先進(jìn)制造系統(tǒng)

1、第六章 典型先進(jìn)制造系統(tǒng)第一節(jié) 概述1.1 制造系統(tǒng)模式經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，制造業(yè)所處的市場(chǎng)環(huán)境發(fā)生了劇烈的變化。大批量和重復(fù)訂單數(shù)在不斷減少，產(chǎn)品生命周期也在縮短，產(chǎn)品種類(lèi)卻在迅速增加。2010年制造系統(tǒng)模式隨著各種先進(jìn)的制造技術(shù)、管理技術(shù)、信息技術(shù)與系統(tǒng)技術(shù)的不斷應(yīng)用，制造業(yè)針對(duì)不同的競(jìng)爭(zhēng)重點(diǎn)，采用不同的競(jìng)爭(zhēng)策略，產(chǎn)生了層出不窮的先進(jìn)制造系統(tǒng)模式。簡(jiǎn)單地說(shuō)，制造系統(tǒng)模式是指制造系統(tǒng)的體制、經(jīng)營(yíng)、管理、生產(chǎn)組織和技術(shù)系統(tǒng)的形態(tài)和運(yùn)作的方式。1.2 制造系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)要素及其演變縱觀制造系統(tǒng)的發(fā)展歷程，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)要素是隨著動(dòng)態(tài)的市場(chǎng)變化而變化。20世紀(jì)70年代以前，成本競(jìng)爭(zhēng)。70年代，質(zhì)量問(wèn)題成為產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)

2、力的主要體現(xiàn)。80年代，產(chǎn)品交貨期成為競(jìng)爭(zhēng)的主要內(nèi)容。90年代開(kāi)始，顧客服務(wù)；90年代后期，可持續(xù)發(fā)展，環(huán)境保護(hù)、清潔生產(chǎn)成為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素。21世紀(jì)前后，知識(shí)創(chuàng)新成為企業(yè)生存的關(guān)鍵。制造系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)要素及其演變80年代1.3 先進(jìn)制造系統(tǒng)模式的競(jìng)爭(zhēng)策略從發(fā)展過(guò)程看，競(jìng)爭(zhēng)力的表現(xiàn)是多方面的，其熱點(diǎn)隨著社會(huì)的進(jìn)步而變化。由于制造模式所關(guān)心的是采取何種方式對(duì)制造資源和信息進(jìn)行處理，因此，制造系統(tǒng)所采取的制造模式對(duì)制造系統(tǒng)具有重要的影響。先進(jìn)制造系統(tǒng)并沒(méi)有一個(gè)固定的模式。制造系統(tǒng)的市場(chǎng)環(huán)境不同、技術(shù)水平不同、產(chǎn)品特點(diǎn)不同、經(jīng)營(yíng)策略不同，制造系統(tǒng)所采取的運(yùn)行模式和競(jìng)爭(zhēng)策略與重點(diǎn)也有所不同。先進(jìn)制造系

3、統(tǒng)模式的競(jìng)爭(zhēng)策略先進(jìn)制造模式競(jìng)爭(zhēng)策略精益生產(chǎn)系統(tǒng)LP以“簡(jiǎn)化”為主要手段，以“人”為中心，以“盡善盡美”為追求目標(biāo)，主要手段包括：精益的組織方式、設(shè)計(jì)方式、協(xié)作方式、“準(zhǔn)及時(shí)制”的生產(chǎn)管理方式計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS通過(guò)信息集成、過(guò)程優(yōu)化和資源優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)物流、信息流、價(jià)值流的集成和優(yōu)化運(yùn)行先進(jìn)制造系統(tǒng)模式的競(jìng)爭(zhēng)策略先進(jìn)制造模式競(jìng)爭(zhēng)策略并行工程CE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、集成設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式，使開(kāi)發(fā)者一開(kāi)始就要考慮到整個(gè)產(chǎn)品生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢處理的所有要素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃以及用戶要求先進(jìn)制造系統(tǒng)模式的競(jìng)爭(zhēng)策略先進(jìn)制造模式競(jìng)爭(zhēng)策略敏捷

4、制造系統(tǒng)AM靈活多變地快速滿足多樣化的產(chǎn)品需求，提高制造系統(tǒng)的柔性和快速反應(yīng)能力網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)NMS采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、制造技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)，突破空間地域?qū)ζ髽I(yè)市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)范圍和方式的約束，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的協(xié)同和各種社會(huì)資源的共享與集成，高速度、高質(zhì)量、低成本地為市場(chǎng)提供所需的產(chǎn)品和服務(wù)先進(jìn)制造系統(tǒng)模式的競(jìng)爭(zhēng)策略先進(jìn)制造模式競(jìng)爭(zhēng)策略綠色制造系統(tǒng)GMS綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，減小制造系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，提高資源利用率，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化虛擬制造系統(tǒng)VM在計(jì)算機(jī)的支持下對(duì)現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)的物流、信息流、能量流、工作流、資金流進(jìn)行全面的模擬，產(chǎn)生可視的虛擬產(chǎn)品，從而使企業(yè)快

5、速滿足市場(chǎng)的需求，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力先進(jìn)制造系統(tǒng)模式的競(jìng)爭(zhēng)策略先進(jìn)制造模式競(jìng)爭(zhēng)策略智能制造系統(tǒng)IM將制造系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中的智能制造技術(shù)與制造環(huán)境中人的智能以柔性方式集成起來(lái)，使整個(gè)企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程范圍實(shí)現(xiàn)智能化全能制造系統(tǒng)HMS按照“全能管理”原則和一定的運(yùn)行規(guī)則將若干“全能體”組織起來(lái)，能夠根據(jù)需要自行地改變組織結(jié)構(gòu)。通過(guò)加強(qiáng)基本單元的獨(dú)立自主性和相互協(xié)調(diào)機(jī)制，提高系統(tǒng)的柔性，以適應(yīng)外部環(huán)境的變化先進(jìn)制造系統(tǒng)模式的競(jìng)爭(zhēng)策略先進(jìn)制造模式競(jìng)爭(zhēng)策略生物制造系統(tǒng)BMS采取類(lèi)生物系統(tǒng)的方法解決制造系統(tǒng)中大規(guī)模、復(fù)雜的和動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)的自組織性、自治性、分布性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性每種先進(jìn)制造系統(tǒng)模式

6、的出發(fā)點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)不同。對(duì)于眾多的先進(jìn)制造系統(tǒng)模式，必須從本質(zhì)上理解其內(nèi)涵、哲理及特征，把握關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)施方法，才能決定實(shí)際的制造系統(tǒng)采取或借鑒什么樣的制造系統(tǒng)模式來(lái)經(jīng)營(yíng)、管理和優(yōu)化利用各種資源，以獲取系統(tǒng)投入的最大增值。第二節(jié) 精益生產(chǎn)系統(tǒng)2.1 精益生產(chǎn)的概念和內(nèi)涵精益生產(chǎn)是起源于豐田汽車(chē)公司的一種生產(chǎn)管理方法。一種獨(dú)特的多品種、小批量、高質(zhì)量和低消耗的生產(chǎn)方式。中心思想是在工廠的各個(gè)環(huán)節(jié)去掉一切無(wú)用的東西，每個(gè)員工及其崗位的安排原則必須保證增值，不能增值的崗位必須加以撤除。精益生產(chǎn)的基本思想精益生產(chǎn)的基本思想包括：(1)以“簡(jiǎn)化”為主要手段：簡(jiǎn)化是實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)的基本手段。精簡(jiǎn)組織機(jī)構(gòu)。去掉

7、一切不增值的崗位和員工。簡(jiǎn)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程。強(qiáng)調(diào)并行設(shè)計(jì)，成立高效率的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)小組。簡(jiǎn)化零部件的制造過(guò)程。采用“準(zhǔn)時(shí)制”生產(chǎn)方式，盡量減少庫(kù)存。協(xié)調(diào)總裝廠與協(xié)作廠的關(guān)系。避免相互之間的利益沖突。精益生產(chǎn)的基本思想(2)以“人”為中心：包括整個(gè)系統(tǒng)所涉及到的所有的人。人是制造系統(tǒng)的重要組成部分，是一切活動(dòng)的主體。將人視為比機(jī)器更為重要的財(cái)富。對(duì)員工持續(xù)不斷地培訓(xùn)教育，發(fā)揮員工的積極性和創(chuàng)造性。推行獨(dú)立自主的小組化(Team work)工作方式。原則上工人是終身雇傭的。增強(qiáng)工人的主人翁責(zé)任感和工作的主動(dòng)性。要求工人是多面手。提高工作任務(wù)安排的靈活性，避免單調(diào)枯燥的重復(fù)工作，提高工作的創(chuàng)造性。精益生產(chǎn)

8、的基本思想(3)以“盡善盡美”為追求目標(biāo)：在降低成本、減少庫(kù)存、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面持續(xù)不斷地努力。當(dāng)然，“盡善盡美”的理想目標(biāo)是難以達(dá)到的，但是，企業(yè)可以在對(duì)“盡善盡美”的無(wú)止境的追求中源源不斷地獲取效益。2.2 精益生產(chǎn)的特征傳統(tǒng)生產(chǎn)方式精益生產(chǎn)方式優(yōu)化范圍強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)導(dǎo)向，優(yōu)化資源配置，每個(gè)企業(yè)以財(cái)務(wù)關(guān)系為界，優(yōu)化自身的內(nèi)部管理；而相關(guān)企業(yè)，無(wú)論是供應(yīng)商還是經(jīng)銷(xiāo)商，則以對(duì)手相待以產(chǎn)品生產(chǎn)工序?yàn)榫€索，組織密切相關(guān)的供應(yīng)鏈，一方面降低企業(yè)協(xié)作中的交易成本；另一方面保證穩(wěn)定需求與及時(shí)供應(yīng)，以整個(gè)供應(yīng)鏈為優(yōu)化目標(biāo)組織策略強(qiáng)調(diào)管理中的嚴(yán)格層次關(guān)系。對(duì)員工的要求在于嚴(yán)格完成上級(jí)下達(dá)的任務(wù)，人被看作附屬于崗

9、位的“設(shè)備”強(qiáng)調(diào)個(gè)人對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的干預(yù)，盡力發(fā)揮人的能動(dòng)性，同時(shí)強(qiáng)調(diào)協(xié)調(diào)，對(duì)員工個(gè)人的評(píng)價(jià)也是基于長(zhǎng)期的表現(xiàn)。更多地將員工視為企業(yè)團(tuán)體的成員，而非機(jī)器精益生產(chǎn)的特征傳統(tǒng)生產(chǎn)方式精益生產(chǎn)方式庫(kù)存策略庫(kù)存管理強(qiáng)調(diào)一種風(fēng)險(xiǎn)管理，即面對(duì)生產(chǎn)中的不確定因素(主要包括設(shè)備與供應(yīng)的不確定因素)，適當(dāng)?shù)膸?kù)存是用以緩存各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的矛盾、避免風(fēng)險(xiǎn)和保證生產(chǎn)連續(xù)進(jìn)行的必要條件將生產(chǎn)中的一切庫(kù)存視為“浪費(fèi)”，出發(fā)點(diǎn)是整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，而不是簡(jiǎn)單地將“風(fēng)險(xiǎn)”看作外界的必然條件，并認(rèn)為庫(kù)存掩蓋了生產(chǎn)系統(tǒng)中的缺陷。一方面強(qiáng)調(diào)供應(yīng)對(duì)生產(chǎn)的保證，另一方面強(qiáng)調(diào)對(duì)零庫(kù)存的要求，從而不斷暴露生產(chǎn)中基本環(huán)節(jié)的矛盾并加以改進(jìn)，不斷降低庫(kù)

10、存以消滅庫(kù)存產(chǎn)生的“浪費(fèi)”精益生產(chǎn)的特征傳統(tǒng)生產(chǎn)方式精益生產(chǎn)方式業(yè)務(wù)控制用人制度基于雙方的“雇用”關(guān)系，業(yè)務(wù)管理中強(qiáng)調(diào)達(dá)到個(gè)人工作高效的分工原則，并以嚴(yán)格的業(yè)務(wù)稽核來(lái)促進(jìn)與保證，同時(shí)防止個(gè)人工作對(duì)企業(yè)產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)在專(zhuān)業(yè)分工上強(qiáng)調(diào)相互協(xié)作及業(yè)務(wù)流程的精簡(jiǎn)(包括不必要的核實(shí)工作)，消滅業(yè)務(wù)中的浪費(fèi)質(zhì)量控制將一定量的次品看成是生產(chǎn)中的必然結(jié)果。在保證生產(chǎn)連續(xù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)檢驗(yàn)成本與質(zhì)量次品所造成的浪費(fèi)之間的平衡，來(lái)優(yōu)化質(zhì)量檢測(cè)控制點(diǎn)基于組織分權(quán)與人的協(xié)作，認(rèn)為讓生產(chǎn)者自身保證產(chǎn)品質(zhì)量是可行的，且不犧牲生產(chǎn)的連續(xù)性。通過(guò)消除產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的生產(chǎn)環(huán)節(jié)來(lái)“消除一切次品所帶來(lái)的浪費(fèi)”2.3 實(shí)施過(guò)程精益生產(chǎn)

11、方式的目的是最大限度地消除浪費(fèi)。精益生產(chǎn)理論認(rèn)為，“浪費(fèi)”一般分為7種：過(guò)量生產(chǎn)，庫(kù)存，等待，材料的移動(dòng)，產(chǎn)品的缺陷，操作者的移動(dòng)，不必要的過(guò)程。除此之外，還有人力資源浪費(fèi)、能源浪費(fèi)等。實(shí)施精益生產(chǎn)就是通過(guò)采用精益技術(shù)工具對(duì)企業(yè)的所有過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到提高企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)的能力及提高在質(zhì)量、價(jià)格和服務(wù)方面的競(jìng)爭(zhēng)力的目的。改進(jìn)過(guò)程精益生產(chǎn)的改進(jìn)過(guò)程分為4個(gè)階段：采用價(jià)值流圖的分析技術(shù)、過(guò)程分析等方法，明確當(dāng)前過(guò)程中所存在的浪費(fèi)；采用精益技術(shù)，改進(jìn)和消除所發(fā)現(xiàn)的各種浪費(fèi)；對(duì)改進(jìn)的效果進(jìn)行評(píng)估；對(duì)于行之有效的方法進(jìn)行總結(jié)，使之規(guī)范化，納入公司管理系統(tǒng)之中。主要措施1.以顧客為“上帝”通過(guò)詳細(xì)周密的市場(chǎng)調(diào)

12、查使產(chǎn)品面向顧客，并與顧客保持密切聯(lián)系；將顧客需求作為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主要因素，將顧客引入產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程；從價(jià)格、質(zhì)量、交貨速度、售后服務(wù)等各個(gè)方面滿足顧客的需求。主要措施2.精益的組織方式在組織機(jī)構(gòu)方面實(shí)行精簡(jiǎn)化，去掉一切多余的環(huán)節(jié)和人員；從縱向減少層次，橫向打破部門(mén)壁壘，從遞階式管理結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為扁平的網(wǎng)狀管理結(jié)構(gòu)，提出團(tuán)隊(duì)工作方法。3.精益的設(shè)計(jì)方式強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。采用并行設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和制造環(huán)節(jié)的信息交換，減少設(shè)計(jì)返工，縮短制造周期。主要措施4.精益的協(xié)作方式協(xié)作廠的選定。根據(jù)長(zhǎng)期的合作關(guān)系及其一貫的表現(xiàn)選定，而不是靠投標(biāo)的方式。形成一種比較穩(wěn)定的、利益休戚相關(guān)的關(guān)系。利

13、益的分配。在照顧各方面都能取得合理利潤(rùn)的情況下，共同商討利益分配。交貨方式。采用準(zhǔn)時(shí)制方式，協(xié)作廠將協(xié)作件直接、及時(shí)地送到總裝線上，力求零庫(kù)存的目標(biāo)。交流最新觀念和技術(shù)。主要措施5.“準(zhǔn)時(shí)制(JIT)”的生產(chǎn)管理方式以最終用戶的需求為生產(chǎn)起點(diǎn)。強(qiáng)調(diào)物流平衡，追求零庫(kù)存，要求上一道工序加工完的零件立即可以進(jìn)入下一道工序。組織生產(chǎn)運(yùn)作是依靠看板(Kanban)進(jìn)行。即由看板傳遞工序間需求信息。生產(chǎn)節(jié)拍由人工干預(yù)、控制，保證物流平衡。采用拉動(dòng)式生產(chǎn)，生產(chǎn)中的計(jì)劃與調(diào)度實(shí)質(zhì)上是由各個(gè)生產(chǎn)單元自己完成，在形式上不采用集中計(jì)劃，但操作過(guò)程中生產(chǎn)單元之間的協(xié)調(diào)則極為必要。主要措施6.全面質(zhì)量管理TQM：精益

14、生產(chǎn)系統(tǒng)保證質(zhì)量的主要手段。強(qiáng)調(diào)質(zhì)量是生產(chǎn)出來(lái)而非檢驗(yàn)出來(lái)的，由生產(chǎn)中的質(zhì)量管理來(lái)保證最終質(zhì)量；生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量的檢驗(yàn)與控制在每一道工序都進(jìn)行；如果在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，根據(jù)情況可以立即停止生產(chǎn)，直至解決問(wèn)題，從而保證不出現(xiàn)對(duì)不合格品的無(wú)效加工；對(duì)于出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，組織相關(guān)的技術(shù)與生產(chǎn)人員作為一個(gè)小組，一起協(xié)作盡快解決。第三節(jié) 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)3.1 計(jì)算機(jī)集成制造的概念與內(nèi)涵隨著電子信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展以及各種先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)步，制造系統(tǒng)中的許多以自動(dòng)化為特征的制造單元技術(shù)得以廣泛應(yīng)用。如CAD、CAPP、CAM、工業(yè)機(jī)器人、FMS、MRP II等單元技術(shù)的應(yīng)用為企業(yè)帶來(lái)了顯著的效

15、益。人們同時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果局部發(fā)展這些單元技術(shù)，則會(huì)產(chǎn)生“自動(dòng)化孤島”，相互之間封閉、難以實(shí)現(xiàn)信息共享與交換，從而降低系統(tǒng)運(yùn)行的整體效率，甚至造成資源的浪費(fèi)。計(jì)算機(jī)集成制造的概念如果能夠?qū)崿F(xiàn)信息集成，各生產(chǎn)要素間資源的優(yōu)化配置，可以最大限度地發(fā)揮潛力，減少資源浪費(fèi)，獲得更好的整體效益。CIM的系統(tǒng)觀：企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)是一個(gè)不可分割的整體，從市場(chǎng)分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、經(jīng)營(yíng)管理到售后服務(wù)的全部生產(chǎn)活動(dòng)要統(tǒng)一考慮。CIM的信息觀：整個(gè)制造過(guò)程實(shí)質(zhì)是一個(gè)數(shù)據(jù)的采集、傳遞和加工處理的過(guò)程，最終形成的產(chǎn)品可看作是信息、數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。CIMS的內(nèi)涵計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS是基于CIM哲理而組成的現(xiàn)代制

16、造系統(tǒng)。CIMS是一種組織、管理與運(yùn)行企業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代制造系統(tǒng)，其宗旨是使企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低、上市快和服務(wù)好，從而提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；強(qiáng)調(diào)企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，即市場(chǎng)分析、經(jīng)營(yíng)決策、管理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、銷(xiāo)售、售后服務(wù)等全部活動(dòng)過(guò)程是一個(gè)不可分割的有機(jī)整體，要從系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行協(xié)調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化；CIMS的內(nèi)涵實(shí)施CIMS更加重視發(fā)揮人在企業(yè)生產(chǎn)中的主導(dǎo)作用；重視信息的管理運(yùn)行及信息流、物料流、資金流之間的集成；是基于現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)的一門(mén)綜合性技術(shù)。3.2 計(jì)算機(jī)集成制造的系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)制造企業(yè)通常具備設(shè)計(jì)、制造和經(jīng)營(yíng)管理三項(xiàng)主要功

17、能。由于產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)于一個(gè)制造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)和生存越來(lái)越重要，因此常常把質(zhì)量保證系統(tǒng)作為企業(yè)功能的主要方面之一。為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)的信息集成，還需要一個(gè)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)所組成的信息集成支撐環(huán)境。CIMS運(yùn)行還必須基于一系列集成方法，這些集成方法統(tǒng)稱(chēng)為集成技術(shù)。CIMS的系統(tǒng)構(gòu)成CIMS的系統(tǒng)構(gòu)成CIMS通常由管理信息分系統(tǒng)、技術(shù)信息分系統(tǒng)、制造自動(dòng)化分系統(tǒng)、質(zhì)量信息分系統(tǒng)，以及由計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理分系統(tǒng)組成的支撐分系統(tǒng)等部分有機(jī)組成，即四個(gè)功能子系統(tǒng)和一個(gè)支撐子系統(tǒng)。管理信息系統(tǒng)的輸入信息主要為市場(chǎng)信息；技術(shù)信息系統(tǒng)的輸入信息為各種技術(shù)信息；制造自動(dòng)化系統(tǒng)將原材料轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品。信息通過(guò)各個(gè)

18、分系統(tǒng)的加工、處理和傳遞，在支撐分系統(tǒng)的支持下實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳遞與共享，從而使整個(gè)制造系統(tǒng)處于一種協(xié)調(diào)、高效的運(yùn)行狀態(tài)。CIMS各分系統(tǒng)功能構(gòu)成管理信息分系統(tǒng)：企業(yè)在管理領(lǐng)域中應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總稱(chēng)。CIMS環(huán)境下的管理信息分系統(tǒng)是指在CIM為指導(dǎo)思想并在其制造環(huán)境下實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)管理與決策的系統(tǒng)。CIMS各分系統(tǒng)功能構(gòu)成制造自動(dòng)化分系統(tǒng)：由制造設(shè)備、裝置、工具、人員、相應(yīng)的信息，以及相應(yīng)的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和組織管理模式所組成的系統(tǒng)。CIMS各分系統(tǒng)功能構(gòu)成技術(shù)信息分系統(tǒng)：在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中引入計(jì)算機(jī)技術(shù)而形成的系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)輔助的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、工程與結(jié)構(gòu)分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)與數(shù)控編程等內(nèi)容。CIMS各分系

19、統(tǒng)功能構(gòu)成質(zhì)量信息分系統(tǒng)：主要是采集、存儲(chǔ)、評(píng)價(jià)與處理存在于設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中與質(zhì)量有關(guān)的信息，從而進(jìn)行一系列的質(zhì)量決策與控制，有效地保證質(zhì)量并促進(jìn)質(zhì)量的提高。CIMS各分系統(tǒng)功能構(gòu)成支撐分系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)庫(kù)管理和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)組成。3.3 CIMS的集成技術(shù)企業(yè)實(shí)施CIMS的目的在于取得總體效益，而企業(yè)能否獲得最大的效益，又取決于企業(yè)各種功能的協(xié)調(diào)。根據(jù)集成的目標(biāo)及深度，集成可以分為信息集成、過(guò)程集成及企業(yè)間集成。信息集成：CIMS中不同應(yīng)用系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。CIMS的集成技術(shù)過(guò)程集成：強(qiáng)調(diào)不同應(yīng)用系統(tǒng)之間業(yè)務(wù)流程的集成和企業(yè)經(jīng)營(yíng)過(guò)程的重組。過(guò)程集成通?；跇I(yè)務(wù)過(guò)程建模、業(yè)務(wù)過(guò)程仿真和業(yè)務(wù)過(guò)

20、程執(zhí)行來(lái)實(shí)現(xiàn)。企業(yè)間集成：強(qiáng)調(diào)企業(yè)之間的相互協(xié)作，是在網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)和全球制造趨勢(shì)下的更高層次的集成。企業(yè)間的集成要求增強(qiáng)企業(yè)間的信息交互、業(yè)務(wù)協(xié)作和組織集成。CIMS系統(tǒng)集成的方法(1)通過(guò)開(kāi)發(fā)一對(duì)一的專(zhuān)用集成接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和集成。但開(kāi)發(fā)量大，系統(tǒng)可維護(hù)性差。(2)采用獨(dú)立于任何具體應(yīng)用系統(tǒng)的共享信息庫(kù)或數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的方式實(shí)現(xiàn)信息共享?？梢员苊庵貜?fù)開(kāi)發(fā)功能相同的集成接口。(3)采用集成平臺(tái)支持的中間件的方式進(jìn)行信息共享?？梢詫?shí)現(xiàn)應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)的透明訪問(wèn)，解決應(yīng)用對(duì)于操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式的依賴性。第四節(jié) 并行工程系統(tǒng)4.1 并行工程的概念與內(nèi)涵并行工程CE是一種加速新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的制造系統(tǒng)模式。傳統(tǒng)的串

21、行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，信息流動(dòng)是單向、串行的，設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中缺乏必要與及時(shí)的信息反饋，在設(shè)計(jì)的早期不能全面地考慮下游的可制造性、可裝配性等多種因素，致使經(jīng)常需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，構(gòu)成了從概念設(shè)計(jì)到設(shè)計(jì)修改的大循環(huán)，而且可能在不同的環(huán)節(jié)多次重復(fù)這一過(guò)程，造成設(shè)計(jì)改動(dòng)量大、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、成本高，難以滿足激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求。并行工程的概念與內(nèi)涵定義：并行工程是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程進(jìn)行并行、集成設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式，使開(kāi)發(fā)者一開(kāi)始就要考慮到整個(gè)產(chǎn)品生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢處理的所有要素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃以及用戶需求等。并行工程的本質(zhì)是分析和優(yōu)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程，在信息集成的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)過(guò)程

22、的集成。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方式中，概念設(shè)計(jì)的開(kāi)支很小，但它卻是決定最終成本的最主要因素，而最后的生產(chǎn)階段花費(fèi)的成本最多，但對(duì)最終成本的動(dòng)態(tài)影響卻很小。并行工程的概念與內(nèi)涵這說(shuō)明按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方式，即使在生產(chǎn)過(guò)程中作很大的努力來(lái)提高效率，成本卻很難下降。而并行工程對(duì)設(shè)計(jì)階段高度重視，花費(fèi)了較高的成本，但提高了生產(chǎn)的一次成功率，生產(chǎn)過(guò)程中避免了傳統(tǒng)方式中常常出現(xiàn)的反復(fù)修改和浪費(fèi)，從而生產(chǎn)準(zhǔn)備和制造時(shí)間大大縮短，生產(chǎn)成本顯著下降。并行工程的概念與內(nèi)涵并行工程的概念與內(nèi)涵并行設(shè)計(jì)的運(yùn)行模式控制層集成支持層設(shè)計(jì)層知識(shí)層4.2 并行工程的特點(diǎn)1.強(qiáng)調(diào)合作精神和工作方式：為了設(shè)計(jì)出便于加工、裝配、使用、

23、維修、回收的產(chǎn)品，就必須將各個(gè)方面的專(zhuān)家，甚至包括潛在的客戶集中起來(lái)，形成專(zhuān)門(mén)的工作小組共同工作，隨時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品和零件從各個(gè)方面進(jìn)行審查。2.強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程的并行性：一是在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)專(zhuān)家把關(guān)，同時(shí)考慮產(chǎn)品生命周期的各個(gè)方面；二是在設(shè)計(jì)階段就可同時(shí)進(jìn)行工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，并對(duì)工藝設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行仿真，直至用原型法生產(chǎn)出產(chǎn)品的樣件。并行工程的特點(diǎn)3.強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程的系統(tǒng)性：設(shè)計(jì)、制造、管理等過(guò)程不再是相互孤立的單元，而是將它們納入一個(gè)系統(tǒng)來(lái)考慮。4.強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程的快速“短”反饋：對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果及時(shí)進(jìn)行審查并及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)人員，大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，還可以保證將錯(cuò)誤消滅在“萌芽”狀態(tài)。4.3 并行工程的效益縮短

24、產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間：大大縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，使兩部分相重合。降低成本：首先，將錯(cuò)誤限制在設(shè)計(jì)階段；其次，強(qiáng)調(diào)“一次成功率”，通過(guò)軟件仿真和快速樣件生成，省去昂貴的樣機(jī)試制。提高質(zhì)量：盡可能將所有質(zhì)量問(wèn)題消滅在設(shè)計(jì)階段，使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品便于制造，易于維護(hù)。并行工程的效益保證功能的實(shí)用性：使設(shè)計(jì)方法反映實(shí)際用戶需求，去除冗余功能，降低產(chǎn)品的復(fù)雜性，提高其可靠性和實(shí)用性。增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力：快速推出適合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品與服務(wù)，降低生產(chǎn)制造成本，提高企業(yè)的生產(chǎn)柔性，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力得到加強(qiáng)。4.4 并行工程的關(guān)鍵技術(shù)CAX和DFX技術(shù)CAX是CAD、CAPP、CAM、CAE等技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，即計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)

25、。DFX是DFA、DFM等技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，即面向XX的設(shè)計(jì)。CE過(guò)程建模、仿真與優(yōu)化技術(shù)借助計(jì)算機(jī)建模、仿真與優(yōu)化，可以對(duì)現(xiàn)有或目標(biāo)過(guò)程進(jìn)行分析和優(yōu)化，從而得到符合需要的優(yōu)化過(guò)程。并行工程的關(guān)鍵技術(shù)CE過(guò)程管理技術(shù)目的是對(duì)并行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度，協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)者之間的過(guò)程，使設(shè)計(jì)過(guò)程協(xié)調(diào)、有序地進(jìn)行。PDM技術(shù) 提供分布式計(jì)算機(jī)協(xié)作環(huán)境下，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與共享。第五節(jié) 敏捷制造系統(tǒng)5.1 敏捷制造的概念與內(nèi)涵20世紀(jì)初，以美國(guó)為首創(chuàng)建的大規(guī)模生產(chǎn)方式得以迅速發(fā)展，這種生產(chǎn)模式以大量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品取得規(guī)模效益為出發(fā)點(diǎn)，曾經(jīng)使得美國(guó)的制造業(yè)一度輝煌。在20世紀(jì)80年代中期，美國(guó)的制造業(yè)在與

26、日本的競(jìng)爭(zhēng)中，優(yōu)勢(shì)逐漸喪失。為了奪回制造業(yè)的優(yōu)勢(shì)，里海大學(xué)受美國(guó)國(guó)會(huì)和美國(guó)國(guó)防部的委托，編寫(xiě)了一份“21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略的報(bào)告”，在報(bào)告中提出了敏捷制造的概念。敏捷制造的概念與內(nèi)涵敏捷制造的內(nèi)涵是一種哲理。敏捷制造系統(tǒng)的敏捷性是指制造企業(yè)能快速滿足顧客要求的高質(zhì)量、高性能產(chǎn)品和服務(wù)的要求，并能從急劇變化的市場(chǎng)中擊敗其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，從而盈利獲勝的能力。敏捷制造思想的出發(fā)點(diǎn)是基于多元化和個(gè)性化市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)的分析，認(rèn)為制造系統(tǒng)應(yīng)盡可能具有高的柔性和快速反應(yīng)能力，從而在變幻莫測(cè)、競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中具有高的競(jìng)爭(zhēng)能力。敏捷制造的概念與內(nèi)涵敏捷制造是制造系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)和靈活多變的目標(biāo)而采取的一種新的制造模

27、式。對(duì)敏捷制造的理解所取得的基本共識(shí)：(1).強(qiáng)調(diào)制造系統(tǒng)要快速滿足多元化和個(gè)人化的市場(chǎng)需求，就要具有足夠的柔性，能夠迅速實(shí)現(xiàn)自我調(diào)整以適應(yīng)不斷的變化；(2).強(qiáng)調(diào)高素質(zhì)的員工，要造就一支高度靈活、訓(xùn)練有素、能力強(qiáng)且具有高度責(zé)任感的員工隊(duì)伍，并充分發(fā)揮其作用；敏捷制造的概念與內(nèi)涵(3).敏捷制造的實(shí)現(xiàn)需要多個(gè)相關(guān)企業(yè)的協(xié)同工作，最終目標(biāo)是使企業(yè)能在無(wú)法預(yù)測(cè)、持續(xù)變化的市場(chǎng)環(huán)境中保持并不斷地提高其競(jìng)爭(zhēng)的能力；(4).通過(guò)在計(jì)算機(jī)上完成產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到最終實(shí)現(xiàn)的整個(gè)過(guò)程，從而加快制造系統(tǒng)對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)速度。5.2 敏捷制造系統(tǒng)的基本特征敏捷制造企業(yè)具有以下18條企業(yè)特征：開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)；全企業(yè)集成；

28、技術(shù)的領(lǐng)先作用；技術(shù)的敏感；縮短循環(huán)周期；柔性的重新配置組合；產(chǎn)品設(shè)計(jì)一次成功；可存取和可使用的信息；敏捷制造系統(tǒng)的基本特征產(chǎn)品終身質(zhì)量保證；考慮長(zhǎng)期利益的管理與領(lǐng)導(dǎo)；根據(jù)用戶反映建立組織機(jī)構(gòu)；并行工作；動(dòng)態(tài)多方合作；繼續(xù)教育；尊重雇員；向工作小組及其成員放權(quán)；知識(shí)面廣闊的雇員；對(duì)環(huán)境仁慈。敏捷制造系統(tǒng)的基本特征敏捷制造企業(yè)的基本特征：產(chǎn)品批量大小與成本關(guān)系不大。敏捷性的一個(gè)突出表現(xiàn)就是靈活多變地滿足多樣化的產(chǎn)品需求。通過(guò)可重組、重用和擴(kuò)充的柔性加工設(shè)備、動(dòng)態(tài)多變的組織方式等措施來(lái)保證。新產(chǎn)品快速上市。快速響應(yīng)客戶需求，快速地占領(lǐng)市場(chǎng)。通過(guò)并行工程、快速原型、虛擬產(chǎn)品制造、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟等措施來(lái)達(dá)到

29、目標(biāo)。全生命周期顧客滿意。強(qiáng)調(diào)整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)使顧客滿意。5.3 實(shí)現(xiàn)敏捷制造的主要措施1.快速重組生產(chǎn)技術(shù)：發(fā)展柔性可編程的、可重組的、模塊化單元，以及智能型過(guò)程控制單元、復(fù)雜過(guò)程仿真系統(tǒng)等。2.快速響應(yīng)的組織方式：企業(yè)內(nèi)部動(dòng)態(tài)的組織方式，企業(yè)外部的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟，重視人的因素。3.技術(shù)的創(chuàng)新：掌握最新的技術(shù)信息并擁有自己獨(dú)有的高新技術(shù)，培養(yǎng)具有廣闊知識(shí)和創(chuàng)造性人才、組成強(qiáng)有力的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。4.組織、人、技術(shù)的集成：通過(guò)集成來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)的全局協(xié)調(diào)。組成一個(gè)有機(jī)的、充滿活力的制造系統(tǒng)，才能使整個(gè)企業(yè)具有敏捷性。第六節(jié) 網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng) 6.1 網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的概念網(wǎng)絡(luò)化制造是在網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)下

30、產(chǎn)生并得到廣泛應(yīng)用的一種先進(jìn)制造模式。網(wǎng)絡(luò)化制造概念的形成和初步應(yīng)用是在20世紀(jì)90年代中期。在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)全球化、信息和流程網(wǎng)絡(luò)化的大趨勢(shì)下，網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)和系統(tǒng)能夠進(jìn)一步提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。一般認(rèn)為：網(wǎng)絡(luò)化制造是企業(yè)為應(yīng)對(duì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)和制造全球化的挑戰(zhàn)，以快速響應(yīng)市場(chǎng)需求和提高企業(yè)(企業(yè)群體)競(jìng)爭(zhēng)力為主要目標(biāo)的一種先進(jìn)制造模式。網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的概念定義：通過(guò)采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、制造技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)，構(gòu)建面向企業(yè)特定需求的、基于網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)，并在系統(tǒng)的支持下，突破空間地域?qū)ζ髽I(yè)市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)范圍和方式的約束，開(kāi)展覆蓋產(chǎn)品整個(gè)生命周期全部或部分環(huán)節(jié)的企業(yè)業(yè)務(wù)活動(dòng)(如產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售、采購(gòu)、管理等)

31、，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的協(xié)同和各種社會(huì)資源的共享與集成，高速度、高質(zhì)量、低成本地為市場(chǎng)提供所需的產(chǎn)品和服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的概念網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括因特網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)外聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，企業(yè)協(xié)同包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)協(xié)同、制造協(xié)同、供應(yīng)鏈協(xié)同和商務(wù)協(xié)同，社會(huì)資源包括制造資源、智力資源和環(huán)境資源。網(wǎng)絡(luò)化制造既包括了通用的基礎(chǔ)型的網(wǎng)絡(luò)化制造模式，又包括結(jié)合企業(yè)具體需求構(gòu)建的各種形式的網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)，還包括一批支持網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的規(guī)劃、組織、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行和管理的技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的概念網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)是企業(yè)在網(wǎng)絡(luò)化制造模式的指導(dǎo)思想、相關(guān)理論和方法的指導(dǎo)下，在網(wǎng)絡(luò)化制造基礎(chǔ)平臺(tái)和軟件工具的支持下，結(jié)合企業(yè)具體的業(yè)務(wù)需求，設(shè)計(jì)

32、實(shí)施的基于網(wǎng)絡(luò)的制造系統(tǒng)。這里的制造是大制造的概念，既包括傳統(tǒng)的車(chē)間生產(chǎn)制造，又包括企業(yè)的其他業(yè)務(wù)。根據(jù)企業(yè)的不同需求和應(yīng)用范圍，網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施可以具有不同的形態(tài)。6.2 網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的內(nèi)涵網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)是支持企業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)行和管理的基于網(wǎng)絡(luò)的制造技術(shù)的總稱(chēng)。覆蓋企業(yè)經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)的所有活動(dòng)及產(chǎn)品全生命周期，以快速響應(yīng)市場(chǎng)為主要目標(biāo)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化制造提高企業(yè)的市場(chǎng)響應(yīng)速度，進(jìn)而提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)突破地理空間上的差距給企業(yè)的市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)和企業(yè)間協(xié)同造成的障礙；網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的內(nèi)涵強(qiáng)調(diào)企業(yè)間的協(xié)作與社會(huì)范圍內(nèi)的資源共享。消除相對(duì)固定的組織結(jié)構(gòu)和相對(duì)集中的制造資源的企業(yè)的影響，通過(guò)企

33、業(yè)間的協(xié)作和資源共享，提高企業(yè)(企業(yè)群)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力和制造能力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的低成本和高速度；結(jié)合不同企業(yè)具體情況和應(yīng)用需求，網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)可以有不同的形態(tài)和應(yīng)用模式，在不同的形態(tài)和應(yīng)用模式下，可以構(gòu)建成具有不同功能的多種網(wǎng)絡(luò)化制造應(yīng)用系統(tǒng)。6.3 網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的特點(diǎn)敏捷性：有兩個(gè)含義：通過(guò)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化制造，提高企業(yè)的創(chuàng)新產(chǎn)品研制生產(chǎn)能力、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，以最快的速度響應(yīng)市場(chǎng)和客戶的需求，進(jìn)而提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的敏捷性；企業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)施的網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)本身也應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用需求的變化，靈活、快捷地對(duì)系統(tǒng)的功能和運(yùn)行方式進(jìn)行快速重構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的特點(diǎn)協(xié)同性：網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)實(shí)施應(yīng)用的主要技術(shù)目標(biāo)是

34、實(shí)現(xiàn)協(xié)同，這也是網(wǎng)絡(luò)化制造模式區(qū)別于其他先進(jìn)制造模式的主要特點(diǎn)之一。通過(guò)協(xié)同，提高企業(yè)間合作的效率，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低制造成本，縮短整個(gè)供應(yīng)鏈的交貨周期。按照網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)支持的協(xié)同范圍和層次，可將協(xié)同分為企業(yè)間協(xié)同、供應(yīng)鏈協(xié)同、產(chǎn)品設(shè)計(jì)協(xié)同、產(chǎn)品制造協(xié)同、客戶與供應(yīng)商協(xié)同。不同的協(xié)同有不同的技術(shù)內(nèi)涵和目標(biāo)，也有各自的實(shí)施技術(shù)和支持環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的特點(diǎn)高效性：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化制造的方式，企業(yè)可以直接與用戶建立連接，也可以使用戶直接參與到企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，從而減少消息傳遞過(guò)程造成的信息失真和時(shí)間上的延誤。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化制造的方式，企業(yè)還可直接與供應(yīng)商建立連接，減少中間環(huán)節(jié)，降低零部件的采

35、購(gòu)成本。也可以對(duì)遠(yuǎn)程的資源和過(guò)程進(jìn)行控制和管理，也可以像面對(duì)本地用戶一樣，方便地與遠(yuǎn)在千萬(wàn)里之外的客戶、合作伙伴、供應(yīng)商進(jìn)行協(xié)同工作。網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)的特點(diǎn)多樣性：系統(tǒng)體現(xiàn)多種多樣的形式。雖然網(wǎng)絡(luò)化制造具有相對(duì)通用的理論基礎(chǔ)和方法，但是在結(jié)合具體企業(yè)實(shí)踐的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)施的網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)，卻具有多種多樣的形式。如針對(duì)具體企業(yè)的需求，可以實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品定制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化售后服務(wù)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化采購(gòu)系統(tǒng)等。6.4 NMS的功能結(jié)構(gòu)和技術(shù)體系NMS的功能結(jié)構(gòu)具有多樣性，一個(gè)較為完整的網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系

36、統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)支撐系統(tǒng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)和企業(yè)外部網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)三個(gè)層次。網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)層作為整個(gè)制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行的支撐環(huán)境，企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造的信息化和網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)，企業(yè)的外部網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)支持企業(yè)向企業(yè)間協(xié)同和資源共享的實(shí)現(xiàn)。一種NMS的功能結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化制造的技術(shù)體系6.5 NMS的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造；網(wǎng)絡(luò)化供應(yīng)鏈管理。6.5.1 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計(jì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接受用戶需求、組織多個(gè)協(xié)同產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)、運(yùn)用領(lǐng)域知識(shí)協(xié)同決策、輸出產(chǎn)品數(shù)據(jù)的綜合過(guò)程。設(shè)計(jì)發(fā)起方快速瀏覽查詢所需信息，并選擇設(shè)計(jì)伙伴；對(duì)選定的對(duì)象通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速有效的查詢、遠(yuǎn)程訪問(wèn)和調(diào)用；再

37、次，建立協(xié)同設(shè)計(jì)集成過(guò)程，監(jiān)控自身的開(kāi)發(fā)過(guò)程與設(shè)計(jì)伙伴之間明晰的內(nèi)外交互協(xié)作；最后，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的整體優(yōu)化、沖突協(xié)調(diào)和協(xié)同決策。6.5.2 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造通過(guò)制造企業(yè)之間的技術(shù)協(xié)作、資源互補(bǔ)的機(jī)制，大幅度提高制造設(shè)備的利用率，縮短制造周期，提高企業(yè)的制造能力。通過(guò)合理的調(diào)度協(xié)作企業(yè)的核心制造資源，可以為用戶提供價(jià)格低、質(zhì)量高、交貨期短的制造服務(wù)。6.5.3 網(wǎng)絡(luò)化供應(yīng)鏈管理網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境下，供應(yīng)鏈管理延伸和發(fā)展成為面向全球的網(wǎng)絡(luò)化供應(yīng)鏈管理，所管理的資源從企業(yè)的內(nèi)部擴(kuò)展到企業(yè)的外部。在傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈管理中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使供銷(xiāo)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了信息化和自動(dòng)化。網(wǎng)絡(luò)化的供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)充分考慮了動(dòng)態(tài)特性，以及各環(huán)

38、節(jié)信息系統(tǒng)間的集成。第七節(jié) 綠色制造系統(tǒng) 7.1 綠色制造的概念隨著全球環(huán)境的日益惡化，人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境問(wèn)題的研究，綠色化已成為21世紀(jì)制造系統(tǒng)的一個(gè)重要特征和必然的發(fā)展趨勢(shì)之一。綠色制造是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢回收處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響極小，資源利用率極高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。綠色制造實(shí)質(zhì)上是人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。7.2 綠色制造的內(nèi)涵綠色制造是制造問(wèn)題、環(huán)境保護(hù)問(wèn)題和資源優(yōu)化利用等三個(gè)重要問(wèn)題領(lǐng)域的交叉；綠色制造強(qiáng)調(diào)源頭控制的理念，使得產(chǎn)品生命周期本身的資源消

39、耗極少化和環(huán)境排放物的極少化；綠色制造外延了產(chǎn)品生命周期的概念，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、裝配/包裝、運(yùn)輸、分銷(xiāo)、使用，以及原材料的采掘、材料制備、產(chǎn)品報(bào)廢、回收處理和利用等過(guò)程；綠色制造是現(xiàn)有制造系統(tǒng)的一種發(fā)展。7.3 綠色制造產(chǎn)品閉環(huán)生命周期7.4 GMS的體系結(jié)構(gòu)及研究?jī)?nèi)容綠色制造的體系結(jié)構(gòu)是對(duì)綠色制造內(nèi)容、目標(biāo)和過(guò)程等多方面進(jìn)行描述的一種方法。綠色制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)包括：兩個(gè)層次的全過(guò)程控制、三項(xiàng)具體內(nèi)容和兩個(gè)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。兩個(gè)層次的全過(guò)程控制：一是指具體的制造過(guò)程即物料轉(zhuǎn)化過(guò)程，充分利用資源，減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)具體綠色制造的過(guò)程；另一是指產(chǎn)品生命周期全過(guò)程中每個(gè)環(huán)境均考慮資源和環(huán)境問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)

40、最大限度地優(yōu)化利用資源和減少環(huán)境污染的廣義綠色制造過(guò)程。GMS的體系結(jié)構(gòu)及研究?jī)?nèi)容三項(xiàng)內(nèi)容：是用制造系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，綜合分析產(chǎn)品生命周期全過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)的環(huán)境及資源問(wèn)題所涉及的主要內(nèi)容，包括綠色資源、綠色生產(chǎn)過(guò)程、綠色商品。兩個(gè)目標(biāo)：是指環(huán)境保護(hù)、資源優(yōu)化利用。綠色制造研究?jī)?nèi)容非常廣泛，主要包括六個(gè)方面：綠色設(shè)計(jì)技術(shù)、綠色材料技術(shù)、綠色工藝技術(shù)、綠色包裝技術(shù)、綠色回收處理技術(shù)和綠色管理技術(shù)。一種綠色制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)一種綠色制造的實(shí)施模式第八節(jié) 虛擬制造系統(tǒng) 8.1 虛擬制造系統(tǒng)的概念與內(nèi)涵虛擬制造是以制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)支持的系統(tǒng)建模技術(shù)和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，集現(xiàn)代制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、并行工

41、程、人工智能、人工現(xiàn)實(shí)技術(shù)和多媒體技術(shù)等多種高效技術(shù)為一體，由多學(xué)科知識(shí)形成的一種綜合系統(tǒng)技術(shù)。一方面以減少傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中的多反饋和再設(shè)計(jì)過(guò)程為目的；另一方面，在制造系統(tǒng)建立與運(yùn)行之前，先在仿真平臺(tái)上評(píng)估其設(shè)計(jì)、布局的合理性及投產(chǎn)后的效益與風(fēng)險(xiǎn)，從而更可靠地決策，更經(jīng)濟(jì)的組織生產(chǎn)。虛擬制造系統(tǒng)的概念與內(nèi)涵虛擬制造的基本思路：將現(xiàn)實(shí)制造環(huán)境及其制造過(guò)程，通過(guò)建立系統(tǒng)模型映射到計(jì)算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)所支撐的虛擬環(huán)境中，在虛擬環(huán)境下模擬現(xiàn)實(shí)制造環(huán)境及其制造過(guò)程的一切活動(dòng)和產(chǎn)品的制造全過(guò)程，并對(duì)產(chǎn)品制造及制造系統(tǒng)的行為進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。虛擬制造系統(tǒng)是基于虛擬制造技術(shù)所構(gòu)造的制造系統(tǒng)，即能夠在計(jì)算機(jī)的支持下對(duì)

42、現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)的物流、信息流、能量流、工作流、資金流進(jìn)行全面的模擬，所產(chǎn)生的產(chǎn)品是可視的虛擬產(chǎn)品，具有與真實(shí)產(chǎn)品相一致的特性。虛擬制造系統(tǒng)的概念與內(nèi)涵虛擬制造系統(tǒng)實(shí)際制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真虛擬現(xiàn)實(shí)基于網(wǎng)絡(luò)的VPS虛擬信息系統(tǒng)確認(rèn)和驗(yàn)證技術(shù)人員客戶抽象與綜合虛擬產(chǎn)品實(shí)際信息系統(tǒng)樣機(jī)需求工人工廠RPS實(shí)際產(chǎn)品8.2 虛擬制造系統(tǒng)的特點(diǎn)虛擬制造系統(tǒng)是使企業(yè)快速滿足市場(chǎng)的需求，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一種新型現(xiàn)代制造模式。虛擬制造系統(tǒng)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)：在不消耗實(shí)際資源的情況下，可以改進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程、充分利用資源、發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題。通過(guò)虛擬制造系統(tǒng)的運(yùn)行，提前消除實(shí)際制造系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，提高實(shí)際制造系統(tǒng)

43、的輸出質(zhì)量，可縮短產(chǎn)品的制造周期，降低成本，提高質(zhì)量；虛擬制造系統(tǒng)的特點(diǎn)通過(guò)仿真一些新的或關(guān)鍵制造技術(shù)，來(lái)評(píng)價(jià)和驗(yàn)證新技術(shù)或關(guān)鍵技術(shù)對(duì)生產(chǎn)所帶來(lái)的結(jié)果，幫助企業(yè)作出正確的規(guī)劃和決策，以及在學(xué)術(shù)方面進(jìn)行有價(jià)值的科學(xué)研究。8.3 技術(shù)體系與實(shí)現(xiàn)虛擬制造的實(shí)現(xiàn)涉及到綜合應(yīng)用很多方面的技術(shù)，其技術(shù)體系分為基礎(chǔ)技術(shù)集、建模技術(shù)集、仿真技術(shù)集和決策技術(shù)集。虛擬制造技術(shù)體系的關(guān)鍵技術(shù)包括：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和系統(tǒng)建模技術(shù)。虛擬制造技術(shù)體系8.3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用來(lái)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中建立一種逼真的虛擬環(huán)境，在這一環(huán)境中，人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感受像是在真實(shí)的環(huán)境中一樣。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由人、人-機(jī)接口和計(jì)算機(jī)

44、組成。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要包括：人機(jī)接口技術(shù)：包括可視化顯示器、觸覺(jué)接口、運(yùn)動(dòng)接口、位置跟蹤與變換技術(shù)。虛擬環(huán)境生成技術(shù)：包括人機(jī)交互模式、三維動(dòng)態(tài)圖像生成、虛擬空間引導(dǎo)方法等。8.3.2 系統(tǒng)建模技術(shù)建模技術(shù)是虛擬制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。在虛擬制造系統(tǒng)中涉及建立的模型主要有：產(chǎn)品模型、資源模型、環(huán)境模型、信息流模型、制造過(guò)程模型、組織模型等。(1)產(chǎn)品模型：產(chǎn)品對(duì)象模型的集合，能通過(guò)映射、抽象等方法支持模擬仿真的各項(xiàng)活動(dòng)，如有限元分析、運(yùn)動(dòng)仿真、加工過(guò)程仿真。(2)制造過(guò)程模型：通過(guò)對(duì)產(chǎn)品模型定義工藝參數(shù)、加工路線、加工設(shè)備等屬性，建立虛擬產(chǎn)品的制造過(guò)程模型，包括工藝仿真、制造設(shè)備模型。系統(tǒng)建模技術(shù)(3)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)：通過(guò)仿真對(duì)虛擬系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)和決策，包括產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)仿真，制造過(guò)程仿真，裝配仿真，虛擬樣機(jī)等。(4)虛擬制造系統(tǒng)評(píng)價(jià)與決策技術(shù)：仿真結(jié)果的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)和程序，仿真結(jié)果的評(píng)測(cè)方法，仿真結(jié)果的誤差分析、影響因素分析，仿真結(jié)果的決策方法等。8.4 虛擬制造系統(tǒng)