独立制造岛--理论原理、应用实例与主要优点 （一）

独立制造岛

理论原理、应用实例与主要优点

一、独立制造岛的构思

（一）独立制造岛理论产生的社会背景

近些年来，制造系统的新概念层出不穷，如精益生产、敏捷制造、智能制造、全能制造等。尽管这些新概念的出发点和目标不一致，但他们的共同特点是：以技术为中心向以人为中心转变；从强调分工向模糊分工转变；从金字塔的多层次生产结构向扁平的网状结构转变；从传统的顺序工程向并行工程转变；从固定的组织形式向动态的自主管理组织形式转变，以此提高企业的产品质量和敏捷的市场应变能力。

社会生产实践表明，最有效益的企业是采用适度自动化技术的企业，特别是信息技术，能对企业整体进行全面科学管理和改造。最成功的企业是充分发挥人的潜力、特别是发挥人的智慧和技能的企业。企业的最终目的是同时获得最高的生产力，最佳的产品质量、尽可能大的生产柔性和迅速响应市场需求的应变能力。

我国的企业要实现以上转变，发展应用制造技术，组织先进的生产方式，要从国情出发。目前，我国的数控机床仅拥有六万台，只占机床拥有量的2％。数控机床年产量不到一万台，产量数控化率不到6%.原因一方面是资金和技术力量的不足、另一方面是劳动力的技术水平和文化水平较低。因此，企业的技术进步不能热衷于上项目，扩规模，靠外延的办法发展生产，而应该走内涵发展的道路，把引进的技术消化好，提高现有设备利用率，改革生产组织和改善管理水平，以高新技术为手段，占领更多的市场，取得良好的经济效益。

著名计算机集成制造专家张曙教授从我国机械工业的宏现状况和国外制造技术的发展趋势出发，创造性地提出了“独立制造岛“的理论和概念。独立制造岛，即以成组技术为基础，数控机床为核心，数控机床与普通机床并存，强调信息流的自动化，以软取胜，突出以“人”为中心的生产方式。它以获取经济效益为主要目标，实行组织、人员和技术三者的有机集成，面向车间、权力下放，综合治理。“独立制造岛”是一种面向21世纪的综合技术。

（二）独立制造岛的基本构思

首先按照成组技术的原理，根据零件的分类编号把零件划分为不同零件族，再把一组适合加工若干族零件的机床集中在一起。形成加工过程相对封闭的单元。然后由若干熟练工人组成的小组在计算机软件的支持下，相对独立自主地组织生产。如图1所示。显然，独立制造岛是以敏捷响应市场需求为目的，以技术进步为手段，以组织改革为保证，实现高效益、高柔性、高质量的生产方式。在我国现有条件下推行这种先进制造技术，是实现计算机集成制造的一种初级模式，是实现敏捷制造和精益生产的第一步。

独立制造岛的理论突出了信息时代的特点，充分发挥了计算机的潜力，同时又始终把人视为决定性因素，不盲目追求物料流的自动化，强调了信息流的自动化。并对企业结构和生产组织实行变革，提高企业管理水平和人员素质，并在关键工序上采用数控机床，以此提高加工效率，保证产品质量，达到投资少、见效快、效益高的目的。

二、独立制造岛的原理与特征

（一）独立制造岛的原理

独立制造岛的原理是充分发挥岛内人的智力作用，在计算机的支持下，通过对生产过程中信息的采集与反馈，形成岛内相对独立的闭环回路和企业中的局部调节回路。，

1．岛内相对独立的闭环回路

独立制造岛中“独立”的概念，是指在多层次的总体生产结构中，对一个有限的生产实施区域-- 独立制造岛，给予一定的决策和实施自主权。如图2所示，在岛内工作的人，借助计算机在其职能范围内，对生产准备和生产指挥行使必要的决策权，并负责对决策的方案进行实施和监控，形成相对独立的、区域自治的生产闭环回路。因此，岛内工人除了操作机床外，还要负责工艺编制、数控编程、计划调度、质量控制和设备维修保养。

通过以上措施，提高了技术准备和生产指挥的工作效率，维护了信息流的连续性。特别是生产计划和调度的部分权力下放到岛内后，工作地的作业计划不再由远离车间的生产管理部门制定。因此，当生产过程中出现不可预见的干扰时，独立制造岛的生产指挥系统可以及时采取措施，进行及时有效的作业调度，将干扰所造成的变动降至最小，实现准时生产，最终使整个企业的生产系统具有快速响应市场的能力。同时，部分管理职能下放，有利于发挥人的积极性，强化了岛内人员的主人翁意识，提高了人的素质，增强了企业活力。

由图2可见，企业的主生产计划以制造大纲（月生产计划）的形式对独立岛下达生产加工任务。独立岛的生产指挥系统按此进行初朱作业排序，然后按照排序结果进行作业仿真。仿真系统对此排序作出评价，并反馈给作业排序模块，实现第一轮的闭环调节。按照修改后的计划排序投放任务后，通过工况和机器数据采集系统，采集实际生产中遇到的组织和技术上的干扰（如停工待料、机床故障等）信息数据，进行统计分析，分别提供给生产监控模块和主生产计划系统。生产监控模块根据实际生产情况调整制造策略，进行实时生产调度，实现第二轮的闭环调节。

2．企业中的局部闭环调节回路

独立制造岛通过以上两轮调节过程，形成了企业在生产中的局部调节回路，见图3。它不仅能对来自上级回路的输入值（主计划）作出快速响应，还能对内部干扰迅速采取补偿措施，在一定范围内对全厂主生产计划和其他独立岛基本没有影响。从调节原理可知，局部闭环回路具有内部信息反馈快、信息流程短捷、输入输出信息少、系统动态性能好的特点，从而有效地保证了企业这个多级复杂系统稳定运行。

一个企业内部可以建立多个独立制造岛（包括装配岛），每个岛除了有生产指挥系统来进行计划调度和物料管理外，还要通过协调系统建立岛与岛之间的联系，协调相互有关的生产活动，并与企业的主生产计划系统保持联系。生产计划系统制定全厂粗略的主生产计划，给出每个岛的加工任务和最终交贷期限，并粗略地进行生产能力平衡。各制造岛自行制订详细的作业计划，并相互协调和独立地进行生产调度。如图4所示。