并行工程與敏捷制造

1、機械CAD/CAM技術(shù)山東理工大學(xué)機械工程學(xué)院1第九章第九章 先進制造技術(shù)先進制造技術(shù)一、一、 先進生產(chǎn)模式先進生產(chǎn)模式二、二、 先進制造技術(shù)先進制造技術(shù)221 21世紀(jì)先進生產(chǎn)模式世紀(jì)先進生產(chǎn)模式一、計算機集成制造系統(tǒng)（一、計算機集成制造系統(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、計算機集成制造系統(tǒng)（一、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMSCIMS）1 1、制造、制造 是關(guān)于企業(yè)的一組相關(guān)操作和活動的集合，它包括市場分析、產(chǎn)

2、品設(shè)計、材料選擇、計劃作業(yè)、生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗、生產(chǎn)管理和市場銷售等一系列與制造企業(yè)有關(guān)的生產(chǎn)活動?；菊芾砘菊芾?企業(yè)生產(chǎn)活動是一個不可分割的整體，其各個環(huán)節(jié)彼此緊密關(guān)聯(lián)；4 就其本質(zhì)而言，整個生產(chǎn)活動是一個數(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； 將制造理解為是一個復(fù)雜的信息轉(zhuǎn)換過程，在制造中發(fā)生的相關(guān)活動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)營活動是不可分割的，要統(tǒng)一考慮。 （2）整個生產(chǎn)制造過程實際上信息采集、傳遞和加工處理的過程。6 CIM作為一種組織、管理與進行企業(yè)生產(chǎn)的哲理，它在計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的支撐下，綜合運用現(xiàn)代管理、制造、信息、自動化和系統(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地集成并優(yōu)化運行，以實現(xiàn)產(chǎn)品高質(zhì)量、低成本、上市快，從而使企業(yè)贏得市場競爭。 簡單地說，CIM是用計算機通過信息集成信息集成實現(xiàn)現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造，求得企業(yè)的總體效益，即以計算機作為工具，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，就是哲理的實現(xiàn)。 CIMS是基于CIM哲理構(gòu)成的優(yōu)化運行的企業(yè)制造系統(tǒng)。在CIMS的研究和實施中必須強調(diào)“信息流”和“系統(tǒng)集成”這兩個最基本觀點。 CIMS是一種工程技術(shù)系統(tǒng)，是CIM的具體實施，可以把CIMS看成是未來生產(chǎn)自動化系統(tǒng)的一種模式，但這種模式不是單純的技術(shù)上的“自動化”，它所強調(diào)的是用集成集成來提高企業(yè)競爭力。83 3）CIMSCIMS的特征的特征（1）CIMS包含了整個工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動，即從市場需求分析、生產(chǎn)經(jīng)營決策、產(chǎn)品設(shè)計、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。（2）CIMS與傳統(tǒng)的自動化有所不同，其復(fù)雜程度要大很多，涉及的自動化不是工廠各個環(huán)節(jié)的自動化或計算機及其網(wǎng)絡(luò)的簡單疊加，而是有機的集成。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)計自動化分系統(tǒng)）工程設(shè)計自動化分系統(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)計文檔，為CAPP提供零件幾何拓?fù)湫畔?、加工工藝信息及檢測信息。為CIMS提供管理所需要的信息。10（2 2）制造自

6、動化分系統(tǒng)（）制造自動化分系統(tǒng)（MASMAS） MAS是工廠生產(chǎn)經(jīng)營活動的基礎(chǔ)，包括以下的功能： 實現(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，實現(xiàn)加工過程柔性化；11信息采集自動化；對零件加工質(zhì)量進行統(tǒng)計分析，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)的各部門實施全面質(zhì)量管理 根據(jù)用戶和市場變化，及企業(yè)質(zhì)量技術(shù)狀況和工程設(shè)計分析的要求，進行質(zhì)量規(guī)劃，制定產(chǎn)品和設(shè)備，工具

7、、夾具、量具檢測規(guī)劃和要求。 對采集的質(zhì)量信息進行分析，并對設(shè)計、工藝提出改進意見。13對質(zhì)量信息通過計算機輔助質(zhì)量管理，全面支持質(zhì)量最優(yōu)決策。實現(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是一個以縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、降低成本、減少流動資金、提高企業(yè)經(jīng)濟效益和應(yīng)變能力為主要目的，并以計劃管理為中心，在計算機網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫支撐下，與CIMS中其他分系統(tǒng)實現(xiàn)集成，其核心是適用于各個進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)展及實施在我國的發(fā)展及實施

8、CIMSCIMS的效益的效益1 1、目標(biāo)、目標(biāo) 我國“863計劃”中將CIMS確定為自動化領(lǐng)域的主題研究項目之一，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)濟效益并能帶動全局的CIMS示范工廠，通過推廣應(yīng)用及產(chǎn)品化促進我國CIMS高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。16效益驅(qū)動、總體規(guī)劃、重點突破、分步實施、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，已形成了一個健全的組織和一支研究隊伍；實現(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，包括一個國家CIMS

9、實驗工程中心和7個單元技術(shù)開放實驗室，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推動企業(yè)技術(shù)改造的示范點； 這些工廠包括飛機、機床、大型鼓風(fēng)機、紡織機械、汽車、家電、服裝以及鋼鐵、化工等行業(yè)。184 4、效益、效益 實施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，減少實際存在于企業(yè)生產(chǎn)中的各種資源浪費，同時使管理科學(xué)化，提高企業(yè)對市場的響應(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)市場競爭能力。產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，交貨期短而準(zhǔn)確，價格合理，企業(yè)的信譽隨之提高； CIMS在其發(fā)展歷程中的主要應(yīng)用對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)方式實質(zhì)上是從生產(chǎn)操作、組織管理、經(jīng)營方式等各個方面，找出一切不能為產(chǎn)品增值的活動或人員，并加以革除。 未來產(chǎn)品市場是

11、多元化、個人化，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、強的應(yīng)變能力去對付市場的挑戰(zhàn)。221 1、精良生產(chǎn)的特點、精良生產(chǎn)的特點 精良生產(chǎn)綜合了單件生產(chǎn)和大量生產(chǎn)的優(yōu)點，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、場地、設(shè)備都減少一半，新品開發(fā)時間、工程設(shè)計工時、現(xiàn)場庫存減少一半，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，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一段路要走，但只要人們不斷追求就會產(chǎn)生驚人的效果242 2、精良生產(chǎn)的生產(chǎn)操作與對工人的要求、精良生產(chǎn)的生產(chǎn)操作與對工人的要求 減少以至撤消非增值的人員和崗位，徹底消除各種浪費； 浪費有資源、人力、時間、空間等多個方面，如何正確區(qū)分什么是工作，什么是浪費，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，每個小組對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 對原因進行分析（When、Why、Where、Who、What、How）提出五個為什么，再提出措施，保證不再發(fā)生； 對效率的看法。不從局部設(shè)備在單位時間內(nèi)生產(chǎn)多少零件來計算效率，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力，而不是當(dāng)成會說話的機器，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)的組織另一個特點是具有一個處于在適當(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）從組織上實現(xiàn)對工人的要求）從組織上實現(xiàn)對工人的要求 要求工人是多面手，對小組的工作集體負(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，誰知道怎么解決問題就會去幫忙，這種靈活動態(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)活動不再枯燥無味。293 3）從推動方式變成拉取方式）從推動方式變成拉取方式 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。精良生產(chǎn)則是拉取方式，即后工序只在必要的時候到前工序領(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)時生產(chǎn)（JIT）的概念。305 5、精良的設(shè)計、精良的設(shè)計 消除一切無用的和浪費的東西。 能早做的事情不要晚做，能并行的不要串行進行，這樣總的時間進度就能縮短。 在精良生產(chǎn)中，強化設(shè)計者和制造者之間的信息交流； 準(zhǔn)確預(yù)測和妥善安排生

16、產(chǎn)，實現(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)，走上新運行模式地道路。321 1、敏捷制造的提出、敏捷制造的提出 面對21世紀(jì)的市場競爭，制造業(yè)不僅要靈活多變地滿足用戶對產(chǎn)品多樣性地

17、要求，而且新產(chǎn)品要快速上市。 未來市場對產(chǎn)品多樣性產(chǎn)品多樣性要求會非常突出，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 上市時間是指從提出概念到產(chǎn)品交到用戶手上的時間，它將成為競爭的關(guān)鍵，要力爭縮到最短。 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)Ω犊焖僮兓氖袌鲂枨蟆?42 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態(tài)聯(lián)盟、先進的柔性制造技術(shù)和高素質(zhì)的人員進行全面集成，從而使企業(yè)能夠從容應(yīng)付

18、快速的和不可預(yù)測的市場需求。獲得企業(yè)的長期經(jīng)濟效益。35經(jīng)濟全球化以及市場的急劇變化經(jīng)濟全球化以及市場的急劇變化促使企業(yè)必須實施敏捷制造促使企業(yè)必須實施敏捷制造具體表現(xiàn)具體表現(xiàn)市場的分割越來越嚴(yán)峻；必須對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爭；適合大批量用戶化生產(chǎn)的銷售基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；集團重新組織的熱潮；把流行的社會價值觀變成公司內(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)流程重組動態(tài)多方合作，從競爭走向合作；珍惜雇員，把雇員的知識和創(chuàng)造性看成是企業(yè)的財富；企業(yè)組織結(jié)

19、構(gòu)要減少層次，扁平化；對環(huán)境仁慈，即減少污染，保護環(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，即上市時間盡可能縮短；技術(shù)的領(lǐng)先及技術(shù)的敏感；整個企業(yè)的集成，提高企業(yè)的柔性。374 4、實現(xiàn)敏捷制造的各種措施、實現(xiàn)敏捷制造的各種措施1 1）將繼續(xù)教育放在實現(xiàn)敏捷制造的首位）將繼續(xù)教育放在實現(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。382 2）虛擬企業(yè)的組成和工作）虛擬企業(yè)的組成和工作 從競爭走向合作，從互相保密走向交流信息，雖與傳統(tǒng)觀念不一致，但會給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。如果市場上出現(xiàn)一個新的機遇，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、測試，各家拿出最強手來共同開發(fā)，迅速占領(lǐng)市場。完成這次合作之后，各家還是各自獨立的公司，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)達的計算機網(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的設(shè)備和設(shè)計、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)營實體虛擬企業(yè)虛擬企業(yè)，來贏得新的市場機遇。 如何將虛擬企業(yè)的運作引入CIM實施，仍是值得研究的重要課題。403 3）計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用

21、）計算機技術(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)庫和大范圍的計算機通訊網(wǎng)絡(luò)之外，CAD、CAM，計算機仿真與建模分析技術(shù)，作為先進技術(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)檢測和收集的傳感器到控制過程的機理以至輔助決策的知識庫都需要應(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”，就是在實現(xiàn)某一目標(biāo)完成某一項大工程時，所需要使用的一整套方法的集合。對敏捷企業(yè)而言，首先是人、經(jīng)營和技術(shù)三者的集成，要實現(xiàn)全企業(yè)的集成，應(yīng)對每一時期每一項具體任務(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，更主要是對廢棄物的管理與銷毀。436 6）性能測量與評價）性能測量與評價 對敏捷制造、系統(tǒng)集成所提出的戰(zhàn)略考慮，必須解決： 縮短提前期對競爭能力有多少好處？ 如何度量企業(yè)的柔性？ 企業(yè)對新產(chǎn)品變異的適應(yīng)能力會導(dǎo)致怎樣的經(jīng)濟效益？ 如何檢測雇員和工作小組的技能？ 技能標(biāo)準(zhǔn)對企業(yè)柔性又會有什么影響？447 7）標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的作用）標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的作用 要強化標(biāo)準(zhǔn)化組織，使其工作不斷跟上環(huán)境和市場的改變，各種標(biāo)準(zhǔn)能及時演進?，F(xiàn)行法規(guī)應(yīng)跟隨國際市場和競爭環(huán)境的變化而演進。458 8）組織實踐）組織實踐 外部形勢要求變，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，引進新技術(shù)，實現(xiàn)組織改革，實現(xiàn)放權(quán)，進行與其它企業(yè)新形式的合作。要有富于革新精神和善于根據(jù)敏捷制造的概念進行變革的個人，更需要這樣的小組，才能逐步推動全企業(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、立了多個敏捷制造的研究機構(gòu)，提出了各種開發(fā)計劃。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 項目生產(chǎn)單位時間效果筆記本計算機美國AT&T1991從決策到產(chǎn)品展覽僅4個月，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)時間為810天，為大批量生產(chǎn)的一半，價格低于一半空氣壓縮機美國空氣壓縮機公司1988耗資12.525萬(原50萬)時間為原來的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，同時加快對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踐。但應(yīng)看到競爭形勢的變化，世界市場的發(fā)展趨勢，必須改革企業(yè)，規(guī)劃未來。50先進制造技術(shù)先進制造技術(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)實技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(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)計產(chǎn)品集成地、并行地設(shè)計產(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)計一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢處理的所有因素，包括質(zhì)量、成本、計劃進度和用戶要求。521 1、并行工程的含義、并行工程的

27、含義 并行工程是一個關(guān)于設(shè)計過程設(shè)計過程的方法，它需要在設(shè)計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)計工作要在生產(chǎn)開始前完成，并不是要求在設(shè)計產(chǎn)品的同時就進行生產(chǎn)。 并行工程不是指同時或交錯地完成設(shè)計和生產(chǎn)任務(wù)，而是指對產(chǎn)品及其下游過程進行并行設(shè)計，不能隨意消除一個完整工程過程中現(xiàn)存的、順序的、向前傳遞信息的任一必要階段。 并行工程是對設(shè)計過程的集成，是企業(yè)集成的一個側(cè)面，它企圖做到的是優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化設(shè)計，依靠集成各學(xué)科專業(yè)人員的智慧做到設(shè)計一次成功。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)計工藝

28、設(shè)計計劃調(diào)度生產(chǎn)制造即串行方式。 設(shè)計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，甚至根本無法實現(xiàn)，制造工程師若主觀做修改，可能會降低產(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，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 由各個專業(yè)、各個部門的人員聯(lián)合組成的，技術(shù)設(shè)計、工藝設(shè)計、加工制造的需求和經(jīng)驗在這里互相交流，取長補短，機械的、電子的、電氣

29、的、計算機的、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又一個難題。55工具工具 計算機輔助設(shè)計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)用計算機通訊網(wǎng)絡(luò)，小組內(nèi)多人同時上網(wǎng)設(shè)計，技術(shù)設(shè)計和工藝設(shè)計之間相互迭代，配合改進，就能達到并行工程的基本目標(biāo)。更進一步與仿真軟件及虛擬制造相結(jié)合，將并行設(shè)計擴展到跨地區(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已見成效的改革。在我國雖然設(shè)計和制造之間的脫節(jié)不是很嚴(yán)重，但并行設(shè)計本身，作為系統(tǒng)集成的一個側(cè)面，在縮短提前期、提高設(shè)計質(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”是相對于“剛性”而言的，傳統(tǒng)的“剛性”自動化生產(chǎn)線主要實現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)。其優(yōu)點是生產(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。且只能加工一個或幾個相類似的零件。如果想要獲得其他品種的產(chǎn)品，則必須對其結(jié)構(gòu)進行大調(diào)整，重新配置系統(tǒng)內(nèi)各要素，其工作量和經(jīng)費投入與構(gòu)造一個新的生產(chǎn)線往往不相上下。剛性的大批量制造自動化生產(chǎn)線只適合生產(chǎn)少數(shù)幾個品種的產(chǎn)品，難以應(yīng)付多品種中小批

31、量的生產(chǎn)。 58 隨著社會進步和生活水平的提高，市場更加需要具有特色、符合顧客個人要求樣式和功能千差萬別的產(chǎn)品。激烈的市場競爭要求制造業(yè)滿足市場對多品種小批量產(chǎn)品的需求，這就使系統(tǒng)的柔性系統(tǒng)的柔性對系統(tǒng)的生存越來越重要。 隨著批量生產(chǎn)時代正逐漸被適應(yīng)市場動態(tài)變化的生產(chǎn)所替換，一個制造自動化系統(tǒng)的生存能力和競爭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：機器柔性 當(dāng)要求生產(chǎn)一系列不同類型的產(chǎn)品時，機器隨產(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)濟和迅速地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力；二是產(chǎn)品更新后，對老產(chǎn)品有用特性的繼承能力和兼容能力。維護柔性 采用多種方式查詢、處理故障，保障生產(chǎn)正常進行的能力61生產(chǎn)能力柔性 當(dāng)生產(chǎn)量改變、系統(tǒng)也能經(jīng)濟地運行的能力。對于根據(jù)訂貨而組織生產(chǎn)的制造系統(tǒng)，這一點尤為重要。擴展柔性 當(dāng)生產(chǎn)需要的時候，可以很容易地擴展系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加模塊，構(gòu)成一個更大系統(tǒng)的能力。運行柔性 利用不同的機器、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)是有一個由計算機集成管理和控制的、用于高效率地制造中小批量多品種零部件的自動化制造系統(tǒng)。它具有： 多個標(biāo)準(zhǔn)的制造單元，具有自動上下料功能的數(shù)控機床； 一套物料存儲運輸系統(tǒng)，可以在機床的裝夾工位之間運送工件和刀具； 63 2）FMS是一套可編程的制造系統(tǒng)，含有自動物料輸送設(shè)備，能在計算機的支持下實現(xiàn)信息集成和物流集成，它： 可同時加工具有相似形體特征和加工工藝的多種零件； 能自動更換刀具和工件； 能方便地上網(wǎng)，容易于其它系統(tǒng)集成； 能進行動態(tài)調(diào)度，局部故障時，可動態(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)運而生，出現(xiàn)了“知識工程”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)展的熱點與前沿，轉(zhuǎn)向了提高制造系統(tǒng)對于爆炸性增長的制造信息處理制造系統(tǒng)對于爆炸性增長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)的各個環(huán)節(jié)，以一種高度柔性和高度集成的方式，通過計算機模擬人類專家的智能活動，進行分析、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，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、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，一種借助計算機、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)集成的高度自動化的制造系統(tǒng)。672 2、智能制造的研究內(nèi)容、智能制造的研究內(nèi)容1 1）智能制造理論和系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)）智能制造理論和系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) 智能制造概念提出時間還不長，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)計技術(shù)還需進一步研究。2 2）智能機器的設(shè)計）智能機器的設(shè)計 智能機器是智能制造系統(tǒng)中模擬人類專家活動的工具之一，因此對智能機器的研究在智能制造系統(tǒng)中占重要地位，常用的智能機器包括：智能機器人、智能加工中心、智能數(shù)控機床和自動引導(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 人們在過去的研究中，以研究人工智能在制造領(lǐng)域的應(yīng)用為出發(fā)點，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，形成了一個個“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)，必須研究它們在智能制造系統(tǒng)中的集成，并進一步完善和發(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驗階段，但各國政府均將此列入國家發(fā)展計劃，大力推動實施。 日本從1990年4月開始執(zhí)行智能制造系統(tǒng)計劃，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)并啟動新產(chǎn)業(yè)。 加拿大制定的19941998年發(fā)展戰(zhàn)略計劃，認(rèn)為未來知識密集型產(chǎn)業(yè)是驅(qū)動全球經(jīng)濟和加拿大經(jīng)濟發(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，并將具體研究項目選擇為智能計算機、人機界面、機械傳感器、機器人控制、新裝置、動態(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)基金項目“智能制造技術(shù)基礎(chǔ)”的立項，1994年開始實施，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)，研究內(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)測和診斷技術(shù)），智能機器（智能機器人、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：虛擬制造指通過對制造知識進行組織和分析，對整個制造過程建模，在計算機上進行設(shè)計評估和制造活動仿真仿真。 LawrenceAssociatesLawren

40、ceAssociates的定義的定義：虛擬制造是一個集成的、綜合的可運行的制造環(huán)境，其目的是提高各個層次的決策和控制73美國美國WrightWright空軍實驗室的定義空軍實驗室的定義：虛擬制造建立在計算機建模、分析、仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上，它是對這些技術(shù)的綜合應(yīng)用。這種綜合應(yīng)用增強了各個層次的設(shè)計制造、生產(chǎn)決策與控制能力。 虛擬制造涉及到多個學(xué)科領(lǐng)域，其中計算機仿真、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”是相對與實物產(chǎn)品的實際制造系統(tǒng)而言，強調(diào)的是制造系統(tǒng)運行過程的計算機化。74 無須制造實物樣品就可以預(yù)測產(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，實現(xiàn)及

41、時的反饋和更正 以軟件模擬形式進行開發(fā) 企業(yè)管理模式基于Internet ，整個制造活動具有高度的并行性。2 2、虛擬制造的特點：、虛擬制造的特點：75以設(shè)計為中心的虛擬制造以設(shè)計為中心的虛擬制造 強調(diào)以統(tǒng)一的制造信息模型為基礎(chǔ)，對數(shù)字化產(chǎn)品模型進行仿真和分析、優(yōu)化，進行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能、運動學(xué)、動力學(xué)、熱力學(xué)方面的分析和可裝配性分析，以獲得對產(chǎn)品的設(shè)計評估與性能預(yù)測結(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，對企業(yè)的生產(chǎn)過程進行仿真，對不同的加工過程及其組合進行優(yōu)化，對產(chǎn)品的“可生產(chǎn)性”進行分析和評價，對制造資源和環(huán)境進

42、行優(yōu)化組合，通過提供精良的生產(chǎn)成本信息對生產(chǎn)計劃與調(diào)度進行合理化決策。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)上對制造過程進行優(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，但它們都是以計算機建模、仿真技術(shù)計算機建模、仿真技術(shù)為一個重要的實現(xiàn)手段，通過對制造過程的統(tǒng)一建模，用仿真技術(shù)支持設(shè)計過程、模擬制造過程、進行成本估算和生產(chǎn)調(diào)度。78 美國已經(jīng)從虛擬制造的環(huán)境和虛擬現(xiàn)實技術(shù)、信息系統(tǒng)、仿真和控制、虛擬企業(yè)等方面進行了系統(tǒng)的研究和開發(fā)，多數(shù)單元技術(shù)已經(jīng)進入實驗和完善的階段。 例如，美國華盛頓

43、大學(xué)的虛擬制造技術(shù)實驗室發(fā)展的用于設(shè)計和制造的虛擬環(huán)境VEDAM、用于設(shè)計和裝配的虛擬環(huán)境等，已經(jīng)初具規(guī)模。但虛擬制造作為一個完整的體系，尚沒有進行全面的集成。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)濟崛起受益于先進制造與管理技術(shù)的采用。日本對虛擬制造技術(shù)的研究也秉承其傳統(tǒng)的特點重視應(yīng)用，主要進行虛擬制造系統(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)上進行的，目前主要集中在虛擬制造技術(shù)的理論研究和實施技術(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)展勢頭強勁。81 例如：機械科學(xué)研究院與同濟大學(xué)、香港理工大學(xué)合作進行的分散網(wǎng)絡(luò)化制造、異地設(shè)計與制造等技術(shù)的理論研究和實踐活動已經(jīng)取得了不少進展清華大學(xué)進行了虛擬設(shè)計環(huán)境軟件、虛擬現(xiàn)實、虛擬機床、虛擬汽車訓(xùn)練系統(tǒng)等方面的研究；浙江大學(xué)進行了

45、分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)、VR工作臺、虛擬產(chǎn)品裝配等研究；西安交大和北航進行了遠(yuǎn)程智能協(xié)同設(shè)計研究；天大、北京機床所、大連機床所進行了機床的虛擬設(shè)計和軸機床的研究；西北工業(yè)大學(xué)進行了虛擬樣機的研究；哈工大、北京機電所、上海交大、南京理工大學(xué)等單位也進行了這方面的研究。82 據(jù)不完全的調(diào)查統(tǒng)計，國內(nèi)進行虛擬制造技術(shù)研究的單位達到了100家，已經(jīng)取得了一些可喜的進展。在虛擬現(xiàn)實技術(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)實技術(shù)（五虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VirturalVirturalRedlityRedlity）1 1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的含義、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的含義 虛擬現(xiàn)實是指利用計算機模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬環(huán)境，并在環(huán)境中結(jié)合不同的輸入、輸出設(shè)備和虛擬物體進行交互操作。是計算機與用戶之間的一種更為理想化的人-機界面形式。通常用戶戴一個頭盔（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)計算機相比，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有四個重要特征： （1 1）沉浸感：）沉浸感：即用戶作為主角存在與

47、模擬環(huán)境中的真實程度，理想的虛擬環(huán)境可以達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、運動感知、甚至味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實可以使用戶感到等同身受的感覺。2 2、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特征85（3 3）交互性：）交互性：指用戶對模擬環(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：用戶在視場中看到的物體可以進行操作，如果直接抓取環(huán)境中的物體，會有握住東西的感覺，并可以感覺物體的重量，物體也會隨著手的移動而移動。（4 4）自主性：）自主性：指虛擬環(huán)境中的物體依據(jù)物理定律動作的程度。例如

48、：當(dāng)受到力的推動時，物體會向力的方向移動、翻轉(zhuǎn)或落地等。86 虛擬現(xiàn)實技術(shù)潛在的應(yīng)用范圍很廣，諸如國防、建筑設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。例如建筑設(shè)計師可以運用虛擬現(xiàn)實技術(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)實技術(shù)通過20多年的研究探索，于80年代末走出實驗室，開始進入實用化階段。目前，世界上少數(shù)發(fā)達國家在經(jīng)濟、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)實技術(shù)進行的。這次演習(xí)不但試驗論

49、證了美國陸軍制定的條令、戰(zhàn)術(shù)和部隊編成，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、制造、使用到報廢整個產(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)境保護要求，對生態(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、制造、使用一直到產(chǎn)品報廢回

50、收整個壽命周期對環(huán)境影響最小，資源效率最高，也就是說要在產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)，以系統(tǒng)集成的觀點考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性，改變了原來末端處理的環(huán)境保護辦法，對環(huán)境保護從源頭抓起，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，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)計技術(shù)綠色設(shè)計技術(shù): :即面向環(huán)境的設(shè)計即面向環(huán)境的設(shè)計, , 指在產(chǎn)品及其生命周期全過程的設(shè)計中,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)計因素，使得產(chǎn)品及其制造過程對環(huán)境的總體影響減到最小。 2 2、綠色制造技術(shù)的研究內(nèi)容、綠色制造技術(shù)的研究內(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)濟效益和環(huán)境效益，其中綠色制造的整個產(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 和知識庫和知識庫 研究綠色制造的數(shù)據(jù)庫和知識庫，為綠色設(shè)計、綠色材料選擇，綠色工藝規(guī)劃和揮手處理方案設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持和知識支持。 （5 5）綠色制造的實施工具和產(chǎn)品）綠色制造的實施工具和產(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)的運行模式綠色集成制造系統(tǒng)的運行模式 只有從系統(tǒng)集成的角度，才可能真正有效的實施綠色制造。綠色集成制造系統(tǒng)將企業(yè)中各項活動中的人、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集

53、成，并實現(xiàn)企業(yè)和生態(tài)環(huán)境的整體優(yōu)化，達到產(chǎn)品上市快、質(zhì)量好、成本低、服務(wù)好、有利于環(huán)境，贏得競爭的目的。綠色集成制造系統(tǒng)的集成運行模式主要設(shè)計綠色設(shè)計、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)境影響評估系統(tǒng)制造系統(tǒng)環(huán)境影響評估系統(tǒng) 環(huán)境影響評估系統(tǒng)要對產(chǎn)品生命周期中的各個環(huán)節(jié)的資源消耗和環(huán)境影響的情況進行評估，評估的主要內(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，制造過程對環(huán)境的污染狀況，產(chǎn)品使用過程對環(huán)境的污染狀況，產(chǎn)品壽命終結(jié)后對環(huán)境的污染狀況等。96 (8)(8) 綠色制造的社會化問題研究綠色制造的社會化問題研究 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)管理涉及到社會對于環(huán)保的要求和相應(yīng)的政府法規(guī)。只有合理制定對于資源優(yōu)化利用和綜合利用、環(huán)境保護等方面的法規(guī)，才能真正推動綠色制造的實施。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，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)計數(shù)據(jù)庫、知識庫等基礎(chǔ)技術(shù)，生產(chǎn)出保護環(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)保意識的增強，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)，將會在市場競爭中被淘汰，使發(fā)展綠色制造技術(shù)勢在必行。 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環(huán)境為主題的“綠色計劃”。1991年日本推出了“綠色行業(yè)計劃”，加拿大政府已開始實施環(huán)境保護“綠色計劃”。美國、英國、德國也推出類似計劃。目前，在一些發(fā)達國家，除政府采取一系列環(huán)境保護措施外，廣大消費者已熱衷于購買環(huán)境無害產(chǎn)品的綠色消費的新動向，促進了綠色制造的發(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過程都符