并行工程與敏捷制造

1、機(jī)械CAD/CAM技術(shù)山東理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院1第九章第九章 先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)一、一、 先進(jìn)生產(chǎn)模式先進(jìn)生產(chǎn)模式二、二、 先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)221 21世紀(jì)先進(jìn)生產(chǎn)模式世紀(jì)先進(jìn)生產(chǎn)模式一、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（一、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMSCIMS）二、精良生產(chǎn)二、精良生產(chǎn)（Lean ProductionLean Production）三、敏捷制造三、敏捷制造（agile manufacturingagile manufacturing）3一、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（一、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMSCIMS）1 1、制造、制造 是關(guān)于企業(yè)的一組相關(guān)操作和活動(dòng)的集合，它包括市場(chǎng)分析、產(chǎn)

2、品設(shè)計(jì)、材料選擇、計(jì)劃作業(yè)、生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗(yàn)、生產(chǎn)管理和市場(chǎng)銷售等一系列與制造企業(yè)有關(guān)的生產(chǎn)活動(dòng)。基本哲理基本哲理 企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)是一個(gè)不可分割的整體，其各個(gè)環(huán)節(jié)彼此緊密關(guān)聯(lián)；4 就其本質(zhì)而言，整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)是一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過程，最終形成的產(chǎn)品可以視為“數(shù)據(jù)”的物質(zhì)表現(xiàn)； 制造應(yīng)包括從產(chǎn)品需求分析開始到銷售服務(wù)之間全過程的一切活動(dòng)； 將制造理解為是一個(gè)復(fù)雜的信息轉(zhuǎn)換過程，在制造中發(fā)生的相關(guān)活動(dòng)都是信息處理信息處理整體中的一部分； 信息技術(shù)與制造過程相結(jié)合是制造業(yè)在信息社會(huì)中發(fā)展的新模式，也是企業(yè)發(fā)展的必然。52 2、CIMCIM與與CIMSCIMS的定義的定義1 1）CIMCIM C

3、IM最早于1974年由美國約瑟夫。哈林頓博士提出來的，其基本思想是： （1）企業(yè)的各種經(jīng)營活動(dòng)是不可分割的，要統(tǒng)一考慮。 （2）整個(gè)生產(chǎn)制造過程實(shí)際上信息采集、傳遞和加工處理的過程。6 CIM作為一種組織、管理與進(jìn)行企業(yè)生產(chǎn)的哲理，它在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的支撐下，綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理、制造、信息、自動(dòng)化和系統(tǒng)工程等領(lǐng)域的技術(shù)，將企業(yè)生產(chǎn)全部過程中有關(guān)人、技術(shù)、經(jīng)營管理要素及其信息流與物流有機(jī)地集成并優(yōu)化運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高質(zhì)量、低成本、上市快，從而使企業(yè)贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。 簡(jiǎn)單地說，CIM是用計(jì)算機(jī)通過信息集成信息集成實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造，求得企業(yè)的總體效益，即以計(jì)算機(jī)作為工具，制造為其內(nèi)容的CIM

4、，其哲理的核心為信息信息的“集成”。72 2）CIMSCIMS CIM是一種組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的哲理，而基于這種哲理組成的系統(tǒng)CIMS，就是哲理的實(shí)現(xiàn)。 CIMS是基于CIM哲理構(gòu)成的優(yōu)化運(yùn)行的企業(yè)制造系統(tǒng)。在CIMS的研究和實(shí)施中必須強(qiáng)調(diào)“信息流”和“系統(tǒng)集成”這兩個(gè)最基本觀點(diǎn)。 CIMS是一種工程技術(shù)系統(tǒng)，是CIM的具體實(shí)施，可以把CIMS看成是未來生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)的一種模式，但這種模式不是單純的技術(shù)上的“自動(dòng)化”，它所強(qiáng)調(diào)的是用集成集成來提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。83 3）CIMSCIMS的特征的特征（1）CIMS包含了整個(gè)工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)，即從市場(chǎng)需求分析、生產(chǎn)經(jīng)營決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、質(zhì)量

5、管理、經(jīng)營銷售等一直到售后服務(wù)全部活動(dòng)。（2）CIMS與傳統(tǒng)的自動(dòng)化有所不同，其復(fù)雜程度要大很多，涉及的自動(dòng)化不是工廠各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化或計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單疊加，而是有機(jī)的集成。即不僅是物料、設(shè)備的集成，更重要的是以信息集成為本質(zhì)的技術(shù)集成、人的集成。94 4）CIMSCIMS的重要功能模塊的重要功能模塊（1 1）工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)）工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng) 即CAD/CAE/CAPP/CAM分系統(tǒng)，它是基于特征的產(chǎn)品建模系統(tǒng)，為集成工程分析提供分析模型、產(chǎn)生裝配圖、零件圖等各種設(shè)計(jì)文檔，為CAPP提供零件幾何拓?fù)湫畔?、加工工藝信息及檢測(cè)信息。為CIMS提供管理所需要的信息。10（2 2）制造自

6、動(dòng)化分系統(tǒng)（）制造自動(dòng)化分系統(tǒng)（MASMAS） MAS是工廠生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)的基礎(chǔ)，包括以下的功能： 實(shí)現(xiàn)MAS的遞階結(jié)構(gòu)控制，優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度；（工廠層、車間層、單元層、工作站層、設(shè)備層） 工具、夾具、量具的集中管理與調(diào)度； 滿足多品種小批量生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)加工過程柔性化；11信息采集自動(dòng)化；對(duì)零件加工質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并反饋給質(zhì)量保證系統(tǒng)。12（3 3）質(zhì)量保證系統(tǒng)）質(zhì)量保證系統(tǒng) 根據(jù)全面質(zhì)量管理的要求，質(zhì)量系統(tǒng)應(yīng)貫穿于產(chǎn)品的全部生產(chǎn)過程，它的基本功能是： 協(xié)調(diào)并組織有產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)的各部門實(shí)施全面質(zhì)量管理 根據(jù)用戶和市場(chǎng)變化，及企業(yè)質(zhì)量技術(shù)狀況和工程設(shè)計(jì)分析的要求，進(jìn)行質(zhì)量規(guī)劃，制定產(chǎn)品和設(shè)備，工具

7、、夾具、量具檢測(cè)規(guī)劃和要求。 對(duì)采集的質(zhì)量信息進(jìn)行分析，并對(duì)設(shè)計(jì)、工藝提出改進(jìn)意見。13對(duì)質(zhì)量信息通過計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理，全面支持質(zhì)量最優(yōu)決策。實(shí)現(xiàn)質(zhì)量成本的有效管理分析。14（4 4）經(jīng)營管理信息分系統(tǒng)（）經(jīng)營管理信息分系統(tǒng)（MISMIS） MIS是企事業(yè)單位的一種現(xiàn)代化工具，在CIMS環(huán)境下，建立的MIS是一個(gè)以縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、降低成本、減少流動(dòng)資金、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)變能力為主要目的，并以計(jì)劃管理為中心，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫支撐下，與CIMS中其他分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成，其核心是適用于各個(gè)進(jìn)程的決策支撐系決策支撐系統(tǒng)。統(tǒng)。15二、二、CIMSCIMS在我國的發(fā)展及實(shí)施在我國的發(fā)展及實(shí)施

8、CIMSCIMS的效益的效益1 1、目標(biāo)、目標(biāo) 我國“863計(jì)劃”中將CIMS確定為自動(dòng)化領(lǐng)域的主題研究項(xiàng)目之一，并規(guī)定了我國863/CIMS的戰(zhàn)略目標(biāo)為： 跟蹤國際CIMS有關(guān)技術(shù)的發(fā)展； 掌握CIMS關(guān)鍵技術(shù)； 在制造業(yè)中建立能獲得綜合經(jīng)濟(jì)效益并能帶動(dòng)全局的CIMS示范工廠，通過推廣應(yīng)用及產(chǎn)品化促進(jìn)我國CIMS高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。16效益驅(qū)動(dòng)、總體規(guī)劃、重點(diǎn)突破、分步實(shí)施、推廣應(yīng)用2 2、方針、方針173 3、發(fā)展、發(fā)展 經(jīng)過十多年的努力，我國CIMS事業(yè)取得了迅速發(fā)展，已形成了一個(gè)健全的組織和一支研究隊(duì)伍；實(shí)現(xiàn)了我國CIMS研究和開發(fā)的基本框架；建設(shè)研究環(huán)境和工程環(huán)境，包括一個(gè)國家CIMS

9、實(shí)驗(yàn)工程中心和7個(gè)單元技術(shù)開放實(shí)驗(yàn)室，完成了一大批課題的研究工作，陸續(xù)選定了一批CIMS典型應(yīng)用工廠作為利用CIMS推動(dòng)企業(yè)技術(shù)改造的示范點(diǎn)； 這些工廠包括飛機(jī)、機(jī)床、大型鼓風(fēng)機(jī)、紡織機(jī)械、汽車、家電、服裝以及鋼鐵、化工等行業(yè)。184 4、效益、效益 實(shí)施CIMS的效益主要體現(xiàn)在信息集成的效益上； 由于系統(tǒng)集成度提高，使各功能分系統(tǒng)間的配合和參數(shù)配置更加優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力得到更有效的利用，減少實(shí)際存在于企業(yè)生產(chǎn)中的各種資源浪費(fèi)，同時(shí)使管理科學(xué)化，提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)能力。具體表現(xiàn)在： 1）提高產(chǎn)品質(zhì)量 2）提高設(shè)備利用率 3）提高科學(xué)管理水平。19 實(shí)施CIMS后，明顯提高企業(yè)新品開發(fā)能

10、力，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，交貨期短而準(zhǔn)確，價(jià)格合理，企業(yè)的信譽(yù)隨之提高； CIMS在其發(fā)展歷程中的主要應(yīng)用對(duì)象是離散離散型制造業(yè)型制造業(yè)（約占全部制造業(yè)的50%）。20必須指出必須指出 CIMS的思想、系統(tǒng)方法和集成技術(shù)同樣可用于諸如連續(xù)型或混合型企業(yè)連續(xù)型或混合型企業(yè)中，國內(nèi)外在電器、化工、電子元件、鋼鐵行業(yè)中已有不少企業(yè)實(shí)施CIMS應(yīng)用工程并取得了成功。21二、精良生產(chǎn)（二、精良生產(chǎn)（Lean ProductionLean Production） 精良生產(chǎn)方式實(shí)質(zhì)上是從生產(chǎn)操作、組織管理、經(jīng)營方式等各個(gè)方面，找出一切不能為產(chǎn)品增值的活動(dòng)或人員，并加以革除。 未來產(chǎn)品市場(chǎng)是

11、多元化、個(gè)人化，因此要力求制造系統(tǒng)做到成本與批量無關(guān)，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品復(fù)雜性高，使一切企業(yè)具有高柔性、強(qiáng)的應(yīng)變能力去對(duì)付市場(chǎng)的挑戰(zhàn)。221 1、精良生產(chǎn)的特點(diǎn)、精良生產(chǎn)的特點(diǎn) 精良生產(chǎn)綜合了單件生產(chǎn)和大量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)經(jīng)營方式中的很多不合理做法，開創(chuàng)了一種新的高效率的生產(chǎn)方式； 它既避免了單件生產(chǎn)的高成本，又避免了大量生產(chǎn)的僵化不靈活； 與大量生產(chǎn)相比，人員、場(chǎng)地、設(shè)備都減少一半，新品開發(fā)時(shí)間、工程設(shè)計(jì)工時(shí)、現(xiàn)場(chǎng)庫存減少一半，廢品大大減少，而且能生產(chǎn)更多、更好，又各種變型的產(chǎn)品；23 精良生產(chǎn)方式要求產(chǎn)品“盡善盡美”，必須精益求精，不斷降低成本，做到無廢品、零庫存、無設(shè)備故障等，產(chǎn)品品

12、種多樣化。 精良生產(chǎn)不僅是生產(chǎn)方式的改變，而且改變了人們傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，改變了人們的思維方式，改變了人們之間的相互關(guān)系。 雖然這種理想境界還有很長(zhǎng)一段路要走，但只要人們不斷追求就會(huì)產(chǎn)生驚人的效果242 2、精良生產(chǎn)的生產(chǎn)操作與對(duì)工人的要求、精良生產(chǎn)的生產(chǎn)操作與對(duì)工人的要求 減少以至撤消非增值的人員和崗位，徹底消除各種浪費(fèi)； 浪費(fèi)有資源、人力、時(shí)間、空間等多個(gè)方面，如何正確區(qū)分什么是工作，什么是浪費(fèi)，在貫徹精良生產(chǎn)方式中，是一件非常重要的事件； 總裝線上工人的集體負(fù)責(zé)制。裝配工人被編成小組，每個(gè)小組對(duì)指定的一套組裝工序負(fù)責(zé)，有人缺勤，或某一零件安裝有問題，小組內(nèi)互相幫助，集體負(fù)責(zé)，不能把問題留到下道

13、工序，問題解決不了，必須暫停裝配線；25 對(duì)原因進(jìn)行分析（When、Why、Where、Who、What、How）提出五個(gè)為什么，再提出措施，保證不再發(fā)生； 對(duì)效率的看法。不從局部設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)多少零件來計(jì)算效率，而是從全局從總體上來看效率。 精良生產(chǎn)把人看作是生產(chǎn)中最寶貴的，是解決問題的根本動(dòng)力，而不是當(dāng)成會(huì)說話的機(jī)器，解決問題只能靠技術(shù)。 263 3、精良的管理、精良的管理 在精良生產(chǎn)中，精益求精的管理使得它在人員的利用、廠房的利用、時(shí)間的利用等方面都大大優(yōu)于大量生產(chǎn)方式。 精良生產(chǎn)的基本觀念是及時(shí)供應(yīng)，盡可能減少庫存，甚至零庫存。 精良生產(chǎn)的組織是能把最大量的工作任務(wù)和責(zé)任轉(zhuǎn)移到生

14、產(chǎn)線上真正為產(chǎn)品增值的那些工人身上； 精良生產(chǎn)的組織另一個(gè)特點(diǎn)是具有一個(gè)處于在適當(dāng)位置的一旦發(fā)現(xiàn)問題就能快速追查并找出最終原因的檢測(cè)缺陷系統(tǒng)。274 4、精良管理的具體做法、精良管理的具體做法1 1）從組織上實(shí)現(xiàn)對(duì)工人的要求）從組織上實(shí)現(xiàn)對(duì)工人的要求 要求工人是多面手，對(duì)小組的工作集體負(fù)責(zé)外，要求工人全面了解全廠的情況，并把工廠的全部信息公布出來，工廠任何地方出現(xiàn)任何差錯(cuò)，誰知道怎么解決問題就會(huì)去幫忙，這種靈活動(dòng)態(tài)的工作小組就是精良管理的核心。282 2）改變單調(diào)枯燥的重復(fù)工作）改變單調(diào)枯燥的重復(fù)工作 在精良生產(chǎn)的組織管理中，工人是多面手，動(dòng)態(tài)的工作小組集體負(fù)責(zé)，工作中充滿了創(chuàng)造性的解決問題的

15、挑戰(zhàn)，生產(chǎn)活動(dòng)不再枯燥無味。293 3）從推動(dòng)方式變成拉取方式）從推動(dòng)方式變成拉取方式 在傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式下，人們?yōu)榱耸购蠊ば虿恢峦９ねＡ?，總是在前工序多生產(chǎn)一些產(chǎn)品（零件），即由前向后的推動(dòng)方式，由于多生產(chǎn)了某種零件，或遺漏了生產(chǎn)下一工序所需的另一種零件，形成浪費(fèi)。精良生產(chǎn)則是拉取方式，即后工序只在必要的時(shí)候到前工序領(lǐng)取必要的物品，且前工序只生產(chǎn)要被取走的物品，即準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)（JIT）的概念。305 5、精良的設(shè)計(jì)、精良的設(shè)計(jì) 消除一切無用的和浪費(fèi)的東西。 能早做的事情不要晚做，能并行的不要串行進(jìn)行，這樣總的時(shí)間進(jìn)度就能縮短。 在精良生產(chǎn)中，強(qiáng)化設(shè)計(jì)者和制造者之間的信息交流； 準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和妥善安排生

16、產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)并行工作； 與傳統(tǒng)的大量生產(chǎn)方式相比生產(chǎn)周期大大縮短，庫存、勞動(dòng)量等都響應(yīng)減少。 這也就是并行工程（Concurrent Engineering）的基本做法。31三、敏捷制造（三、敏捷制造（agile manufacturingagile manufacturing） 敏捷制造是一種哲理，是先進(jìn)制造業(yè)的一種模式，目前世界各地都有人在研究敏捷制造，但還沒有公認(rèn)的定義，正在不斷發(fā)展的過程之中。但必須正確認(rèn)識(shí)這一概念，要改變舊的傳統(tǒng)觀念，才能正確地改造舊企業(yè)，走上新運(yùn)行模式地道路。321 1、敏捷制造的提出、敏捷制造的提出 面對(duì)21世紀(jì)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，制造業(yè)不僅要靈活多變地滿足用戶對(duì)產(chǎn)品多樣性地

17、要求，而且新產(chǎn)品要快速上市。 未來市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品多樣性產(chǎn)品多樣性要求會(huì)非常突出，各種產(chǎn)品和生產(chǎn)系統(tǒng)必須是可重新編程、可重新組合、可連續(xù)更換的，每張訂單可能只有一件或兩件產(chǎn)品，廠家按訂單生產(chǎn)是希望與批量無關(guān)。33 上市時(shí)間是指從提出概念到產(chǎn)品交到用戶手上的時(shí)間，它將成為競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵，要力爭(zhēng)縮到最短。 產(chǎn)品質(zhì)量的概念從過去的“符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”、“經(jīng)久耐用”等，變成為在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)使顧客滿意。 “敏捷”的字面含義是用靈活的應(yīng)變?nèi)?duì)付快速變化的市場(chǎng)需求。342 2、敏捷制造的基本思想、敏捷制造的基本思想 敏捷制造就是通過靈活的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟、先進(jìn)的柔性制造技術(shù)和高素質(zhì)的人員進(jìn)行全面集成，從而使企業(yè)能夠從容應(yīng)付

18、快速的和不可預(yù)測(cè)的市場(chǎng)需求。獲得企業(yè)的長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益。35經(jīng)濟(jì)全球化以及市場(chǎng)的急劇變化經(jīng)濟(jì)全球化以及市場(chǎng)的急劇變化促使企業(yè)必須實(shí)施敏捷制造促使企業(yè)必須實(shí)施敏捷制造具體表現(xiàn)具體表現(xiàn)市場(chǎng)的分割越來越嚴(yán)峻；必須對(duì)批量任意大小的訂單生產(chǎn)；大批用戶的客戶關(guān)系管理；縮短產(chǎn)品生命周期；物理產(chǎn)品和服務(wù)的交融；全球的生產(chǎn)網(wǎng)；公司之間既合作又競(jìng)爭(zhēng)；適合大批量用戶化生產(chǎn)的銷售基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；集團(tuán)重新組織的熱潮；把流行的社會(huì)價(jià)值觀變成公司內(nèi)部因素的壓力。363 3、敏捷制造企業(yè)的基本特征、敏捷制造企業(yè)的基本特征并行工作繼續(xù)教育業(yè)務(wù)流程重組動(dòng)態(tài)多方合作，從競(jìng)爭(zhēng)走向合作；珍惜雇員，把雇員的知識(shí)和創(chuàng)造性看成是企業(yè)的財(cái)富；企業(yè)組織結(jié)

19、構(gòu)要減少層次，扁平化；對(duì)環(huán)境仁慈，即減少污染，保護(hù)環(huán)境；產(chǎn)品終身質(zhì)量保證，要做到使顧客滿意；縮短循環(huán)周期，即上市時(shí)間盡可能縮短；技術(shù)的領(lǐng)先及技術(shù)的敏感；整個(gè)企業(yè)的集成，提高企業(yè)的柔性。374 4、實(shí)現(xiàn)敏捷制造的各種措施、實(shí)現(xiàn)敏捷制造的各種措施1 1）將繼續(xù)教育放在實(shí)現(xiàn)敏捷制造的首位）將繼續(xù)教育放在實(shí)現(xiàn)敏捷制造的首位 高度重視并盡可能創(chuàng)造條件使雇員能獲取最新的信息和知識(shí)。382 2）虛擬企業(yè)的組成和工作）虛擬企業(yè)的組成和工作 從競(jìng)爭(zhēng)走向合作，從互相保密走向交流信息，雖與傳統(tǒng)觀念不一致，但會(huì)給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。如果市場(chǎng)上出現(xiàn)一個(gè)新的機(jī)遇，幾家本來是的大公司，可能立即組成一種合作關(guān)系，A公司開

20、發(fā)齒輪箱體，B公司開發(fā)軸及齒輪，C公司負(fù)責(zé)總裝、測(cè)試，各家拿出最強(qiáng)手來共同開發(fā)，迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。完成這次合作之后，各家還是各自獨(dú)立的公司，這種方式稱為“虛擬企業(yè)”（virtual enterprise）。39 虛擬企業(yè)是敏捷制造最主要的特征虛擬企業(yè)是敏捷制造最主要的特征， 發(fā)達(dá)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通訊工具使得地域上分散和歸屬于不同公司集團(tuán)的設(shè)備和設(shè)計(jì)、生產(chǎn)能力被協(xié)調(diào)地充分利用起來，迅速組合成一種沒有圍墻的、超越空間約束的、靠電子手段聯(lián)系的、統(tǒng)一指揮的經(jīng)營實(shí)體虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)，來贏得新的市場(chǎng)機(jī)遇。 如何將虛擬企業(yè)的運(yùn)作引入CIM實(shí)施，仍是值得研究的重要課題。403 3）計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用

21、）計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用 未來制造業(yè)中，除了分布式數(shù)據(jù)庫和大范圍的計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)之外，CAD、CAM，計(jì)算機(jī)仿真與建模分析技術(shù)，作為先進(jìn)技術(shù)的代表，在敏捷企業(yè)中加以應(yīng)用。 人工智能在生產(chǎn)和經(jīng)營過程中的應(yīng)用，應(yīng)從底層原始數(shù)據(jù)檢測(cè)和收集的傳感器到控制過程的機(jī)理以至輔助決策的知識(shí)庫都需要應(yīng)用人工智能技術(shù)。414 4）方法論的指導(dǎo)）方法論的指導(dǎo) 所謂“方法論”，就是在實(shí)現(xiàn)某一目標(biāo)完成某一項(xiàng)大工程時(shí)，所需要使用的一整套方法的集合。對(duì)敏捷企業(yè)而言，首先是人、經(jīng)營和技術(shù)三者的集成，要實(shí)現(xiàn)全企業(yè)的集成，應(yīng)對(duì)每一時(shí)期每一項(xiàng)具體任務(wù)有明確的規(guī)定和指導(dǎo)方法，這些方法的集合就叫“集成方法論”。425 5）

22、環(huán)境美化工作）環(huán)境美化工作 不僅僅指工廠企業(yè)范圍內(nèi)的綠化，更主要是對(duì)廢棄物的管理與銷毀。436 6）性能測(cè)量與評(píng)價(jià)）性能測(cè)量與評(píng)價(jià) 對(duì)敏捷制造、系統(tǒng)集成所提出的戰(zhàn)略考慮，必須解決： 縮短提前期對(duì)競(jìng)爭(zhēng)能力有多少好處？ 如何度量企業(yè)的柔性？ 企業(yè)對(duì)新產(chǎn)品變異的適應(yīng)能力會(huì)導(dǎo)致怎樣的經(jīng)濟(jì)效益？ 如何檢測(cè)雇員和工作小組的技能？ 技能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)企業(yè)柔性又會(huì)有什么影響？447 7）標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的作用）標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的作用 要強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)化組織，使其工作不斷跟上環(huán)境和市場(chǎng)的改變，各種標(biāo)準(zhǔn)能及時(shí)演進(jìn)?，F(xiàn)行法規(guī)應(yīng)跟隨國際市場(chǎng)和競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境的變化而演進(jìn)。458 8）組織實(shí)踐）組織實(shí)踐 外部形勢(shì)要求變，內(nèi)部條件也可以變，關(guān)鍵在于領(lǐng)導(dǎo)能

23、否下決心組織變革，引進(jìn)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)組織改革，實(shí)現(xiàn)放權(quán)，進(jìn)行與其它企業(yè)新形式的合作。要有富于革新精神和善于根據(jù)敏捷制造的概念進(jìn)行變革的個(gè)人，更需要這樣的小組，才能逐步推動(dòng)全企業(yè)的變革。465 5、敏捷制造在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用、敏捷制造在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用1 1）國外研究現(xiàn)狀和應(yīng)用：）國外研究現(xiàn)狀和應(yīng)用： 敏捷制造首先在美國開展，但實(shí)際上敏捷制造起源與日本，在敏捷制造概念提出之前，日本已有了敏捷制造雛形，日本制造業(yè)的振興和發(fā)展，給美國企業(yè)界施加了很大的市場(chǎng)壓力，美國企業(yè)界分析日本制造業(yè)的成功因素，提出敏捷制造的概念。 目前敏捷制造的發(fā)展重要集中在美國、日本、韓國、法國及歐洲國家。其中美國成

24、立了多個(gè)敏捷制造的研究機(jī)構(gòu)，提出了各種開發(fā)計(jì)劃。47下表為敏捷制造的典型應(yīng)用下表為敏捷制造的典型應(yīng)用 項(xiàng)目生產(chǎn)單位時(shí)間效果筆記本計(jì)算機(jī)美國AT&T1991從決策到產(chǎn)品展覽僅4個(gè)月，全部元件由國外企業(yè)承擔(dān)，美國組裝自行車松下國家自行車工業(yè)公司1987每輛車生產(chǎn)時(shí)間為810天，為大批量生產(chǎn)的一半，價(jià)格低于一半空氣壓縮機(jī)美國空氣壓縮機(jī)公司1988耗資12.525萬(原50萬)時(shí)間為原來的1/21/3匹茲堡萬能夾具通用汽車公司1991欲原來相比,成本為3/70,時(shí)間為1/37,占地1/300,可伸縮重用/重構(gòu).適用性好.482 2）我國敏捷制造的發(fā)展戰(zhàn)略）我國敏捷制造的發(fā)展戰(zhàn)略 (1)為發(fā)展適

25、合我國國情的敏捷制造,應(yīng)充分發(fā)展設(shè)備柔性化、可編程模塊化，信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化及人的作用，建立起虛擬公司、動(dòng)態(tài)組織，建立起具有持續(xù)變化性、快速反應(yīng)性、高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、低成本的敏捷制造企業(yè)。 （2）積極開展敏捷制造的研究和原理試點(diǎn)，同時(shí)加快對(duì)我國制造也信息高速公路的建設(shè)。 （3）積極開發(fā)敏捷制造的關(guān)鍵技術(shù)及柔性設(shè)備，為推廣敏捷制造打下基礎(chǔ)。49 敏捷制造的思想提出不久，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有成熟，現(xiàn)在也不存在一個(gè)被稱為“敏捷企業(yè)”的企業(yè)，但這些想法不是無中生有的。由于它們與傳統(tǒng)觀念差距太大，還不能為人們很快接受并付諸實(shí)踐。但應(yīng)看到競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)的變化，世界市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，必須改革企業(yè)，規(guī)劃未來。50先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)1

26、 1、并行工程、并行工程2 2、柔性制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)3 3、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)4 4、虛擬制造技術(shù)、虛擬制造技術(shù)5 5、智能制造技術(shù)、智能制造技術(shù)6 6、綠色制造技術(shù)、綠色制造技術(shù)51一、并行工程（一、并行工程（concurrent Engineeringconcurrent Engineering） 并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)的各種過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。 這種方法要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)一開始就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢處理的所有因素，包括質(zhì)量、成本、計(jì)劃進(jìn)度和用戶要求。521 1、并行工程的含義、并行工程的

27、含義 并行工程是一個(gè)關(guān)于設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程的方法，它需要在設(shè)計(jì)中全面地考慮到相關(guān)過程的各種問題，但并非包括制造過程等其它過程。它要求所有設(shè)計(jì)工作要在生產(chǎn)開始前完成，并不是要求在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的同時(shí)就進(jìn)行生產(chǎn)。 并行工程不是指同時(shí)或交錯(cuò)地完成設(shè)計(jì)和生產(chǎn)任務(wù)，而是指對(duì)產(chǎn)品及其下游過程進(jìn)行并行設(shè)計(jì)，不能隨意消除一個(gè)完整工程過程中現(xiàn)存的、順序的、向前傳遞信息的任一必要階段。 并行工程是對(duì)設(shè)計(jì)過程的集成，是企業(yè)集成的一個(gè)側(cè)面，它企圖做到的是優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)，依靠集成各學(xué)科專業(yè)人員的智慧做到設(shè)計(jì)一次成功。532 2、傳統(tǒng)制造業(yè)的工作方式是串行方式、傳統(tǒng)制造業(yè)的工作方式是串行方式 傳統(tǒng)制造業(yè)的工作方式是產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝

28、設(shè)計(jì)計(jì)劃調(diào)度生產(chǎn)制造即串行方式。 設(shè)計(jì)工程師與制造工程師之間互相不了解，互相不交往，因而造成了設(shè)計(jì)圖樣上的技術(shù)要求可能不適合于制造工藝，甚至根本無法實(shí)現(xiàn)，制造工程師若主觀做修改，可能會(huì)降低產(chǎn)品質(zhì)量，要不然，就是雙方來回踢皮球，影響工期。串行工作方式使產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng)，新產(chǎn)品難以很快上市。542 2、并行工程的目標(biāo)、組織、方法和工具、并行工程的目標(biāo)、組織、方法和工具目標(biāo)目標(biāo) 并行工程明確將其目標(biāo)放在縮短提前期（包括新產(chǎn)品開發(fā)和用戶定制產(chǎn)品的生產(chǎn)）以及提高產(chǎn)品質(zhì)量方面組織組織 由各個(gè)專業(yè)、各個(gè)部門的人員聯(lián)合組成的，技術(shù)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、加工制造的需求和經(jīng)驗(yàn)在這里互相交流，取長(zhǎng)補(bǔ)短，機(jī)械的、電子的、電氣

29、的、計(jì)算機(jī)的、液壓的等各種專業(yè)的工程師一起工作，相互配合，用最有效的方法去解決一個(gè)又一個(gè)難題。55工具工具 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法和軟件工具外，著重在數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)管理和通訊技術(shù)。方法方法 應(yīng)用計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)，小組內(nèi)多人同時(shí)上網(wǎng)設(shè)計(jì)，技術(shù)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)之間相互迭代，配合改進(jìn)，就能達(dá)到并行工程的基本目標(biāo)。更進(jìn)一步與仿真軟件及虛擬制造相結(jié)合，將并行設(shè)計(jì)擴(kuò)展到跨地區(qū)、跨國家的范圍，效果將更為顯著。563 3、并行工程的應(yīng)用、并行工程的應(yīng)用 并行工程在美國是一項(xiàng)已見成效的改革。在我國雖然設(shè)計(jì)和制造之間的脫節(jié)不是很嚴(yán)重，但并行設(shè)計(jì)本身，作為系統(tǒng)集成的一個(gè)側(cè)面，在縮短提前期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、降低成本方面所起的

30、作用，必須充分重視和廣泛應(yīng)用。 國外已開發(fā)的一些好的軟件，在提高設(shè)計(jì)效率、協(xié)調(diào)配合關(guān)系、解決干涉和沖突方面已有明顯效果，可以引來為我所用。57二柔性制造系統(tǒng)二柔性制造系統(tǒng)(FMS) (FMS) “柔性”是相對(duì)于“剛性”而言的，傳統(tǒng)的“剛性”自動(dòng)化生產(chǎn)線主要實(shí)現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率很高，由于設(shè)備是固定的，所以設(shè)備利用率也很高，單件產(chǎn)品的成本低。且只能加工一個(gè)或幾個(gè)相類似的零件。如果想要獲得其他品種的產(chǎn)品，則必須對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行大調(diào)整，重新配置系統(tǒng)內(nèi)各要素，其工作量和經(jīng)費(fèi)投入與構(gòu)造一個(gè)新的生產(chǎn)線往往不相上下。剛性的大批量制造自動(dòng)化生產(chǎn)線只適合生產(chǎn)少數(shù)幾個(gè)品種的產(chǎn)品，難以應(yīng)付多品種中小批

31、量的生產(chǎn)。 58 隨著社會(huì)進(jìn)步和生活水平的提高，市場(chǎng)更加需要具有特色、符合顧客個(gè)人要求樣式和功能千差萬別的產(chǎn)品。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求制造業(yè)滿足市場(chǎng)對(duì)多品種小批量產(chǎn)品的需求，這就使系統(tǒng)的柔性系統(tǒng)的柔性對(duì)系統(tǒng)的生存越來越重要。 隨著批量生產(chǎn)時(shí)代正逐漸被適應(yīng)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的生產(chǎn)所替換，一個(gè)制造自動(dòng)化系統(tǒng)的生存能力和競(jìng)爭(zhēng)能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發(fā)周期內(nèi)，生產(chǎn)出較低成本、較高質(zhì)量的不同品種產(chǎn)品的能力。柔性已占有相當(dāng)重要的位置。591.1.柔性主要包括：柔性主要包括：機(jī)器柔性 當(dāng)要求生產(chǎn)一系列不同類型的產(chǎn)品時(shí)，機(jī)器隨產(chǎn)品變化而加工不同零件的難易程度。 工藝柔性 一是工藝流程不變時(shí)自身適應(yīng)產(chǎn)品或

32、原材料變化的能力； 二是制造系統(tǒng)內(nèi)為適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化而改變相應(yīng)工藝的難易程度。60產(chǎn)品柔性 一是產(chǎn)品更新或完全轉(zhuǎn)向后，系統(tǒng)能夠非常經(jīng)濟(jì)和迅速地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力；二是產(chǎn)品更新后，對(duì)老產(chǎn)品有用特性的繼承能力和兼容能力。維護(hù)柔性 采用多種方式查詢、處理故障，保障生產(chǎn)正常進(jìn)行的能力61生產(chǎn)能力柔性 當(dāng)生產(chǎn)量改變、系統(tǒng)也能經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行的能力。對(duì)于根據(jù)訂貨而組織生產(chǎn)的制造系統(tǒng)，這一點(diǎn)尤為重要。擴(kuò)展柔性 當(dāng)生產(chǎn)需要的時(shí)候，可以很容易地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加模塊，構(gòu)成一個(gè)更大系統(tǒng)的能力。運(yùn)行柔性 利用不同的機(jī)器、材料、工藝流程來生產(chǎn)一系列產(chǎn)品的能力和同樣的產(chǎn)品，換用不同工序加工的能力。622 2、FMSFMS

33、的含義的含義 1 1）柔性制造系統(tǒng)是有一個(gè)由計(jì)算機(jī)集成管理和控制的、用于高效率地制造中小批量多品種零部件的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。它具有： 多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制造單元，具有自動(dòng)上下料功能的數(shù)控機(jī)床； 一套物料存儲(chǔ)運(yùn)輸系統(tǒng)，可以在機(jī)床的裝夾工位之間運(yùn)送工件和刀具； 63 2）FMS是一套可編程的制造系統(tǒng)，含有自動(dòng)物料輸送設(shè)備，能在計(jì)算機(jī)的支持下實(shí)現(xiàn)信息集成和物流集成，它： 可同時(shí)加工具有相似形體特征和加工工藝的多種零件； 能自動(dòng)更換刀具和工件； 能方便地上網(wǎng)，容易于其它系統(tǒng)集成； 能進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，局部故障時(shí)，可動(dòng)態(tài)重組物流路徑。64三智能制造（三智能制造（Intelligent ManufacturingInt

34、elligent Manufacturing） 智能制造淵于人工智能的研究。80年代以來，人工智能的研究從一般思維規(guī)律的探討，發(fā)展到以知識(shí)為中心的研究方向，各式各樣不同功能不同類型的專家系統(tǒng)紛紛應(yīng)運(yùn)而生，出現(xiàn)了“知識(shí)工程”新理念，并開始用于制造系統(tǒng)中。 近20年來，隨著產(chǎn)品性能的完善化及其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化、精細(xì)化，以及功能的多樣化，促使產(chǎn)品所包含的設(shè)計(jì)信息和工藝信息量猛增，隨之生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部的信息流量增加，制造過程和管理工作的信息量也必然劇增，因而促使制造技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)與前沿，轉(zhuǎn)向了提高制造系統(tǒng)對(duì)于爆炸性增長(zhǎng)的制造信息處理制造系統(tǒng)對(duì)于爆炸性增長(zhǎng)的制造信息處理的能力、效率及規(guī)模上。的能力、效率

35、及規(guī)模上。 651 1、智能制造的含義、智能制造的含義智能制造技術(shù)：智能制造技術(shù)： 是指在制造工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以一種高度柔性和高度集成的方式，通過計(jì)算機(jī)模擬人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)，并對(duì)人類專家的制造智能進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、完善、共享，繼承與發(fā)展的技術(shù)66智能制造系統(tǒng)：智能制造系統(tǒng)： 基于智能制造技術(shù)的，一種借助計(jì)算機(jī)、綜合應(yīng)用人工智能技術(shù)、智能制造設(shè)備、材料技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)，在國際標(biāo)準(zhǔn)化和互換性的基礎(chǔ)上，使得制造系統(tǒng)中的經(jīng)營決策，生產(chǎn)規(guī)劃、作業(yè)調(diào)度、制造加工和質(zhì)量保證等各子系統(tǒng)分

36、別智能化，成為網(wǎng)絡(luò)集成的高度自動(dòng)化的制造系統(tǒng)。672 2、智能制造的研究?jī)?nèi)容、智能制造的研究?jī)?nèi)容1 1）智能制造理論和系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)）智能制造理論和系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù) 智能制造概念提出時(shí)間還不長(zhǎng)，其理論基礎(chǔ)和技術(shù)體系還在形成中，它的精確內(nèi)涵和關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)還需進(jìn)一步研究。2 2）智能機(jī)器的設(shè)計(jì)）智能機(jī)器的設(shè)計(jì) 智能機(jī)器是智能制造系統(tǒng)中模擬人類專家活動(dòng)的工具之一，因此對(duì)智能機(jī)器的研究在智能制造系統(tǒng)中占重要地位，常用的智能機(jī)器包括：智能機(jī)器人、智能加工中心、智能數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)引導(dǎo)小車等683 3）智能制造單元技術(shù)的集成）智能制造單元技術(shù)的集成 人們?cè)谶^去的研究中，以研究人工智能在制造領(lǐng)域的應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，開發(fā)

37、了眾多的面向制造過程中特定環(huán)節(jié)、特定問題的智能單元，形成了一個(gè)個(gè)“智能化孤島”，它們是智能制造研究的基礎(chǔ)，為使這些“智能化孤島”面向智能制造，使其成為智能制造的單元技術(shù)，必須研究它們?cè)谥悄苤圃煜到y(tǒng)中的集成，并進(jìn)一步完善和發(fā)展這些智能單元。69 雖然總體而言智能制造尚處于概念和實(shí)驗(yàn)階段，但各國政府均將此列入國家發(fā)展計(jì)劃，大力推動(dòng)實(shí)施。 日本從1990年4月開始執(zhí)行智能制造系統(tǒng)計(jì)劃，研究過程經(jīng)歷了10余年。目前參與研究智能制造系統(tǒng)研究的國家還有美國、加拿大、澳大利亞、歐洲自由貿(mào)易協(xié)定各國和瑞士等3 3、智能制造在各國的研究、智能制造在各國的研究70 1992年美國執(zhí)行新技術(shù)政策，大力支持被總統(tǒng)稱之

38、的關(guān)鍵重大技術(shù)（Critical Techniloty），包括信息技術(shù)和新的制造工藝，智能制造技術(shù)自在其中，美國政府希望借助此舉改造傳統(tǒng)工業(yè)并啟動(dòng)新產(chǎn)業(yè)。 加拿大制定的19941998年發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃，認(rèn)為未來知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)是驅(qū)動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)和加拿大經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，認(rèn)為發(fā)展和應(yīng)用智能系統(tǒng)至關(guān)重要，并將具體研究項(xiàng)目選擇為智能計(jì)算機(jī)、人機(jī)界面、機(jī)械傳感器、機(jī)器人控制、新裝置、動(dòng)態(tài)環(huán)境下系統(tǒng)集成。 71 我國1993年開始了中國國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“智能制造技術(shù)基礎(chǔ)”的立項(xiàng)，1994年開始實(shí)施，由華中理工大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、西安交通大學(xué)、和清華大學(xué)聯(lián)合承擔(dān)，研究?jī)?nèi)容包括：智能制造基礎(chǔ)理論、智能化單元技

39、術(shù)（智能設(shè)計(jì)ID、智能工藝規(guī)劃IPP、智能制造IM、智能數(shù)控技術(shù)、智能質(zhì)量保證、監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)），智能機(jī)器（智能機(jī)器人、智能加工中心IMC）。72 虛擬制造技術(shù)從80年代提出來的。在90年代得到人們的極大重視而獲得迅速發(fā)展。四虛擬制造技術(shù)四虛擬制造技術(shù)（VirtualVirtualanufactureanufacture）1 1、虛擬制造的含義、虛擬制造的含義 不同的研究人員從不同的角度給出了不同的描述： KimuraKimura的定義的定義：虛擬制造指通過對(duì)制造知識(shí)進(jìn)行組織和分析，對(duì)整個(gè)制造過程建模，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)估和制造活動(dòng)仿真仿真。 LawrenceAssociatesLawren

40、ceAssociates的定義的定義：虛擬制造是一個(gè)集成的、綜合的可運(yùn)行的制造環(huán)境，其目的是提高各個(gè)層次的決策和控制73美國美國WrightWright空軍實(shí)驗(yàn)室的定義空軍實(shí)驗(yàn)室的定義：虛擬制造建立在計(jì)算機(jī)建模、分析、仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上，它是對(duì)這些技術(shù)的綜合應(yīng)用。這種綜合應(yīng)用增強(qiáng)了各個(gè)層次的設(shè)計(jì)制造、生產(chǎn)決策與控制能力。 虛擬制造涉及到多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，其中計(jì)算機(jī)仿真、建模和優(yōu)化技術(shù)是虛擬制造的核心與關(guān)鍵技術(shù)。 “虛擬”是相對(duì)與實(shí)物產(chǎn)品的實(shí)際制造系統(tǒng)而言，強(qiáng)調(diào)的是制造系統(tǒng)運(yùn)行過程的計(jì)算機(jī)化。74 無須制造實(shí)物樣品就可以預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能，節(jié)約制造成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。 產(chǎn)品開發(fā)中可以及早發(fā)現(xiàn)問題，實(shí)現(xiàn)及

41、時(shí)的反饋和更正 以軟件模擬形式進(jìn)行開發(fā) 企業(yè)管理模式基于Internet ，整個(gè)制造活動(dòng)具有高度的并行性。2 2、虛擬制造的特點(diǎn)：、虛擬制造的特點(diǎn)：75以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造 強(qiáng)調(diào)以統(tǒng)一的制造信息模型為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)字化產(chǎn)品模型進(jìn)行仿真和分析、優(yōu)化，進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)方面的分析和可裝配性分析，以獲得對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)評(píng)估與性能預(yù)測(cè)結(jié)果。3 3、虛擬制造的種類、虛擬制造的種類76以生產(chǎn)為中心的虛擬制造以生產(chǎn)為中心的虛擬制造 在企業(yè)資源的約束條件下，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真，對(duì)不同的加工過程及其組合進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)產(chǎn)品的“可生產(chǎn)性”進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，對(duì)制造資源和環(huán)境進(jìn)

42、行優(yōu)化組合，通過提供精良的生產(chǎn)成本信息對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度進(jìn)行合理化決策。77以控制為中心的虛擬制造以控制為中心的虛擬制造 將仿真技術(shù)引入控制模型，提供模擬實(shí)際生產(chǎn)過程的虛擬環(huán)境，使企業(yè)在考慮車間控制行為的基礎(chǔ)上對(duì)制造過程進(jìn)行優(yōu)化控制。 以上三種類型分別側(cè)重于制造過程的不同方面，但它們都是以計(jì)算機(jī)建模、仿真技術(shù)計(jì)算機(jī)建模、仿真技術(shù)為一個(gè)重要的實(shí)現(xiàn)手段，通過對(duì)制造過程的統(tǒng)一建模，用仿真技術(shù)支持設(shè)計(jì)過程、模擬制造過程、進(jìn)行成本估算和生產(chǎn)調(diào)度。78 美國已經(jīng)從虛擬制造的環(huán)境和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、信息系統(tǒng)、仿真和控制、虛擬企業(yè)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和開發(fā)，多數(shù)單元技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)和完善的階段。 例如，美國華盛頓

43、大學(xué)的虛擬制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的用于設(shè)計(jì)和制造的虛擬環(huán)境VEDAM、用于設(shè)計(jì)和裝配的虛擬環(huán)境等，已經(jīng)初具規(guī)模。但虛擬制造作為一個(gè)完整的體系，尚沒有進(jìn)行全面的集成。特別應(yīng)說明的是，虛擬企業(yè)（工廠）的研究在美國得到政府和企業(yè)界的極大關(guān)注，研究異?；钴S，成為其敏捷制造技術(shù)的主要支柱之一。4 4、虛擬制造的應(yīng)用、虛擬制造的應(yīng)用79 歐洲以大學(xué)為中心也紛紛開展了虛擬制造技術(shù)研究，如虛擬車間、建模與仿真工程等的研究。日本在6070年代的經(jīng)濟(jì)崛起受益于先進(jìn)制造與管理技術(shù)的采用。日本對(duì)虛擬制造技術(shù)的研究也秉承其傳統(tǒng)的特點(diǎn)重視應(yīng)用，主要進(jìn)行虛擬制造系統(tǒng)的建模和仿真技術(shù)以及虛擬工廠的構(gòu)造環(huán)境研究。 ;80 我國在虛

44、擬制造技術(shù)方面的研究剛剛起步，其研究也多數(shù)是在原先的CADCAECAM和仿真技術(shù)等基礎(chǔ)上進(jìn)行的，目前主要集中在虛擬制造技術(shù)的理論研究和實(shí)施技術(shù)準(zhǔn)備階段，系統(tǒng)的研究尚處于國外虛擬制造技術(shù)的消化和與國內(nèi)環(huán)境的結(jié)合上。由于我國受到CADCAECAM基礎(chǔ)軟件、仿真軟件、建模技術(shù)的制約，阻礙了虛擬制造技術(shù)的發(fā)展。但這幾年，我國虛擬制造技術(shù)受到普遍的重視，發(fā)展很快，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。81 例如：機(jī)械科學(xué)研究院與同濟(jì)大學(xué)、香港理工大學(xué)合作進(jìn)行的分散網(wǎng)絡(luò)化制造、異地設(shè)計(jì)與制造等技術(shù)的理論研究和實(shí)踐活動(dòng)已經(jīng)取得了不少進(jìn)展清華大學(xué)進(jìn)行了虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境軟件、虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬機(jī)床、虛擬汽車訓(xùn)練系統(tǒng)等方面的研究；浙江大學(xué)進(jìn)行了

45、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、VR工作臺(tái)、虛擬產(chǎn)品裝配等研究；西安交大和北航進(jìn)行了遠(yuǎn)程智能協(xié)同設(shè)計(jì)研究；天大、北京機(jī)床所、大連機(jī)床所進(jìn)行了機(jī)床的虛擬設(shè)計(jì)和軸機(jī)床的研究；西北工業(yè)大學(xué)進(jìn)行了虛擬樣機(jī)的研究；哈工大、北京機(jī)電所、上海交大、南京理工大學(xué)等單位也進(jìn)行了這方面的研究。82 據(jù)不完全的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)進(jìn)行虛擬制造技術(shù)研究的單位達(dá)到了100家，已經(jīng)取得了一些可喜的進(jìn)展。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、建模技術(shù)、仿真技術(shù)、信息技術(shù)、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等單元技術(shù)等方面的研究都很活躍。但研究的進(jìn)展和研究的深度還屬于初期階段，與國際的研究水平尚有很大的差距，除了三維建模已經(jīng)有了4種商業(yè)軟件外，其他方面還沒有形成產(chǎn)業(yè)化。我國的研究多集中

46、于高等院校和少量的研究院所，企業(yè)和公司介入的較少。83五虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（五虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VirturalVirturalRedlityRedlity）1 1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的含義、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的含義 虛擬現(xiàn)實(shí)是指利用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬環(huán)境，并在環(huán)境中結(jié)合不同的輸入、輸出設(shè)備和虛擬物體進(jìn)行交互操作。是計(jì)算機(jī)與用戶之間的一種更為理想化的人-機(jī)界面形式。通常用戶戴一個(gè)頭盔（用來顯示立體圖象的頭式顯示器），手持傳感手套，仿佛置身于一個(gè)幻覺世界中，在虛擬環(huán)境中漫游，并允許操作其中的“物體”。84 與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有四個(gè)重要特征： （1 1）沉浸感：）沉浸感：即用戶作為主角存在與

47、模擬環(huán)境中的真實(shí)程度，理想的虛擬環(huán)境可以達(dá)到使用戶身臨其境的程度。 （2 2）多感知性：）多感知性：虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境除了一般的視覺感知外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運(yùn)動(dòng)感知、甚至味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)可以使用戶感到等同身受的感覺。2 2、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征85（3 3）交互性：）交互性：指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度，例如：用戶在視場(chǎng)中看到的物體可以進(jìn)行操作，如果直接抓取環(huán)境中的物體，會(huì)有握住東西的感覺，并可以感覺物體的重量，物體也會(huì)隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。（4 4）自主性：）自主性：指虛擬環(huán)境中的物體依據(jù)物理定律動(dòng)作的程度。例如

48、：當(dāng)受到力的推動(dòng)時(shí)，物體會(huì)向力的方向移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)或落地等。86 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)潛在的應(yīng)用范圍很廣，諸如國防、建筑設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。例如建筑設(shè)計(jì)師可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)向客戶提供三維虛擬模型，而外科醫(yī)生還可以在三維虛擬的病人身上試行一種新的外科手術(shù)。3 3、虛擬顯示技術(shù)的應(yīng)用、虛擬顯示技術(shù)的應(yīng)用87 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過20多年的研究探索，于80年代末走出實(shí)驗(yàn)室，開始進(jìn)入實(shí)用化階段。目前，世界上少數(shù)發(fā)達(dá)國家在經(jīng)濟(jì)、藝術(shù)乃至軍事等領(lǐng)域，已開始廣泛應(yīng)用這種高新技術(shù)，并取得了顯著的綜合效益。 據(jù)外刊報(bào)道，美國陸軍1994年的“路易斯安娜94”作戰(zhàn)演習(xí)，就是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行的。這次演習(xí)不但試驗(yàn)論

49、證了美國陸軍制定的條令、戰(zhàn)術(shù)和部隊(duì)編成，使之更加符合21世紀(jì)的作戰(zhàn)要求，還節(jié)約演習(xí)經(jīng)費(fèi)近20億美元。 88 1 1、綠色制造技術(shù)的含義、綠色制造技術(shù)的含義 綠色制造技術(shù)是指在保證產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式。它使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、使用到報(bào)廢整個(gè)產(chǎn)品生命周期中不產(chǎn)生環(huán)境污染或環(huán)境污染最小化，符合環(huán)境保護(hù)要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無害或危害極少，節(jié)約資源和能源，使資源利用率最高，能源消耗最低。 六綠色制造技術(shù)六綠色制造技術(shù)(Green Manufacturing)(Green Manufacturing)89 綠色制造技術(shù)要求產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、使用一直到產(chǎn)品報(bào)廢回

50、收整個(gè)壽命周期對(duì)環(huán)境影響最小，資源效率最高，也就是說要在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)，以系統(tǒng)集成的觀點(diǎn)考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性，改變了原來末端處理的環(huán)境保護(hù)辦法，對(duì)環(huán)境保護(hù)從源頭抓起，并考慮產(chǎn)品的基本屬性，使產(chǎn)品在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本性能、使用壽命、質(zhì)量等 .90 (1)(1) 綠色設(shè)計(jì)技術(shù)綠色設(shè)計(jì)技術(shù): :即面向環(huán)境的設(shè)計(jì)即面向環(huán)境的設(shè)計(jì), , 指在產(chǎn)品及其生命周期全過程的設(shè)計(jì)中,充分考慮資源和環(huán)境的影響,充分考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、開發(fā)周期和成本，優(yōu)化各有關(guān)設(shè)計(jì)因素，使得產(chǎn)品及其制造過程對(duì)環(huán)境的總體影響減到最小。 2 2、綠色制造技術(shù)的研究?jī)?nèi)容、綠色制造技術(shù)的研究?jī)?nèi)容 91（2 2）制造

51、企業(yè)的物能資源優(yōu)化技術(shù)）制造企業(yè)的物能資源優(yōu)化技術(shù) 制造企業(yè)的物能資源消耗不僅涉及到人類有限資源的消耗問題，而且物能資源廢棄物是當(dāng)前環(huán)境污染的主要源頭。因此研究制造系統(tǒng)的物能資源消耗規(guī)律，面向環(huán)境的產(chǎn)品材料選擇。物能資源的優(yōu)化利用技術(shù)，面向產(chǎn)品生命周期和多個(gè)生命周期的物流和能源的管理和控制等。92 (3)(3) 綠色綠色ERPERP管理模式和綠色供應(yīng)鏈管理模式和綠色供應(yīng)鏈 綠色制造的企業(yè)中，企業(yè)的經(jīng)營與生產(chǎn)管理必須考慮資源消耗和環(huán)境影響及其相應(yīng)的資源成本和環(huán)保處理成本，以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，其中綠色制造的整個(gè)產(chǎn)品周期的綠色MRP11/EPR管理模式及其綠色供應(yīng)鏈?zhǔn)茄芯康闹饕獌?nèi)容。 9

52、3 (4)(4) 綠色制造的數(shù)據(jù)庫綠色制造的數(shù)據(jù)庫 和知識(shí)庫和知識(shí)庫 研究綠色制造的數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫，為綠色設(shè)計(jì)、綠色材料選擇，綠色工藝規(guī)劃和揮手處理方案設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持和知識(shí)支持。 （5 5）綠色制造的實(shí)施工具和產(chǎn)品）綠色制造的實(shí)施工具和產(chǎn)品 研究綠色制造的支撐軟件，包括CAD系統(tǒng)，綠色工藝規(guī)劃系統(tǒng)，綠色制造的決策支撐系統(tǒng)，ISO14000國際認(rèn)證的支撐系統(tǒng)等。 94 (6)(6) 綠色集成制造系統(tǒng)的運(yùn)行模式綠色集成制造系統(tǒng)的運(yùn)行模式 只有從系統(tǒng)集成的角度，才可能真正有效的實(shí)施綠色制造。綠色集成制造系統(tǒng)將企業(yè)中各項(xiàng)活動(dòng)中的人、技術(shù)、經(jīng)營管理、物能消耗和生態(tài)環(huán)境，以及信息流、能量流和資金流有機(jī)集

53、成，并實(shí)現(xiàn)企業(yè)和生態(tài)環(huán)境的整體優(yōu)化，達(dá)到產(chǎn)品上市快、質(zhì)量好、成本低、服務(wù)好、有利于環(huán)境，贏得競(jìng)爭(zhēng)的目的。綠色集成制造系統(tǒng)的集成運(yùn)行模式主要設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生命周期及其物流過程、產(chǎn)品生命周期的外延及其相關(guān)環(huán)境等。95 (7)(7) 制造系統(tǒng)環(huán)境影響評(píng)估系統(tǒng)制造系統(tǒng)環(huán)境影響評(píng)估系統(tǒng) 環(huán)境影響評(píng)估系統(tǒng)要對(duì)產(chǎn)品生命周期中的各個(gè)環(huán)節(jié)的資源消耗和環(huán)境影響的情況進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估的主要內(nèi)容包括： 制造過程物料資源的消耗狀況、制造過程能源的消耗狀況，制造過程對(duì)環(huán)境的污染狀況，產(chǎn)品使用過程對(duì)環(huán)境的污染狀況，產(chǎn)品壽命終結(jié)后對(duì)環(huán)境的污染狀況等。96 (8)(8) 綠色制造的社會(huì)化問題研究綠色制造的社會(huì)化問題研究 綠色

54、制造是一種企業(yè)行為，但需要以法律行為和政府行為作為保證和制約，研究綠色制造及其企業(yè)管理涉及到社會(huì)對(duì)于環(huán)保的要求和相應(yīng)的政府法規(guī)。只有合理制定對(duì)于資源優(yōu)化利用和綜合利用、環(huán)境保護(hù)等方面的法規(guī)，才能真正推動(dòng)綠色制造的實(shí)施。97 當(dāng)前，世界上掀起一股“綠色浪潮”，環(huán)境問題已經(jīng)成為世界各國關(guān)注的熱點(diǎn)，并列入世界議事日程，制造業(yè)將改變傳統(tǒng)制造模式，推行綠色制造技術(shù)，發(fā)展相關(guān)的綠色材料、綠色能源和綠色設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫等基礎(chǔ)技術(shù)，生產(chǎn)出保護(hù)環(huán)境、提高資源效率的綠色產(chǎn)品，如綠色汽車、綠色冰箱等，并用法律、法規(guī)規(guī)范企業(yè)行為，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，那些不推行綠色制造技術(shù)和不生產(chǎn)綠色產(chǎn)品的企業(yè)，將會(huì)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中被淘汰，使發(fā)展綠色制造技術(shù)勢(shì)在必行。 3 3、綠色制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用、綠色制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 98 國外不少國家的政府部門已推出了以保護(hù)環(huán)境為主題的“綠色計(jì)劃”。1991年日本推出了“綠色行業(yè)計(jì)劃”，加拿大政府已開始實(shí)施環(huán)境保護(hù)“綠色計(jì)劃”。美國、英國、德國也推出類似計(jì)劃。目前，在一些發(fā)達(dá)國家，除政府采取一系列環(huán)境保護(hù)措施外，廣大消費(fèi)者已熱衷于購買環(huán)境無害產(chǎn)品的綠色消費(fèi)的新動(dòng)向，促進(jìn)了綠色制造的發(fā)展。產(chǎn)品的綠色標(biāo)志制度相繼建立，凡產(chǎn)品標(biāo)有“綠色標(biāo)綠色標(biāo)志志”圖形的圖形的，表明該產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用以及回收的整個(gè)過程都符