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1、第第3 3章章 工业工程的技术基础工业工程的技术基础本次课的基本要求：本次课的基本要求：1 1、理解信息的定义、信息的特征以及信息、理解信息的定义、信息的特征以及信息在制造领域中的作用；在制造领域中的作用；2 2、了解计算机与过程控制的接口、信息系、了解计算机与过程控制的接口、信息系统的分类与开发工具；统的分类与开发工具；3 3、掌握制造与生产系统的内涵与发展趋势、掌握制造与生产系统的内涵与发展趋势、面临的挑战；面临的挑战；4 4、了解未来工厂的结构模式；、了解未来工厂的结构模式；3.1 3.1 信息技术基础信息技术基础1 1、信息的有关概念、信息的有关概念（1 1）信息的定义）信息的定义 1
2、9971997年年美美国国信信息息专专家家T T StanievStaniev提提出出信信息息的的新新概概念念:信信息息是是经经过过处处理理后后可可以以获获取取的的、人人可可接接受受与与理理解解、有有确确定定含含义义或或情情报报的的那那些原材料。（些原材料。（如密码电报、矿石如密码电报、矿石）原原始始信信息息必必须须经经过过处处理理才才能能被被人人们们所所理理解。解。（2 2）信息技术）信息技术 信信息息技技术术是是以以计计算算机机技技术术、基基于于微微电电子子学学的的检检测测传传感感技技术术(信信息息采采集集与与前前后后处处理理、特特征征提取与识别提取与识别)和和通信技术通信技术为三大支柱的
3、为三大支柱的技术群技术群。信信息息技技术术为为信信息息的的搜搜集集、存存储储、编编码码、处处理理、分分析析、传传送送、接接收收、打打印印等等提提供供工工具具和手段。和手段。（3 3）信息处理）信息处理 指指信信息息的的传传递递、变变换换、存存储储、压压缩缩、提提取取、恢恢复复与与分分析析等等活活动动，是是计计算算机机和和通通信信技技术术中中的的重重要要概概念念，可可以以用用数数学学中中“映映射射”、“变换变换”的概念描述。的概念描述。与信息处理相关的概念有：与信息处理相关的概念有：数数据据:一一系系列列断断开开的的事事实实或或观观测测的的结结果果，借借助于分析、综合等方式助于分析、综合等方式可
4、以变为信息可以变为信息；知知识识：由由有有组组织织的的信信息息体体组组成成的的整整体体，这这些信息模式形成理解或判断的基础；些信息模式形成理解或判断的基础；信息模式信息模式：可加工的知识相关体。：可加工的知识相关体。（5 5）信息在制造领域中的作用）信息在制造领域中的作用 是是制制造造活活动动（规规划划、设设计计、加加工工与与装装配配，过过程程控控制制，制制造造系系统统管管理理的的分分析析、评评价价和和决决策策）的的依依据据，也也是是保保证证制制造造目目标标实实施施必必不可少的因素。不可少的因素。是制造自动化的是制造自动化的要素要素。是是生生产产管管理理、营营销销和和销销售售、维维护护与与修修
5、理理、与环境协调的与环境协调的媒介和组成要素媒介和组成要素。2、信息系统、信息系统（1）信息系统及信息网络）信息系统及信息网络信信息息系系统统是是密密切切联联系系、相相互互依依赖赖的的计计算算机机硬硬件件和和软软件件与与为为搜搜集集、处处理理和和传传播播规规划划、决决策策和和控控制制用用的的信信息息而而设设计计的的流流程程/过过程程以以及及操操作作人人员员组组成成的的系系统统。-具具备备数数据据采采集集、存存储储、查找、查找、处理处理、变换和显示功能。、变换和显示功能。信信息息网网络络分分为为局局域域网网LAN（如如CNC机机床床上上直接通信用的数据网络）和广域网直接通信用的数据网络）和广域网
6、WAN。网网络络之之间间传传输输信信息息需需要要制制定定协协议议，如如MAP协协议、议、TOP协议以及协议以及TCP/IP协议等。协议等。（2 2）信息系统的结构）信息系统的结构 信信息息系系统统的的结结构构是是指指如如何何组组织织运运行行有有关关信息的信息的模式模式/模型模型。需考虑以下四要素。需考虑以下四要素：组织的职能组织的职能协调需求的交流协调需求的交流/沟通沟通建模需要的数据建模需要的数据管理与控制结构管理与控制结构 模模/数转换接口数转换接口；开关量输入接口；开关量输入接口；脉冲计数器；脉冲计数器；数数/模转换接口；模转换接口；开关量输出接口；开关量输出接口；脉冲发生器。脉冲发生器
7、。前前三三种种接接口口把把过过程程相相关关数数据据转转换换成成计计算机可以接受的算机可以接受的输入输入。后后三三种种接接口口把把计计算算机机的的指指令令或或数数据据转转换换成成模模拟拟信信号号，实实现现计计算算机机到到过过程程通通信信的的接口。接口。过程监视过程监视中计算机采用的数据可分为三类：中计算机采用的数据可分为三类：过程数据。过程数据。机床机床/装备数据。装备数据。产品数据产品数据。以上数据的采集方法：以上数据的采集方法：现现场场工工作作人人员员通通过过专专门门配配置置的的终终端端手手动动输入输入；利利用用极极限限开开关关、条条形形码码阅阅读读器器、传传感感器器系统或机器视觉系统等系统
8、或机器视觉系统等自动采集自动采集；（5 5）信息系统的开发工具）信息系统的开发工具支持信息系统分析与设计的工具有：支持信息系统分析与设计的工具有：数据流程图数据流程图数据辞典数据辞典（信息系统的需求与技术条件的一览表）（信息系统的需求与技术条件的一览表）分层的输入分层的输入/流程流程/输出图输出图系统结构和计算机辅助软件工程系统结构和计算机辅助软件工程（CASE）信息系统开发初期利用的工具：信息系统开发初期利用的工具：VC+VC+，VB,JAVAVB,JAVA，ASPASP目前企业使用的软件工具目前企业使用的软件工具主要指主要指ERPERP系统系统 3.2 3.2 制造与生产系统基础制造与生产
9、系统基础 1 1、未来的制造与管理、未来的制造与管理 制制造造的的意意义义：制制造造始始终终是是创创造造社社会会财财富富最最基基本本的的手手段段，是是国国家家经经济济发发动动机机的的强强大大支支柱柱，是是增增强强国国家家综综合合实实力力、防防务务能能力力和和提提高高人人民民物质文化生活水平的保证物质文化生活水平的保证。19911991年年美美国国工工程程/科科学学院院把把制制造造、技技术术与与科科学学作为发展国家经济的作为发展国家经济的三大必保主题三大必保主题。制制造造是是工工业业工工程程产产生生、发发展展及及研研究究与与应应用用的的第一个领域第一个领域。(1)(1)制造的内涵及其发展制造的内
10、涵及其发展 “制制造造”一一词词来来源源于于希希腊腊文文 “手手工工制制作作”或或“手手工工业业”。制制造造是是人人类类进进行行物物质质资资料料与与货物生产的基本手段货物生产的基本手段。制造的制造的内涵内涵在不断发展，比重越来越大在不断发展，比重越来越大（3 3）传统制造的困境与管理的壁垒）传统制造的困境与管理的壁垒 困境困境(问题问题)：v传统产品过剩、生产能力与装备闲置；传统产品过剩、生产能力与装备闲置；v经经济济全全球球化化使使世世界界制制造造业业开开展展结结构构性性战战略略调调整整与与转移；转移；v高物耗、高能耗与高污染高物耗、高能耗与高污染将长期影响社会将长期影响社会v中高级人才严重
11、不足；中高级人才严重不足；v企业效益下滑；企业效益下滑；vMooreMoore定定律律的的作作用用使使产产品品和和组组织织管管理理的的革革新新速速度度越越来越快。来越快。传统制造过程技术的不足：传统制造过程技术的不足：v以以生生产产率率最最高高、成成本本最最低低和和利利润润最最高高为为目目标标的的优优化化已已经经过过时时，无无法法适适应应快快速速多多变的市场和现代企业的实际；变的市场和现代企业的实际；v制造过程与设计分离；制造过程与设计分离；v制制造造过过程程系系统统和和制制造造系系统统的的技技术术落落后后无无法法适适应应产产品品快快速速多多变变的的要要求求，削削弱弱了了企企业的竞争力。业的竞
12、争力。（4 4）中国制造业面对的未来挑战）中国制造业面对的未来挑战v 对市场需求的快速响应能力对市场需求的快速响应能力v 快快速速捕捕捉捉全全方方位位的的竞竞争争信信息息，快快速速将将信信息转换成情报与知识。息转换成情报与知识。v 人人、技技术术和和其其他他资资源源的的快快速速配配置置与与系系统统集成。集成。v 对环境的适应性。对环境的适应性。（资源、环保）（资源、环保）v 可可重重组组的的企企业业是是未未来来制制造造时时代代的的企企业业典典范。范。-虚拟企业虚拟企业 v 创新与改进制造过程：如生物技术创新与改进制造过程：如生物技术 （5 5）应对挑战，中国制造业须采取的措施：应对挑战，中国制
13、造业须采取的措施：v深深化化改改革革，继继续续对对外外开开放放政政府府职职能能转转变变、企企业业增强竞争力增强竞争力v正确的市场定位和制造战略正确的市场定位和制造战略SWOTSWOT分析分析v改进企业结构改进企业结构革新组织、培训员工、柔性制造革新组织、培训员工、柔性制造v开开发发企企业业的的技技术术优优势势与与人人力力资资源源优优势势-保保证证企企业业的关键技术优势的关键技术优势v坚持不懈地进行质量改进坚持不懈地进行质量改进-PDSA-PDSA v引引进进和和利利用用约约束束理理论论、基基于于决决策策的的设设计计等等先先进进管管理与决策理论。理与决策理论。2 2、未来工厂：可变生产的结构与方
14、法、未来工厂：可变生产的结构与方法 （1 1）可变的公司）可变的公司 可可变变的的原原因因：市市场场的的湍湍流流要要求求公公司司/企企业业必必须须适适应应变变化化的的市市场场。大大量量的的实实践践证证明明，有有可可变变性性能能的的公公司司/企企业业或或工工厂厂在在适适应应现现代代市场中是成功的。市场中是成功的。可可变变性性是是指指快快速速适适应应增增大大的的湍湍流流和和辨辨识识变变化化的的能能力力，以以使使企企业业尽尽早早具具备备主主动动监监测测与适应市场的能力与适应市场的能力。对对可可变变公公司司的的促促进进因因素素：新新的的组组织织和和流流程结构程结构；新的规划与运作工具和方法新的规划与运
15、作工具和方法。（2 2）控制）控制增大的湍流增大的湍流的可变结构的可变结构 未未来来工工厂厂须须形形成成可可变变的的结结构构，以以适适应应不不断断增增长长的的市市场场湍湍流流。为为此此，企企业业必必须须具具备备以以下下两个重要的反映企业结构变化趋势的特性：两个重要的反映企业结构变化趋势的特性：必须能够使外部结构组成网络。必须能够使外部结构组成网络。可可以以帮帮助助企企业业实实现现快快速速聚聚散散组组成成动动态态（虚拟）企业（虚拟）企业/公司。公司。必必须须能能够够自自组组织织和和自自优优化化组组织织内内部部结结构构与与流程。流程。（3 3）公司具备形成网络的能力）公司具备形成网络的能力 一个公
16、司把自身同合作伙伴集成为一个一个公司把自身同合作伙伴集成为一个包容所有公司成员网络的能力。包容所有公司成员网络的能力。动态公司能力提升的原因：动态公司能力提升的原因：1 1）形成了综合所有成员公司强项与长处的）形成了综合所有成员公司强项与长处的自组织系统自组织系统2 2）可以通过供应商与顾客的网络化，利用）可以通过供应商与顾客的网络化，利用网络信息流加速商务活动流程。网络信息流加速商务活动流程。可变公司的四种基本网络形式：可变公司的四种基本网络形式：1 1、什么是信息？信息的特征以及信息的、什么是信息？信息的特征以及信息的作用？作用？2 2、中国制造业应如何面对未来的挑战？、中国制造业应如何面对未来的挑战？3 3、如何理解未来工厂的结构模式？、如何理解未来工厂的结构模式？思考题思考题