制造系统工程1.docx

1、制造系统工程1 1、试通过文献检索并结合自己的理解，论述“制造”、“制造业”、“制造系统”的定义和内涵?2、就你的理解，在制造系统模式中什么是信息技术驱动的系统、管理技术驱动的系统、知识管理驱动的系统？3、根据你自己的看法，从制造系统所涉及的范围来分析什么是“大”系统、“中”系统和“小”系统?并建立各自的功能视图。4、根据你的专业和研究方向，举出一实际决策问题并应用模糊评价法进行决策。1、试通过文献检索并结合自己的理解，论述“制造”、“制造业”、“制造系统”的定义和内涵?答：1.1制造把原材料加工成适用的产品，制造过程是制造业的基本行为，它可定义为将制造资源（原材料、劳动力、能源等）转变为有形

2、财富或产品的过程。1.2制造业制造业是将可用资源与能源通过制造过程，转化为可供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业，它涉及到国民经济的大量行业，如机械、电子、轻工化工、食品等。可以说制造业是国民经济和综合国力的产业支柱。按照市场要求，通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的大型工具、工业品与生活消费产品的行业。制造业直接体现了一个国家的生产力水平，是区别发展中国家和发达国家的重要因素，制造业在世界发达国家的国民经济中占有重要份额。根据在生产中使用的物质形态，制造业可划分为离散制造业和流程制造业。制造业包括：产品制造、设计、原料采购、仓储运输、订单处理、批发经营、零售。在主要从事产品制造的企

3、业（单位）中，为产品销售而进行的机械与设备的组装与安装活动。制造业的制造活动是多样的，根据生产制造的目的和前提，制造环境以分为定货生产、装配生产、工程生产和备货生产等4种制造方法。我国装备制造业普通产品总量过剩，而体现竞争力的重大技术装备却不能满足要求。机械产品进出口逆差逐年加大,长期以来缺乏具有工程设计、系统成套和工程总承包能力的工程公司，致使大量附加值较高的成套装备市场不得不让给外商。我国制造业产品技术、生产技术和管理技术的研究、应用与工业发达国家相比有较大差距，特别是在劳动生产率、工业增加值率、能源消耗等方面的差距更大。技术创新薄弱已成为制约我国由世界加工基地转变为世界制造基地的关键因素

4、。主要表现在两个方面：第一，大部分技术依赖从国外引进。主要机械产品的大部分技术依靠从国外引进，原创性产品和技术极少；而企业又不能处理好引进、消化、吸收和自主创新的关系，缺乏消化吸收及创新的资金和优秀人才，基本停留在仿制、实现国产化的低层次阶段，尚未形成自主开发的良性循环，有些技术经过一段时间后还要重复引进。第二，装备制造业发展严重滞后。装备制造业是制造业的核心，制造业技术水平的提高很大程度上取决于装备的现代化。我国装备制造业占制造业的比重明显偏低，发展严重滞后，已带来严重后果。其严重滞后有两个突出的表现：（1）国民经济和高技术产业发展所需要的装备已形成依赖进口的局面。（2）系统设计，成套能力薄

5、弱。成套能力和成套水平是装备制造技术水平最直观、最集中的表现。由于对工艺流程研究不够，没有掌握系统成套技术，缺乏一批具有系统设计、系统成套和工程总承包能力的供应商，大量的成套设备市场不得不拱手让给外商。常常是大部分，甚至90%的单机由国内企业制造，但大部分利润却被外商拿走。1.3制造系统制造过程及其所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能原和各种辅助装置以及有关软件包括制造理论、制造技术(制造工艺和制造方法等)和制造信息等组成了一个具有特定功能的有机整体，称之为制造系统。制造系统有以下三种特定的定义:(1)制造系统的结构定义:制造系统是制造过程所涉及的硬件(包括人员、设备、物料流等)及其相关软

6、件所组成的一个统一整体。(2)制造系统的功能定义:制造系统是一个将制造资源(原材料、能源等)转变为产品或半成品的输入输出系统。(3)制造系统的过程定义:制造系统可粉成是制造生产的运行全过程。包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造实施、检验出厂、产品销誉、回收处理等各个环节的制造全过程。制造系统是制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员所组成的一个将制造资源转变为产品或半成品的输入/输出系统，它涉及产品生命周期(包括市场分析、产品设计、工艺规划、加工过程、装配、运输、产品销售、售后服务及回收处理等)的全过程或部分环节。其中，硬件包括厂房、生产设备、工具、刀具、计算机及网络等:软件包括制造理论、制造技

7、术(制造工艺和制造方法等)、管理方法、制造信息及其有关的软件系统等:制造资源包括狭义制造资源和广义制造资源;狭义制造资源主要指物能资源，包括原材料、坯件、半成品、能源等；广义制造资源还包括硬件、软件、人员等。2、就你的理解，在制造系统模式中什么是信息技术驱动的系统、管理技术驱动的系统、知识管理驱动的系统？答：2.1信息技术驱动的系统信息技术在创建和维持一个灵活的商业网络中已经成为一个基本的因素。通过运用一个架构把信息技术驱动的业务转型划分为五个层次，作者描述了每一层次的特点以及为获得最大商业利益提供指导。他认为每个组织首先应该决定转型的层次好处是符合需要的付出的成本或努力，并且随着竞争的加剧和

8、企业提供给客户价值的增加而向更高的层次转型。信息技术体系结构是一个为达成战略目标而采用和发展信息技术的综合结构。它包括管理和技术的成分。其管理成分包括使命、职能与信息需求、系统配置和信息流程；技术成分包括用于实现管理体系结构的信息技术标准、规则等。信息技术代表着当今先进生产力的发展方向，信息技术的广泛应用使信息的重要生产要素和战略资源的作用得以发挥，使人们能更高效地进行资源优化配置，从而推动传统产业不断升级，提高社会劳动生产率和社会运行效率。信息技术推广应用的显著成效，促使世界各国致力于信息化，而信息化的巨大需求又驱使信息技术高速发展。当前信息技术发展的总趋势是以互联网技术的发展和应用为中心，

9、从典型的技术驱动发展模式向技术驱动与应用驱动相结合的模式转变。2.2管理技术驱动的系统管理技术是指管理方法和管理手段的总称。任何社会活动都存在着管理问题，而社会活动的复杂性决定了管理技术的特殊性和综合性。现代管理技术随着科学技术的进步，已形成一个日臻完善的科学体系。它不仅涉及一般管理方法的特点、结构、形成和发展，而且要探讨各种管理方法和管理手段在管理中的特殊作用、地位及其相互关系。 2.3知识管理驱动的系统知识管理系统是收集、处理、分享一个组织的全部知识的信息系统。知识管理是适应知识经济时代发展的需求而产生的，是管理学科的思想与理念向纵深发展的结果，是随着人们对资源认识的不断深化和企业管理能力

10、的不断提高而发展起来的。知识管理是以知识为中心的管理，旨在通过知识共享，获取和利用知识来提升企业竞争力和反应能力，以迎接经济全球化竞争的挑战。因此，知识管理是企业-ADV_CONTENT-在知识经济时代构造新的管理机制的指导思想和理念，是企业赢取竞争优势的重要手段与工具。企业知识管理的实质就是对知识链进行管理，使企业的知识在运动中不断增值。一个企业要进行有效的知识管理，关键在于建立起一个适合的知识管理体系。知识管理体系总体上分为知识管理理念和知识管理的软硬件两大部分。其中，知识管理理念分为企业制度和企业文化两个方面。企业制度包括确立企业的知识资产和制定员工激励机制，从而加强管理者对知识管理的重

11、视并鼓励员工积极共享和学习知识。企业文化包括企业共享文化、团队文化和学习文化，帮助员工破除传统独占观念，加强协作和学习；知识管理的硬件对应的是知识管理平台，它是一个支撑企业知识收集、加工、存储、传递和利用的平台，通过因特网、内联网、外联网和知识门户等技术工具将知识和应用有机整合。知识管理的软件对应的是知识管理系统，它是一个建立在管理信息系统基础之上的实现知识的获取、存储、共享和应用的综合系统，通过文件管理系统、群件技术、搜索引擎、专家系统和知识库等技术工具，使企业显性知识和隐性知识得到相互转化。国外对知识管理理论的研究日臻成熟，关注的焦点从理念的认识转移到应用研究方面，企业知识管理体系研究已成

12、为国外知识管理研究的发展趋势之一。许多著名的公司已经建立了自己的知识管理体系，利用“知识资源”来获得竞争优势，巩固其行业领袖地位。3、根据你自己的看法，从制造系统所涉及的范围来分析什么是“大”系统、“中”系统和“小”系统?并建立各自的功能视图。答：3.1制造大系统 制造系统的功能视图旨在描述制造系统的功能构成和功能联系。从制造系统的功能定义可知，制造系统是一个输入制造资源(原材料、能源等)通过制造过程(这里的制造过程是广义的，包括产品设计、加工制造、装配出厂等)而输出产品(包括半成品)的输入输出系统，它同时产生废弃物。 根据结构一功能分析法和逐级考察法，按照制造系统的控制结构，可分为工厂层功能

13、、车间层功能、单元层功能、工作站层功能和设备层功能，每一层功能又可细分为若千子功能。基于上述功能构成分析，即可对制造系统功能活动之间的密切联系进行描述。IDEF0建模方法是对系统功能活动进行描述的一种有效方法。在用IDEF0进行功能视图描述时，一般按照功能分析的第一种方式进行功能的展开。首先将制造系统按照其分工不同划分为若千分功能系统，再将各分功能系统细化为多个子功能系统，直到系统功能完全展开。在用IDEF0进行功能视图描述时，一般按照功能分析的第一种方式进行功能的展开。首先将制造系统按照其分工不同划分为若千分功能系统，再将各分功能系统细化为多个子功能系统，直到系统功能完全展开。 1.工厂层控

14、制系统这是最高一级控制，履行“厂部”职能.完成的功能包括进行市场预测、制定生产计划、确定生产资源擂求、制定资源规划、产品开发及工艺过程规划、厂级经营管理(包括成本估算、库存统计、用户定单处理等)。 2.车间层控制系统车间层控制根据工厂层生产计划协调车间作业和有关的资源配置.车间层控制主要有两个模块，即作业管理和资源分配。 3.单元层控制系统单元层控制负贵将上级任务分解，完成本单元的作业调度和资源需求分析，决定零件加工路线并给工作站分配任务，监控任务进展情况。 4.工作站层控制系统此级控制系统负贵指挥和协调车间中一个设备小组的活动。5.设备层控制系统此级控制包括各种设备(如机床、机器人、坐标测量

15、机、自动引导车等)的控制器.此级控制向上与工作站控制系统用接口连接，向下与各设备控制器接口相通.设备控制器的功能是将工作站控制器命令转换成可操作的、有顺序的简单任务运行各种设备，并通过各种传感器监控这些任务的执行。IDEF0方法描述的制造大系统功能视图3.2制造中系统 制造执行系统是对整个生产过程的管理与优化，它应具有对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理的功能，而不是单一地解决某个生产问题。制造执行系统必须具备实时控制功能，即具备实时采集、分析、处理和反馈生产过程中的信息的功能，以使生产过程运行时，MES能对其及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对此进行指导和处理。最后制造执行系

16、统不仅必须与企业的计划层和车间底层控制进行信息交互，而且必须向企业中其它的工程活动、供应链提供有关生产过程的信息，即通过双向的直接通讯，构造企业的连续信息流以实现企业信息的全面集成。根据IDEF0方法的基本原则，将制造执行系统的功能抽象为执行制造任务这一活动。执行制造任务活动可以分解为生产计划、排产、任务监控、数据管理等4个子活动。IDEF0方法描述的制造中系统功能视图3.3制造小系统 根据厂部生产计划和主生产计划、车间资源条件、制造BOM和工艺设计文件，按照车间生产能力最高、车间资源利用率最高和车间生产成本最低等优化目标，计划和调度车间生产任务和资源。本活动可以进一步分解为编制月计划、求解周

17、计划、制定日计划、调度资源和分配资源等5个子活动，如图2所示。各个子活动的功能如下: 编制月计划:根据厂部生产计划和主生产计划、制造BOM和工艺设计文件，编制车间月计划。 求解周计划:根据车间月计划、制造任务优先级、车间资源条件和状态以及生产状态，按照车间生产能力最高、车间资源利用率最高和车间生产成本最低等车间生产优化目标，求解车间周计划。同时应能针对诸如制造任务优先级变化、生产设备故障等生产突发事件生成替代的车间周计划。 制定日计划:根据车间周计划、车间资源条件和状态制定车间日计划。同时应能就替代的车间周计划生成其相应的车间日计划，以快速应对生产突发事件。 调度资源:根据车间日计划、设备和生

18、产资源运行状态、资源需求、制造任务单和车间资源状态，做出车间资源安排。分配资源:根据车间资源有求状况，作出完成车间日计划的人员安排。用IDEF0方法描述的制造小系统功能视图4、根据你的专业和研究方向，举出一实际决策问题并应用模糊评价法进行决策。4.1模糊评价法介绍模糊评价法是运用模糊集理论对系统进行综合评价和决策的一种方法，可以获得各候选方案优先顺序的有关信息。是一种基于模糊数学的综合评标方法。该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。它具有结果清晰，系统性强的特点，能较好地解决模糊的、难以量化的问题，适合各种非

19、确定性问题的解决。许多事情的边界并不十分明显，评价时很难将其归于某个类别，于是我们先对单个因素进行评价，然后对所有因素进行综合模糊评价，防止遗漏任何统计信息和信息的中途损失，这有助于解决用“是”或“否”这样的确定性评价带来的对客观真实的偏离问题。模糊评价法的最显著特点有两点：一、以最优的评价因素值为基准，其评价值为1；其余欠优的评价因素依据欠优的程度得到相应的评价值。二、可以依据各类评价因素的特征，确定评价值与评价因素值之间的函数关系（即：隶属度函数）。确定这种函数关系（隶属度函数）有很多种方法，例如，F统计方法，各种类型的F分布等。当然，也可以请有经验的评标专家进行评价，直接给出评价值。采用

20、模糊评价法的步骤如下： 1、模糊评价指标的构建模糊评价指标体系是进行综合评价的基础，评价指标的选取是否适宜，将直接影响综合评价的准确性。进行评价指标的构建应广泛涉猎与该评价指标系统行业资料或者相关的法律法规。2、采用构建好权重向量通过专家经验法或者AHP层次分析法构建好权重向量。3、构建评价矩阵建立适合的隶属函数从而构建好评价矩阵。4、评价矩阵和权重的合成采用适合的合成因子对其进行合成，并对结果向量进行解释。模糊评价法是模糊数学中最基本的数学方法之一，该方法是以隶属度来描述模糊界限的。由于评价因素的复杂性、评价对象的层次性、评价标准中存在的模糊性以及评价影响因素的模糊性或不确定性、定性指标难以

21、定量化等一系列问题，使得人们难以用绝对的“非此即彼”来准确的描述客观现实，经常存在着“亦此亦彼”的模糊现象，其描述也多用自然语言来表达，而自然语言最大的特点是它的模糊性，而这种模糊性很难用经典数学模型加以统一量度。因此，建立在模糊集合基础上的模糊综合评判方法，从多个指标对被评价事物隶属等级状况进行综合性评判，它把被评判事物的变化区间做出划分，一方面可以顾及对象的层次性，使得评价标准、影响因素的模糊性得以体现；另一方面在评价中又可以充分发挥人的经验，使评价结果更客观，符合实际情况。模糊综合评判可以做到定性和定量因素相结合，扩大信息量，使评价数度得以提高，评价结论可信。传统的综合评价方法很多，应用

22、也较为广泛，但是没有一种方法能够适合各种场所，解决所有问题，每一种方法都有其侧重点和主要应用领域。如果要解决新的领域内产生的新问题，模糊评价法显然更为合适4.2案例分析某企业拟引进一条新的生产线，有A1：价格，A2：质量，A3：生产效率这三种类型可以选择。1）构造层次分析结构通过简化模型可得到图一：（图一：生产线层次分析模型）2）建立判断矩阵参与分析的人员应是对研究对象富有经验并有判断能力的专家，他们应能非每一层次中各要素的相对重要性作出判断。判断矩阵是以上一层的某要素而言将本层次诸要素之间进行两两比较确定的，形式如下：其中Hs为上层的某要素，A1An为本层次的诸要素，aij为对于Hs而言，A

23、i与Aj的相对重要性，且有：aji=1/aijaij的值可根据表一的判断尺度确定。表一 要素比较的判断尺度判断结果aij对Hs而言，Ai和Aj同样重要1对Hs而言，Ai和Aj重要一些3对Hs而言，Ai和Aj明显重要5对Hs而言，Ai和Aj重要得多7对Hs而言，Ai和Aj极端重要9介于上述两个相邻判断尺度的中间2,4,6,8,则根据这一判断结果与判断尺度构造的判断矩阵为：则可以计算相对重要度为：、计算乘积及其方根、进行归一化处理则个方案对Hs的相对重要度为（0.258,0.637,0.105）确定评价尺度为5级分数制：很低（0.9分），较低（0.7分），一般低（0.5分），较高（0.3分），很高

24、（0.1分），即E=（0.9,0.7,0.5,0.6,0.1）。3）邀请9名专家对每一方案的评价项目集进行投票评价，评价结果如表二所示。表二 评价项目、权重、评价尺度及专家投票结果一览表生产线1：评价项目集F成本（f1）质量（f2）生产效率（f3）权重W0.2580.6370.105评价尺度0.90.70.50.30.10.62101331123310生产线2：评价项目集F成本（f1）质量（f2）生产效率（f3）权重W0.2580.6370.105评价尺度0.90.70.50.30.1134014311014310生产线3：评价项目集F成本（f1）质量（f2）生产效率（f3）权重W0.2580

25、.6370.105评价尺度0.90.70.50.30.13321014310133114）确定个候选方案的隶属度矩阵5)计算各候选方案的综合评定向量S1=W*R1（0.258,0.637,0.105）=（0.0932,0.4177,0.3016,0.11,0.0701）S2=W*R2（0.258,0.637,0.105）=（0.3206,0.3416,0.2182,0.0816,0.0284）S3=W*R3（0.258,0.637,0.105）=（0.1668,0.4001,0.3016,0.11,0.011）6）计算每一候选方案的优先度N1=S1*ET=（0.0932,0.4177,0.3016,0.11,0.0701）=0.56708N2=S2*ET=（0.3206,0.3416,0.2182,0.0816,0.0284）=0.66372N3=S3*ET=（0.1668,0.4001,0.3016,0.11,0.011）=0.61515根据上述计算结果，N2 N3 N1，因此三条生产线的优先顺序为：A2，A3，A1