是否必须与其隔离?为使产品拆卸方便,该部件是否必须与其他部件分开?
面向制造的设计DFM 是在设计过程中考虑如何适应企业现有的制造条件和限制。
目前已有研究者在计算机上开发这方面的软件系统。它能根据存储在计算机中有关企业车间制造加工条件的数据库,自动对初步的产品设计进行可制造性检验,把检验结果反馈给设计人员,从而使他们能够不断调整和修改设计,使其满足制造条件的要求。
面向装配的设计(Design for Assembly,DFA)与DFMA 类似,DFA 主要考虑的是设计出来的各种零部件能否在现有技术设备条件下进行装配。现在也有研究人员开发出了相应的软件系统,能自动检测各个零部件之间是否能够装配和易于装配。
2.6.5互动式设计
产品/服务设计与工艺过程设计的融合有时被称为互动式设计。
2.7网络化制造
2.7.1网络化制造的概念和体系结构
经济全球化是推动制造业未来变革的动力,制造企业在新的竞争环境下需要实施网络化制造战略。1991年美国里海大学在研究和总结美国制造业的现状和潜力后,发表了具有划时代意义的报告《21世纪制造企业发展战略》,提出了敏捷制造和虚拟企业的新概念。敏捷制造将柔性的先进制造技术、熟练掌握生产技能且有知识的劳动力,以及企业内部和企业之间的灵活管理三者集成在一起,利用信息技术对千变万化的市场机遇做出快速响应,最大限度地满足顾客的需求。敏捷制造的提出大大推动了制造哲理和生产模式及制造系统工程的研究,新理论不断出现。
在美国国防部、能源部、国家标准和技术研究所及自然科技基金会共同资助下,1995年由麻省理工学院的“敏捷性论坛”和“制造先驱者”两个部门,以及“实施敏捷制造的技术”项目组共同主持了“下一代制造”(Next Generation Manufacturing,NGM)项目。
网络化制造是下一代制造系统的模式,美国国家制造科学研究中心(NCMS)提出了美国下一代制造(NGM)的定义,启动了相关的研究项目。为了开发下一代制造与流程技术,由多个国家研究机构与企业参与的智能制造系统(IMS)项目截止2000年11月29日已经启动了18项课题研究,已有3项完成,其中日本、澳大利亚、欧盟、加拿大、美国的25家企业和21家科研机构参与的21世纪全球制造项目GLOBEMAN21(1999年3月完成)以帮助制造企业应对全球制造环境,建立扩展企业的方法论、模型与技术,传播全球制造的新进展为主要目标。作为GLOBEMAN21的继续,1999年10月启动GLOBEMAN(企业网络中的全球制造与工程)项目。具有数字化、敏捷化、柔性化特征的网络化制造是适应全球动态环境的21世纪的制造模式。
建立这一模式将是当前乃至今后较长一段时期内制造业所面临的最紧迫的任务之一,是制造业赢得市场、快速发展、获得竞争优势的关键。
分散网络化制造系统的目标是将不同地区的现有生产资源,迅速组合成为一种没有围墙、超越空间约束、靠电子手段联系、统一指挥的经营实体,以便快速推出高质量、低成本的新产品。分散网络化制造系统是由加入这一集团的若干企业和机构组成,通过各种网络相互连接。分散网络化制造系统的主要支撑技术是宽带数字通信网、因特网、企业内联网和企业外联网,借以实现信息流的自动化,其运营空间可以是全社会的,甚至全球性的。此外,它同时具有更广泛的技术、管理、人员、组织和市场经营的柔性。
网络化制造需要面向全球,建立全面的运营战略及基础结构。网络化制造要包括分布的制造中心的协同计划与运营。网络化制造的体系结构是分布式的、智能化的,并结合了并行工程的原则。
网络化制造的体系结构框架应该包括协同制造的企业与制造中心、并行工程等一些重要的过程,需要网络化制造设施的支撑。网络化制造体系结构应是基于顾客的,采取大规模拉式系统实施客户化大规模定制,这需要重要的计划、协同、执行、工程系统,如计算机辅助工程(CAE)、工程数据管理(EDM)、产品数据管理(PDM)、企业资源计划(ERP)、供应链管理(SCM)、制造执行系统(MES)、产品生命周期管理(PLCM)、协同产品商务(CPC)、电子数据交换(EDI)与XML等。
网络化制造中的基本单元是制造中心。制造中心是由一个或多个功能实体组成的组织单元,负责制订决策、执行任务。制造中心分为两类:生产中心和协调中心。生产中心可以是一个或多个制造单元或部门,使用智能代理帮助计划和运营。协调中心可以由一个或多个组织单元的部门组成,协调相关的生产中心,使用智能代理进行协调。制造中心可从以下几个角度考察其特征。
(1)从识别的角度看
具有基于责任的任务;自我管理,负责自身决策与协约的履行;可与客户、供应商相互作用;可具备当地资源的内部网络;可由其所有者授权建立或拥有其他制造单元,帮助完成任务;应足够小使其易于管理与控制;可利用与行动相关的细粒度实时信息。
(2)从关系的角度看所有制造中心之间的关系都是基于双赢的客户方-服务方伙伴关系;依据网络化制造的规则与其他制造中心的相互作用;遵守同客户、供应商、所有者的业务协议;向供应商提供预期的需求;向客户提供订单完成情况的最新信息;确保应急计划在业务协议中的优先地位;维护最新的对自身、客户、供应商、所有者的绩效评估。
(3)从运营的角度看
所有制造中心的运营基于业务协议;为满足客户要求,应同供应商紧密配合,完成订单;维持该任务下的所有资源、活动和订单的最新状态;向客户和供应商提供自身动态更新的制造状况、库存、运输等情况;利用提供的所有信息,计划可靠的承诺。
制造中心可承担短期或长期任务,任务的范围可大可小,承担的任务类型如下。
①基于需求的任务:满足特定客户的特定需求。
②基于产品的任务:供应产品(货物、原材料、中间品、成品等)。
③基于过程的任务:分包过程(装配、包装、后勤、制造等)。
④基于项目的任务:实现项目(订单、合同、工程项目等)。
⑤基于顾客的任务:满足给定客户的需求集。
⑥基于处理者的任务:提供可利用的处理人员、处理设备与工具等。
⑦基于服务的任务:提供服务(维护、设计、计划、质量控制等)。
网络化制造的各个制造中心的任务确定以后,协同关系成为整个网络绩效的关键。
设置和管理各个中心间信息的协同关系是网络化制造的一项基本战略。
企业协同业务框架以协同战略为最高层。协同战略驱动伙伴间具体的合作协约与协议的产生、伙伴间的关系建立在一系列相互认可的协约与协议基础上。标准协约规定了网络化制造的规则,用于整个制造网络和绝大部分制造中心的关系,提供了信息交换与协调标准的基础。标准协约处理基本的问题,如订单如何处理,订单修改如何提出等。
在标准协约的基础上,制造中心对合同协议的具体条款进行谈判。
合同协议分为两类:制造协议与协同协议。制造协议提出由供应商满足的客户需求的范围,可定义价格机制、付款方式、一般响应时间、数量与质量需求等。协同协议定义制造中心的信息交换层次与过程、协同类型(双方协同或多方协同)、协同方式(重复模式、相互模式等)、系列游戏规则,说明如何处理预期的紧急情况,如交货延迟、产品质量问题、产品规格修订、设备故障或员工问题造成的能力降低、原料价格上升等因素引起的价格变动等。协同协议对维持运营战略非常重要,以公开的方式处理出现的复杂情况和紧急情况,在事前制订双方认可的应急计划,使得双方在危急情况出现时,双方能及时采取行动,确保双方最大利益。
根据业务协议,制造中心制订动态的相互行动承诺,作为制造中心的行动指南。制造协议方面的承诺是满足特定客户需求的订单。订单的种类可根据执行期的长短分为短期订单与长期订单,根据是否完整明确定义分为完全明确订单、未完全订单和模糊订单,另外还有待改变订单。协同协议方面的承诺是提供制造中心的互换信息,如供应商的承诺包括向客户提供有关客户所需产品的未来六个月的信息,明确提出预测中的不确定性等级、预期的生产情况、能力情况,还包括对其供应网络的情况考虑,以避免供应链中的“牛鞭效应”;客户的承诺包括提供制造的战略、战术计划,以便与供应网络协同发展。
制造中心将行动承诺贯穿于业务过程流中。业务过程的管理采用业务绩效衡量。绩效管理的标准是双方公开认可的,绩效评估是双向的。绩效管理对整个网络的绩效提高非常重要。
2.7.2网络化制造中的重要过程
网络化制造可跨越地域的限制,扩展至全球制造。网络化制造应包括如下几个重要的过程。
(1)全球并行工程
并行工程在全球层次上,没有边界与时间迟滞。全球并行工程是全天候的工程。将敏捷企业的各个组织及需求、技术与能力进行优化设计,并通过不同的虚拟企业组织管理起来,实行以产品、过程及虚拟供应链为核心的全球三维并行工程。
(2)全球分布制造管理
全球分布制造管理指全球制造公司中所有事情的管理、监督与控制,包括供应商管理、制造管理、装配管理、后勤管理、甚至包括经销商和客户管理。
(3)全球柔性生产系统
在某些程度上,企业正尝试获得柔性可编程系统,可在任意特定的时刻生产不断增加的产品组合。这应该扩展至全球多个柔性的工厂。
(4)产品生命周期管理
产品生命周期管理联结产品生命周期内的所有活动:从获得订单到生产、运输、客户支持,然后到不同生命周期阶段产生的信息返回公司。产品生命周期管理的关键是遍布产品生命周期各阶段的信息流及在不同的生命周期阶段不同组织间的数据和知识的无缝转换。
(5)全球项目管理
管理新产品项目,需要支持投标过程、概念设计过程及启动后项目管理过程的工具,项目管理成为有效组织、管理网络化制造的重要过程与技术。
(6)协同产品制造过程
为适应新经济时代业务环境,大部分产品是在跨部门或跨企业的协同工作下制造出来的。尽管企业通过ERP软件实现了企业内部信息化管理,提高了企业内部管理效率,联盟企业通过供应链管理(SCM)软件规划供应链,提高整个供应网络的效率,企业通过客户关系管理(CRM)软件赢得和改善顾客满意度,但是为支持产品协同制造过程,有必要将产品设计、工程、分销、营销及客户服务紧密地联系起来,形成一个全球知识网,使分布于价值链环节的不同角色在产品的全生命周期内互相协同地对产品进行设计开发、制造与管理,并让客户参与系统。因此,产品协同商务(CPC)应运而生。
CPC涉及产品数据管理(PDM)、CAD/CAM/CAE/CAPP、生产规划、可视化过程建模等。
产 品异地协同设计制造包括异地协同设计与加工、异地协同产品设计制造集成平台、异地协同过程管理及Web技术应用等。产品异地协同制造运用集成化产品工艺开发方法(Integrated Product Process Development,IPPD)、集成化产品团队(Integrated Product Team,IPT)和集成化的计算机环境,以并行工程为基础,快速实现产品设计和工艺过程设计。
2.7.3动态联盟
动态联盟又称虚拟企业或虚拟组织,它围绕企业核心能力,利用信息通讯技术(ICT)与全球企业进行互补、互利的合作,合作目的达到后,合作关系随即解散,以此种形式能够快速获取、利用全球资源。敏捷的虚拟组织可避免环境的剧烈变动给组织带来的冲击。
动态联盟的分布制造运营单元称为虚拟工厂(Virtual Factory),其执行活动分布在多个位置,并非在一个中心工厂内。动态联盟组织还包括一些供应商和伙伴企业。在本书第8章将详细讨论虚拟企业的运营。
1.结合一个卓越的产品或服务设计,说明产品或服务的现代设计的理念。
2.说明质量功能展开的作用,请结合实际使用。还可以在哪些领域使用这一方法?
3.什么是价值工程?
4.什么是并行工程?
5.解释全球异地设计与制造。
6.说明网络化制造框架。
7.结合实例说明产品研发中如何协调产品设计、工艺过程设计与供应链设计。