現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)與先進生產(chǎn)系統(tǒng)培訓(xùn)(共77頁).ppt

1、水利工程啟閉機水利工程啟閉機何小新何小新 博士博士地地 址：武漢武昌東湖南路址：武漢武昌東湖南路8號號 武漢大學(xué)武漢大學(xué) E-mail: 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)及先進生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)及先進生產(chǎn)系統(tǒng) 本章介紹幾種有助于提高水利機械產(chǎn)品本章介紹幾種有助于提高水利機械產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)代設(shè)計方法和手段，包括虛擬樣機質(zhì)量的現(xiàn)代設(shè)計方法和手段，包括虛擬樣機技術(shù)和機械產(chǎn)品快速設(shè)計平臺，同時還介紹技術(shù)和機械產(chǎn)品快速設(shè)計平臺，同時還介紹有關(guān)的先進生產(chǎn)系統(tǒng)，使技術(shù)人員了解現(xiàn)代有關(guān)的先進生產(chǎn)系統(tǒng)，使技術(shù)人員了解現(xiàn)代設(shè)計與先進制造技術(shù)方面的相關(guān)知識，以便設(shè)計與先進制造技術(shù)方面的相關(guān)知識，以便在實際生產(chǎn)中推廣與應(yīng)用。在實際生產(chǎn)中

2、推廣與應(yīng)用。主要內(nèi)容 一 虛擬樣機技術(shù) 二 快速設(shè)計平臺及其在起閉機設(shè)計中的應(yīng)用 三 生產(chǎn)系統(tǒng)管理 四 生產(chǎn)率管理與工業(yè)工程 第一節(jié) 虛擬樣機技術(shù) 傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)通常分為傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)通常分為 4個階段：個階段： 產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計、 試驗、試驗、 制造樣機、制造樣機、 產(chǎn)品生產(chǎn)。產(chǎn)品生產(chǎn)。 (1)產(chǎn)品設(shè)計階段，包括方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和零產(chǎn)品設(shè)計階段，包括方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和零部件設(shè)計；部件設(shè)計； (2)實驗室試驗階段，主要是對關(guān)鍵零部件的工作實驗室試驗階段，主要是對關(guān)鍵零部件的工作進行探索性的研究；進行探索性的研究； (3)制造物理樣機階段，主要是根據(jù)設(shè)計做出物理制造物理樣機階段，主要是根據(jù)

3、設(shè)計做出物理樣機，以檢驗設(shè)計的合理性；樣機，以檢驗設(shè)計的合理性； (4)產(chǎn)品生產(chǎn)階段。產(chǎn)品生產(chǎn)階段。 傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)周期長，消耗大，本錢高，有明傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)周期長，消耗大，本錢高，有明顯的局限性，不能適應(yīng)現(xiàn)代化制造業(yè)中要求柔性顯的局限性，不能適應(yīng)現(xiàn)代化制造業(yè)中要求柔性化、快捷及高質(zhì)量的要求?；?、快捷及高質(zhì)量的要求。 為從根本上改變這種局面，近年來在產(chǎn)品開為從根本上改變這種局面，近年來在產(chǎn)品開發(fā)中出現(xiàn)了一個新的研究領(lǐng)域發(fā)中出現(xiàn)了一個新的研究領(lǐng)域-虛擬樣機技虛擬樣機技術(shù)術(shù) (virtual prototype technology)。 虛擬樣機的設(shè)計方法同傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比虛擬樣機的設(shè)計方法同傳

4、統(tǒng)的設(shè)計方法相比具有顯著特點：具有顯著特點： 在設(shè)計早期確定關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù)、在設(shè)計早期確定關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù)、 更新產(chǎn)品開發(fā)過程、更新產(chǎn)品開發(fā)過程、 縮短開發(fā)周期、縮短開發(fā)周期、 降低本錢、提高產(chǎn)品質(zhì)量。降低本錢、提高產(chǎn)品質(zhì)量。 國內(nèi)外對虛擬樣機技術(shù)進行了廣泛的研究和國內(nèi)外對虛擬樣機技術(shù)進行了廣泛的研究和探討探討 如波音如波音777， 空中客車空中客車 北京航空航天大學(xué)的北京航空航天大學(xué)的BH4靈巧手的設(shè)計。靈巧手的設(shè)計。 一、虛擬樣機概述 虛擬樣機(virtual prototype，簡稱VP) 。 VP利用軟件建立機械系統(tǒng)的三維實體模型和力學(xué)模型，分析和評估系統(tǒng)的性能，從而為物理樣機的設(shè)計和制

5、造提供參數(shù)依據(jù)。 虛擬樣機技術(shù) 一種基于智能設(shè)計技術(shù)、并行工程、仿真工程及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的先進制造技術(shù)，它以計算機仿真和建模技術(shù)為支持，利用虛擬產(chǎn)品模型，在產(chǎn)品實際加工之前對產(chǎn)品的性能、行為、功能和產(chǎn)品的可制造性進行預(yù)測，從而對設(shè)計方案進行評估和優(yōu)化，以到達產(chǎn)品生產(chǎn)的最優(yōu)目標。 虛擬樣機技術(shù)作為一項工程分析和預(yù)測技術(shù)，目前虛擬樣機技術(shù)作為一項工程分析和預(yù)測技術(shù)，目前日益顯示出強大的生命力，其應(yīng)用范圍已經(jīng)超越了日益顯示出強大的生命力，其應(yīng)用范圍已經(jīng)超越了國家、地區(qū)和行業(yè)的界限，在航空、航天、車輛等國家、地區(qū)和行業(yè)的界限，在航空、航天、車輛等機械領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，如機械領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，如

6、美軍研制美軍研制F22第四代戰(zhàn)斗機的虛擬樣機與風(fēng)洞試驗第四代戰(zhàn)斗機的虛擬樣機與風(fēng)洞試驗的經(jīng)費比是的經(jīng)費比是6：4 ，充分說明了虛擬樣機技術(shù)的重，充分說明了虛擬樣機技術(shù)的重要性。要性。 另外美國航空航天局的噴氣推進實驗室成功地實現(xiàn)另外美國航空航天局的噴氣推進實驗室成功地實現(xiàn)了火星探測器探路號在火星上的軟著陸。在探測器了火星探測器探路號在火星上的軟著陸。在探測器發(fā)射之前，工程師運用虛擬樣機技術(shù)預(yù)測到探測器發(fā)射之前，工程師運用虛擬樣機技術(shù)預(yù)測到探測器可能在著陸時滾翻。針對這個問題，工程師們修改可能在著陸時滾翻。針對這個問題，工程師們修改了技術(shù)方案，保證了火星登陸方案的順利完成。了技術(shù)方案，保證了火星

7、登陸方案的順利完成。 二、虛擬樣機技術(shù)的根底 1、智能設(shè)計技術(shù)。 技術(shù)的出現(xiàn)是產(chǎn)品設(shè)計歷史上的一個里程碑，它在很大程度上縮短了產(chǎn)品設(shè)計的周期，減少了設(shè)計人員的工作量。 但現(xiàn)有的技術(shù)注重于外形細節(jié)設(shè)計行為，卻忽略了產(chǎn)品概念信息的描述。實際上，設(shè)計人員總是先考慮產(chǎn)品的功能，然后才設(shè)計出產(chǎn)品的外形。 由于虛擬樣機技術(shù)對概念設(shè)計的要求，智能設(shè)計技術(shù)需要將用于概念設(shè)計的分析工具 (如有限元分析、快速原型等 )、計算機輔助概念設(shè)計和技術(shù)有機地集成起來，支持產(chǎn)品幾何定形前的功能規(guī)劃和計算。 2、并行工程。、并行工程。 并行工程是集成各種技術(shù)，并行設(shè)計產(chǎn)品及并行工程是集成各種技術(shù)，并行設(shè)計產(chǎn)品及相關(guān)過程的一種

8、系統(tǒng)方法，同步實現(xiàn)設(shè)計、相關(guān)過程的一種系統(tǒng)方法，同步實現(xiàn)設(shè)計、分析評估、制造、裝配、核算和管理。分析評估、制造、裝配、核算和管理。 它要求產(chǎn)品開發(fā)人員從一開始就考慮到產(chǎn)品它要求產(chǎn)品開發(fā)人員從一開始就考慮到產(chǎn)品整個生命周期的所有因素整個生命周期的所有因素 (質(zhì)量、本錢、工質(zhì)量、本錢、工藝、結(jié)構(gòu)、性能等藝、結(jié)構(gòu)、性能等 ),且要求實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)且要求實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的協(xié)同工作。環(huán)境下的協(xié)同工作。 要實現(xiàn)同步的目標，其實質(zhì)就是整個工作都要實現(xiàn)同步的目標，其實質(zhì)就是整個工作都要在一個共享的數(shù)據(jù)庫下進行信息交互。要在一個共享的數(shù)據(jù)庫下進行信息交互。 3、仿真工程。、仿真工程。 對于虛擬樣機系統(tǒng)來說，

9、必須有一套能有效對于虛擬樣機系統(tǒng)來說，必須有一套能有效支持可制造性分析的產(chǎn)品、工藝和生產(chǎn)系統(tǒng)支持可制造性分析的產(chǎn)品、工藝和生產(chǎn)系統(tǒng)模型。模型。 產(chǎn)品模型必須能夠管理與制造加工有關(guān)的數(shù)產(chǎn)品模型必須能夠管理與制造加工有關(guān)的數(shù)據(jù)據(jù) (如形位公差等如形位公差等 ); 工藝模型包括統(tǒng)計分析、計算機工藝仿真、工藝模型包括統(tǒng)計分析、計算機工藝仿真、制造數(shù)據(jù)庫和制造規(guī)那么庫等；制造數(shù)據(jù)庫和制造規(guī)那么庫等； 生產(chǎn)系統(tǒng)模型包括系統(tǒng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性生產(chǎn)系統(tǒng)模型包括系統(tǒng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性的描述及系統(tǒng)動態(tài)行為和狀態(tài)的描述。的描述及系統(tǒng)動態(tài)行為和狀態(tài)的描述。 虛擬樣機系統(tǒng)需要對上述模型進行數(shù)字化仿虛擬樣機系統(tǒng)需要對上述

10、模型進行數(shù)字化仿真和可視化，以對產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計進行真和可視化，以對產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計進行評估和優(yōu)化。評估和優(yōu)化。 4、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 在網(wǎng)絡(luò)上進行分布式設(shè)計與制造是虛擬企業(yè)在網(wǎng)絡(luò)上進行分布式設(shè)計與制造是虛擬企業(yè)的生產(chǎn)方式。利用分布式設(shè)計與制造，可以的生產(chǎn)方式。利用分布式設(shè)計與制造，可以實時地決定合作廠家，實現(xiàn)異地產(chǎn)品設(shè)計和實時地決定合作廠家，實現(xiàn)異地產(chǎn)品設(shè)計和制造，不僅節(jié)約了時間，而且由于分布節(jié)點制造，不僅節(jié)約了時間，而且由于分布節(jié)點之間的關(guān)系建立在一種全面合作和開放式體之間的關(guān)系建立在一種全面合作和開放式體系的根底上，所以有利于設(shè)計、規(guī)劃和處理系的根底上，所以有利于設(shè)計、規(guī)劃和處

11、理問題。問題。 以上技術(shù)仍處于開展、完善之中，相比之下，以上技術(shù)仍處于開展、完善之中，相比之下，支持虛擬樣機技術(shù)所需的硬件較軟件更為成支持虛擬樣機技術(shù)所需的硬件較軟件更為成熟。熟。 三、制造虛擬樣機的根本過程 制造虛擬樣機的過程就是上述各種先進技術(shù)相互支持、相互融合的過程 機械系統(tǒng)虛擬樣機建立的步驟如圖5-1所示。確定研究目標實體模型建立輸入試驗數(shù)據(jù)外掛程序編制程序驗證？實驗設(shè)計虛擬樣機成功是是模型再驗證？否否否仿真研究？模型尋優(yōu)系統(tǒng)描述是圖圖5-1 虛擬樣機的建立步虛擬樣機的建立步驟驟否樣機雛型驗證？ 首先是進行機械設(shè)計，建立實體模型虛擬首先是進行機械設(shè)計，建立實體模型虛擬樣機。設(shè)計的原始數(shù)

12、據(jù)來自設(shè)計要求、應(yīng)樣機。設(shè)計的原始數(shù)據(jù)來自設(shè)計要求、應(yīng)改進的缺陷、干預(yù)尺寸、裝配環(huán)境等。改進的缺陷、干預(yù)尺寸、裝配環(huán)境等。 在設(shè)計的早期階段，要求設(shè)計師給定全約束、在設(shè)計的早期階段，要求設(shè)計師給定全約束、全尺寸是不可能、不現(xiàn)實的，重要的是建立全尺寸是不可能、不現(xiàn)實的，重要的是建立一些方程和規(guī)那么，以表達一些最重要的工一些方程和規(guī)那么，以表達一些最重要的工程數(shù)據(jù)，使零件在設(shè)計準那么下可自動修改。程數(shù)據(jù)，使零件在設(shè)計準那么下可自動修改。 在完整、平安的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，設(shè)計小組成員在完整、平安的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，設(shè)計小組成員不必操心數(shù)據(jù)的完整性，他們能夠共享數(shù)據(jù)，不必操心數(shù)據(jù)的完整性，他們能夠共享數(shù)據(jù)，并能主

13、動控制修改和更新。并能主動控制修改和更新。 最后是對最終的設(shè)計產(chǎn)品進行仿真。仿真能最后是對最終的設(shè)計產(chǎn)品進行仿真。仿真能預(yù)測產(chǎn)品在實際環(huán)境中的性能，它包含了一預(yù)測產(chǎn)品在實際環(huán)境中的性能，它包含了一系列步驟，從力學(xué)分析、建模、施加負載和系列步驟，從力學(xué)分析、建模、施加負載和約束，到預(yù)測其在真實工況下的響應(yīng)。約束，到預(yù)測其在真實工況下的響應(yīng)。 仿真的真正用意不是得到幾個數(shù)據(jù)，而是評仿真的真正用意不是得到幾個數(shù)據(jù)，而是評估產(chǎn)品的性能和優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，進而指導(dǎo)估產(chǎn)品的性能和優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，進而指導(dǎo)設(shè)計，改進設(shè)計。設(shè)計，改進設(shè)計。 在產(chǎn)品設(shè)計和仿真階段，需要使用一些應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計和仿真階段，需要使用一些

14、應(yīng)用軟件軟件(如三維產(chǎn)品設(shè)計軟件、有限元分析軟件如三維產(chǎn)品設(shè)計軟件、有限元分析軟件等等 )。根據(jù)設(shè)計尺寸并利用這些軟件，便可。根據(jù)設(shè)計尺寸并利用這些軟件，便可以在計算機上構(gòu)造產(chǎn)品的虛擬樣機，為最終以在計算機上構(gòu)造產(chǎn)品的虛擬樣機，為最終投產(chǎn)做好準備。投產(chǎn)做好準備。 四、ADAMS軟件概述 ADAMS Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems 機械系統(tǒng)動力學(xué)自動化分析軟件包 由美國機械動力公司開發(fā)的。 世界上第一個具有仿真整個機械系統(tǒng)工作性能的大型仿真分析系統(tǒng)，可以建立機械系統(tǒng)的虛擬樣機 采用比較先進的計算方法，大大縮短了計算時間，其精確度也

15、相當高 被廣泛應(yīng)用于機械設(shè)計的各個領(lǐng)域。 ADAMS是集實體建模、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化、動態(tài)編輯是集實體建模、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化、動態(tài)編輯于一體的機構(gòu)仿真軟件。于一體的機構(gòu)仿真軟件。 提供了圖形菜單和文本菜單驅(qū)動，模型建立方便，操作提供了圖形菜單和文本菜單驅(qū)動，模型建立方便，操作一目了然；一目了然； 提供了提供了IGES接口，方便了與其它接口，方便了與其它CAD軟件的數(shù)據(jù)交換，軟件的數(shù)據(jù)交換，便于簡化建立模型工作；便于簡化建立模型工作； 提供了提供了FEA接口，可與接口，可與Msc/Nastran等有限元軟件進行數(shù)等有限元軟件進行數(shù)據(jù)交換，使得物體大變形分析與剛體分析融于一體，有據(jù)交換，使得物體大變形分析與

16、剛體分析融于一體，有利于將復(fù)雜的模型抽象化，更逼近地反映真實樣車。利于將復(fù)雜的模型抽象化，更逼近地反映真實樣車。 提供了豐富的內(nèi)嵌函數(shù)和與提供了豐富的內(nèi)嵌函數(shù)和與C語言語言/FORTRAN語言的接語言的接口，使用戶能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)公式精確地表達出模型，大大口，使用戶能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)公式精確地表達出模型，大大地提高了分析結(jié)果的可靠性和真實性。地提高了分析結(jié)果的可靠性和真實性。 整個實現(xiàn)過程是：整個實現(xiàn)過程是： 首先，通過首先，通過CAD軟件，根據(jù)總體參數(shù)進行結(jié)構(gòu)設(shè)軟件，根據(jù)總體參數(shù)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和幾何建模。計和幾何建模。 然后，根據(jù)幾何模型建立有限元模型，然后通過有然后，根據(jù)幾何模型建立有限元模型，然后通

17、過有限元軟件中解算，進行強度校核及模態(tài)解算。限元軟件中解算，進行強度校核及模態(tài)解算。 如果結(jié)果符合要求，就將與控制系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)的參如果結(jié)果符合要求，就將與控制系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)的參數(shù)交于控制系統(tǒng)設(shè)計部門，根據(jù)這些參數(shù)及總體參數(shù)交于控制系統(tǒng)設(shè)計部門，根據(jù)這些參數(shù)及總體參數(shù)進行控制系統(tǒng)設(shè)計；數(shù)進行控制系統(tǒng)設(shè)計； 反之，將結(jié)果反響給結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對結(jié)構(gòu)進行修改。反之，將結(jié)果反響給結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對結(jié)構(gòu)進行修改。 得到滿意結(jié)果后，將有限元模型及剛體模型都傳輸?shù)玫綕M意結(jié)果后，將有限元模型及剛體模型都傳輸?shù)降紸DAMS中進行多體建模并定義所需變量。通過中進行多體建模并定義所需變量。通過ADAMS進行運動學(xué)和動力學(xué)仿真

18、進行運動學(xué)和動力學(xué)仿真 如果結(jié)果滿意，虛擬樣機設(shè)計過程完畢；如果結(jié)果滿意，虛擬樣機設(shè)計過程完畢； 反之，將信息傳給控制系統(tǒng)設(shè)計和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計部反之，將信息傳給控制系統(tǒng)設(shè)計和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計部門進行改進，重復(fù)上述過程，直至滿意為止。門進行改進，重復(fù)上述過程，直至滿意為止。 五、應(yīng)用實例-自行火炮動力學(xué)仿真試驗 1、仿真模型、仿真模型圖圖5-2 某自行火炮動力學(xué)模型某自行火炮動力學(xué)模型 模型特點：模型特點： 動力輪前置，動力輪前置， 雙側(cè)履帶，每側(cè)有雙側(cè)履帶，每側(cè)有6個路輪、個路輪、3個支撐滾子，每個支撐滾子，每側(cè)履帶有側(cè)履帶有83塊履帶板，塊履帶板， 車體上有可旋轉(zhuǎn)的炮塔，炮塔上裝有搖架，用車體上有

19、可旋轉(zhuǎn)的炮塔，炮塔上裝有搖架，用以調(diào)整炮管射角，搖架上裝有炮管，炮管可沿以調(diào)整炮管射角，搖架上裝有炮管，炮管可沿搖架平動。搖架平動。 系統(tǒng)自由度系統(tǒng)自由度 當兩個動力輪上施加轉(zhuǎn)動時，整個模型有當兩個動力輪上施加轉(zhuǎn)動時，整個模型有1051個自由度個自由度 當兩個動力輪上施加驅(qū)動力矩時，整個模型有當兩個動力輪上施加驅(qū)動力矩時，整個模型有1053個自個自由度由度 受力分析受力分析 履帶板、 導(dǎo)向輪、 路輪、 動力輪 支撐滾子力 履帶板與地面之間的作用力的表示 表示為3個方向的力和3個方向的力矩 其中z方向力表示履帶板與地面之間的垂直方向的作用力，另外兩個水平方向的作用力表示履帶板與路面之間的剪切力摩

20、擦力。 履帶板與地面之間的作用力的計算 在仿真中，首先計算某一履帶板上的參考坐標系在整體坐標系中的坐標x, y, z， 然后計算坐標為(x, y)的路面點的z坐標， 通過比較這兩個z坐標，判斷履帶板是否與地面接觸，并計算接觸后的變形，根據(jù)變形量，計算履帶板與路面之間的z向作用力。 另外兩個水平方向的變形，那么以該履帶板在兩個相鄰積分時刻的水平位置變化為度量。 相鄰的履帶板之間的摩擦力矩相鄰的履帶板之間的摩擦力矩 兩個相鄰的履帶板之間作用有場力和銷子的摩兩個相鄰的履帶板之間作用有場力和銷子的摩擦力矩。擦力矩。 每個履帶板都有每個履帶板都有6個自由度，兩個相鄰的履帶板個自由度，兩個相鄰的履帶板之間

21、的相對平移和相對轉(zhuǎn)動引起這種場力作用，之間的相對平移和相對轉(zhuǎn)動引起這種場力作用，它實際上相當于一個廣義的彈簧和阻尼器。它實際上相當于一個廣義的彈簧和阻尼器。 履帶板與車體的擋板之間的接觸力履帶板與車體的擋板之間的接觸力 當履帶擺動，其位置高于車體擋板時，即與車當履帶擺動，其位置高于車體擋板時，即與車體接觸，接觸力的合力用一個一般力表示。體接觸，接觸力的合力用一個一般力表示。 履帶板對導(dǎo)向輪作用力履帶板對導(dǎo)向輪作用力 導(dǎo)向輪上作用有一個一般力，該力是履帶板對導(dǎo)向輪上作用有一個一般力，該力是履帶板對導(dǎo)向輪作用力的合力。導(dǎo)向輪作用力的合力。 首先判斷哪些履帶板與導(dǎo)向輪接觸，然后計算首先判斷哪些履帶板

22、與導(dǎo)向輪接觸，然后計算接觸變形、接觸力，最后計算這些接觸力的合接觸變形、接觸力，最后計算這些接觸力的合力。力。 導(dǎo)向輪與張緊裝置通過轉(zhuǎn)動鉸鏈相連，在該鉸導(dǎo)向輪與張緊裝置通過轉(zhuǎn)動鉸鏈相連，在該鉸鏈上可設(shè)置摩擦力矩。鏈上可設(shè)置摩擦力矩。 路輪上作用有一個一般力，路輪通過轉(zhuǎn)動鉸鏈與連路輪上作用有一個一般力，路輪通過轉(zhuǎn)動鉸鏈與連桿相連，在鉸鏈上可定義摩擦力矩的作用。桿相連，在鉸鏈上可定義摩擦力矩的作用。 路輪與車體通過連桿相連，連桿一端通過轉(zhuǎn)動鉸鏈連接路輪與車體通過連桿相連，連桿一端通過轉(zhuǎn)動鉸鏈連接路輪，一端通過轉(zhuǎn)動鉸鏈和扭轉(zhuǎn)彈簧與車體相連。路輪，一端通過轉(zhuǎn)動鉸鏈和扭轉(zhuǎn)彈簧與車體相連。 連桿與車體相連

23、的鉸鏈處作用有：軸承摩擦力矩、阻尼連桿與車體相連的鉸鏈處作用有：軸承摩擦力矩、阻尼力矩、扭轉(zhuǎn)彈簧力矩和限制扭轉(zhuǎn)過位的力矩，該力矩只力矩、扭轉(zhuǎn)彈簧力矩和限制扭轉(zhuǎn)過位的力矩，該力矩只有當連桿的扭轉(zhuǎn)彈簧變形過大時才起作用。有當連桿的扭轉(zhuǎn)彈簧變形過大時才起作用。 動力輪受到的履帶板的作用力之合力動力輪受到的履帶板的作用力之合力 動力輪與車體通過轉(zhuǎn)動鉸鏈相連。動力輪受到的履帶板動力輪與車體通過轉(zhuǎn)動鉸鏈相連。動力輪受到的履帶板的作用力之合力也用一個一般力表示。的作用力之合力也用一個一般力表示。 支撐滾子上作用力支撐滾子上作用力 支撐滾子與車體用鉸鏈相連，在該鉸鏈上作用支撐滾子與車體用鉸鏈相連，在該鉸鏈上作

24、用有軸承摩擦力矩，支撐滾子上作用的一般力的有軸承摩擦力矩，支撐滾子上作用的一般力的計算方法與路輪一樣。計算方法與路輪一樣。 運動學(xué)和動力學(xué)仿真目的運動學(xué)和動力學(xué)仿真目的 感興趣部件的運動、變形、受力等感興趣部件的運動、變形、受力等 2、仿真算例、仿真算例 針對針對4種行駛狀況進行了動力學(xué)仿真：種行駛狀況進行了動力學(xué)仿真： 1初始條件初始條件 力輪設(shè)定恒定轉(zhuǎn)速：力輪設(shè)定恒定轉(zhuǎn)速：55rad/min，所有部件，所有部件的初速設(shè)為的初速設(shè)為VX0=14.1725m/s，該設(shè)置使所有，該設(shè)置使所有部件均以同樣的初速前進。部件均以同樣的初速前進。 使自行火炮通過一梯形障礙，障礙高使自行火炮通過一梯形障礙

25、，障礙高0.4m，頂寬頂寬0.2m，底寬，底寬0.6m。 計算結(jié)果包括：計算結(jié)果包括： 左側(cè)動力輪上的一般力在其轉(zhuǎn)軸上的力矩分左側(cè)動力輪上的一般力在其轉(zhuǎn)軸上的力矩分量；量； 左側(cè)路輪左側(cè)路輪2的連桿與車體的連接扭轉(zhuǎn)彈簧的的連桿與車體的連接扭轉(zhuǎn)彈簧的變形；左側(cè)路輪變形；左側(cè)路輪2的的z向力。向力。 2、仿真算例、仿真算例 2初始條件初始條件 VX0=0，兩動力輪設(shè)定，兩動力輪設(shè)定2000N.m的驅(qū)動力矩的驅(qū)動力矩 初始時刻左側(cè)第初始時刻左側(cè)第37、36塊履帶板都在路面上。塊履帶板都在路面上。 計算計算 車體質(zhì)心速度、加速度在車體質(zhì)心速度、加速度在x軸方向的分量，軸方向的分量， 左側(cè)路輪左側(cè)路輪2

26、的的z向力，向力， 作用在左側(cè)第作用在左側(cè)第37塊履帶板上的場力。塊履帶板上的場力。 2、仿真算例、仿真算例 3初始條件初始條件 VX0=0 左動力輪的驅(qū)動力矩設(shè)為左動力輪的驅(qū)動力矩設(shè)為0，右動力輪的驅(qū)，右動力輪的驅(qū)動力矩設(shè)為動力矩設(shè)為2000n.m， 計算計算 車體質(zhì)心轉(zhuǎn)動角速度、角加速度，車體質(zhì)心轉(zhuǎn)動角速度、角加速度， 左側(cè)路輪左側(cè)路輪2的的z向力，向力， 左側(cè)第左側(cè)第37塊履帶板上的場力在其參考系中的塊履帶板上的場力在其參考系中的x軸上的分量。軸上的分量。 2、仿真算例、仿真算例 4初始條件初始條件 VX0=0 左動力輪的驅(qū)動力矩設(shè)為左動力輪的驅(qū)動力矩設(shè)為-2000n.m，右動力，右動力

27、輪的驅(qū)動力矩設(shè)為輪的驅(qū)動力矩設(shè)為2000n.m， 計算計算 車體質(zhì)心轉(zhuǎn)動角速度、角加速度，車體質(zhì)心轉(zhuǎn)動角速度、角加速度， 左側(cè)路輪左側(cè)路輪2的的z向力，向力， 左側(cè)第左側(cè)第37塊履帶板上的場力在其參考系中的塊履帶板上的場力在其參考系中的x軸上的分量。軸上的分量。 第二節(jié) 快速設(shè)計平臺及其在起閉機設(shè)計中的應(yīng)用 門式啟閉機現(xiàn)階段，依照傳統(tǒng)的設(shè)計方法會存在以下幾個問題： 1知識的重用度不高，每一次設(shè)計都是在全新的根底上完成，以往的設(shè)計經(jīng)驗、圖紙、分析數(shù)據(jù)等都很難方便的使用，導(dǎo)致設(shè)計效率低下，開發(fā)本錢過高； 2計算手段有限，對設(shè)計完成的關(guān)鍵承載構(gòu)件仍然采用近似的計算方法進行校核，導(dǎo)致計算精度不高，材料

28、浪費嚴重； 3出圖效率較低，由于仍然采用二維CAD軟件進行繪圖，造成設(shè)計意圖不直觀，校圖時間過長。 為此，在門機初始設(shè)計和詳細設(shè)計階段應(yīng)采取先進的設(shè)計方法、技術(shù)或手段提高門機設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率。 一、啟閉機快速設(shè)計平臺系統(tǒng)功能 為了解決現(xiàn)階段設(shè)計和分析中存在的問題，在鄭州水工機械廠的協(xié)作下，武漢大學(xué)開發(fā)了一套專門用于門機快速設(shè)計和分析的平臺系統(tǒng)。在知識工程和虛擬樣機技術(shù)的根底上，該平臺可實現(xiàn)以下功能： 1以知識工程技術(shù)為根底，綜合面向?qū)ο蠓椒ê虲BR基于實例推理方法的優(yōu)點綜合表達門機實例，將標準、手冊、標準和專家意見等與產(chǎn)品相關(guān)的知識進行歸類、抽取并轉(zhuǎn)化為計算機能夠識別和管理的符號，實現(xiàn)以往設(shè)

29、計經(jīng)驗、圖紙、公式和分析數(shù)據(jù)的重用，引導(dǎo)并極大的方便了設(shè)計者進行門機的選型以及對各部件進行空間布置與參數(shù)確定等工作； 2在大型設(shè)計軟件CATIA的根底上，建立三維參數(shù)化門機設(shè)計模型，并利用參數(shù)化驅(qū)動、表格驅(qū)動和產(chǎn)生式規(guī)那么驅(qū)動三種方式進行門機的智能化設(shè)計，最大程度上方便了設(shè)計者對門機三維參數(shù)化模型的查詢和變型工作； 一、啟閉機快速設(shè)計平臺系統(tǒng)功能 3在大型分析軟件ANSYS的根底上，建立門機有限元分析模型，并通過APDL語言定義影響整體性能的關(guān)鍵參數(shù)，實現(xiàn)分析模型的參數(shù)化。通過事物特性表技術(shù)，建立邏輯模型，實現(xiàn)設(shè)計模型和分析模型的無縫集成，最終實現(xiàn)設(shè)計與分析工作的并行化和真正意義上的“工程參數(shù)

30、驅(qū)動設(shè)計參數(shù)。 4建立門機的實例庫和參數(shù)庫，庫中存放的是實例及部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，各種類型的實例及部件的數(shù)據(jù)及相關(guān)索引表格都以鏈表的形式存放在數(shù)據(jù)庫中，最終利用開放數(shù)據(jù)庫互連ODBC提供的統(tǒng)一的應(yīng)用程序接口，實現(xiàn)了三維設(shè)計軟件CATIA和三維分析軟件ANSYS與數(shù)據(jù)庫的連接。 綜上所述，門機快速設(shè)計平臺綜上所述，門機快速設(shè)計平臺 以知識工程和虛擬樣機技術(shù)為根底，以知識工程和虛擬樣機技術(shù)為根底， 集成計算機輔助設(shè)計集成計算機輔助設(shè)計CAD、計算機輔助、計算機輔助分析分析CAE等等CAX技術(shù)，技術(shù)， 按照并行化的設(shè)計路線，指導(dǎo)設(shè)計者進行方按照并行化的設(shè)計路線，指導(dǎo)設(shè)計者進行方案選擇、方案變型、強度分析

31、和性能優(yōu)化工案選擇、方案變型、強度分析和性能優(yōu)化工作，作， 通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)對設(shè)計方案和分析結(jié)果進行通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)對設(shè)計方案和分析結(jié)果進行有效地文件管理，有效地文件管理， 由此到達提高門機設(shè)計水平，縮短研發(fā)周期由此到達提高門機設(shè)計水平，縮短研發(fā)周期的目的。的目的。 二、快速設(shè)計平臺的實現(xiàn)流程 門機的設(shè)計流程由設(shè)計人員的設(shè)計習(xí)慣以及門機的設(shè)計流程由設(shè)計人員的設(shè)計習(xí)慣以及門機的結(jié)構(gòu)特點來決定。在門機快速設(shè)計平門機的結(jié)構(gòu)特點來決定。在門機快速設(shè)計平臺下，設(shè)計流程圖如圖臺下，設(shè)計流程圖如圖5-3所示。所示。 圖圖5-3 設(shè)計流程圖設(shè)計流程圖 在該設(shè)計流程下，在該設(shè)計流程下， 總工程師在效勞器端上形成產(chǎn)品

32、設(shè)計任務(wù)，并將產(chǎn)總工程師在效勞器端上形成產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)，并將產(chǎn)品的三個關(guān)鍵部件門架，回轉(zhuǎn)吊，小車分配給品的三個關(guān)鍵部件門架，回轉(zhuǎn)吊，小車分配給不同的設(shè)計小組；不同的設(shè)計小組； 各個小組設(shè)計人員在客戶機端的主界面中選擇相應(yīng)各個小組設(shè)計人員在客戶機端的主界面中選擇相應(yīng)的模塊導(dǎo)入到客戶機端；的模塊導(dǎo)入到客戶機端； 小組設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計需要，修改相應(yīng)的參數(shù)，并小組設(shè)計人員根據(jù)設(shè)計需要，修改相應(yīng)的參數(shù)，并根據(jù)用戶輸入的參數(shù)自動生成有限元分析模型，并根據(jù)用戶輸入的參數(shù)自動生成有限元分析模型，并進行自動分析；假設(shè)分析結(jié)果不滿意，可返回主界進行自動分析；假設(shè)分析結(jié)果不滿意，可返回主界面調(diào)整參數(shù)，再次進行有限元分

33、析，直到滿足需求面調(diào)整參數(shù)，再次進行有限元分析，直到滿足需求為止；為止； 完成有限元分析后，系統(tǒng)調(diào)用完成有限元分析后，系統(tǒng)調(diào)用CATIA軟件，根據(jù)軟件，根據(jù)用戶輸入的參數(shù)自動生成三維設(shè)計模型；可根據(jù)實用戶輸入的參數(shù)自動生成三維設(shè)計模型；可根據(jù)實際設(shè)計需要進行少量細節(jié)修改；際設(shè)計需要進行少量細節(jié)修改； 最后，小組完成設(shè)計后，將本小組設(shè)計的模塊上傳最后，小組完成設(shè)計后，將本小組設(shè)計的模塊上傳回效勞器端；系統(tǒng)自動對設(shè)計模型進行總體裝配，回效勞器端；系統(tǒng)自動對設(shè)計模型進行總體裝配，并對模型進行干預(yù)檢查，最終整個設(shè)計流程完成，并對模型進行干預(yù)檢查，最終整個設(shè)計流程完成，用戶在用戶在CATIA軟件的根底上

34、，生成相應(yīng)的二維工軟件的根底上，生成相應(yīng)的二維工程圖。程圖。 三、快速設(shè)計平臺的應(yīng)用情況 武漢大學(xué)動力與機械學(xué)院針對門機的結(jié)構(gòu)特武漢大學(xué)動力與機械學(xué)院針對門機的結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)鄭州水工機械廠的設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計點，根據(jù)鄭州水工機械廠的設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計流程，構(gòu)建了門機快速設(shè)計平臺，該平臺以流程，構(gòu)建了門機快速設(shè)計平臺，該平臺以知識工程、虛擬樣機等作為技術(shù)支持，實現(xiàn)知識工程、虛擬樣機等作為技術(shù)支持，實現(xiàn)了門機的智能化快速變型設(shè)計，并實現(xiàn)了設(shè)了門機的智能化快速變型設(shè)計，并實現(xiàn)了設(shè)計與分析的集成，最終提高了門機的設(shè)計質(zhì)計與分析的集成，最終提高了門機的設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率。量和設(shè)計效率。 第三節(jié) 生產(chǎn)系統(tǒng)管理 一

35、、靈捷制造戰(zhàn)略 一靈捷制造的含義 1、背景 靈捷制造(Agile Manufacturing，AM)是由美國通用汽車公司(GM)等和里海(Leigh)大學(xué)的雅柯卡(Iacocca)研究所聯(lián)合研究，于1988年首次提出的。 1992年，美國政府宣布將這種全新的制造模式作為21世紀制造企業(yè)的戰(zhàn)略。 2、靈捷制造的定義和表現(xiàn)、靈捷制造的定義和表現(xiàn) 定義：定義： 靈捷制造就是指制造系統(tǒng)在滿足低本錢和高質(zhì)量的靈捷制造就是指制造系統(tǒng)在滿足低本錢和高質(zhì)量的同時，對變幻莫測的市場需求的快速反響。同時，對變幻莫測的市場需求的快速反響。 靈捷制造的靈捷能力表現(xiàn)：靈捷制造的靈捷能力表現(xiàn)： 1對市場的快速反響能力。判

36、斷和預(yù)見市場變對市場的快速反響能力。判斷和預(yù)見市場變化并對其快速地做出反響的能力。化并對其快速地做出反響的能力。 2競爭力。企業(yè)獲得一定生產(chǎn)力、效率和有效競爭力。企業(yè)獲得一定生產(chǎn)力、效率和有效參與競爭所需的技能。參與競爭所需的技能。 3柔性。以同樣的設(shè)備與人員生產(chǎn)不同產(chǎn)品或柔性。以同樣的設(shè)備與人員生產(chǎn)不同產(chǎn)品或?qū)崿F(xiàn)不同目標的能力。實現(xiàn)不同目標的能力。 4快速。以最短的時間執(zhí)行任務(wù)快速。以最短的時間執(zhí)行任務(wù)(如產(chǎn)品開發(fā)、如產(chǎn)品開發(fā)、加工制造、供貨等加工制造、供貨等)的能力。的能力。 二靈捷制造戰(zhàn)略要點二靈捷制造戰(zhàn)略要點 靈捷制造戰(zhàn)略所包含的根本內(nèi)容如表靈捷制造戰(zhàn)略所包含的根本內(nèi)容如表5-l所示。

37、所示。表表5-l 靈捷制造戰(zhàn)略要點靈捷制造戰(zhàn)略要點 二、并行工程 一并行工程的定義和主要目標 1、并行工程定義： Concurrent Engineering，CE 是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造和支持過程)進行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化的工作模式。 這種工作模式力圖使開發(fā)者們從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期(從概念形成到產(chǎn)品報廢)的所有因素，包括質(zhì)量、本錢、進度和用戶需求。 2、主要目標、主要目標 全面提高制造全過程全面提高制造全過程(包括設(shè)計工藝包括設(shè)計工藝制造效勞制造效勞)中的質(zhì)量。中的質(zhì)量。 降低產(chǎn)品全生命周期中的本錢降低產(chǎn)品全生命周期中的本錢(包括產(chǎn)品包括產(chǎn)品設(shè)計、制造、運送、支持、

38、客戶使用至產(chǎn)品設(shè)計、制造、運送、支持、客戶使用至產(chǎn)品報廢等本錢報廢等本錢)。 縮短產(chǎn)品研制開發(fā)周期縮短產(chǎn)品研制開發(fā)周期(包括減少設(shè)計反包括減少設(shè)計反復(fù)、降低設(shè)計時間生產(chǎn)準備時間制造時復(fù)、降低設(shè)計時間生產(chǎn)準備時間制造時間發(fā)送時間等間發(fā)送時間等)。 二并行工程二并行工程的方法的方法 1、重組產(chǎn)品開發(fā)、重組產(chǎn)品開發(fā)過程過程 1傳統(tǒng)的產(chǎn)品傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程以串行開發(fā)過程以串行為主，其流程如為主，其流程如圖圖5-5所示。所示。2并行工程開發(fā)過程的重組與優(yōu)化。圖圖5-6 產(chǎn)品并行開發(fā)流程產(chǎn)品并行開發(fā)流程 分解原有串行流程，將設(shè)計、制造、試驗驗證分解原有串行流程，將設(shè)計、制造、試驗驗證的大循環(huán)分解為假設(shè)干小

39、循環(huán)，防止將設(shè)計錯的大循環(huán)分解為假設(shè)干小循環(huán)，防止將設(shè)計錯誤傳遞到下游階段；誤傳遞到下游階段； 重組產(chǎn)品開發(fā)的子過程，使其盡量并行進行，重組產(chǎn)品開發(fā)的子過程，使其盡量并行進行，減少不必要的環(huán)節(jié)，使產(chǎn)品開發(fā)過程更合理、減少不必要的環(huán)節(jié)，使產(chǎn)品開發(fā)過程更合理、高效；高效； 重新定位企業(yè)的資源，確定各個階段參加產(chǎn)品重新定位企業(yè)的資源，確定各個階段參加產(chǎn)品開發(fā)的資源；利用建模方法和工具對并行流程開發(fā)的資源；利用建模方法和工具對并行流程進行仿真與優(yōu)化。進行仿真與優(yōu)化。 2、組建集成產(chǎn)品開發(fā)團隊、組建集成產(chǎn)品開發(fā)團隊 (1) 成員來自不同的部門并被授權(quán)。成員來自不同的部門并被授權(quán)。 團隊成員對產(chǎn)團隊成員對

40、產(chǎn)品負責(zé)，相互依賴。品負責(zé)，相互依賴。 (3) 團隊成員在協(xié)同環(huán)境中工作。團隊成員在協(xié)同環(huán)境中工作。 (4) 采用并行工作技術(shù)和方法，實施信息預(yù)發(fā)布、采用并行工作技術(shù)和方法，實施信息預(yù)發(fā)布、設(shè)計評審及反響。設(shè)計評審及反響。 (5) 采用并行的產(chǎn)品開發(fā)模式，按工作流程開發(fā)產(chǎn)采用并行的產(chǎn)品開發(fā)模式，按工作流程開發(fā)產(chǎn)品。品。 (6) 定期組織團隊會議，進行信息交流、討論，進定期組織團隊會議，進行信息交流、討論，進行團隊決策。行團隊決策。 (7) 采用產(chǎn)品數(shù)字定義、數(shù)字預(yù)裝配、采用產(chǎn)品數(shù)字定義、數(shù)字預(yù)裝配、CAPP等設(shè)計等設(shè)計工具和團隊工具。工具和團隊工具。 (8) 團隊成員有平等權(quán)力闡述個人的見解，

41、以積極團隊成員有平等權(quán)力闡述個人的見解，以積極的態(tài)度解決團隊沖突，防止專制。支持其他團隊的的態(tài)度解決團隊沖突，防止專制。支持其他團隊的工作。工作。 3、建立支持團隊工作的協(xié)同工作環(huán)境、建立支持團隊工作的協(xié)同工作環(huán)境 協(xié)同工作環(huán)境由協(xié)同工作環(huán)境由 計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機網(wǎng)絡(luò)、 計算機硬件、計算機硬件、 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫、 產(chǎn)品開發(fā)軟件、產(chǎn)品開發(fā)軟件、 團隊工具、團隊工具、 協(xié)同工作工具等組成。協(xié)同工作工具等組成。 4、應(yīng)用各種技術(shù)工具完成產(chǎn)品并行開發(fā)、應(yīng)用各種技術(shù)工具完成產(chǎn)品并行開發(fā) (1) DFA (Design For Assembly) 面向裝配的設(shè)計主面向

42、裝配的設(shè)計主要是在設(shè)計過程中解決可裝配及裝配路徑問題，確要是在設(shè)計過程中解決可裝配及裝配路徑問題，確保產(chǎn)品的可裝配性，防止后期出現(xiàn)裝配類別的問題。保產(chǎn)品的可裝配性，防止后期出現(xiàn)裝配類別的問題。 (2) DFM (Design for Manufacturing) 面向制造的設(shè)面向制造的設(shè)計主要是在設(shè)計過程中解決設(shè)計特征的加工問題，計主要是在設(shè)計過程中解決設(shè)計特征的加工問題，確保產(chǎn)品的可制造性。確保產(chǎn)品的可制造性。 (3) 全數(shù)字化定義的計算機輔助設(shè)計工具，如全數(shù)字化定義的計算機輔助設(shè)計工具，如CAD，CAE，CAPP，CAM，QFD(質(zhì)量功能配置質(zhì)量功能配置)，CSCW(計算機支持協(xié)同工作環(huán)境

43、計算機支持協(xié)同工作環(huán)境)等。等。 (4) 利用利用PDM (產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理) 工具完成產(chǎn)品開發(fā)中工具完成產(chǎn)品開發(fā)中有關(guān)的數(shù)據(jù)、流程、人員、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、文本、資源有關(guān)的數(shù)據(jù)、流程、人員、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、文本、資源等管理。等管理。 三并行工程實施的途徑三并行工程實施的途徑 1、以集成制造信息系統(tǒng)和軟件要求為主、以集成制造信息系統(tǒng)和軟件要求為主 并行工程認為及時、相關(guān)和精確的信息效勞是并行并行工程認為及時、相關(guān)和精確的信息效勞是并行工程的根底，認為成功實施并行工程的關(guān)鍵是形成工程的根底，認為成功實施并行工程的關(guān)鍵是形成設(shè)計過程中有效可用的數(shù)據(jù)庫、軟件和專家系統(tǒng)。設(shè)計過程中有效可用的數(shù)據(jù)庫、軟件和專

44、家系統(tǒng)。 2、計算機輔助設(shè)計和計算機輔助制造工具集成、計算機輔助設(shè)計和計算機輔助制造工具集成 這種集成基于特征設(shè)計，由于制造工藝具有與設(shè)計這種集成基于特征設(shè)計，由于制造工藝具有與設(shè)計不同的特征，故滿足廣義特征的建模方法成為關(guān)鍵。不同的特征，故滿足廣義特征的建模方法成為關(guān)鍵。 3、沿著、沿著“全壽命工程推進并行工程全壽命工程推進并行工程 該方法突出產(chǎn)品從概念到處理的全過程設(shè)計。全壽該方法突出產(chǎn)品從概念到處理的全過程設(shè)計。全壽命工程強調(diào)從產(chǎn)品設(shè)計早期階段考慮產(chǎn)品生產(chǎn)周期命工程強調(diào)從產(chǎn)品設(shè)計早期階段考慮產(chǎn)品生產(chǎn)周期的各種需求的各種需求 4、沿著可制造設(shè)計和可裝配設(shè)計路徑，推進并行、沿著可制造設(shè)計和可

45、裝配設(shè)計路徑，推進并行工程。工程。 5、重視組織和文化改變的實施路徑。、重視組織和文化改變的實施路徑。 第四節(jié) 生產(chǎn)率管理與工業(yè)工程 工業(yè)工程是在制造工程學(xué)、管理科學(xué)和系統(tǒng)工程學(xué)等學(xué)科根底上開展起來的一門交叉的工程學(xué)科。 它是將人、設(shè)備、物料、信息和環(huán)境等生產(chǎn)系統(tǒng)要素進行優(yōu)化配置，對工業(yè)等生產(chǎn)過程進行系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計、評價與創(chuàng)新，從而提高工業(yè)生產(chǎn)率和社會經(jīng)濟效益專門化的綜合技術(shù)，它在降低運作本錢方面可以發(fā)揮重要作用。 目前，我國面臨著資源利用率低、質(zhì)量和效目前，我國面臨著資源利用率低、質(zhì)量和效益不高、產(chǎn)品等綜合結(jié)構(gòu)不合理、環(huán)境適應(yīng)益不高、產(chǎn)品等綜合結(jié)構(gòu)不合理、環(huán)境適應(yīng)較差、國際競爭力及創(chuàng)新能力亟

46、待增強，以較差、國際競爭力及創(chuàng)新能力亟待增強，以及戰(zhàn)略管理和內(nèi)部管理弱化、技術(shù)與管理脫及戰(zhàn)略管理和內(nèi)部管理弱化、技術(shù)與管理脫節(jié)、特色化缺乏、產(chǎn)品，市場技術(shù)等方面開節(jié)、特色化缺乏、產(chǎn)品，市場技術(shù)等方面開展不平衡等諸多問題和困境。展不平衡等諸多問題和困境。 我國眾多的民族企業(yè)，公司與各類組織，迫我國眾多的民族企業(yè)，公司與各類組織，迫切需要現(xiàn)代工業(yè)工程理論的大量普及和應(yīng)用，切需要現(xiàn)代工業(yè)工程理論的大量普及和應(yīng)用，并從工業(yè)工程中找到實現(xiàn)組織目標的規(guī)劃、并從工業(yè)工程中找到實現(xiàn)組織目標的規(guī)劃、設(shè)計、實施、測評與管理的方法與工具。設(shè)計、實施、測評與管理的方法與工具。 本節(jié)從工業(yè)工程的核心本節(jié)從工業(yè)工程的核心

47、“降低本錢、提高質(zhì)降低本錢、提高質(zhì)量和生產(chǎn)率出發(fā)，介紹生產(chǎn)率的定義、測量和生產(chǎn)率出發(fā)，介紹生產(chǎn)率的定義、測評及影響生產(chǎn)率的要素，重點討論工業(yè)工程評及影響生產(chǎn)率的要素，重點討論工業(yè)工程程序體系中最重要的根底技術(shù)程序體系中最重要的根底技術(shù)-工作研究。工作研究。包括方法研究和作業(yè)測定兩大部份。包括方法研究和作業(yè)測定兩大部份。 一、工業(yè)制造與工業(yè)工程 工業(yè)工程的研究對象 所有生產(chǎn)要素所組成的各種生產(chǎn)及經(jīng)營管理系統(tǒng)，包括社會經(jīng)濟系統(tǒng)的廣義現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)。其中制造工程是工業(yè)工程研究、開發(fā)與應(yīng)用的重要內(nèi)容。 工業(yè)工程從制造業(yè)向其他產(chǎn)業(yè)部門、政府與各類組織拓展 工業(yè)工程的開展 成為與機械工程、建筑工程、電氣工程

48、和化學(xué)工程齊名的美國五大工程之一。 日本、韓國、新加坡、臺灣以及香港等國家和地區(qū)20世紀中期開始重視了工業(yè)工程學(xué)科的理論研究和實際應(yīng)用，在產(chǎn)業(yè)化和經(jīng)濟開展領(lǐng)域，取得了巨大的成功。 在我國說，工業(yè)工程還是一門新興的學(xué)科，并已引起了廣泛的關(guān)注和重視。 一工業(yè)工程定義一工業(yè)工程定義 工業(yè)工程工業(yè)工程IE是綜合運用數(shù)學(xué)、物理學(xué)和是綜合運用數(shù)學(xué)、物理學(xué)和社會科學(xué)的根底知識及工程分析的方法，將社會科學(xué)的根底知識及工程分析的方法，將人力物資裝備能量和信息組成一個集人力物資裝備能量和信息組成一個集成系統(tǒng)成系統(tǒng), 并對這樣的系統(tǒng)進行規(guī)劃設(shè)計并對這樣的系統(tǒng)進行規(guī)劃設(shè)計評價和改進的活動。評價和改進的活動。 二工業(yè)工

49、程目標、功能和特征二工業(yè)工程目標、功能和特征 目標：目標： 追求企業(yè)的效率和社會系統(tǒng)的效益。追求企業(yè)的效率和社會系統(tǒng)的效益。 功能：功能： 規(guī)劃、設(shè)計、評價、創(chuàng)新。規(guī)劃、設(shè)計、評價、創(chuàng)新。 特征：特征： IE是一門工程類科學(xué)技術(shù)，主要解決工程技術(shù)中是一門工程類科學(xué)技術(shù)，主要解決工程技術(shù)中的管理問題；的管理問題； IE的對象為生產(chǎn)及經(jīng)營管理系統(tǒng)，且不局限于工的對象為生產(chǎn)及經(jīng)營管理系統(tǒng)，且不局限于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域；業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域； IE所使用的工具為自然科學(xué)的所使用的工具為自然科學(xué)的“描述性、工程描述性、工程技術(shù)的技術(shù)的“標準性以及社會科學(xué)的標準性以及社會科學(xué)的“交互性、系交互性、系統(tǒng)工程方法以及計算機技

50、術(shù)；統(tǒng)工程方法以及計算機技術(shù)； IE的任務(wù)和目標為通過各種資源的有效配置，實的任務(wù)和目標為通過各種資源的有效配置，實現(xiàn)系統(tǒng)的有效運行，到達制造系統(tǒng)的生產(chǎn)率提高和現(xiàn)系統(tǒng)的有效運行，到達制造系統(tǒng)的生產(chǎn)率提高和社會經(jīng)濟效益的提高。社會經(jīng)濟效益的提高。 三工業(yè)工程的內(nèi)容體系三工業(yè)工程的內(nèi)容體系 1、人因與效率工程、人因與效率工程 1工作研究工作研究Work Study 2工效學(xué)或人工效學(xué)或人機工程學(xué)、管理工效學(xué)、人因工程學(xué)機工程學(xué)、管理工效學(xué)、人因工程學(xué)等等 3組織設(shè)計組織設(shè)計Organization Design 4人力資源開發(fā)與管理人力資源開發(fā)與管理 2、生產(chǎn)及其制造系統(tǒng)工程、生產(chǎn)及其制造系統(tǒng)工程 1設(shè)施規(guī)劃與物流分析設(shè)施規(guī)劃與物流分析 2現(xiàn)代制造工程現(xiàn)代制造工程Modern Manufacturing Engineering 3生產(chǎn)方案與控制生產(chǎn)方案與控制Production Planning and Control 4質(zhì)量管理與可靠性質(zhì)量管理與可靠性Quality Control and Reliability 3、現(xiàn)代經(jīng)營工程、現(xiàn)代經(jīng)營工程 1工程經(jīng)濟工程經(jīng)濟Engineering Economics 2工業(yè)設(shè)計工業(yè)設(shè)計Industrial Design 3企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略管理企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略管理Business Strat