先進(jìn)制造技術(shù)課件：先進(jìn)制造系統(tǒng) -

先進(jìn)制造系統(tǒng)先進(jìn)制造技術(shù)前言7.1敏捷制造

7.2虛擬制造

7.3并行工程

7.4快速原型技術(shù)

7.5精益生產(chǎn)7.6逆向工程前言本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章教學(xué)重點(diǎn)導(dǎo)入案例本章學(xué)習(xí)目標(biāo)了解先進(jìn)制造系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)了解典型先進(jìn)制造生產(chǎn)模式和制造系統(tǒng)的內(nèi)涵和特點(diǎn)本章知識(shí)要點(diǎn)知識(shí)要點(diǎn)能力要求相關(guān)知識(shí)敏捷制造的內(nèi)涵、特點(diǎn)和模式

熟悉敏捷制造的內(nèi)涵和特點(diǎn)

結(jié)合敏捷制造的內(nèi)涵，了解敏捷制造企業(yè)的特點(diǎn)和模式虛擬制造的概念、內(nèi)涵、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用了解虛擬制造的概念和關(guān)鍵技術(shù)了解虛擬制造技術(shù)體系和環(huán)境平臺(tái)并行工程的內(nèi)涵、方法學(xué)和運(yùn)行機(jī)理了解并行工程的內(nèi)涵和方法學(xué)

運(yùn)用并行工程的方法學(xué)進(jìn)行案例分析快速工藝原型的概念及相關(guān)理解快速原型技術(shù)的概念，熟悉相關(guān)工藝各種快速原型工藝的比較和選擇方法精益生產(chǎn)的內(nèi)涵及結(jié)構(gòu)體系熟悉精益生產(chǎn)的內(nèi)涵和思想精益生產(chǎn)在企業(yè)中的實(shí)施方法

逆向工程的概念和關(guān)鍵技術(shù)理解逆向工程的概念流程，熟悉關(guān)鍵技術(shù)逆向工程的測(cè)量設(shè)備和典型軟件應(yīng)用導(dǎo)入案例哈洛茲堡的康寧公司從1952年開(kāi)始經(jīng)營(yíng)，主要生產(chǎn)精密玻璃供軍方使用，但經(jīng)營(yíng)一直沒(méi)有起色。該公司后來(lái)通過(guò)高度自動(dòng)化和先進(jìn)的液晶顯示器玻璃基板打開(kāi)局面。哈洛茲堡的康寧公司保持著高度的創(chuàng)新性和靈活性，因此能夠歷經(jīng)數(shù)次市場(chǎng)轉(zhuǎn)移而長(zhǎng)久不衰，主要靠的是先進(jìn)制造技術(shù)。

7.1敏捷制造7.1.1敏捷制造的內(nèi)涵7.1.2敏捷制造企業(yè)的特點(diǎn)7.1.3敏捷制造數(shù)字化工廠的整體模型7.1.4敏捷制造的數(shù)字化7.1.1敏捷制造的內(nèi)涵內(nèi)涵：敏捷制造是指制造業(yè)企業(yè)采用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)手段，通過(guò)動(dòng)態(tài)地、有效地協(xié)調(diào)整合各種生產(chǎn)要素、快速配置各種資源（包括技術(shù)、管理和人），響應(yīng)用戶需求，實(shí)現(xiàn)制造敏捷化的一種現(xiàn)代制造模式。核心：將一些可重新編程、重新組合、連續(xù)更換的生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)合成一個(gè)新的、信息密集的制造系統(tǒng)，以快速地生產(chǎn)出能準(zhǔn)確滿足用戶需求的產(chǎn)品。

敏捷制造給企業(yè)帶來(lái)的效益（圖7-1）(1)作為靈活的管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要具有良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，大范圍的通訊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)信息高速公路與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)將全球范圍的企業(yè)相聯(lián)。(2)具有為訂單而設(shè)計(jì)、為訂單而制造的生產(chǎn)方式，高度柔性的、模塊化的、可伸縮的生產(chǎn)制造系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。這種柔性生產(chǎn)系統(tǒng)往往規(guī)模有限，但成本與批量無(wú)關(guān)，在同一系統(tǒng)內(nèi)可生產(chǎn)出的產(chǎn)品品種是無(wú)限的。

7.1.2敏捷制造企業(yè)的特點(diǎn)(3)具有實(shí)現(xiàn)敏捷化的員工培訓(xùn)與素質(zhì)改進(jìn)體系，及企業(yè)各類(lèi)信息的標(biāo)準(zhǔn)化與電子化。(4)“高質(zhì)量”的產(chǎn)品。敏捷制造的質(zhì)量觀念已變成整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)的用戶滿意，企業(yè)的這種質(zhì)量跟蹤將持續(xù)到產(chǎn)品報(bào)廢為止。(5)具有豐富知識(shí)和適應(yīng)能力的員工。

7.1.2敏捷制造企業(yè)的特點(diǎn)7.1.2敏捷制造企業(yè)的特點(diǎn)(6)基于任務(wù)的組織與管理。要求各個(gè)項(xiàng)目組都能了解全局的遠(yuǎn)景，胸懷企業(yè)全局，明確工作的目標(biāo)和任務(wù)的時(shí)間要求。(7)具有對(duì)社會(huì)服務(wù)的責(zé)任感，產(chǎn)生社會(huì)的正效應(yīng)。要全面消除企業(yè)生產(chǎn)給社會(huì)造成的不利影響，企業(yè)必須完全服務(wù)于社會(huì)。

7.1.3敏捷制造數(shù)字化工廠的整體模型智能化的管理軟件、數(shù)字化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工廠的網(wǎng)絡(luò)化，只有滿足這些條件，企業(yè)的生產(chǎn)信息、產(chǎn)品信息、管理信息才能形成數(shù)據(jù)流，將這些實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)共享，優(yōu)化公司的運(yùn)營(yíng)。敏捷制造的數(shù)字化工廠的整體模型如圖7-2所示。

7.1.3敏捷制造數(shù)字化工廠的整體模型1.智能化管理軟件

（1）智能化管理軟件——辦公軟件。（2）MRP。MRP是一種有效地組織企業(yè)各種資源以滿足需求的方法。（3）PDM。PDM是對(duì)一個(gè)產(chǎn)品從開(kāi)始到消亡的整個(gè)生命周期中所有相關(guān)數(shù)據(jù)和過(guò)程進(jìn)行管理和控制的集成框架，其主要目標(biāo)，是有效地管理產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)信息之間的共享。

7.1.3敏捷制造數(shù)字化工廠的整體模型（4）智能管理軟件中央的集成。對(duì)于敏捷制造數(shù)字化的發(fā)展進(jìn)程，要求企業(yè)實(shí)施組織機(jī)構(gòu)改革，建立以顧客為核心的經(jīng)營(yíng)結(jié)構(gòu)，使各部門(mén)與客戶實(shí)現(xiàn)等距離。2.工廠網(wǎng)絡(luò)化

工廠網(wǎng)絡(luò)化，就是將各部門(mén)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置計(jì)算機(jī)終端，通過(guò)服務(wù)器和防火墻實(shí)現(xiàn)公司信息的網(wǎng)絡(luò)整合，員工在自己的工作崗位上，能夠獲得所需的產(chǎn)品信息和管理信息。同時(shí)也能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)的信息實(shí)時(shí)上傳給管理人員，便于管理和溝通。

7.1.3敏捷制造數(shù)字化工廠的整體模型3.數(shù)字化產(chǎn)品構(gòu)成（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的管理。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是應(yīng)用PDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是PDM聯(lián)接CAD、CAPP、CAM、MRP的紐帶與橋梁。（2）產(chǎn)品統(tǒng)一的編碼。

（3）產(chǎn)品數(shù)據(jù)的處理。

7.1.3敏捷制造數(shù)字化工廠的整體模型4.數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備是高質(zhì)量產(chǎn)品的保障，同時(shí)也能更好的利用網(wǎng)絡(luò)采集到實(shí)時(shí)的加工信息，有了完整的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字化制造，使得工廠管理部門(mén)和車(chē)間一線實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)適時(shí)、準(zhǔn)確、迅速的雙向交換。

7.1.4敏捷制造的數(shù)字化過(guò)程在信息化時(shí)代，沒(méi)有適當(dāng)?shù)男畔?shù)字化建設(shè)，必然會(huì)面臨被淘汰的結(jié)果，關(guān)鍵是采取正確的策略。通常要注意的事情如下：

（1）合理的軟件。（2）適合的管理。（3）適度的目標(biāo)。（4）逐步的推廣。7.2虛擬制造7.2.1

虛擬制造的相關(guān)定義7.2.2虛擬制造的內(nèi)涵7.2.3虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)7.2.4虛擬制造的應(yīng)用7.2.1虛擬制造的相關(guān)定義虛擬制造的定義

虛擬制造（VirtualManufacturing，簡(jiǎn)稱(chēng)VM）是實(shí)際制造過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn)，以及企業(yè)各級(jí)過(guò)程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過(guò)程，以增強(qiáng)制造過(guò)程各級(jí)的決策與控制能力。7.2.1虛擬制造的相關(guān)定義虛擬制造的特點(diǎn)（1）產(chǎn)品與制造環(huán)境是虛擬模型，在計(jì)算機(jī)上對(duì)虛擬模型進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試，而不依賴(lài)于傳統(tǒng)的原型樣機(jī)的反復(fù)修改；（2）可將開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品(部件)存放在計(jì)算機(jī)里，不但大大節(jié)省倉(cāng)儲(chǔ)費(fèi)用，更能根據(jù)用戶需求或市場(chǎng)變化快速改型設(shè)計(jì)，快速投入批量生產(chǎn)，降低成本；7.2.1虛擬制造的相關(guān)定義虛擬制造的特點(diǎn)（3）可實(shí)現(xiàn)分布在不同地點(diǎn)、不同部分的不同專(zhuān)業(yè)人員在同一個(gè)產(chǎn)品模型上同時(shí)工作，相互交流，信息共享，減少大量的文檔生成及其傳遞的時(shí)間和誤差，從而使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以快捷、優(yōu)質(zhì)、低耗響應(yīng)市場(chǎng)變化。7.2.2虛擬制造的內(nèi)涵

虛擬制造是將實(shí)際制造系統(tǒng)映射到基于虛擬制造技術(shù)的虛擬制造系統(tǒng)，虛擬制造系統(tǒng)可以由虛擬物理系統(tǒng)、虛擬信息系統(tǒng)和虛擬控制系統(tǒng)表示。同時(shí)，按照與生產(chǎn)各階段的關(guān)系，虛擬制造系統(tǒng)可分為以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造、以生產(chǎn)為中心的虛擬制造和以控制為中心的虛擬制造三類(lèi)。7.2.2虛擬制造的內(nèi)涵（1）以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造

以設(shè)計(jì)為核心的虛擬制造把制造信息引入到整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程，為設(shè)計(jì)師提供設(shè)計(jì)工具和環(huán)境，利用仿真來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵技術(shù)是如何建立虛擬制造的模型。（2）以生產(chǎn)為中心的虛擬制造

以生產(chǎn)為中心的虛擬制造是在生產(chǎn)過(guò)程模型中溶入仿真技術(shù)，為工藝師提供虛擬的制造車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和設(shè)備，以此來(lái)評(píng)估和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，以便低費(fèi)用，快速地評(píng)價(jià)不同的工藝方案、資源需求規(guī)劃、生產(chǎn)計(jì)劃等，其主要目標(biāo)是評(píng)價(jià)可生產(chǎn)性。7.2.2虛擬制造的內(nèi)涵（3）以控制為中心的虛擬制造

以控制為中心的虛擬制造是將仿真加到控制模型和實(shí)際處理中，實(shí)現(xiàn)基于仿真的最優(yōu)控制，提供從設(shè)計(jì)到制造一體化的虛擬環(huán)境，允許評(píng)價(jià)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃和控制策略，并提供在模擬過(guò)程中改進(jìn)的手段。其中虛擬儀器是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一7.2.3虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)包括硬件和軟件兩方面的技術(shù)1.軟件方面的關(guān)鍵技術(shù)(1)可視化技術(shù)。(2)環(huán)境構(gòu)造技術(shù)。(3)信息描述技術(shù)。(4)集成結(jié)構(gòu)技術(shù)。(5)仿真技術(shù)。(6)方法論。(7)制造的特征化技術(shù)。(8)VMS的檢驗(yàn)、測(cè)試技術(shù)。(9)在VM環(huán)境下的人—機(jī)、人—人等關(guān)于人機(jī)工程學(xué)方面的評(píng)價(jià)和優(yōu)化技術(shù)。7.2.3虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)7.2.3虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)2.硬件方面的相關(guān)技術(shù)(1)輸入/輸出設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)屏幕。(2)與輸入/輸出有關(guān)的存儲(chǔ)信息設(shè)備。(3)能支持各種設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和高速運(yùn)算的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。(4)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(星形、總線、環(huán)行網(wǎng)絡(luò))設(shè)備和不同站點(diǎn)的硬件設(shè)備(小型機(jī)，UNIX/VAX工作站、微機(jī)等)和連接硬件(光纖、導(dǎo)線等)。7.2.4虛擬制造的應(yīng)用1.銷(xiāo)售方面顧客可按照自己的需求，在虛擬環(huán)境中對(duì)經(jīng)過(guò)美術(shù)加工的產(chǎn)品的三維模型進(jìn)行改造并親身體驗(yàn)其中感受

2.設(shè)計(jì)方面

波音777飛機(jī)有300萬(wàn)個(gè)零件，這些零件的設(shè)計(jì)以及整體設(shè)計(jì)在一個(gè)由數(shù)百臺(tái)工作站組成的虛擬環(huán)境中得以成功進(jìn)行，縮短了數(shù)千小時(shí)設(shè)計(jì)工作量。

3.生產(chǎn)方面

JohnDeere公司運(yùn)用VMT進(jìn)行弧焊生產(chǎn)系統(tǒng)的安裝。此項(xiàng)目是用一個(gè)虛擬的3D環(huán)境進(jìn)行機(jī)器人生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、測(cè)試。

7.2.3虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)4.基于PDM的虛擬制造平臺(tái)

虛擬制造平臺(tái)應(yīng)具有統(tǒng)一的框架、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，并具有開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)。圖7-3簡(jiǎn)要給出了清華大學(xué)CIMS中心虛擬制造技術(shù)研究基地框架。7.3并行工程7.3.1并行工程的內(nèi)涵7.3.2并行工程的方法學(xué)和技術(shù)概要7.3.3并行工程的運(yùn)行機(jī)理和特點(diǎn)7.3.4并行工程的引用案例7.3.1并行工程的內(nèi)涵內(nèi)涵：為解決傳統(tǒng)制造工業(yè)產(chǎn)品串行周期中開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高、達(dá)不到預(yù)期效果的問(wèn)題，1988年美國(guó)國(guó)家防御分析研究所完整地提出了并行工程(簡(jiǎn)稱(chēng)CE)的概念，即“并行工程是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程（包括制造過(guò)程和支持過(guò)程）進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。圖7-4展示了串行工程和并行工程的差別7.3.1并行工程的內(nèi)涵

實(shí)施并行工程的主要目標(biāo)就是提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和產(chǎn)品上市時(shí)間，從而增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。這與CIMS，精良生產(chǎn)（LP）和敏捷制造的目標(biāo)是相同的，但出發(fā)點(diǎn)、實(shí)施策略與方式有所不同，主要區(qū)別如下：(1)提高質(zhì)量并行工程不僅考慮產(chǎn)品本身的質(zhì)量，而且還考慮與產(chǎn)品有關(guān)的各工藝過(guò)程的質(zhì)量。

(2)降低成本并行工程所指的降低成本，是指降低產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的消耗。7.3.1并行工程的內(nèi)涵(3)縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和產(chǎn)品上市時(shí)間并行工程通過(guò)減少設(shè)計(jì)反復(fù)、降低設(shè)計(jì)時(shí)間/生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間/制造時(shí)間、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量等來(lái)縮短設(shè)計(jì)周期和產(chǎn)品上市時(shí)間，通過(guò)開(kāi)發(fā)優(yōu)化的、更快的生產(chǎn)過(guò)程來(lái)提高生產(chǎn)效率。

7.3.2并行工程的方法學(xué)和技術(shù)概要

并行工程是一種嶄新的工作模式，實(shí)現(xiàn)并行工程需用到很多現(xiàn)代方法。簡(jiǎn)要介紹如下

（1）并行工程的效益來(lái)自組織模式改革、用戶需求定義、環(huán)境建設(shè)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)新技術(shù)應(yīng)用等四個(gè)要素的綜合平衡。（2）從信息集成到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程集成，需經(jīng)過(guò)五級(jí)演進(jìn)模式——互操作的計(jì)算環(huán)境；互操作的工具和任務(wù)；自動(dòng)化的數(shù)據(jù)管理；自動(dòng)化過(guò)程管理自動(dòng)決策支持。（3）組織模式的變革經(jīng)歷三個(gè)階段。第一階段是按部門(mén)劃分的。第二階段是按專(zhuān)業(yè)劃分的。第三階段是按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)劃分的集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)聯(lián)合組

7.3.2并行工程的方法學(xué)和技術(shù)概要并行工程涉及的技術(shù)（1）過(guò)程重構(gòu)技術(shù)

并行工程與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的本質(zhì)區(qū)別在于它把產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的各個(gè)活動(dòng)作為一個(gè)集成的過(guò)程，從全局優(yōu)化的角度出發(fā)，對(duì)該集成過(guò)程進(jìn)行管理和控制，并且對(duì)已有的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程不斷地進(jìn)行改進(jìn)與提高。（2）DFX

DFX(DesignForX)是并行工程的關(guān)鍵使能技術(shù)。DFX中的X可代表產(chǎn)品生命周期中的各項(xiàng)活動(dòng)，包括制造、裝配、拆卸、檢測(cè)、維護(hù)、服務(wù)等

7.3.2并行工程的方法學(xué)和技術(shù)概要（3)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理

未來(lái)的CAD/CAM/CAE軟件都支持?jǐn)?shù)據(jù)管理系統(tǒng)，個(gè)系統(tǒng)控制著文檔及設(shè)計(jì)的建立、修改、檢查和批準(zhǔn)。（4）決策支持

并行工程產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)的前提條件之一，必須建立全局的決策管理模型。決策支持包括：質(zhì)量功能配置、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程協(xié)調(diào)管理與控制、群組協(xié)同工作支持技術(shù)等。7.3.3并行工程的運(yùn)行機(jī)理和特點(diǎn)

1、并行工程運(yùn)行機(jī)理

(1)突出人的作用，強(qiáng)調(diào)人的協(xié)同工作。(2)一體化、并行地進(jìn)行產(chǎn)品及其有關(guān)過(guò)程的設(shè)計(jì)，其中，尤其要注意早期概念設(shè)計(jì)階段的并行協(xié)調(diào)。(3)重視滿足客戶的要求。(4)持續(xù)地改善產(chǎn)品有關(guān)的過(guò)程。(5)注意CE（并行工程）中信息與知識(shí)財(cái)富的開(kāi)發(fā)與管理(6)注重目標(biāo)的不變性。(7)堅(jiān)持五個(gè)“不”的原則。CE不是輕易就能成功的“魔術(shù)方法”實(shí)施CE不等于省去產(chǎn)品串行工程中的任一環(huán)節(jié)；CE不是使設(shè)計(jì)與生產(chǎn)重疊或同時(shí)進(jìn)行；CE不同于“保守設(shè)計(jì)”；CE不需保守測(cè)試策略。7.3.3并行工程的運(yùn)行機(jī)理和特點(diǎn)

7.3.3并行工程的運(yùn)行機(jī)理和特點(diǎn)并行工程的特點(diǎn)(1)并行特性，即把時(shí)間上有先后的作業(yè)活動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r(shí)考慮和盡可能處理或并行處理的活動(dòng)。(2)整體特性，將制造系統(tǒng)看成是一個(gè)有機(jī)整體，各個(gè)功能單元都存在著不可分割的內(nèi)在聯(lián)系，特別是有豐富的雙向信息聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)全局性地考慮問(wèn)題，把產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的各種活動(dòng)作為一個(gè)集成的過(guò)程進(jìn)行管理和控制，以達(dá)到整體最優(yōu)的目的。(3)協(xié)同特性，特別強(qiáng)調(diào)人們的群體協(xié)同作用，包括與生產(chǎn)全生命周期(設(shè)計(jì)、工藝、制造、質(zhì)量、銷(xiāo)售、服務(wù)等)的有關(guān)部門(mén)人員組成的小組或小組群協(xié)同工作，充分利用各種技術(shù)和方法的集成。(4)約束特性，在設(shè)計(jì)變量(幾何參數(shù)、性能指標(biāo)、產(chǎn)品中各零部件)之間的關(guān)系上，考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)的幾何、工藝及工程實(shí)施上的各種相互關(guān)系的約束和聯(lián)系。7.3.3并行工程的運(yùn)行機(jī)理和特點(diǎn)7.3.4并行工程的引用案例

1.項(xiàng)目背景和目的

由于飛機(jī)的系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，而國(guó)防預(yù)算緊縮和開(kāi)發(fā)周期的緊迫，美國(guó)波音公司在不同類(lèi)型的飛機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中都開(kāi)展了并行工程的應(yīng)用。例如波音777型號(hào)客機(jī)。2.基本框架(1)改變以前設(shè)計(jì)部門(mén)設(shè)計(jì)圖紙/制造部門(mén)生產(chǎn)加工的串行方式，應(yīng)用設(shè)計(jì)/制造共同進(jìn)行，開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的并行方式(2)全部零件CAD/CAM都以3維實(shí)體模型進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。(3)以3維實(shí)體模型為基礎(chǔ)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真裝配，消除設(shè)計(jì)圖中零部件之間的差錯(cuò)

7.3.4并行工程的引用案例3.開(kāi)發(fā)組織和展開(kāi)過(guò)程

開(kāi)發(fā)組織由三個(gè)層次構(gòu)成，如圖7-5所示，第三層是作業(yè)層，由各功能小組構(gòu)成。第二層是由主要功能部門(mén)的經(jīng)理、功能小組的代表構(gòu)成，定期舉行例會(huì)。最高層由各功能部門(mén)的總負(fù)責(zé)和項(xiàng)目的總經(jīng)理組成，管理開(kāi)發(fā)的進(jìn)程和計(jì)劃。

在開(kāi)發(fā)過(guò)程中還注意了以下幾點(diǎn)：

(1)可能將開(kāi)發(fā)隊(duì)伍配置在現(xiàn)場(chǎng)。(2)開(kāi)發(fā)日程統(tǒng)一管理。(3)增強(qiáng)信息交流。7.3.4并行工程的引用案例4.開(kāi)發(fā)工具和信息交流方法

在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，主要在以下幾個(gè)方面突出體現(xiàn)了并行工程應(yīng)用的特點(diǎn)。（1）三維實(shí)體模型的生成和利用。

（2）利用計(jì)算機(jī)模擬仿真，可在計(jì)算機(jī)屏幕上進(jìn)行裝配零件的干涉檢驗(yàn)、結(jié)合面的調(diào)整等，即利用了電子模型代替實(shí)物模型。（3）利用電視會(huì)議網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行交流。

7.3.4并行工程的引用案例5.效果(1)提高了裝配質(zhì)量。(2)設(shè)計(jì)變更減少。(3)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)數(shù)值少，設(shè)計(jì)、制造部門(mén)共有化，縮短了制造流程所用的時(shí)間。(4)可由CATIA的數(shù)據(jù)直接進(jìn)行數(shù)控加工，不再需要中間模型及模板，提高了效率和精度。(5)模型修改容易。7.4快速原型技術(shù)7.4.1

概述7.4.2

快速原型工藝分類(lèi)7.4.3彩色快速成型1.概念快速原型技術(shù)(RapidPrototyping，簡(jiǎn)稱(chēng)RP)是一種基于離散堆積成型原理的數(shù)字化制造技術(shù)，集激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（CNC）、精密檢測(cè)技術(shù)、精密機(jī)械、精密伺服驅(qū)動(dòng)和新材料技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)于一體的綜合高新技術(shù)?？焖僭椭圃欤≧apidPrototypingManufacturing，簡(jiǎn)稱(chēng)RPM）是指使用RP技術(shù)，由CAD模型直接驅(qū)動(dòng)的快速完成任意復(fù)雜形狀三維實(shí)體零件制造技術(shù)的總成。7.4.1概述2.特點(diǎn)零件成型快從CAD設(shè)計(jì)到完成原型制作通常只需數(shù)小時(shí)，比傳統(tǒng)方法要快得多。特別適合形狀復(fù)雜、精細(xì)的零件加工采用RP技術(shù)制造零件時(shí)，不論多復(fù)雜的零件，都可分解為二維數(shù)據(jù)進(jìn)行成型，因而無(wú)簡(jiǎn)單與復(fù)雜之分生產(chǎn)柔性高只需要改變CAD數(shù)據(jù)就可以設(shè)計(jì)和制造出不同形狀、不同性能的零件模型；技術(shù)集成度高使得設(shè)計(jì)、制造一體化

CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成STL格式后，即可開(kāi)始RP制作。7.4.1概述2.特點(diǎn)(5)不需要專(zhuān)門(mén)的工裝夾具和模具大大縮短了新產(chǎn)品的研究、試制時(shí)間，并節(jié)約了經(jīng)費(fèi)開(kāi)支；(6)RP產(chǎn)品的造價(jià)近乎與產(chǎn)品的批量無(wú)關(guān)特別適用于小批量零件生產(chǎn)及單件生產(chǎn)(7)零件的制造成本與復(fù)雜程度無(wú)關(guān)這使得RP技術(shù)可以便宜地制造出幾何形狀非常復(fù)雜的零件，而在傳統(tǒng)機(jī)械加工方法中，刀具要受到某些型面的限制。7.4.1概述3.原理一個(gè)零件，不管其外形和內(nèi)腔是多么復(fù)雜，都可以用一組平行平面去截該零件，得到一系列足夠薄的薄切片，這些薄切片可以近似的看作二維零件模型，用不同掃描方法得到薄切片內(nèi)輪廓和外輪廓后，再把這些薄切片按一定的規(guī)則堆積起來(lái)又可以得到整個(gè)零件。根據(jù)這個(gè)原理可以通過(guò)零件的三維CAD模型得到一系列平行薄切片，對(duì)于某一特定層片，可以在某種制作材料上用不同掃描方法得到該截面形狀，一層截面制成后，另一層又在它上面累加，反復(fù)如此，直到整個(gè)零件由底向上逐層構(gòu)造而成，如圖7-6所示7.4.1概述4.應(yīng)用快速成型技術(shù)的最初應(yīng)用主要集中在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、功能試驗(yàn)上。設(shè)計(jì)人員根據(jù)快速成型得到的試件原型對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)及修正，借此縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期、降低設(shè)計(jì)費(fèi)用。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，快速成型技術(shù)早已突破了其最初意義上的“原型”概念，向著快速制造零件、快速制造工具等方向發(fā)展，應(yīng)用于模具的快速制造、快速精鑄、醫(yī)學(xué)修復(fù)等方向。7.4.1概述RP（快速原型）技術(shù)的具體工藝不下30余種。根據(jù)其應(yīng)用情況和商品化程度，最為典型的快速成型技術(shù)為

光固化立體造型(SL，STEREOLITHOGRAPHY)選擇性激光燒結(jié)(SLS，SELECTIVELASERSINTERING)、

分層實(shí)體制造(LOM，LAMINATEDOBJECTMANUFACTURING)、

熔融沉積成型(FDM，F(xiàn)USEDDEPOSITIONMODELING)

7.4.2快速原型工藝分類(lèi)（1）光固化成型（SLA）

SLA技術(shù)是第一個(gè)投入商業(yè)應(yīng)用的RP技術(shù)，也是目前發(fā)展最成熟的RP成型方法。它使用液態(tài)光固化樹(shù)脂，如丙烯酸酯系、環(huán)氧樹(shù)脂系等，在光子的引發(fā)下，小的分子(單體)聚合成大的分子。根據(jù)這一原理，工件在一個(gè)大的液態(tài)樹(shù)脂槽中得以構(gòu)建，成型原理如圖7-7所示。

7.4.2快速原型工藝分類(lèi)圖7-7的工藝原理

成型原理為：液槽中盛滿液態(tài)光敏樹(shù)脂，它在紫外激光束的照射下快速固化。成型開(kāi)始時(shí)，可升降工作臺(tái)處于液面下一個(gè)層厚的地方。聚焦后的紫外激光束在計(jì)算機(jī)的控制下按截面輪廓進(jìn)行掃描，使掃描區(qū)域的液態(tài)樹(shù)脂固化，形成該層面的固化層。然后工作臺(tái)下降一層的高度，其上覆蓋另一層液態(tài)樹(shù)脂，再進(jìn)行第二層的掃描固化，與此同時(shí)新固化的一層牢固的粘在前一層上，如此重復(fù)直到整個(gè)產(chǎn)品完成。7.4.2快速原型工藝分類(lèi)（2）分層實(shí)體制造（LOM）

LOM系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、原料片存儲(chǔ)及送進(jìn)機(jī)構(gòu)、熱壓滾筒、激光器、光學(xué)裝置、X-Y定位儀器、平臺(tái)和數(shù)控系統(tǒng)等組成，

LOM系統(tǒng)以其制作速度快、制造成本低的特點(diǎn)在RP市場(chǎng)占據(jù)了一席之地。它特別適合于制作大中型實(shí)體零件，可廣泛用于制作各類(lèi)新產(chǎn)品模型，也可直接制作鑄造木模，因而在鑄造領(lǐng)域得到了大量應(yīng)用。

7.4.2快速原型工藝分類(lèi)分層實(shí)體制造的工藝原理如圖7-8所示。

計(jì)算機(jī)用于接受和存儲(chǔ)制件的三維模型，沿模型的高度方向提取一系列的橫截面輪廓線，發(fā)出控制指令。原料片存儲(chǔ)及送進(jìn)機(jī)構(gòu)將存于其中的原料片，逐步送至平臺(tái)的上方。熱壓滾筒將一層層材料粘合在一起。激光器通過(guò)光學(xué)裝置和X-Y定位儀器，按照計(jì)算機(jī)提取的橫截面輪廓線，逐一在平臺(tái)上方的片料上切割出輪廓線，并將無(wú)輪廓區(qū)切割成小方網(wǎng)格，以便在成型之后剔除廢料。可升降的平臺(tái)支承正在成型的制件，并在每層成型之后，降低一個(gè)片料厚度，以便送進(jìn)、粘合和切割新的一層材料。7.4.2快速原型工藝分類(lèi)7.4.2快速原型工藝分類(lèi)數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令，使一段段的片料逐步送至平臺(tái)的上方，然后粘合、切割，最終形成三維制件。剔除包圍制件的小方格后，便可得到所需的三維制件。

（3）選區(qū)激光燒結(jié)（SLS）

SLS采用二氧化碳激光器對(duì)粉末材料(塑料粉末、陶瓷與粘結(jié)劑混合粉末、金屬與粘結(jié)劑混合粉末等)有選擇地分層燒結(jié)固體粉末，并使燒結(jié)成型的固化層層層疊加，生成所需形狀的零件，是一種由離散點(diǎn)一層一層堆積成三維實(shí)體的工藝方法。整個(gè)工藝過(guò)程包括CAD模型的建立及數(shù)據(jù)處理、鋪粉、燒結(jié)以及后處理等。SLS成型的工作原理如圖7-9所示7.4.2快速原型工藝分類(lèi)(4)熔融沉積制造（FDM）

FDM通過(guò)將熱熔性材料（ABS、尼龍或蠟）通過(guò)加熱熔化，擠壓噴出并堆積一個(gè)層面，然后將第二個(gè)層面用同樣的方法建造出來(lái)，并與第一個(gè)層面粘結(jié)在一起，如此層層堆積而獲得一個(gè)三維實(shí)體。工作原理圖如圖7-10所示。

四種快速原型制造典型工藝比較如圖7-11所示

7.4.2快速原型工藝分類(lèi)2000年之前，還沒(méi)有能直接成型任意彩色模型的快速成型設(shè)備，快速成型得到的單色成型件通常還需要手工進(jìn)行復(fù)雜和費(fèi)時(shí)的后期處理以獲得彩色特征，這使得彩色模型的加工成本和模型制造時(shí)間大大增加，業(yè)界和用戶迫切需要一種能直接快速成型出彩色模型的技術(shù)和設(shè)備。因此彩色快速成型技術(shù)吸引了越來(lái)越多的研究者的注意。

7.4.3彩色快速成型彩色快速成型制造是一項(xiàng)衍生于快速成型制造技術(shù)的先進(jìn)制造技術(shù)，利用該項(xiàng)技術(shù)制造的彩色模型可以使信息交流變得更加便捷和高效。目前比較有代表性的彩色快速成型技術(shù)包括彩色疊層實(shí)體制造技術(shù)、彩色熔融沉積制造技術(shù)、彩色三維打印成型技術(shù)和彩色光固化成型技術(shù)。帶有彩色區(qū)域的快速原型零件更加生動(dòng)具體，富有層次感，可以更好的將三維模型的設(shè)計(jì)理念和結(jié)構(gòu)信息傳達(dá)給使用者。圖7-12為彩色快速成型的實(shí)例。

7.4.3彩色快速成型7.5.1精益生產(chǎn)的起源

7.5.2精益生產(chǎn)的內(nèi)涵

7.5.3精益生產(chǎn)的思想

7.5.4精益生產(chǎn)結(jié)構(gòu)體系的建立

7.5.5精益生產(chǎn)在先進(jìn)制造中的作用

7.5精益生產(chǎn)世界工業(yè)的生產(chǎn)方式發(fā)展歷程，可大致分為手工生產(chǎn)方式、大規(guī)模生產(chǎn)與精益生產(chǎn)等三個(gè)階段，這三個(gè)階段正是到目前為止的世界生產(chǎn)方式變遷的三種代表生產(chǎn)方式。相對(duì)于手工作業(yè)的手藝型產(chǎn)品導(dǎo)向，大規(guī)模生產(chǎn)是追求以制程為導(dǎo)向的生產(chǎn)模式，而精益生產(chǎn)采取市場(chǎng)導(dǎo)向靈活應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化為其最大特征。

精益生產(chǎn)起源于日本豐田汽車(chē)公司的準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)方式，它的基本思想可以用一句話來(lái)概括：“只在需要的時(shí)候，按需要的量，生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品”，這也就是JUSTINTIME(JIT)的本來(lái)含義。7.5.1精益生產(chǎn)的起源針對(duì)日本豐田汽車(chē)準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)，數(shù)位國(guó)際汽車(chē)計(jì)劃組織的專(zhuān)家提出了精益生產(chǎn)（LEANPRODUCTION，簡(jiǎn)稱(chēng)LP）的概念?！癓EAN”原意是“瘦”，因?yàn)榕c大量生產(chǎn)方式相比，該生產(chǎn)方式的一切投入都大為減少。精是指少且精致，對(duì)需要投入的生產(chǎn)要素量要控制，在合適的時(shí)間里制造出必需數(shù)量的商品；益是指企業(yè)的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)都必須是增值有效的，能帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。不僅在企業(yè)的日常生產(chǎn)制造中有精益生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)的體現(xiàn)，在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、設(shè)施配套協(xié)作、營(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)建立方面以及經(jīng)營(yíng)管理等各個(gè)方面都有顯著的體現(xiàn)。7.5.1精益生產(chǎn)的起源內(nèi)涵：精益生產(chǎn)通過(guò)對(duì)人員組織、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行的方式和市場(chǎng)供求等方面進(jìn)行改革，從而使生產(chǎn)系統(tǒng)能很快適應(yīng)不斷變化的用戶需求，并精簡(jiǎn)生產(chǎn)過(guò)程中所有沒(méi)用、冗余的東西，以實(shí)現(xiàn)包括市場(chǎng)供銷(xiāo)在內(nèi)的生產(chǎn)的各方面最想要的結(jié)果。

精益生產(chǎn)的基本目的是：要在一個(gè)企業(yè)里同時(shí)獲得極高的生產(chǎn)效率、極佳的產(chǎn)品質(zhì)量和很大的生產(chǎn)柔性。7.5.2精益生產(chǎn)的內(nèi)涵精益生產(chǎn)的目標(biāo)是：用最少投資、最短時(shí)間、最少人員、最小場(chǎng)地生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)多品種的產(chǎn)品，全面優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手；實(shí)現(xiàn)零庫(kù)存、零浪費(fèi)、零不良品、零故障、零誤期為目標(biāo)的最佳生產(chǎn)過(guò)程；不僅外部的物流可與廠內(nèi)其它物流連在一起，而且與后勤供應(yīng)之間也達(dá)到整個(gè)工廠在技術(shù)過(guò)程上的和諧統(tǒng)一。

傳統(tǒng)生產(chǎn)方式與精益生產(chǎn)相比較而言會(huì)有如下不同，精益生產(chǎn)方式與傳統(tǒng)的大量生產(chǎn)方式的對(duì)比如表7-13所示。

7.5.2精益生產(chǎn)的內(nèi)涵1.精益生產(chǎn)有兩點(diǎn)核心，一是零庫(kù)存，二是針對(duì)市場(chǎng)的變化快速回應(yīng)。

2.核心思想精益生產(chǎn)的核心思想是杜絕一切浪費(fèi)，消除任何形式的浪費(fèi)。

3.準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)

意味在必要時(shí)間內(nèi)依照必要的訂單量在一定的地點(diǎn)進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)、制造、供給

4.系統(tǒng)的自檢錯(cuò)能力

產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)本身即為極大的浪費(fèi)，現(xiàn)實(shí)中唯一能夠保證零缺陷的措施是古老但不敢嘗試的方法，即100%全數(shù)檢驗(yàn)。7.5.3精益生產(chǎn)的思想5.注重人員管理

傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式管理下，強(qiáng)調(diào)嚴(yán)格階層關(guān)系。這種情況下員工將完成上級(jí)下達(dá)的任務(wù)視為工作，每個(gè)員工被看作為崗位的附屬“設(shè)備”。

6.否定傳統(tǒng)的思維

精益生產(chǎn)思想與方法和傳統(tǒng)相比較都是相反的，精益生產(chǎn)在生產(chǎn)領(lǐng)域的推廣上沒(méi)有大的困難，做企業(yè)員工思想觀念的轉(zhuǎn)變工作比較難。

7.精益求精

精益生產(chǎn)不僅是一種生產(chǎn)管理方式，也是一種生產(chǎn)理念、一種企業(yè)精神文化。實(shí)行精益生產(chǎn)要有堅(jiān)持不懈的決心，不斷進(jìn)步，不斷完善，精益求精。7.5.3精益生產(chǎn)的思想1.拉動(dòng)式生產(chǎn)

企業(yè)開(kāi)展生產(chǎn)是根據(jù)客戶的需求來(lái)拉動(dòng)的，實(shí)際生產(chǎn)中常被稱(chēng)為按訂單生產(chǎn)，即客戶需要什么產(chǎn)品，企業(yè)就生產(chǎn)什么產(chǎn)品，客戶需要多少工廠就生產(chǎn)多少

2.

保證“流”暢通

“流”是指產(chǎn)品在生產(chǎn)企業(yè)中從接收原材料到成品發(fā)送過(guò)程中的無(wú)停頓的漸進(jìn)運(yùn)動(dòng)。

3.質(zhì)量管理

要在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)的全過(guò)程將質(zhì)量管理原則切實(shí)貫徹執(zhí)行下去。7.5.4精益生產(chǎn)結(jié)構(gòu)體系的建立4.減少作業(yè)員工

減少所需人工是減少生產(chǎn)成本的重要手段，準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)要求按客戶訂單生產(chǎn)，達(dá)到無(wú)提前無(wú)過(guò)量，生產(chǎn)訂單多時(shí)，需要多配置人員，當(dāng)訂單少時(shí)，減少人員配置。

5.

5S全員生產(chǎn)維護(hù)

5S應(yīng)用于改善車(chē)間環(huán)境，創(chuàng)造良好的工作氛圍，是要求企業(yè)生產(chǎn)全員參與的一項(xiàng)基礎(chǔ)實(shí)踐活動(dòng)。

6.可視化管理是為了讓管理者，同時(shí)是為了讓所有生產(chǎn)者了解企業(yè)的生產(chǎn)狀況。實(shí)現(xiàn)信息的充分溝通，使生產(chǎn)的所有過(guò)程都明了化7.5.4精益生產(chǎn)結(jié)構(gòu)體系的建立7.全員生產(chǎn)維護(hù)

以團(tuán)隊(duì)合作為基礎(chǔ)，是為了發(fā)展和維持一個(gè)長(zhǎng)期的預(yù)防性保養(yǎng)程序，強(qiáng)調(diào)每個(gè)員工的投入和專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)完成所有任務(wù)

8.企業(yè)文化建設(shè)

精益企業(yè)的基本運(yùn)行方式是發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的主觀能動(dòng)性，企業(yè)文化起著重要作用。企業(yè)文化應(yīng)具有體現(xiàn)新的人際關(guān)系、組織間關(guān)系和員工責(zé)任感的新型文化氛圍。7.5.4精益生產(chǎn)結(jié)構(gòu)體系的建立1.精益生產(chǎn)是生產(chǎn)發(fā)展史上的里程碑

相對(duì)于追求規(guī)模經(jīng)濟(jì)的大批量生產(chǎn)和追求范圍經(jīng)濟(jì)的顧客化生產(chǎn)而言，精益生產(chǎn)是這兩個(gè)生產(chǎn)發(fā)展歷史階段的里程碑。在精益生產(chǎn)模式中，同時(shí)存在著規(guī)模經(jīng)濟(jì)和范圍經(jīng)濟(jì)的特征。它從生產(chǎn)運(yùn)作管理、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、質(zhì)量管理、供應(yīng)鏈管理和企業(yè)管理等各方面全面突破了大批量生產(chǎn)的管理思想，創(chuàng)造了各種新型管理模式，為新一代生產(chǎn)模式的發(fā)展提供了必要條件。同時(shí)，在組織和人員管理上，它明確了以人為本的基本管理哲理，歷史性地提出了團(tuán)隊(duì)工作和授權(quán)的發(fā)展方向。因此，我們認(rèn)為精益生產(chǎn)是生產(chǎn)發(fā)展史上的里程碑。

7.5.5精益生產(chǎn)在先進(jìn)制造中的作用2.精益生產(chǎn)是企業(yè)實(shí)施各種先進(jìn)制造模式的基礎(chǔ)

先進(jìn)制造技術(shù)的提出和實(shí)踐已經(jīng)經(jīng)歷了多年，但是實(shí)際應(yīng)用中的調(diào)查表明，各種先進(jìn)制造技術(shù)和模式的成功應(yīng)用案例不多。其原因主要有先進(jìn)制造技術(shù)的投資太大，對(duì)于先進(jìn)制造技術(shù)和模式的管理不當(dāng)?shù)?。先進(jìn)制造模式應(yīng)該基于精益生產(chǎn)，即如果企業(yè)沒(méi)有較好地完成精益生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，那么各種先進(jìn)制造模式的實(shí)施將會(huì)面臨非常大的困難，這也意味著，企業(yè)先進(jìn)制造技術(shù)的實(shí)施應(yīng)該以精益生產(chǎn)為前奏。7.5.5精益生產(chǎn)在先進(jìn)制造中的作用

7.6.1概述

7.6.2逆向工程的流程與關(guān)鍵技術(shù)

7.6.3逆向工程CAD建模方法7.6逆向工程廣義的逆向工程又稱(chēng)為反求工程，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括形狀逆向、工藝逆向和材料逆向等。目前，大多數(shù)有關(guān)逆向工程的研究主要集中在幾何形狀方面，因此狹義的逆向工程是指用一定的測(cè)量手段對(duì)實(shí)物或模型進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量資料采用三維幾何建模方法將產(chǎn)品樣件轉(zhuǎn)化為數(shù)字化模型的過(guò)程。

傳統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)和制造流程與逆向工程流程的對(duì)比如圖7-14所示7.6.1概述逆向工程主要集中在以下幾個(gè)方面

1.復(fù)雜曲面模型，如汽車(chē)、飛機(jī)、摩托車(chē)等

2.一些大型設(shè)備，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)組等

3.在缺少原始圖紙和設(shè)計(jì)參數(shù)的情況下，如消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)時(shí)

4.快速原型制造領(lǐng)域里，通過(guò)對(duì)快速制造原型產(chǎn)品的精確測(cè)量和建模，找出原始設(shè)計(jì)不足，可以不斷更新產(chǎn)品原型，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高效創(chuàng)新設(shè)計(jì)。7.6.1概述目前，逆向工程的研究包含的重建產(chǎn)品CAD模型和最終產(chǎn)品的制造（實(shí)物逆向工程），其基本流程如圖7-13

所示。首先通過(guò)實(shí)物數(shù)字化，獲取實(shí)物表面的測(cè)量數(shù)據(jù)；再對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括多視拼合、孔洞修補(bǔ)、數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)、數(shù)據(jù)去噪、三角剖分等，其中三角剖分為可選操作；然后把測(cè)量數(shù)據(jù)分割為對(duì)應(yīng)不同特征面的數(shù)據(jù)子集，最后進(jìn)行曲面重建，在曲面模型基礎(chǔ)上進(jìn)一步構(gòu)建CAD模型。7.6.2逆向工程的流程和關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)

1.實(shí)物數(shù)字化技術(shù)

開(kāi)發(fā)高精度、快速的數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量軟件，如何根據(jù)幾何外形選取不同的測(cè)