西安交通大学现代集成制造系统课程作业及论文.docx
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西安交通大学现代集成制造系统课程作业及论文
现代集成制造系统课程作业
学院:
机械工程学院
班级:
硕2002
姓名:
王金宇
学号:
3112001078
第一部分:
问答题
班级:
2002姓名:
王金宇学号:
3112001078
1.什么是订货点库存控制法?
它要确定哪些参数?
常用的库存控制方法有哪些?
简述基本MRP的计划逻辑。
答:
订货点库存控制法是根据安全库存设置一订货点,当物料的库存数量低于该订货点时,即进行订货采购。
订货点库存控制法需要确定参数:
最大库存、安全库存量、定货点、定货提前期。
订货点库存=安全库存+前置期库存。
安全库存就是为满足生产或销售的正常进行而备有的库存。
前置期库存=订货前置期×日均销量(用量)。
常用的库存控制方法有:
订货点采购法、统计分析法、定期采购法、经济批量采购法、物料需求计划(MRP)法、零库存(JIT)法以及供应商管理库存(VMI)法。
基本MRP的计划逻辑是:
根据主生产计划、库存信息以及产品结构确定物料需求计划,根据物料需求计划确定采购计划(订货日期、到货日期、数量)和加工计划(开工日期、完工日期、数量)。
按照产品结构进行分解进行物料分解,确定不同层次物料的总需求量;根据产品最终交货期和生产工艺关系,反推各零部件的投入出产日期;根据库存状态,确定各物料的净需求量;根据订货批量与提前期最终确定订货日期与数量。
2.物料需求计划与订货点理论的根本不同点是什么
答:
订货点法是一种按照过去的经验预测未来物料需求的方法。
MRP是精确的物料管理方法,核心思想:
在需要的时候、提供需要的数量。
3.什么是物料编码?
与图号的差异是啥?
答:
物料编码是唯一标识物料的代码,通常用字符串(定长或不定长)或数字表示。
物料编码是计算机系统对物料的惟一识别代码。
它用一组代码来代表一种物料。
物料编码必须是惟一的,也就是,一种物料不能有多个物料编码,一个物料编码不能有多种物料。
零件图号是标在零件图上的,用来管理图纸,图纸得身份证号。
4.什么是BOM?
在企业中BOM表一般分为几类?
BOM的作用是什麽?
制造BOM与设计BOM有何异同?
答:
物料清单(BillofMaterials,简称BOM)是描述企业产品组成的技术文件。
在加工资本式行业,它表明了产品的总装件、分装件、组件、部件、零件、直到原材料之间的结构关系,以及所需的数量。
在企业中BOM表一般分为:
工程BOM—EBOM(EngineeringBOM)、计划BOM—PBOM(PlanBOM)、制造BOM—MBOM(ManufacturingBOM)、客户BOM—CBOM(CustomerBOM)、销售BOM—SBOM(SALEBOM)、维修BOM—WBOM、采购BOM—CBOM以及成本BOM—CBOM(CostingBillOfMaterial)。
作用:
OM是PDM/MRPⅡ/ERP信息化系统中最重要的基础数据,其组织格式设计和合理与否直接影响到系统的处理性能。
BOM是财务部门核算成本,制造部门组织生产等的重要依据;此外,BOM还是CIMS/MIS/MRPⅡ/ERP与CAD,CAPP等子系统的重要接口,是系统集成的关键之处;BOM信息在MRPⅡ/ERP系统中被用于MRP计算,成本计算,库存管理。
BOM的具体用途有:
(1)、计算机识别物料的基础依据。
(2)、是编制计划的依据。
(3)、是配套和领料的依据。
(4)、根据它进行加工过程的跟踪。
(5)、是采购和外协的依据。
(6)、根据它进行成本的计算。
(7)、可以作为报价参考。
(8)、进行物料追溯。
(9)、使设计系列化、标准化、通用化。
区别:
制造BOM时生产部门根据设计BOM在生产实际中制作的,制造BOM是可以任意减、增物料及时构成关系的。
设计BOM只是设计结果的输出文件。
制造BOM是设计和工艺的结合,除包括常规物料外,还包括与产品有关的消耗品和加工工具,制造清单中的虚拟件不会出现在设计BOM。
设计BOM反应物料加工的顺序。
ERP中制造BOM包含的信息更多,物料消耗定额、工序加工顺序等。
5.JIT、MRP和TOC的主要特征及适应情况
答:
主要特征:
MRP作为一种观念,是由经济批量(EOQ)发展而来,其中引入相关需求和时间分段的概念将传统的、分散的、静态的库存管理变为各项目间具有紧密联系的、动态的库存管理系统。
它追求的境界是,在生产制程的各个阶段,在需求的时间提供需要数量的物料。
MRP的基本思想是,根据反应预测需求和顾客订单信息的主生产计划(MPS),以及产品结构(物料单)信息、库存记录信息,按照各制程的预定提前期(leadtime)由交货期向前倒排,从而得到详细的订货指令发送的时间排程表,用于生产车间的生产和采购控制。
JIT(justintime)又称看板管理、零库存管理等。
JIT追求是在需要的时侯准时地生产出需要数量的产品或零件即零库存,不提前也不拖后。
JIT是一种追求完美的、持续改进的生产管理哲学,它认为要实现上述目标必须不断地减少生产过程中的库存。
JIT生产通过看板管理来实现的。
TOC即约束理论,就是关于进行改进和如何最好地实施这些改进的一套管理理念和管理原则,可以帮助企业识别出在实现目标的过程中存在着哪些制约因素,并进一步指出如何实施必要的改进来一一消除这些约束,从而更有效地实现企业目标;TOC理论最终就是要寻求顾客需求与企业能力的最佳配合,对约束环节进行有效的控制,其余的环节相继地与这一环节同步。
适用情况:
JIT技术是使用看板进行生产和库存控制的人工技术,JIT目标要通过多年的生产系统的调整和改善才能达到,因此JIT技术适用于具有稳定的环境、重复生产的生产企业。
在具有较少的产品选择、工艺变化和产品组合变化的生产环境中,JIT技术十分有效的生产库存管理技术。
因此,JIT适合于短期生产计划与控制;在中长期,市场、产品需求具有较大变化的情况下,JIT缺乏有效的适应能力。
在具有较多的产品选择、经常的工艺改变和不断变化的产品需求的生产环境中,MRP显示出更大的适应性。
MRP系统要求生产系统具有充足的能力以适应上述变化。
比如可以选择加时、加班、雇佣或解雇、转包等方式调整能力。
因此,在能力约束不十分严格的条件下,MRP也是十分有效的生产库存管理技术。
即使具有数千种物料项目,它也能进行有效的追踪和控制。
在中长期,MRP可对物料信息有效地处理,对物料需求进行有效的时间控制。
在中长期能力限制相当严格的情况下,JIT和MRP都难以有效地处理。
在这种情况下,TOC方式通过对瓶颈资源的有效能力计划,可以在中长期使生产系统获得均匀的生产流。
通过有效的瓶颈资源的计划和控制,TOC可以获得一个现实可行的生产计划,这在MRP系统中是难以做到的。
6.简述一个典型CAPP软件系统应具有哪些基本功能,并说明变异式(派生式)CAPP系统的原理和应用特点?
答:
典型CAPP软件系统应具有的基本功能有:
毛坯设计、加工方法选择、工序设计(装夹设备、加工余量、切削用量、机床及刀具等的选择、必要的工序图生成)、工艺路线制定、工时定额计算。
变异式CAPP系统是利用成组技术原理,将零件按几何形状及工艺相似性分类、归族,每一族有一个典型样件,根据此样件建立典型工艺文件,存入工艺文件库中。
当需设计一个新的零件工艺规程时,按照其成组编码,确定其所属零件族,由计算机检索出相应零件族的典型工艺,再根据零件的具体要求,对典型工艺进行修改,最后得到所需的工艺规程。
派生式CAPP系统的特点:
以成组技术为理论基础,理论上比较成熟;应用范围比较广泛,有较好的适用性;在回转类零件中应用普遍;继承和应用了企业较成熟的传统工艺,但柔性较差;对于复杂零件和相似性较差的零件难以形成零件族。
7.试述创成型的CAPP系统主要依赖的关键技术有那些?
按照所采用的关键技术不同,创成型CAPP系统可大体分为哪几类,并简述各自的优缺点。
答:
关键技术:
(1)用计算机能识别的形式完全准确地描述零件的信息;
(2)以计算机能够识别的方式存储大量工艺设计知识和工艺决策逻辑;(3)工艺过程的设计逻辑和零件信息的描述必须收集在统一的工艺数据库中。
根据工艺决策逻辑的不同创成型CAPP系统可分为:
(1)基于决策树的CAPP系统;
(2)基于决策表的CAPP系统;(3)基于知识系统的工艺决策的CAPP系统。
优缺点:
(1)基于决策树的CAPP系统;
(2)基于决策表的CAPP系统;(3)基于知识系统的工艺决策的CAPP系统。
8.试述PDM系统在企业信息化制造系统中所扮演的主要角色?
并说明一个实用的PDM系统应包括那些基本功能模块?
目前现有的PDM系统在那些功能方面还存在不足,还有待进一步改进。
答:
PDM有时也称为产品生命周期管理(productlifecyclemanagement,PLM)或产品开发管理(productdevelopmentmanagement,PDM)。
PDM系统存放和组织CAD数据,但不是它完成的唯一功能。
PDM首要用途是控制企业的主工程BOM。
BOM是按照产品结构来分类的零件清单,产品结构包含所有主要的子系统。
每个子系统的清单中包含产品所需的单独的零件以及物料。
PDM系统在一个被称为产品结构的分等级的系统中对零件或组件的信息进行存储和组织。
因为零件数据与许多文件相连接,而这些文件是与零件、装配和产品相关的,所以这种技术称为关系数据库。
这种连接可能是连接到CAD模型、CAD图形、供应商的规范说明或分析结果。
广义的说,企业的PDM供应商参与了企业资源规划(ERP)以及设计和制造领域之外的许多功能领域的工作。
当PDM称为产品开发管理时,它用于实现CAD与企业内部的其他产品数据和工程数据之间的无缝共享。
这个过程包括
(1)用CAD创造产品;
(2)将CAD零件的几何图形和特征文件转换成其他部门所要求的格式;(3)将不同版本的图形文件保存在PDM的关系数据库的产品结构中。
基本功能模块:
1)电子图文档管理功能;2)工作流和设计过程管理功能;3)产品结构和配置管理功能;4)查看和圈阅功能;5)设计检索和零件库功能;6)项目管理功能;7)电子化协作功能;8)工具和“集成件”功能;9)扫描和成像服务功能。
不足:
(1)网络化程度低。
在企业内部,其计算机辅助工具常常是一些离散孤立的系统,有些部门没有局域网,无法在设计、工艺和制造部门之间进行有效的信息共享和传递。
(2)项目管理功能低。
由于缺乏有效的项目管理工具,使企业不能很好的按分目标逐步完成任务,造成项目的延期,所以有完善该项功能的必要。
(3)信息反馈速度慢。
企业进行信息传递的主要途径是通过书面文件、报告等形式,因此设计部门无法及时收集工艺和制造部门的反馈信息。
(4)应用集成系统效率不高。
几乎没有两个不同的应用软件能够直接分享或交换数据。
而在较好的系统之间均应有良好的信息接口,从而满足信息共享的要求。
9.
(1)用阶序聚类法(ROC)识别以下矩阵中对应的零件族和机器族。
零件机器
A
B
C
D
E
F
G
H
I
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
3
1
1
1
4
1
1
1
5
1
1
6
1
1
1
7
1
1
1
8
1
1
1
1
解:
零件机器
A
B
C
D
E
F
G
H
I
排序
1
1
1
1
114
6
2
1
1
1
1
1
391
2
3
1
1
1
14
8
4
1
1
1
416
1
5
1
1
7
6
1
1
1
5
7
1
1
1
352
3
8
1
1
1
1
4
零件机器
A
B
C
D
E
F
G
H
I
排序
4
1
1
1
416
1
2
1
1
1
1
1
391
2
7
1
1
1
352
3
8
1
1
1
1
4
6
1
1
1
5
1
1
1
1
114
6
5
1
1
7
3
1
1
1
14
8
排序
1
2
7
3
9
8
6
4
5
零件机器
A
B
D
H
I
G
C
F
E
排序
4
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
2
7
1
1
1
3
8
1
1
1
1
4
6
1
1
1
5
1
1
1
1
6
5
1
1
8
3
1
1
1
7
排序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
零件机器
A
B
D
H
I
G
C
F
E
排序
4
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
2
7
1
1
1
3
8
1
1
1
1
4
6
1
1
1
5
1
1
1
1
6
3
1
1
1
7
5
1
1
8
排序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
零件机器
A
B
D
H
I
G
C
F
E
4
1
1
1
2a
1
1
7a
1
1
8a
1
6a
1
1a
1
2b
1
1
1
8b
1
1
6b
1
1
3a
1
1
7b
1
1b
1
1
8c
1
3b
1
5
1
1
2、柔性制造系统由3个加工工位和一个装载/卸载工位组成。
工位1有两个搬运工人为系统装载/卸载零件。
工位2有两台相同的数控加工中心(卧式铣床)执行铣加工。
工位3由3台相同的立式铣床组成,执行铣加工。
工位4由两台相同的钻床组成。
设备之间由工件搬运系统衔接(有两台工件搬运器),平均搬运时间为3.5min,系统生产4种零件A,B,C和D,零件混合比和工艺路径的时间如下表所示。
所有操作的加工频率fijk=1.0。
求
(1)柔性制造系统的最大生产率;
(2)系统中每台设备的利用率;(3)系统的平均利用率。
零件j
零件混合比
操作k
描述
工位i
加工时间tijk/min
A
0.2
1
装载
1
4
2
卧式铣
2
15
3
立式铣
3
14
4
钻
4
13
5
卸载
1
3
B
0.2
1
装载
1
4
2
钻
4
12
3
卧式铣
2
16
4
立式铣
3
11
5
钻
4
17
6
卸载
1
3
C
0.25
1
装载
1
4
2
卧式铣
2
10
3
钻
4
9
4
卸载
1
3
D
0.35
1
装载
1
4
2
立式铣
3
18
3
钻
4
8
4
卸载
1
3
解:
(1)为计算FMS的生产率,需要先计算每个工作站的工作负荷,然后确定瓶颈工作站。
瓶颈工作站由比值
决定:
工作站1:
工作站2:
工作站3:
工作站4:
零件搬运系统:
工作站4的比值最大,所以它为瓶颈工作站,决定生产系统所有零件的最大生产率。
(2)求每种产品的生产率,将
乘以各个零件的混合比。
每个工作站的利用率由式
计算:
(3)FMS系统的平均利用率可以由上面所得值的加权平均值计算得到,加权系数以每个工作站的服务器数为基础,零件搬运系统除外,
10、论述数字化制造系统的构成、原理及研究现状。
答:
数字化制造系统由数控机床、多媒体计算机系统和通信网络构成。
数字化制造系统的原理:
数字化制造系统是在数字化技术和制造技术融合的背景下,并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下,根据用户的需求,迅速收集资源信息,对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组,实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造的系统。
数字化制造系统的研究现状:
目前在工业技术先进国家,数字化制造已经成为提高企业和产品竞争力的重要手段。
特别是近30年来,数字化制造技术发展日益加快,在发达国家的大型企业中,已开始实现无图纸生产,全面使用CAD/CAM,实现数字化设计。
数字化制造技术在数字化设计、数字化制造、数字化产品、信息传递与协作、数字化管理等方面都有不同程度的研究和发展。
11.何谓边际成本?
边际效益?
在决策中如何考虑?
举一个生活中利用其决策的例子。
答:
边际成本(Marginalcost):
增加一单位的产量(Output)随即而产生的成本增加量即称为边际成本。
随着产量(Output)的增加,边际成本会先减少,后增加。
边际成本=总成本的变化量/产量变化量
边际效益:
工程或设备在某一规模处每增加一个单位规模(如库容或装机容量)所能增加的效益。
例如,生产某种产品,当产量很小时,可以理解为企业的设备没有得到充分利用,因而产量很小,随着企业雇佣更多的员工进行生产,生产设备的利用率也开始变大。
假设增加的第一个工人对产量的贡献是10,那么增加的第二个工人对产量的贡献可能是15甚至更高,第三个会是30。
这对应生产函数(ProductionFunction)曲线的第一个阶梯,即边际产品(MarginalProduct)随着投入的增加以递增的比例增加,在这一阶段产量的增加速度超过成本的增加速率,从而边际成本随着产量的增加而减少;随着员工增加到一定程度时,企业变得拥挤,这时候每增加的一个员工依然会提高生产设备的利用率,但是这个利用率的提高会慢慢减慢下来,这对应生产函数的第二个阶梯,即生产函数的斜率逐渐从第一个阶梯时的最大值减少到0,当员工增加到某一程度,再增加一个员工时,这个员工对产量的贡献将会是0,即边际产量为0,在这一阶段时,产量的增加速率从最大值逐渐减小到零,而成本的增加速率(每个员工的费用,加上每单位产品的成本)大于产量的增加速率,从而边际成本增大。
第二部分:
综述
现代集成制造技术与企业信息化的发展趋势
摘要:
本文首先介绍了在现代技术条件下,现代集成制造系统与企业信息化的定义及其前景,同时重点介绍了现代集成制造系统与企业信息化的技术构成,并从概念、方法及发展趋势等方面对各相关关键技术作了详细介绍。
关键字:
现代集成制造技术企业信息化关键技术发展趋势
1现代集成制造系统的含义
70年代美国约瑟夫·哈林顿博士首次提出CIM(ComputerIntegratedManufacturing)理念,内涵是借助计算机,将企业中各种与制造有关的技术系统集成起来,进而提高企业适应市场竞争的能力。
我国863/CIMS主题提出:
“现代集成制造(CIM)是一种组织、管理和运行制造类企业的理念。
它将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机结合,借助计算机(硬、软件)使企业产品全生命周期——市场需求分析、产品定义、研究开发、设计、生产、支持(包括质量、销售、采购、发送、服务)及产品最后报废、环境处理等各阶段活动中有关的人/组织、经营管理和技术等三要素及信息流、物流和价值流(以产品T、Q、C、S、E等价值指标所体现的企业业务过程流,如成本流等)三流有机组成并优化运行,以达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁,进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性,使企业赢得市场竞争。
”“CIMS”是一种基于CIM理念构成的数字化、信息化、智能化、绿色化、集成优化的制造系统,它是信息时代的一种新型生产制造模式与系统[1]。
从集成的角度看,早期的计算机集成制造系统侧重于信息集成,而现代集成制造系统的集成概念在广度和深度上都有了极大的扩展,除了信息集成外还实现了企业产品全生命周期中的各种业务过程的整体优化,即过程集成,并发展到企业优势互补的企业之间的集成阶段[2]。
2企业信息化
2.1企业信息化及制造业信息化
(1)企业信息化
企业信息化是将企业的生产过程、物流管理、资金流动、客户关系管理、事务处理等业务过程,及外部市场环境变化过程全部数字化,通过计算机网络和数据库技术,控制和集成化管理企业生产经营活动中的所有信息,实现企业内外部信息的共享和有效利用,以提高企业的经济效益和市场竞争能力,从而合理配置企业资源、优化组合企业生产要素,在市场竞争中取得优势。
企业信息化是信息活动在企业各种活动的导向作用与信息技术倍增作用不断增强的过程,能极大地提高生产自动化,管理现代化,决策科学化的水平,提高企业经济效益,缩短产品研制生产周期与上市时间(Time),提高产品质量(Quality),降低成本(Cost),优化服务(Service),提升企业的市场竞争力[3]。
(2)制造业信息化
制造业信息化是将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造业技术相结合,带动产品设计方法和工艺的创新、企业管理模式的创新、企业间协作关系的创新,实现产品设计和企管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数控化、咨询服务的网络化,从而推动产业结构调整和产品结构升级。
2.2企业信息化发展前景
随着新技术革命的兴起和经济全球化、一体化的进程加快,企业信息化将朝着更高、更深的层次发展,其发展趋势体现在以下三个方面[4]:
(1)企业信息化向网络企业信息化发展。
未来世界将是网络世界,企业信息化将越来越依存于各种网络,
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