短等。 3.单元制造系统的动态设计方法 单元制造系统的动态设计方法主要是计算机仿真法。根据静态设计的结果,即零件族/ 机床组的设置情况,并根据单元制造系统生产的零件批量、投产日期和交货期限等,进行作 业排序,模拟实际系统的运行。从运行结果推知单元制造系统的各种动态性能。 4.可重构制造系统 可重构制造系统可以根据被加工产品对象的特点,以重排、重复利用和更新模块或子系 统等方式快速将已有的制造资源重组成满足新需求的制造装备和系统

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22 2面向成组生产的空间组织优化算法 1.矩阵变换法( Matrix formulation) 矩阵变换法的目的是建立产品族/机床组。 行 件 键能 零件2 健能 矩阵 变换 机 床 键能 2.专家系统技术 考虑到零件模式识别的约束条件很多,零件特征的量化描述较难,为此可以建立相应的 专家系统用于零件模式识别。其优化目标是:零件族加工总费用和运输费用最低。约束条 件为:①不超过每台机床的可提供的加工时间;②不大于材料输送设备往返频率的上限;③ 不大于单元中机床数量的上限或每个机器单元尺寸(如长度)的上限④由于技术需要某些 机床应当安排在同一单元中

7 2.2 面向成组生产的空间组织优化算法

23产品系统与制造系统的集成优化 1.产品模炔化和多品种的混流生产线 过去无论是汽车整车厂还零部件厂,其生产线都是面向单一产品的。随着产品品种增 加、批量减少、按订单生产的产品比例越来越高,出现了多品种混流生产线(或称柔性模块化 共线生产模式)。咖这种生产线的出现与产品模块化息总相关 产品模块化方法 产品制造过程的优化优化目标 以尽可能少的零部件从单品种的生产线向多。提高柔性 实现最大的灵活组合品种的混流生产线转变降低成本 增大部件模块粒度 缩短装配线长度 快速反应 快速交货 快速定制 总线模块化模型:在主最终装配可以根据用户。简化装配 模块上插入任何分模块要求,在任何地方完成快速定制 2.增大部件模块粒度,缩短整车装配线

8 2.3 产品系统与制造系统的集成优化

3.总线模块化 计算机的总线结构使得计算机的部件制造和装配变得十分容易。因而,通用、福特、日 等公司设想在汽车中也应用总线结构,即总线模块化模型。其目的是使汽车的最终装配 可以根据用户要求,在各地的装配点、经销点或是在用户家中完成。按照总线结构,标准化 结构模块容易插入到标准化的主模块上工作。零部件企业可在总线结构框架下进行自主 创新从而最大限程度发挥他们的创造性。陈光福201

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3车间层制造系统时间优化方法 3.1任务协调优化 制造系统是一个复杂系统,为了完成系统的目标,必须进行空间和时间的综合优化,在 系统分解的基础上进行系统的任务协调。制造系统的任务协调优化方法有:增大库存、增加 松弛时间、增加松弛能力、相互调整、直接监督、标准化和集成协调等方法。 32车间作业排序方法 车间作业排序优化问题既有理论上的难度—是NP问题,又有实践上的重要意 义——一能有效改善制造系统的各项动态性能,因此一直引起学术界和工程界的较大兴趣。 作业排序问题分类 单工序 多工序 单机床 多机床流水型车间(Fow-Shop)作业车间(Job-Shop) 置换型非置换型 置换型非置换型 二工序 二工序以上 10

10 3 车间层制造系统时间优化方法 3.1 任务协调优化 3.2 车间作业排序方法