制造系统工程第四章.ppt

4 制造系统总体决策框架及分析方法 4.1 制造系统总体决策目标 1．成本（C） （l）系统设施和设备成本：建立制造系统需要基础设施(场地、水、电、气供应、房屋等)，制造设备和贮运装置等，这些方面的投资费用都将以折旧费的形式计入系统或产品的成本中。 （2）材料成本：包括制造产品所需要的原材料、工具消耗和系统所用的辅助材料(冷却剂、润滑油、清洗剂等)消耗。 （3）劳动力成本：运行系统的直接劳动，也包括开发系统或产品付出的劳动。 （4）能源成本：有些制造系统耗能很少，能源所占成本的比例低，甚至可以忽略不计；而有些制造系统却耗能很多，甚至成为制造系统或产品的主要成本因素。 （5）维护和培训成本：为保证系统的正常运行所进行的维护、修理工作和需要的维护人员、备件等，以及为适应新设备和新技术的必要培训。 （6）其他杂项成本。 2．时间（T） 制造系统中，时间要素是指： （l）制造系统对于产品的设计和生产过程变化(品种、批量、要求的交货时间等)反应的快慢程度。为了使制造系统具有较强的生存能力，一般都希望从产品的订货、设计、制造到产品出厂的整个过程时间要短；当生产过程发生变化时，系统的反应要快，响应时间要短。 (2) 制造系统能以多快的速度制造出产品，即系统的生产率如何。生产率的要求将直接或间接影响制造系统内其他要素的选择。高的生产率一般都会使生产成本降低，但高的生产率要求使用专用机床、传输线和专用自动化控制，这些又会使制造系统的柔性降低 3．柔性（F） （l）机器柔性：当要求生产一系列不同类型的产品时，机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。 （2）工艺柔性：一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力；二是制造系统内为适应产品或原材料变化时改变相应工艺的难易程度。 （3）产品柔性：一是产品更新或完全转向后，系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是产品更新后，对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。 （4）维护柔性：采用多种方式查询、处理故障，保障生产正常进行的能力。 （5）生产能力柔性：当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统，这一点尤为重要。 （6）扩展柔性：当生产需要的时候，可以很容易地扩展系统结构，增加模块，构成一个更大系统的能力。 （7）运行柔性：利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品换用不同工序加工的能力。 4．质量（Q） 产品的质量，应该从产品设计和产品制造两方面考虑。 产品设计之初就不合理(例如结构欠佳，提出过高和不必要的技术要求等)，会给制造和装配带来很大的困难，即使勉强制造和装配出来了，用户对这类“天生”有缺陷的产品也很难满意。不合理的产品设计可以通过性能评价、仿真技术等给予剔除和修正。 而在制造过程中的产品质量，可以用许多不同的尺度来评价。在制造阶段，产品的质量是指生产工艺满足产品设计参数(技术特征、性能、技术要求等)的程度，产品的质量实质上就是产品各种技术特征和性能的集合，它主要包括两个方面的要求：构成产品结构和外形的几何特征以及产品所用材料表现出的物理和化学性能。 5．环境性E 制造系统的环境性是广义的，包含了许多内容。可大致归类如下： 1)生态环境影响 制造系统及产品在整个生命周期中对生态环境造成的影响，如制造过程中产生的废气、废液、废物、产品寿命结束后的处置对生态环境的影响等。 2)资源综合利用 制造系统对自然资源特别是不可再生资源的综合利用和优化利用能力，包括生产制造过程可能要用到的原材料、能源、土地和水资源等的优化利用。 3)职业健康 制造系统在其运行过程中可能对劳动者职业健康造成的损害。 4)安全性 制造系统及其产品在运行或使用过程中因故障等原因产生的危害和不安全性。 4.2 制造系统总体决策框架模型 制造系统总体决策框架模型的数学描述如下： 对前面所说的制造系统决策目标，一般情况下由各个方面的复杂因素所组成，因此用向量来进行描述，称为决策目标向量。如环境问题包括废弃物污染，噪声污染，粉尘污染，废气污染等等。因此可将各目标看成是由各因素组成的向量，如E可看成由e个因素组成，即： （2）决策问题中的决策向量的构成 一个决策问题可看作由若干类决策变量组成，每类决策变量又包含各个方面具体的决策变量，因此将每类决策变量看作一个决策向量，每一个决策向量又包含着若干个决策变量，构成了各决策向量中的元素。于是整个决策问题的决策向量可用如下决