先進(jìn)制造哲理及生產(chǎn)模式

先進(jìn)制造哲理及生產(chǎn)模式第1頁(yè)/共137頁(yè)第二章先進(jìn)制造哲理及生產(chǎn)模式

2.1制造業(yè)生產(chǎn)模式的演變及產(chǎn)生背景2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）2.4并行工程（CE）2.5敏捷制造（AM）2.6智能制造系統(tǒng)（IMS）2.7虛擬制造（VM）2.8精益生產(chǎn)（LP）2.9綠色制造（GM）第2頁(yè)/共137頁(yè)2.1制造業(yè)生產(chǎn)模式的演變及產(chǎn)生背景一、制造業(yè)生產(chǎn)模式的演變?nèi)祟愔圃鞓I(yè)及制造系統(tǒng)生產(chǎn)模式的發(fā)展已有了漫長(zhǎng)的歷史。但長(zhǎng)期以來(lái)，人類社會(huì)處于手工技術(shù)和手工業(yè)的水平，制造業(yè)及制造生產(chǎn)模式的真正形成與發(fā)展，還只有近兩百年的歷史。回顧歷史，人類制造業(yè)的生產(chǎn)方式的發(fā)展大致經(jīng)歷了四個(gè)主要階段。第3頁(yè)/共137頁(yè)2.1制造業(yè)生產(chǎn)模式的演變及產(chǎn)生背景1．手工與單件生產(chǎn)方式

1765年瓦特蒸氣動(dòng)力機(jī)的發(fā)明，促使制造業(yè)取得了革命性的變化，引發(fā)了工業(yè)革命，出現(xiàn)了工場(chǎng)式的制造廠，從手工業(yè)到機(jī)器作業(yè)，從作坊到批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率有了較大提高，揭開(kāi)了近代工業(yè)化大生產(chǎn)的序幕。其基本特征是：

(1)采用手動(dòng)操作的通用機(jī)床，按用戶要求進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)的產(chǎn)品可靠性和一致性不能得到保證。

(2)生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本低。

(3)生產(chǎn)者是整臺(tái)機(jī)器的作坊業(yè)主。

(4)工廠組織結(jié)構(gòu)松散，管理層次簡(jiǎn)單。第4頁(yè)/共137頁(yè)2.1制造業(yè)生產(chǎn)模式的演變及產(chǎn)生背景2．大批量生產(chǎn)方式從19世紀(jì)中葉到20世紀(jì)中葉，由于E.Whitney提出“互換性”與大批量生產(chǎn)，OliverEvons將傳送帶引入生產(chǎn)系統(tǒng)，F(xiàn).W.Taylor的“科學(xué)管理”，H.Ford開(kāi)創(chuàng)的汽車裝配自動(dòng)流水生產(chǎn)線，使制造業(yè)開(kāi)始了第一次生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)換，這種模式推動(dòng)了工業(yè)化進(jìn)程，為社會(huì)提供了大量的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品，促進(jìn)了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展，成為各國(guó)仿效的生產(chǎn)方式。其主要特征是：

(1)實(shí)行從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造到管理的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化生產(chǎn)。

(2)采用移動(dòng)式的裝配線和高效的專用設(shè)備。

(3)實(shí)行縱向一體化管理。把一切與最終產(chǎn)品相關(guān)的工作都?xì)w并到廠內(nèi)自制。第5頁(yè)/共137頁(yè)2.1制造業(yè)生產(chǎn)模式的演變及產(chǎn)生背景3．柔性自動(dòng)化生產(chǎn)方式從50年代開(kāi)始，人們逐漸認(rèn)識(shí)到剛性自動(dòng)化的不足：勞動(dòng)分工過(guò)細(xì)，導(dǎo)致了大量功能障礙；對(duì)市場(chǎng)和用戶需求的應(yīng)變能力較低；縱向一體化的組織結(jié)構(gòu)形成了臃腫官僚的“大而全”的塔形多層體制。面對(duì)市場(chǎng)的多變性和顧客需求的個(gè)性化、產(chǎn)品品種和工藝過(guò)程的多樣化以及生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度的動(dòng)態(tài)性，迫使人們尋找新的生產(chǎn)方式，提高工業(yè)企業(yè)的柔性和生產(chǎn)率。

1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院試制成功世界上第一臺(tái)數(shù)控銑床，揭開(kāi)了柔性自動(dòng)化的序幕；1958年研制成功“自動(dòng)換刀鏜銑加工中心；1962年在數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)上，研制成功第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)和自動(dòng)導(dǎo)引小車；1966年出現(xiàn)了用一臺(tái)大型通用計(jì)算機(jī)集中控制多臺(tái)數(shù)控機(jī)床的CNC系統(tǒng)；1968年英國(guó)莫林公司和美國(guó)辛辛那提公司建造了第一條由計(jì)算機(jī)集中控制的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，定名為柔性制造系統(tǒng)；70年代，出現(xiàn)了各種微型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、柔性制造單元、柔性生產(chǎn)線和自動(dòng)化工廠。以上這些技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展，標(biāo)志著柔性生產(chǎn)的開(kāi)始。與剛性自動(dòng)化的工序分散，固定節(jié)拍和流水生產(chǎn)的特征相反；柔性自動(dòng)化的共同特征是：工序相對(duì)集中，沒(méi)有固定的節(jié)拍，物料的非順序輸送；將高效率和高柔性融于一體，生產(chǎn)成本低；具有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性。第6頁(yè)/共137頁(yè)2.1制造業(yè)生產(chǎn)模式的演變及產(chǎn)生背景4．高效、敏捷與集成經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)方式自70年代以來(lái)，不同時(shí)期不同國(guó)家的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、繁榮與停滯、衰退交替出現(xiàn)，企業(yè)所處的外部環(huán)境日趨復(fù)雜多變，使得世紀(jì)之交的企業(yè)面臨一系列前所未有的挑戰(zhàn)。

(1)市場(chǎng)需求波動(dòng)，消費(fèi)者更加具有選擇性，產(chǎn)品需求朝多樣化發(fā)展。開(kāi)放——自由表達(dá)——多樣化潮流的發(fā)展，是消費(fèi)者價(jià)值觀念結(jié)構(gòu)性變化的必然結(jié)果，消費(fèi)者不僅要求產(chǎn)品體現(xiàn)個(gè)性，且其需求的變化十分迅速。

(2)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品性能、質(zhì)量要求更高，產(chǎn)品壽命縮短。

(3)國(guó)際合作成為科學(xué)發(fā)展的強(qiáng)大勢(shì)頭。科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)及市場(chǎng)的全球化、一體化、社會(huì)化已成為必然趨勢(shì)，國(guó)家間的市場(chǎng)界線即將消失，企業(yè)經(jīng)營(yíng)處于全球化競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境之中，科技的發(fā)展對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的影響將空前廣泛，愈加深刻。

(4)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。技術(shù)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)的用戶化、經(jīng)濟(jì)的全球化及基于不同基礎(chǔ)上的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)行為等組合作用的結(jié)果，使競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)瞬息萬(wàn)變，其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了現(xiàn)有企業(yè)內(nèi)部因素變化的速度，使得企業(yè)的生存與發(fā)展愈來(lái)愈取決于對(duì)市場(chǎng)變化的響應(yīng)速度。

(5)技術(shù)的迅猛發(fā)展。大量新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，并向各個(gè)領(lǐng)域滲透，科技內(nèi)部的交叉和聯(lián)系，以及科學(xué)技術(shù)與社會(huì)相互作用的進(jìn)一步增強(qiáng)，使技術(shù)、知識(shí)及產(chǎn)品的更新速度加快，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展,將引起人類生產(chǎn)力的飛躍和社會(huì)生產(chǎn)方式的巨變，是推動(dòng)企業(yè)全面變革的主導(dǎo)力量。第7頁(yè)/共137頁(yè)2.1制造業(yè)生產(chǎn)模式的演變及產(chǎn)生背景

近些年來(lái)，在日本、美國(guó)有關(guān)制造模式的新概念層出不窮,例如并行工程、敏捷制造、智能制造、精益生產(chǎn)等，這些新方法的出現(xiàn)徹底動(dòng)搖了原有的管理理論和生產(chǎn)方式，以“專業(yè)化分工”和“科層遞階控制”為特征的傳統(tǒng)管理方式已經(jīng)過(guò)時(shí)。這些新概念、新思想的出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)并不一致，但他們共同特點(diǎn)是：

(1)以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會(huì)發(fā)展的需要。

(2)企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)將從金字塔式的多層次生產(chǎn)管理結(jié)構(gòu)向分布式扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。

(3)從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變。

(4)制造系統(tǒng)的策略將集中在靈活組織社會(huì)資源，企業(yè)從按功能劃分部門(mén)的固定組織形式向動(dòng)態(tài)的、自主管理的小組工作組織形式轉(zhuǎn)變。

(5)質(zhì)量是企業(yè)尊嚴(yán)和品牌價(jià)值的起點(diǎn)，快速響應(yīng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)策略是制勝的法寶。

(6)企業(yè)從單純競(jìng)爭(zhēng)走向既有競(jìng)爭(zhēng)、又有結(jié)盟之路。

(7)技術(shù)創(chuàng)新將成為21世紀(jì)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。兩百多年來(lái)的歷程，充分顯示了技術(shù)推動(dòng)與市場(chǎng)牽引兩項(xiàng)因素對(duì)制造生產(chǎn)模式發(fā)展的作用。第8頁(yè)/共137頁(yè)2.1制造業(yè)生產(chǎn)模式的演變及產(chǎn)生背景二、制造業(yè)生產(chǎn)模式產(chǎn)生的背景為使制造業(yè)擺脫困境，人們?nèi)匝貍鹘y(tǒng)思路希望依靠制造技術(shù)的改進(jìn)和管理方法的創(chuàng)新來(lái)解決問(wèn)題。抓住由于計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用所提供的有利契機(jī)，以單項(xiàng)的先進(jìn)技術(shù)(如CAD、CAM、CAPP、MRP、GT、CE、FMS等)和全面質(zhì)量管理(TQC)作為工具與手段，來(lái)全面提高產(chǎn)品質(zhì)量和贏得供貨時(shí)間。單項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)和TQC的應(yīng)用確實(shí)取得了很大成效，但在響應(yīng)市場(chǎng)的靈活性方面并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的改觀，而且巨額投資和實(shí)際效果形成了強(qiáng)烈反差，其中以國(guó)內(nèi)外應(yīng)用FMS的教訓(xùn)最為深刻。至此人們才意識(shí)到問(wèn)題不在具體制造技術(shù)和管理方法本身，而是因?yàn)樗鼈內(nèi)栽诖笈可a(chǎn)模式的舊框架之中。先進(jìn)制造生產(chǎn)模式就是在對(duì)大批量生產(chǎn)模式的質(zhì)疑、反思和揚(yáng)棄中應(yīng)運(yùn)而生的。第9頁(yè)/共137頁(yè)2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)

（一）、先進(jìn)制造生產(chǎn)模式的創(chuàng)立基點(diǎn)為適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)新形勢(shì)的需要，加上科學(xué)技術(shù)發(fā)展提供的可能性，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)一步重視制造系統(tǒng)理論研究，相繼提出了一系列制造系統(tǒng)的新概念、新模式。諸如計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)、并行工程(CE)、精益生產(chǎn)(LP)、敏捷制造(AM)、全能制造系統(tǒng)(HMS)、經(jīng)營(yíng)程序再造(BPR)、分形（fractal）制造和仿生(bionic)制造等等。根據(jù)相似工程的觀點(diǎn)，制造系統(tǒng)的各種模式，既然有其相同的目標(biāo)或目的，必然具備相似的功能或能力。制造系統(tǒng)的功能要求相似，其哲理或方法,其機(jī)理或行為，其組織結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部與外部要素之間的關(guān)系以及其表觀的性質(zhì)便會(huì)有諸多的相似。而在研究或借鑒制造系統(tǒng)諸模式的相似性時(shí)，又必須同時(shí)注意研究其所依賴的條件，并根據(jù)自身?xiàng)l件的不同而有所變異。第10頁(yè)/共137頁(yè)2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)

先進(jìn)制造生產(chǎn)模式，其本質(zhì)就是集成經(jīng)營(yíng)。集成經(jīng)營(yíng)是在新的市場(chǎng)環(huán)境下，將企業(yè)經(jīng)營(yíng)所涉及的各種資源、過(guò)程與組織進(jìn)行一體化的并行處理。通過(guò)集成使企業(yè)獲得精細(xì)、敏捷、優(yōu)質(zhì)與高效的特征，以適應(yīng)環(huán)境變化對(duì)質(zhì)量、成本、服務(wù)及速度的新要求。聯(lián)合國(guó)在關(guān)于50年代西歐經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的決定因素的報(bào)告中，首次指出并分析了技術(shù)、組織、人因三種資源對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)的關(guān)鍵作用。事實(shí)上技術(shù)、組織與人因三大資源構(gòu)成了現(xiàn)代企業(yè)制造生產(chǎn)方式的基石。以此為基石的關(guān)鍵性支撐模式，目前普遍受到重視主要有三類：①智能制造與柔性生產(chǎn)；②精益生產(chǎn)；③敏捷制造。為能實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)，制造企業(yè)采用先進(jìn)制造生產(chǎn)模式可從幾種途徑入手：制造技術(shù)、人的作用和制造組織；所依賴的手段主要是投資和創(chuàng)新。由圖2-1可以看出它們的特點(diǎn)與區(qū)別。第11頁(yè)/共137頁(yè)2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)

圖2-1先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立的基點(diǎn)與途徑第12頁(yè)/共137頁(yè)2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)

（二）、制造系統(tǒng)的工程屬性和經(jīng)濟(jì)屬性從工程角度看，制造系統(tǒng)是一個(gè)由硬件、軟件和人員構(gòu)成的動(dòng)態(tài)技術(shù)系統(tǒng)。它在物料、信息和能量的流動(dòng)過(guò)程中。將原材料轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品，見(jiàn)圖2-2。圖2-2制造系統(tǒng)的工程模型

第13頁(yè)/共137頁(yè)2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)

從經(jīng)濟(jì)角度看，制造系統(tǒng)作為一個(gè)企業(yè)，是一個(gè)由固定資產(chǎn)、流動(dòng)資產(chǎn)和無(wú)形資產(chǎn)構(gòu)成的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。它在資金的流動(dòng)過(guò)程中，使資產(chǎn)增值并獲得收益，見(jiàn)圖2-3。圖2-2和圖2-3所示的工程模型和經(jīng)濟(jì)模型分別描述了制造系統(tǒng)的工程和經(jīng)濟(jì)的兩方面屬性。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，其經(jīng)濟(jì)屬性是最根本的屬性。也就是說(shuō)，工程屬性服從于經(jīng)濟(jì)屬性的要求，一個(gè)從工程屬性來(lái)看技術(shù)性能雖好，但從經(jīng)濟(jì)屬性來(lái)看是虧損的制造系統(tǒng)，絕不是一個(gè)成功的制造系統(tǒng)。制造系統(tǒng)作為一個(gè)企業(yè)，其運(yùn)營(yíng)的主要形式，是實(shí)現(xiàn)資金與產(chǎn)品的相互轉(zhuǎn)化。通過(guò)這種相互轉(zhuǎn)化，使制造系統(tǒng)的工程和經(jīng)濟(jì)兩方面屬性緊密聯(lián)系起來(lái)。制造系統(tǒng)作為企業(yè)，其運(yùn)營(yíng)的根本目標(biāo)，是在經(jīng)濟(jì)、政策、法規(guī)以及社會(huì)效益等環(huán)境的約束條件下(見(jiàn)圖2-3)，持續(xù)地、最快最多地獲得利潤(rùn)。為此，必須盡量增加銷售額，同時(shí)盡力降低成本。第14頁(yè)/共137頁(yè)2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)圖2-3制造系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)模型

第15頁(yè)/共137頁(yè)2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)（三）、運(yùn)營(yíng)目標(biāo)對(duì)制造系統(tǒng)的功能要求先進(jìn)制造生產(chǎn)方式的新模式在考慮問(wèn)題的層次、范圍、角度和具體實(shí)施等方面有很大差別，但就目標(biāo)而言，其根本的運(yùn)營(yíng)目標(biāo)是最大限度地獲取利潤(rùn)。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，力圖使企業(yè)提高并具備下述四種能力：

(1)時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)能力。產(chǎn)品上市快，生產(chǎn)周期短，交貨及時(shí)。

(2)質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)能力。產(chǎn)品不僅可靠性高、而且用戶滿意。

(3)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)能力。產(chǎn)品生產(chǎn)成本低。銷售價(jià)格適中。

(4)創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)能力。產(chǎn)品有特色，生產(chǎn)有柔性，競(jìng)爭(zhēng)有策略。第16頁(yè)/共137頁(yè)2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)（四）、先進(jìn)生產(chǎn)模式的戰(zhàn)略目標(biāo)表2-1對(duì)比了傳統(tǒng)制造生產(chǎn)模式和先進(jìn)制造生產(chǎn)模式的主要特征。由此可概括出先進(jìn)制造生產(chǎn)模式的主要戰(zhàn)略目標(biāo)及共性。第17頁(yè)/共137頁(yè)

表2-1傳統(tǒng)制造生產(chǎn)模式和先進(jìn)制造生產(chǎn)模式主要特征的對(duì)比主要特征制造模式大批量生產(chǎn)制造自動(dòng)化柔性生產(chǎn)精益生產(chǎn)敏捷制造LAF生產(chǎn)系統(tǒng)制造企業(yè)定向產(chǎn)品產(chǎn)品顧客顧客顧客顧客制造戰(zhàn)略重點(diǎn)成本質(zhì)量品種質(zhì)量時(shí)間時(shí)間制造指導(dǎo)思想技術(shù)指導(dǎo)技術(shù)指導(dǎo)技術(shù)指導(dǎo)組織精益組織變革組織創(chuàng)新,人因發(fā)揮競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)低成本高效率柔性精益性靈捷精益、靈捷柔性手段或動(dòng)因機(jī)器技術(shù)技術(shù)進(jìn)步人因發(fā)揮組織創(chuàng)新技術(shù)——人因——組織集成原則或機(jī)制分工與專業(yè)化自動(dòng)化高技術(shù)集成生產(chǎn)過(guò)程管理資源快速集成資源快速集成制造經(jīng)濟(jì)性規(guī)模經(jīng)濟(jì)性規(guī)模經(jīng)濟(jì)性范圍經(jīng)濟(jì)性范圍經(jīng)濟(jì)性集成經(jīng)濟(jì)性集成經(jīng)濟(jì)性第18頁(yè)/共137頁(yè)2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)1、獲取生產(chǎn)有效性為首要目標(biāo)賣方市場(chǎng)的特征使大批量制造生產(chǎn)模式的生產(chǎn)有效性成為既定滿足的條件，致力于生產(chǎn)效率的提高成為了大批量制造生產(chǎn)模式的中心任務(wù)。當(dāng)今復(fù)雜多變的市場(chǎng)環(huán)境，特別是消費(fèi)者需求的主體化與多樣化傾向使得制造生產(chǎn)的有效性問(wèn)題突現(xiàn)出來(lái)。先進(jìn)制造生產(chǎn)模式不得不將生產(chǎn)有效性置于首位，由此導(dǎo)致制造價(jià)值定向(從面向產(chǎn)品到面向顧客)、制造戰(zhàn)略重點(diǎn)(從成本、質(zhì)量到時(shí)間)、制造原則(從分工到集成)、制造指導(dǎo)思想(從技術(shù)主導(dǎo)到組織創(chuàng)新和人因發(fā)揮)等出現(xiàn)一系列的變化。第19頁(yè)/共137頁(yè)2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)2、以制造資源集成為基本制造原則制造是一種多人協(xié)作的生產(chǎn)過(guò)程，這就決定了“分工”與“集成”是一對(duì)相互依存的組織制造的基本形式。制造分工與專業(yè)化可大大提高生產(chǎn)效率，但同時(shí)卻造成了制造資源(技術(shù)、組織和人員)的嚴(yán)重割裂，前者曾使大批量生產(chǎn)模式獲得過(guò)巨大成功，而后者則使大批量生產(chǎn)模式在新的市場(chǎng)環(huán)境下陷入困境。第20頁(yè)/共137頁(yè)2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)3、經(jīng)濟(jì)性源于制造資源的快速有效集成經(jīng)濟(jì)性是任何一種制造活動(dòng)都要追求的主要目標(biāo)。先進(jìn)制造生產(chǎn)模式的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在制造資源快速有效集成所表現(xiàn)出的制造技術(shù)的充分運(yùn)用、各種形式浪費(fèi)的減少、人的積極性的發(fā)揮、供貨時(shí)間的縮短和顧客滿意程度的提高等。第21頁(yè)/共137頁(yè)2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)4、著眼于組織創(chuàng)新和人因發(fā)揮與以技術(shù)為主導(dǎo)的大量制造生產(chǎn)模式不同的是，先進(jìn)制造生產(chǎn)模式更強(qiáng)調(diào)組織和人因的作用。技術(shù)、人員和組織是制造生產(chǎn)中不可缺少的三大必備資源。技術(shù)是實(shí)現(xiàn)制造的基本手段，人是制造生產(chǎn)的主體，組織則反映制造活動(dòng)中人與人的相互關(guān)系。技術(shù)作為用于實(shí)際目的的知識(shí)體系，它本身就源于人的實(shí)踐活動(dòng)，也只有通過(guò)被人所掌握與應(yīng)用才能發(fā)揮其作用。而在制造活動(dòng)中人的行為又受到他所在組織的影響、誘導(dǎo)、制約和激勵(lì)。所以，制造技術(shù)的有效應(yīng)用有賴于人的主動(dòng)積極性，而人因的發(fā)揮在很大程度上取決于組織的作用。顯然，先進(jìn)制造生產(chǎn)模式著眼于組織與人因是抓住了問(wèn)題的關(guān)鍵。第22頁(yè)/共137頁(yè)2.2先進(jìn)制造生產(chǎn)模式創(chuàng)立基點(diǎn)及戰(zhàn)略目標(biāo)5、重視發(fā)揮新技術(shù)和計(jì)算機(jī)信息的作用抓住由于計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用所提供的契機(jī)，以最新技術(shù)(如CAD、CAM、CAE、CAID、CAPP、MRP、GT、CE以及FMS等)、全面質(zhì)量管理(TQC)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為工具和手段，將這些當(dāng)今先進(jìn)的技術(shù)、組織變革和人因改善有效集成起來(lái)，便可發(fā)揮出巨大潛能。第23頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(ComputerIntegratedManufacturingSystem)是現(xiàn)代信息技術(shù)條件下的新一代制造系統(tǒng)。它以計(jì)算機(jī)來(lái)輔助制造系統(tǒng)的集成，以充分的、及時(shí)的信息交流或信息共享將企業(yè)的設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)車間以及供銷和管理部門(mén)集成一個(gè)有機(jī)的整體，使他們相互協(xié)調(diào)地運(yùn)作，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高生產(chǎn)效率，確保企業(yè)的整體效益，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和生存能力。第24頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）一、CIMS的提出和發(fā)展

1974年美國(guó)人約瑟夫·哈林頓博士在《ComputerIntegratedManufacturing》一書(shū)中首先提出了計(jì)算機(jī)集成制造的概念。哈林頓提出的CIM概念中有兩個(gè)基本觀點(diǎn)：

(1)企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，即從市場(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)是一個(gè)不可分割的整體，要緊密連接，統(tǒng)一考慮。

(2)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過(guò)程。最終形成的產(chǎn)品可以看作是數(shù)據(jù)的物質(zhì)表現(xiàn)。這兩個(gè)基本觀點(diǎn)至今仍是CIMS的核心內(nèi)容。第25頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）

最近一個(gè)時(shí)期以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的加速發(fā)展，從技術(shù)的角度來(lái)看，至少具有以下三個(gè)突出的特點(diǎn)：

(1)人類的活動(dòng)領(lǐng)域大大擴(kuò)展，日益涉及到宇宙、深海、沙漠、極地等過(guò)去人類很少或從未活動(dòng)過(guò)的領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的特點(diǎn)是高負(fù)壓、微重力、高壓、高寒、高溫等。在這些超過(guò)人類正常體力所能承受的極限條件下活動(dòng)，要求實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化作業(yè)。

(2)工業(yè)產(chǎn)品日益趨向復(fù)雜、精密、高可靠性、高安全性和高度自動(dòng)控制。

(3)工業(yè)生產(chǎn)日益向高速度、高精度、高質(zhì)量加工方向發(fā)展，生產(chǎn)條件也越來(lái)越嚴(yán)格和嚴(yán)峻，要求在高負(fù)壓、高清潔度、高溫、深冷、高壓、高危險(xiǎn)性等條件下進(jìn)行作業(yè)。這種發(fā)展趨勢(shì)也要求實(shí)行高度自動(dòng)化作業(yè)，而且有越來(lái)越多的產(chǎn)品若不實(shí)行自動(dòng)化作業(yè)已不可能進(jìn)行生產(chǎn)。如加工精度為微米級(jí)甚至亞微米級(jí)的產(chǎn)品，不用在線測(cè)量、閉環(huán)控制的自動(dòng)化加工，是生產(chǎn)不出來(lái)的；又如核發(fā)電站不實(shí)行高度自動(dòng)化操作也是不可能實(shí)際使用的。第26頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）這三者是互相聯(lián)系，互相促進(jìn)的。它們有一個(gè)共同的發(fā)展趨勢(shì)，就是要求產(chǎn)品功能的自動(dòng)化。從這個(gè)意義上說(shuō)，自動(dòng)化已成為現(xiàn)代化的同義語(yǔ)。再?gòu)氖袌?chǎng)方面看。從70年代開(kāi)始，世界市場(chǎng)發(fā)生了重大變化?？茖W(xué)技術(shù)飛速發(fā)展和社會(huì)需求多樣化的相互作用、相互促進(jìn)，使過(guò)去傳統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定型市場(chǎng)變成動(dòng)態(tài)的、多變的市場(chǎng)，具體表現(xiàn)在：(1)產(chǎn)品的生命周期，即產(chǎn)品的更新?lián)Q代時(shí)間越來(lái)越短。(2)加劇了縮短從科學(xué)發(fā)展到技術(shù)應(yīng)用的周期的競(jìng)爭(zhēng)。(3)產(chǎn)品的型號(hào)和規(guī)格日益增多，即使大規(guī)模生產(chǎn)的汽車工業(yè)也成了一種要求進(jìn)行多品種、小批量生產(chǎn)的典型行業(yè)。在1983年出版的《豐田生產(chǎn)方式的新發(fā)展》一書(shū)中曾作了一個(gè)統(tǒng)計(jì)用以說(shuō)明這種情況(見(jiàn)表2-2)。第27頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）表2-23個(gè)月中生產(chǎn)的各車種型號(hào)數(shù)與生產(chǎn)臺(tái)數(shù)基本車型型號(hào)數(shù)生產(chǎn)臺(tái)數(shù)臺(tái)數(shù)／型號(hào)數(shù)A型37006300017B型1640020400012C型45005300012D型7500440006合計(jì)3210036400011第28頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）(4)市場(chǎng)五要素：品種、質(zhì)量、價(jià)格、交貨期、服務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。面對(duì)上述技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的新形勢(shì)，工業(yè)，特別是離散型工業(yè)(約占全部工業(yè)的50％)，必須尋求一種技術(shù)與管理高度結(jié)合的新的生產(chǎn)方式，才能在今后繼續(xù)發(fā)展。CIMS正是這樣一種新的生產(chǎn)方式。計(jì)算機(jī)在各單元技術(shù)上的應(yīng)用，如CAD、CAM、工業(yè)機(jī)器人、FMS、ERP等，在縮短新產(chǎn)品研制周期，提高各種資源(設(shè)備、材料、能源、廠房、人力、資源、信息等)的利用率，制造高度精密、復(fù)雜的產(chǎn)品，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)、工作效率，降低成本，增強(qiáng)市場(chǎng)應(yīng)變能力等方面，已給采用這些技術(shù)的企業(yè)帶來(lái)顯著的效益。但是人們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，這些自動(dòng)化單元技術(shù)的集成能夠帶來(lái)更高的技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的效益。第29頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）1985年，美國(guó)科學(xué)院根據(jù)對(duì)美國(guó)在CIMS方面處于領(lǐng)先地位的五個(gè)公司(麥克唐納——道格拉斯飛機(jī)公司、迪爾拖拉機(jī)公司、通用汽車公司、英格索爾公司和西屋公司)所進(jìn)行的長(zhǎng)期調(diào)查和分析，認(rèn)為采用CIMS可以獲得如表2-3的效益。這是因?yàn)榧啥鹊奶岣撸梢允垢鞣N生產(chǎn)要素之間的配置得到更好的優(yōu)化，各種生產(chǎn)要素的潛力可以得到更大的發(fā)揮，實(shí)際存在于工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中各種資源的明顯的或潛在的浪費(fèi)可以得到最大限度的減少以至消除，從而可以獲得更好的整體效益。第30頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）序號(hào)項(xiàng)目效益的提高1產(chǎn)品質(zhì)量提高200%-500%2生產(chǎn)率提高40%-70%3設(shè)備利用率提高200%-300%4生產(chǎn)周期縮短30%-60%5在制品減少30%-60%6工程設(shè)計(jì)費(fèi)用減少15%-30%7人力費(fèi)用減少5%-20%8提高工程師的工作能力300%-3500%表2-3采用CIMS可獲得的效益第31頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）技術(shù)上的可能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，終于使哈林頓在1974年提出的CIM概念由不被重視而迅速地成為一些技術(shù)上處于先導(dǎo)地位的企業(yè)和一些國(guó)家政府的實(shí)踐活動(dòng)。世界上一些著名的大公司，從20世紀(jì)70年代末、80年代初開(kāi)始制定本公司實(shí)現(xiàn)CIMS的規(guī)劃，建立CIMS的生產(chǎn)工廠(車間)，攻克實(shí)現(xiàn)CIMS的技術(shù)難關(guān)并且不斷取得重大進(jìn)展。一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家政府，如美國(guó)、日本、歐洲共同體和經(jīng)互會(huì)成員國(guó)，都把CIMS作為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)，通過(guò)制定各種計(jì)劃、規(guī)劃，建立國(guó)家研究實(shí)驗(yàn)基地等手段積極推進(jìn)這一新的生產(chǎn)方式的發(fā)展。我國(guó)在1987年開(kāi)始實(shí)施的“高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃綱要”中，也列入了CIMS的課題，一些部門(mén)、企業(yè)、研究所和高等院校也制定了自己實(shí)施CIMS的規(guī)劃、計(jì)劃，并從各個(gè)方面對(duì)CIMS有關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)。第32頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）二、CIMS的概念和構(gòu)成1．概念計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，簡(jiǎn)單地說(shuō)是工廠自動(dòng)化的發(fā)展方向，是未來(lái)工廠的模式。目前對(duì)CIMS的理解和定義比較多。為了有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)，首先從1974年哈林頓博士提出的CIM概念的含義出發(fā)，他認(rèn)為：企業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)是不可分割的，需要統(tǒng)一考慮；整個(gè)制造生產(chǎn)過(guò)程實(shí)質(zhì)上是對(duì)信息的采集、傳遞和加工處理的過(guò)程。從這個(gè)含義出發(fā)，可以知道CIMS包含兩方面的內(nèi)容：第33頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）(1)在功能上，CIMS包含了一個(gè)工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，即從市場(chǎng)預(yù)測(cè)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、管理到售后服務(wù)的全部活動(dòng)。CIMS比傳統(tǒng)工廠自動(dòng)化的范圍大得多。是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)。(2)CIMS涉及的自動(dòng)化不是工廠各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化或計(jì)算機(jī)化(有人稱自動(dòng)化孤島)的簡(jiǎn)單相加。而是有機(jī)的集成。這里的集成，不僅是物，設(shè)備的集成，更主要的是體現(xiàn)以信息集成為特征的技術(shù)集成，以至于人的集成。CIMS的效益也正在于此。所以說(shuō)，CIMS是在自動(dòng)化技術(shù)，信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)及其軟件，將制造工廠全部生產(chǎn)活動(dòng)所需的各種分散的自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)地集成起來(lái)，是適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效益、高柔性的智能制造系統(tǒng)。第34頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）2．CIMS的構(gòu)成CIMS的構(gòu)成可以從功能、結(jié)構(gòu)及學(xué)科等不同角度來(lái)了解。從功能角度看，CIMS包含了一個(gè)制造工廠的設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量控制、經(jīng)營(yíng)管理四種主要功能，要使這四者集成起來(lái)，還需要有一個(gè)支撐環(huán)境，即分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)及指導(dǎo)集成運(yùn)行的系統(tǒng)技術(shù)。圖2-4為CIMS的各功能模塊。圖2-4CIMS的各功能模塊第35頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）(1)設(shè)計(jì)功能圖2-4CIMS的各功能模塊1)CAD在CIMS中，設(shè)計(jì)要調(diào)用各種不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，譬如工廠管理中的某些數(shù)據(jù)；加工后，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)零件檢測(cè)的數(shù)據(jù)；而且各種CAD工作站中的圖形或數(shù)據(jù)應(yīng)該構(gòu)成一個(gè)聯(lián)合設(shè)計(jì)環(huán)境。因此，這里的CAD不是孤立的，而是在內(nèi)部以及與外部密切關(guān)聯(lián)并帶反饋的CAD。CAD還包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)的專家系統(tǒng)及設(shè)計(jì)中的仿真。2)CAE包括對(duì)零部件的機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力進(jìn)行有限元分析以及考慮到產(chǎn)品成本等因素的優(yōu)化設(shè)計(jì)等功能。3)CAPP此功能對(duì)機(jī)械產(chǎn)品是選擇合理的工藝參數(shù)系統(tǒng)，可以采用樣件法或創(chuàng)成法(專家系統(tǒng))來(lái)實(shí)現(xiàn)CAPP。4)CAM按照零件的形狀及CAPP生成的NC代碼，要考慮刀具補(bǔ)償?shù)纫蛩氐暮筇幚?。在CIMS中，CAD／CAPP／CAM是局部地集成起來(lái)的，這將遇到圖形轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)等方面的許多問(wèn)題。第36頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）(2)加工制造按照NC代碼將一個(gè)毛坯加工成合格的零件并裝配成部件以至產(chǎn)品，牽涉到加工制造中的許多環(huán)節(jié)。在這里物料流與信息流交匯，完成設(shè)計(jì)及管理中的指定任務(wù)，并將制造現(xiàn)場(chǎng)的不同信息，如實(shí)的或經(jīng)過(guò)初步處理(如統(tǒng)計(jì)分析)的信息反饋到相應(yīng)的部門(mén)。1)加工工作站對(duì)于機(jī)械加工主要是各類數(shù)控機(jī)床如鏜銑、車削加工中心。它們需要與工業(yè)機(jī)器人配合起來(lái)完成指定的任務(wù)。在信息集成中，主要是控制系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題。2)物料輸送及儲(chǔ)存工作站包括自動(dòng)運(yùn)載小車或各種傳送帶及機(jī)器人，以及立體倉(cāng)庫(kù)、堆垛機(jī)、裝卸工作站及其控制系統(tǒng)。3)檢測(cè)工作站機(jī)械加工用數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，電路產(chǎn)品用各種專用自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備。4)刀具管理工作站刀具的調(diào)度及管理對(duì)于機(jī)械加工是極為重要的。它包括了中央刀庫(kù)、換刀機(jī)器人、刀具預(yù)調(diào)設(shè)備和刀具數(shù)據(jù)庫(kù)等。5)裝配工作站多數(shù)是由帶有傳感器的工業(yè)機(jī)器人及傳送裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其主要技術(shù)內(nèi)容包括合理的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、人工智能技術(shù)及協(xié)調(diào)控制等。此外，還有許多其他設(shè)備，如清洗機(jī)、排屑器等。第37頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）(3)計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理(CAPM)管理方面需要制定年、月或周的生產(chǎn)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃(MRP)、生產(chǎn)能力(資源)平衡以及進(jìn)行財(cái)務(wù)、倉(cāng)庫(kù)等各種管理(結(jié)合起來(lái)成為MRP-Ⅱ)。經(jīng)營(yíng)方面包括市場(chǎng)預(yù)測(cè)及制定長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃。

(4)計(jì)算機(jī)集成質(zhì)量信息系統(tǒng)(QIS)。QIS能使大量存在于設(shè)計(jì)、制造與管理中的與質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)得到有效的采集、存儲(chǔ)、評(píng)價(jià)與處理，可以獲得一個(gè)控制環(huán)，以此形成一組互相協(xié)調(diào)的資源與過(guò)程，保證系統(tǒng)整體達(dá)到其質(zhì)量目標(biāo)。因此QIS的開(kāi)發(fā)將為CIMS的總體目標(biāo)奠定良好的基礎(chǔ)。(5)集成方法論及技術(shù)。要使上述四個(gè)主要功能模塊集成起來(lái)運(yùn)行，需要有一套系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)及指導(dǎo)系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行的方法，如系統(tǒng)工程理論、成組技術(shù)GT等以及實(shí)現(xiàn)集成所必須的理論和技術(shù)，即分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)以及工廠局域網(wǎng)的支撐環(huán)境才能達(dá)到信息總集成的目的。第38頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）圖2-5AMRF的分級(jí)控制結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上看CIMS，任何企業(yè)都是層次結(jié)構(gòu)的，但各層次的職能及信息特點(diǎn)大不相同。一個(gè)企業(yè)可以由工廠、車間、單元、工作站及設(shè)備五層組成(但也可以加上公司一級(jí)成為六層)，其職能分為計(jì)劃、管理、協(xié)調(diào)、控制及執(zhí)行。在最高層，如工廠和公司，有大量抽象信息，不確定性強(qiáng)(正像決策中常常碰到的)，信息處理的周期也長(zhǎng)，有時(shí)以年、月計(jì)。越下層，信息越具體，有的實(shí)時(shí)信息以毫秒、微秒來(lái)計(jì)算，CIMS就是要在這樣一個(gè)十分廣闊的信息范圍內(nèi)將其集成起來(lái)，數(shù)據(jù)的采集、通信(不同的局域網(wǎng))、處理(針對(duì)具體的數(shù)學(xué)模型或不同類的非結(jié)構(gòu)化模型)都是不相同的。從學(xué)科來(lái)看，CIMS是系統(tǒng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)與制造技術(shù)互相交互滲透產(chǎn)生的集成方法及技術(shù)，并將此技術(shù)用到制造環(huán)境中去，反過(guò)來(lái)應(yīng)用又促進(jìn)了這些學(xué)科的發(fā)展。第39頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）圖2-5AMRF的分級(jí)控制結(jié)構(gòu)第40頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）三、CIMS的五層遞階控制模型根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的自動(dòng)化制造研究實(shí)驗(yàn)基地(AutomatedManufacturingResearchFacility，簡(jiǎn)稱AMRF)首次提出的五層遞階控制模型如圖2-5所示。AMRF采用分級(jí)控制結(jié)構(gòu)。它是在對(duì)傳統(tǒng)的制造管理系統(tǒng)功能需求進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上提出來(lái)的。它由五級(jí)組成(見(jiàn)圖2-5)，即：工廠級(jí)、車間級(jí)、單元級(jí)、工作站級(jí)和設(shè)備級(jí)。每一級(jí)又可進(jìn)一步分解成子級(jí)或模塊，并都由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，還可擴(kuò)展成樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，如圖2-6所示。分述如下：第41頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）圖2-6擴(kuò)展的AMRF分級(jí)控制結(jié)構(gòu)第42頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）2．車間級(jí)控制系統(tǒng)這一級(jí)控制子系統(tǒng)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)車間的生產(chǎn)和輔助性工作，以及完成上述工作的資源配置。其規(guī)劃時(shí)間范圍從幾周到幾個(gè)月。它有兩個(gè)主要模塊：(1)任務(wù)管理模塊，負(fù)責(zé)安排生產(chǎn)能力計(jì)劃，對(duì)訂單進(jìn)行分批，起用和撤銷“虛擬”單元(VirtualCell，虛擬制造單元是AMRF提出的新概念)，把任務(wù)及資源分配給各單元，跟蹤訂單直到完成，跟蹤設(shè)備利用情況，安排所有切削刀具、夾具、機(jī)器人、機(jī)床及物料運(yùn)輸設(shè)備的預(yù)防性維修，以及其他輔助性工作。(2)資源分配模塊，負(fù)責(zé)分配單元級(jí)進(jìn)行各項(xiàng)目具體加工時(shí)所需的工作站、儲(chǔ)存區(qū)、托盤(pán)、刀具及材料等。它還根據(jù)“按需”原則，把一些工作站分配給特定的“虛擬”單元，特地改變AMRF的組織結(jié)構(gòu)。為使資源分配模塊能自我調(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)了一個(gè)拍賣方案(AuctioningScheme)，它可以按最高報(bào)價(jià)(bid)將資源分配給申請(qǐng)的單元。單元也能根據(jù)作業(yè)優(yōu)先權(quán)、完成日期預(yù)計(jì)、成本估算和(或)成本最高限額自動(dòng)計(jì)算出報(bào)價(jià)。第43頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）3．單元級(jí)控制系統(tǒng)這一級(jí)負(fù)責(zé)相似零件分批通過(guò)工作站的順序和管理諸如物料儲(chǔ)運(yùn)、或檢驗(yàn)以及其他有關(guān)輔助工作。它的規(guī)劃時(shí)間范圍可以從幾小時(shí)到幾周。具體的工作內(nèi)容是完成任務(wù)分解，資源需求分析，向車間級(jí)報(bào)告作業(yè)進(jìn)展和系統(tǒng)狀態(tài)，決定分批零件的動(dòng)態(tài)加工路線，安排工作站的工序，給工作站分配任務(wù)以及監(jiān)控任務(wù)的進(jìn)展情況。4．工作站級(jí)控制系統(tǒng)這一級(jí)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)指揮和協(xié)調(diào)車間中的一個(gè)設(shè)備小組的活動(dòng)。它的規(guī)劃時(shí)間范圍可以從幾分鐘到幾小時(shí)。一個(gè)典型的AMRF工作站由1臺(tái)機(jī)器人、1臺(tái)機(jī)床、1個(gè)物料儲(chǔ)運(yùn)器和1臺(tái)控制計(jì)算機(jī)組成。AMRF臥式加工工作站體系結(jié)構(gòu)如圖2-7所示。第44頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）第45頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）圖2-7AMRF臥式加工工作站體系結(jié)構(gòu)第46頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）5．設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)這一級(jí)是“前沿”系統(tǒng)，是各種設(shè)備如機(jī)器人、機(jī)床、坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、小車、傳送裝置以及儲(chǔ)存／檢索系統(tǒng)等的控制器。規(guī)劃時(shí)間范圍可以從幾毫秒到幾分鐘。采用上述設(shè)備控制裝置，是為了擴(kuò)大“現(xiàn)役”設(shè)備的功能，并使他們符合標(biāo)準(zhǔn)局的控制和檢測(cè)計(jì)量概念。標(biāo)準(zhǔn)局為設(shè)備控制系統(tǒng)研制的先進(jìn)計(jì)量法包括：熱和運(yùn)動(dòng)誤差的軟件修正，在線超聲波表面粗糙度檢測(cè)，切屑形狀聲發(fā)射監(jiān)測(cè)，刀具磨損檢測(cè)以及在機(jī)床上探測(cè)和預(yù)先計(jì)算由夾緊力引起的變形等等。這一級(jí)控制系統(tǒng)向上與工作站控制系統(tǒng)用接口連接，向下與廠家供應(yīng)的設(shè)備控制器接口連接。設(shè)備控制器的功能是把工作站控制器命令轉(zhuǎn)換成可操作的、有次序的簡(jiǎn)單任務(wù)，并通過(guò)各種傳感器監(jiān)控這些任務(wù)的執(zhí)行。第47頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）四、擴(kuò)展的單元控制及CIMS的新發(fā)展CIM作為一種哲理在制造業(yè)中已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)同。CIM不僅在機(jī)械加工企業(yè)中得到大力推廣和應(yīng)用，近年來(lái)已經(jīng)逐漸在大量的離散型制造系統(tǒng)中得以發(fā)展。我們認(rèn)為，對(duì)單元控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用也不應(yīng)僅局限于機(jī)械加工FMS。內(nèi)涵擴(kuò)展了的單元控制系統(tǒng)如圖2-8所示。從CIMS概念提出一直到20世紀(jì)80年代末，人們普遍把CIMS看作全自動(dòng)化的系統(tǒng)，并一直向這方面努力，但這些努力在實(shí)踐中取得的效果卻不大，在走了不少?gòu)澛泛螅藗冮_(kāi)始重新認(rèn)識(shí)CIMS，并不斷賦予CIMS很多新概念，如并行工程、精益生產(chǎn)、敏捷制造等。新一代CIMS并不過(guò)分強(qiáng)調(diào)物流自動(dòng)化，而是強(qiáng)調(diào)以“人”為中心的適度自動(dòng)化，強(qiáng)調(diào)人、技術(shù)、管理三者的有機(jī)集成，充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性。第48頁(yè)/共137頁(yè)2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）圖2-8內(nèi)涵擴(kuò)展了的單元控制系統(tǒng)第49頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）

一、CE的提出及特性1．CE（ConcurrentEngineering）的提出傳統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的組織形式是一種線性階段模式，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程是順序過(guò)程：概念設(shè)計(jì)→詳細(xì)設(shè)計(jì)→過(guò)程設(shè)計(jì)→加工制造→試驗(yàn)驗(yàn)證→設(shè)計(jì)修改→工藝設(shè)計(jì)→……正式投產(chǎn)→營(yíng)銷，如圖2-9所示。這種方法在設(shè)計(jì)的早期不能全面地考慮其下游的可制造性、可裝配性和質(zhì)量可靠性等多種因素，致使制造出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量不能達(dá)到最優(yōu)，造成產(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)的需要。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的概念，即并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程(包括制造過(guò)程和支持過(guò)程)的系統(tǒng)方法。這種方法要求產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員在一開(kāi)始就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求等。如圖2-10所示。第50頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）圖2-9傳統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的組織形式第51頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）圖2-10并行工程的內(nèi)涵及其組成第52頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）2．CE的特性(1)并行特性。把時(shí)間上有先后的作業(yè)活動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r(shí)考慮和盡可能同時(shí)處理和并行處理的活動(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．包括與產(chǎn)品全生命周期(設(shè)計(jì)、工藝、制造、質(zhì)量、銷售、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。這種途徑生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品不僅有良好的性能，而且產(chǎn)品研制的周期也將顯著縮短。(4)約束特性。在設(shè)計(jì)變量(如幾何參數(shù)、性能指標(biāo)、產(chǎn)品中各零部件)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。第53頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）表2-4順序工程和并行工程在產(chǎn)品創(chuàng)新、質(zhì)量、生產(chǎn)成本和柔性上的比較競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)并行工程順序工程產(chǎn)品質(zhì)量●較好●在生產(chǎn)前即已注意到產(chǎn)品的制造問(wèn)題●設(shè)計(jì)和制造之間溝通不足，致使產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法達(dá)到最優(yōu)化生產(chǎn)成本●由于產(chǎn)品的易制造性提高，生產(chǎn)成本較低●新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本低，但制造成本可能較高生產(chǎn)柔性●適于小批量、多品種生產(chǎn)●適于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品●適于大批量、單一品種生產(chǎn)●適于低技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)品創(chuàng)新●較快速推出新產(chǎn)品，能從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中學(xué)習(xí)及時(shí)修正的方法及創(chuàng)新意識(shí)，新產(chǎn)品投放市場(chǎng)快，競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)●不易獲得最新技術(shù)以及市場(chǎng)需求變化趨勢(shì)，不利于產(chǎn)品創(chuàng)新第54頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）二、CE的理論基礎(chǔ)與運(yùn)行機(jī)理1．CE的理論基礎(chǔ)從本質(zhì)上講，CE是一種以空間換取時(shí)間來(lái)處理系統(tǒng)復(fù)雜性的系統(tǒng)化方法(SystematicApproach),它以信息論、控制論和系統(tǒng)論為理論基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)共享、人—機(jī)交互等工具及集成上述工具的智能技術(shù)支持下，按多學(xué)科、多層次協(xié)同一致的組織方式工作。與傳統(tǒng)串行工作模式相比，它大大地?cái)U(kuò)大了系統(tǒng)狀態(tài)空間，大大地縮短了復(fù)雜問(wèn)題交互式求解進(jìn)程的迭代次數(shù)，促使最終目標(biāo)一次成功，以非線性的管理機(jī)制和整體性思想，贏得集成附加的協(xié)同效益。2.CE的運(yùn)行機(jī)理CE不是某種現(xiàn)成的系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)，不能像軟件或硬件產(chǎn)品一樣買來(lái)安裝即可運(yùn)行。它是一種自頂向下進(jìn)行規(guī)劃、自底向上進(jìn)行實(shí)施的哲理。第55頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）將CE思想貫穿于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要管理、設(shè)計(jì)、制造、支持等知識(shí)源的有機(jī)協(xié)調(diào)。它不僅依靠各知識(shí)源之間有效的通信，同時(shí)要求有良好的決策支持結(jié)構(gòu)。其運(yùn)行機(jī)理的要點(diǎn)為：(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)，尤其要注意早期概念設(shè)計(jì)階段的并行協(xié)調(diào)。統(tǒng)計(jì)表明，概念設(shè)計(jì)階段的成本占產(chǎn)品全部成本的70％。(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。CE的工作模式中要注意持續(xù)、盡早地交換、協(xié)調(diào)、完善關(guān)于產(chǎn)品有關(guān)的制造／支持等各種過(guò)程的約定和定義，從而有助于CE三個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。(5)注意CE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)五個(gè)“不”。CE不是不費(fèi)力氣就能成功的“魔術(shù)方法”；CE不能省去產(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。第56頁(yè)/共137頁(yè)圖2-11計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)系統(tǒng)第57頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）(1)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)。對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分組描述和表述，如設(shè)計(jì)實(shí)體的模式，以性質(zhì)、屬性等之間的關(guān)系描述，并對(duì)方案優(yōu)選、產(chǎn)品批量、類型、可制造性和可裝配性評(píng)價(jià)，選出最佳方案，指導(dǎo)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)。(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其評(píng)價(jià)。將產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)獲得的最佳方案結(jié)構(gòu)化，確定產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)形式以及零件部件的主要形狀、數(shù)量和相互間的位置關(guān)系；選擇材料，確定產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)尺寸，以獲得產(chǎn)品的多種結(jié)構(gòu)方案，并對(duì)各種制造約束條件、加工條件、裝夾方案、工裝設(shè)計(jì)和零件標(biāo)準(zhǔn)化等，對(duì)各種方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和決策。選擇最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案或提供反饋信息，指導(dǎo)產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(3)詳細(xì)設(shè)計(jì)及其評(píng)價(jià)。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)零部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。零件由許多個(gè)特征組合而成，進(jìn)行特征設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)(生成其加工方法、切削參數(shù)、刀具選用和裝夾方式等)，并對(duì)其可制造性進(jìn)行評(píng)價(jià)，即時(shí)反饋修改信息，指導(dǎo)特征設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了特征/工藝并行設(shè)計(jì)。(4)產(chǎn)品總體性能評(píng)價(jià)。該階段由于產(chǎn)品信息較完善，對(duì)產(chǎn)品的功能、性能、可制造性和成本等采用價(jià)值工程方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，并提出反饋信息，指導(dǎo)產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。在完成上述四個(gè)階段的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)后，還必須進(jìn)行工藝過(guò)程優(yōu)化，在完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)零件的實(shí)際加工過(guò)程進(jìn)行仿真。第58頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）2.CE的關(guān)鍵技術(shù)

(1)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的重構(gòu)。并行工程的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程是跨學(xué)科群組在計(jì)算機(jī)軟硬件工具和網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境的支持下，通過(guò)規(guī)劃合理的信息流動(dòng)關(guān)系及協(xié)調(diào)組織資源和邏輯制約關(guān)系，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可變的開(kāi)發(fā)任務(wù)流程。為了使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程實(shí)現(xiàn)并行、協(xié)調(diào)，并能面向全面質(zhì)量管理做出決策分析，就必須從產(chǎn)品特征、開(kāi)發(fā)活動(dòng)的安排、開(kāi)發(fā)隊(duì)伍的組織結(jié)構(gòu)、開(kāi)發(fā)資源的配置、開(kāi)發(fā)計(jì)劃以及全面的調(diào)度策略等各個(gè)側(cè)面來(lái)考慮它們對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的影響。并行設(shè)計(jì)多視圖活動(dòng)模型的第三個(gè)視圖是開(kāi)發(fā)組織，該組織的人可以擔(dān)任第二個(gè)視圖中的角色。因此，一個(gè)并行設(shè)計(jì)單元的定義是：由某一個(gè)人擔(dān)任某一角色，針對(duì)某一個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象，在某一個(gè)規(guī)定的時(shí)間約束范圍內(nèi)，利用指定的資源開(kāi)展并行設(shè)計(jì)活動(dòng)，完成某個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺(tái)系統(tǒng)將從三個(gè)視圖建立并行設(shè)計(jì)的支持環(huán)境，保證并行設(shè)計(jì)工作協(xié)調(diào)有序地進(jìn)行。第59頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）(2)集成產(chǎn)品信息模型。并行設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程上下游協(xié)調(diào)與控制以及多專家系統(tǒng)協(xié)同工作，因此設(shè)計(jì)過(guò)程的產(chǎn)品信息交換成為關(guān)鍵問(wèn)題，它是并行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。集成產(chǎn)品信息模型是為產(chǎn)品生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)提供產(chǎn)品的全部信息?；赟TEP標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行定義和描述。基于廣義特征，建立產(chǎn)品生命周期內(nèi)的集成產(chǎn)品信息模型。廣義特征包括產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中全部特征信息，如：用戶要求、產(chǎn)品功能、設(shè)計(jì)、制造、材料、裝配、費(fèi)用和評(píng)價(jià)等特征信息。基于面向?qū)ο驩-O技術(shù)，采用Express語(yǔ)言描述和表達(dá)產(chǎn)品信息模型，并把Express語(yǔ)言中各實(shí)體映射到C++中的類，生成STEP中性文件，為CAD、CAPP、可制造性評(píng)價(jià)和制造集成與并行提供充分的信息。因此該模型是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品裝配和檢測(cè)等開(kāi)發(fā)活動(dòng)共享信息和并行進(jìn)行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。第60頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）(3)并行設(shè)計(jì)過(guò)程協(xié)調(diào)與控制。并行設(shè)計(jì)的本質(zhì)是許多大循環(huán)過(guò)程中包含小循環(huán)的層次結(jié)構(gòu)，它是一個(gè)反復(fù)迭代優(yōu)化產(chǎn)品的過(guò)程。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的管理、協(xié)調(diào)與控制是實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(ProductDataManagement，PDM)能對(duì)并行設(shè)計(jì)起到技術(shù)支撐平臺(tái)的作用。它集成和管理產(chǎn)品所有相關(guān)數(shù)據(jù)及其相關(guān)過(guò)程。在并行設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品數(shù)據(jù)是在不斷地交互中產(chǎn)生的，PDM能在數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、更改及審核的同時(shí)跟蹤監(jiān)視數(shù)據(jù)的存取，確保產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整性、一致性以及正確性，保證每一個(gè)參與設(shè)計(jì)的人員都能即時(shí)地得到正確的數(shù)據(jù)，從而使產(chǎn)品設(shè)計(jì)返回率達(dá)到最低。第61頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）四、CE在我國(guó)的研究進(jìn)展自20世紀(jì)90年代以來(lái),并行工程研究得到我國(guó)一些研究單位、工業(yè)部門(mén)和政府機(jī)構(gòu)的高度重視。并行工程技術(shù)和方法的研究也在不斷的擴(kuò)展和深入，它已成為一種支持產(chǎn)品開(kāi)發(fā)新的理論。概括起來(lái)，研究主要集中在以下幾個(gè)主要方面：(1)面向并行工程的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程建模與仿真技術(shù)的研究主要研究并行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的產(chǎn)品信息、開(kāi)發(fā)活動(dòng)、組織和資源的內(nèi)容及其建模方法，通過(guò)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的集成多視圖建模方法，建立產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程模型各個(gè)視圖的內(nèi)在聯(lián)系；采用優(yōu)化方法和仿真手段，對(duì)串行開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，得到優(yōu)化的并行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程模型；通過(guò)對(duì)工作流程的管理和監(jiān)控，及時(shí)獲取產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)度信息。第62頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）(2)集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)技術(shù)的研究研究集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的建立與實(shí)施模式，以及在我國(guó)企業(yè)的現(xiàn)有體制下團(tuán)隊(duì)的組織方式與管理方法。(3)數(shù)字化產(chǎn)品建模及產(chǎn)品信息集成技術(shù)的研究研究產(chǎn)品生命周期中的數(shù)字化建模技術(shù)，特別是基于STEP標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品特征建模技術(shù)，以及基于STEP標(biāo)準(zhǔn)的CAx／DFx集成技術(shù)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法。(4)支持并行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的CAx／DFx技術(shù)及其工具第63頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）(5)支持并行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)的研究研究并行設(shè)計(jì)環(huán)境下產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(productdatamanagement，PDM)系統(tǒng)如何對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行管理，如零部件結(jié)構(gòu)與配置管理、版本管理、工作組與權(quán)限管理、更改控制等，使分布在異地的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)成員可以實(shí)時(shí)共享各種產(chǎn)品數(shù)據(jù)。(6)支持團(tuán)隊(duì)工作的協(xié)同工作(CSCW)環(huán)境的研究研究支持小組的協(xié)同工作環(huán)境，把支持產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的工具和團(tuán)隊(duì)工具集成在統(tǒng)一的環(huán)境中，在信息集成的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制與管理。(7)并行工程集成框架技術(shù)的研究研究基于CORBA規(guī)范的即插即用“軟總線”式的并行工程企業(yè)層集成框架，開(kāi)發(fā)開(kāi)放體系的集成框架系統(tǒng)，支持企業(yè)內(nèi)機(jī)械領(lǐng)域、電子領(lǐng)域和經(jīng)營(yíng)管理領(lǐng)域各應(yīng)用系統(tǒng)的信息集成、功能集成和過(guò)程集成。目前，并行工程在我國(guó)多家企業(yè)已成功實(shí)施，見(jiàn)表2-5。第64頁(yè)/共137頁(yè)企業(yè)名稱產(chǎn)品擬采用并行工程的方法與技術(shù)長(zhǎng)峰科技集團(tuán)復(fù)雜系統(tǒng)產(chǎn)品(機(jī)械與電子)建立并行設(shè)計(jì)、制造與管理的集成環(huán)境組建多層次的集成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程應(yīng)用各類CAx／DFx工具動(dòng)態(tài)管理和跟蹤項(xiàng)目的進(jìn)展，實(shí)施產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理應(yīng)用并行工程集成框架技術(shù)齊齊哈爾車輛廠鐵路貨車組建產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中心，組織設(shè)計(jì)、工藝、制造小組實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程管理及項(xiàng)目協(xié)調(diào)管理基于PDM實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集成化管理基于STEP標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)CAD／CAPP集成采用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析、剛度分析及動(dòng)力學(xué)分析工具建立產(chǎn)品報(bào)價(jià)系統(tǒng)南京金城集團(tuán)摩托車系列產(chǎn)品采用合理化工程建立了多個(gè)項(xiàng)目小組建立基于Internet的企業(yè)企業(yè)管理與產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境應(yīng)用并行工程框架系統(tǒng)采用PDM進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理海南新大州摩托車廠摩托車建立產(chǎn)品開(kāi)發(fā)小組通過(guò)PDM系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)過(guò)程管理建立產(chǎn)品設(shè)計(jì)裝配系統(tǒng)采用ISO9002規(guī)范，建立摩托車設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制DFQ系統(tǒng)上海鼓風(fēng)機(jī)廠鼓風(fēng)機(jī)對(duì)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)采用IMAN系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)、工藝、工程分析以及制造數(shù)據(jù)得到有效管理與交換采用DFA、DFM工具用CAE進(jìn)行葉片振動(dòng)、頻率和應(yīng)力計(jì)算分析表2-5并行工程在我國(guó)企業(yè)應(yīng)用實(shí)施的情況第65頁(yè)/共137頁(yè)2.4并行工程（CE）企業(yè)名稱產(chǎn)品擬采用并行工程的方法與技術(shù)江漢石油鉆頭廠石油鉆頭建立一個(gè)支持并行設(shè)計(jì)、制造與管理的集成環(huán)境進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程重組建立工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)組織新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)小組西安飛機(jī)公司Y7-200A內(nèi)裝飾建立Y7-200A并行設(shè)計(jì)制造的過(guò)程模型組織設(shè)計(jì)、工藝、制造小組建立基于PDM的并行設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、工藝、工裝的并行設(shè)計(jì)與信息集成昌河汽車廠CH—X型汽車組建多學(xué)科產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)建立支持并行設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)CH-X型車的設(shè)計(jì)、工藝與工裝的信息集成第66頁(yè)/共137頁(yè)2.5敏捷制造（AM）

一、AM產(chǎn)生的背景自二次世界大戰(zhàn)以后，日本和西歐各國(guó)的經(jīng)濟(jì)遭受戰(zhàn)爭(zhēng)破壞，工業(yè)基礎(chǔ)幾乎被徹底摧毀，只有美國(guó)作為世界上唯一的工業(yè)國(guó)，向世界各地提供工業(yè)產(chǎn)品。所以美國(guó)的制造商們?cè)?0年代以前的策略是擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。到了70年代，西歐發(fā)達(dá)國(guó)家和日本的制造業(yè)已基本恢復(fù)，不僅可以滿足本國(guó)對(duì)工業(yè)的需求，甚至可以依靠本國(guó)廉價(jià)的人力、物力生產(chǎn)廉價(jià)的產(chǎn)品打入美國(guó)市場(chǎng)，致使美國(guó)的制造商們將策略重點(diǎn)由規(guī)模轉(zhuǎn)向成本。80年代，原西德和日本已經(jīng)可以生產(chǎn)高質(zhì)量的工業(yè)品和高檔的消費(fèi)品與美國(guó)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)，并源源不斷地推向美國(guó)市場(chǎng)，又一次迫使美國(guó)的制造商將制造策略的重心轉(zhuǎn)向產(chǎn)品質(zhì)量。進(jìn)入90年代，當(dāng)豐田生產(chǎn)方式在美國(guó)產(chǎn)生了明顯的效益之后，美國(guó)人認(rèn)識(shí)到只降低成本、提高質(zhì)量還不能保證贏得競(jìng)爭(zhēng)，還必須縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代。當(dāng)時(shí)美國(guó)汽車更新?lián)Q代的速度已經(jīng)比日本慢了許多，因此速度問(wèn)題成為美國(guó)制造商們關(guān)注的重心?！懊艚荨睆淖置嫔峡凑潜砻饕渺`活的應(yīng)變?nèi)?duì)付快速變化的市場(chǎng)需求。第67頁(yè)/共137頁(yè)2.5敏捷制造（AM）二、AM的內(nèi)涵及概念1．AM的內(nèi)涵“美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)”(ASME)主辦的“機(jī)械工程”雜志1994年期刊中，對(duì)敏捷制造做了如下定義：“敏捷制造就是指制造系統(tǒng)在滿足低成本和高質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)變幻莫測(cè)的市場(chǎng)需求的快速反應(yīng)”。因此，敏捷制造的企業(yè)，其敏捷能力應(yīng)當(dāng)反映在以下六個(gè)方面：(1)對(duì)市場(chǎng)的快速反應(yīng)能力判斷和預(yù)見(jiàn)市場(chǎng)變化并對(duì)其快速地做出反應(yīng)的能力。(2)競(jìng)爭(zhēng)力企業(yè)獲得一定生產(chǎn)力、效率和有效參與競(jìng)爭(zhēng)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?qū)崿F(xiàn)不同目標(biāo)的能力。(4)快速以最短的時(shí)間執(zhí)行任務(wù)(如產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、制造、供貨等)的能力。(5)企業(yè)策略上的敏捷性企業(yè)針對(duì)競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則及手段的變化、新的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的出現(xiàn)、國(guó)家政策法規(guī)的變化、社會(huì)形態(tài)的變化等做出快速反應(yīng)的能力。第68頁(yè)/共137頁(yè)2.5敏捷制造（AM）(6)企業(yè)日常運(yùn)行的敏捷性企業(yè)對(duì)影響其日常運(yùn)行的各種變化，如用戶對(duì)產(chǎn)品規(guī)格、配置及售后服務(wù)要求的變化、用戶定貨量和供貨時(shí)間的變化、原料供貨出現(xiàn)問(wèn)題及設(shè)備出現(xiàn)故障等做出快速反應(yīng)的能力。AM的基本思想是通過(guò)把動(dòng)態(tài)靈活的虛擬組織結(jié)構(gòu)、先進(jìn)的柔性生產(chǎn)技術(shù)和高素質(zhì)的人員進(jìn)行全方位的集成，從而使企業(yè)能夠從容應(yīng)付快速變化和預(yù)測(cè)的市場(chǎng)需求。它是一種提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的全新制造組織模式。第69頁(yè)/共137頁(yè)2.5敏捷制造（AM）2．AM主要概念(1)全新企業(yè)概念。將制造系統(tǒng)空間擴(kuò)展到全國(guó)乃至全世界，通過(guò)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)建立信息交流高速公路，建立“虛擬企業(yè)”，以競(jìng)爭(zhēng)能力和信譽(yù)為依據(jù)選擇合作伙伴，組成動(dòng)態(tài)公司。它不同于傳統(tǒng)觀念上的有圍墻的有形空間構(gòu)成的實(shí)體空間。虛擬企業(yè)從策略上講不強(qiáng)調(diào)企業(yè)全能，也不強(qiáng)調(diào)—個(gè)產(chǎn)品從頭到尾都是自己開(kāi)發(fā)、制造。(2)全新的組織管理概念。簡(jiǎn)化過(guò)程，不斷改進(jìn)過(guò)程；提倡以“人”為中心，用分散決策代替集中控制，用協(xié)商機(jī)制代替遞階控制機(jī)制；提高經(jīng)營(yíng)管理目標(biāo)，精益求精，盡善盡美地滿足用戶的特殊需要；敏捷企業(yè)強(qiáng)調(diào)技術(shù)和管理的結(jié)合，在先進(jìn)柔性制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)企業(yè)內(nèi)部的多功能項(xiàng)目組與企業(yè)外部的多功能項(xiàng)目組——虛擬公司把全球范圍內(nèi)的各種資源，集成在一起，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、管理和人的集成。敏捷企業(yè)的基層組織是多學(xué)科群體，是以任務(wù)為中心的一種動(dòng)態(tài)組合。敏捷企業(yè)強(qiáng)調(diào)權(quán)力分散，把職權(quán)下放到項(xiàng)目組。提倡“基于統(tǒng)觀全局的管理”模式，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)、任務(wù)和時(shí)間要求，而完成任務(wù)的中間過(guò)程則完全可以自主。第70頁(yè)/共137頁(yè)2.5敏捷制造（AM）(3)全新的產(chǎn)品概念。敏捷制造的產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)以后，可以根據(jù)用戶的需要進(jìn)行改變，得到新的功能和性能，即使用柔性的、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。依靠極大豐富的通信資源和軟件資源，進(jìn)行性能和制造過(guò)程仿真。敏捷制造的產(chǎn)品保證用戶在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)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，甚至包括產(chǎn)品的更新?lián)Q代。(4)全新的生產(chǎn)概念。產(chǎn)品成本與批量無(wú)關(guān)，從產(chǎn)品看是單件生產(chǎn)，而從具體的實(shí)際和制造部門(mén)看，卻是大批量生產(chǎn)。高度柔性的、模塊化的、可伸縮的制造系統(tǒng)的規(guī)模是有限的，但在同一系統(tǒng)內(nèi)可生產(chǎn)出產(chǎn)品的品種卻是無(wú)限的。第71頁(yè)/共137頁(yè)2.5敏捷制造（AM）三、AM的基本特點(diǎn)1．AM是自主制造系統(tǒng)AM具有自主性，每個(gè)工件和加工過(guò)程、設(shè)備的利用以及人員的投入都由本單元自己掌握和決定，這種系統(tǒng)簡(jiǎn)單、易行、有效。再者，以產(chǎn)品為對(duì)象的AM，每個(gè)系統(tǒng)只負(fù)責(zé)一個(gè)或若干個(gè)同類產(chǎn)品的生產(chǎn)，易于組織小批或者單件生產(chǎn)，不同產(chǎn)品的生產(chǎn)可以重疊進(jìn)行。如果項(xiàng)目組的產(chǎn)品較復(fù)雜時(shí)，可以將之分成若干單元，使每一單元對(duì)相對(duì)獨(dú)立的分產(chǎn)品的生產(chǎn)負(fù)有責(zé)任，各單元之間分工明確，協(xié)調(diào)完成一個(gè)項(xiàng)目組的產(chǎn)品。第72頁(yè)/共137頁(yè)2.5敏捷制造（AM）2．AM是虛擬制造系統(tǒng)AM系統(tǒng)是一種以適應(yīng)不同產(chǎn)品為目標(biāo)而構(gòu)造的虛擬制造系統(tǒng)，其特色在于能夠隨環(huán)境的變化迅速的動(dòng)態(tài)重構(gòu)，對(duì)市場(chǎng)的變化做出快速的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的柔性自動(dòng)化。實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的主要途徑是組建虛擬企業(yè)。其主要特點(diǎn)是：(1)功能的虛擬化。企業(yè)雖具有完備的企業(yè)職能，但沒(méi)有執(zhí)行這些功能的機(jī)構(gòu)。(2)組織的虛擬化。企業(yè)組織是動(dòng)態(tài)的，傾向于分布化，講究輕薄和柔性，呈扁平網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(3)地域的虛擬化：企業(yè)中產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、加工、裝配、營(yíng)銷分布在不同地點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)加以聯(lián)結(jié)。3．AM是可重構(gòu)的制造系統(tǒng)AM系統(tǒng)設(shè)計(jì)不是預(yù)先按規(guī)定的需求范圍建立某過(guò)程，而是使制造系統(tǒng)從組織結(jié)構(gòu)上具有可重構(gòu)性、可重用性和可擴(kuò)充性三方面的能力，它有預(yù)計(jì)完成變化活動(dòng)的能力，通過(guò)對(duì)制造系統(tǒng)的硬件重構(gòu)和擴(kuò)充，適應(yīng)新的生產(chǎn)過(guò)程，要求軟件可重用，能對(duì)新制造活動(dòng)進(jìn)行指揮、調(diào)度與控制。第73頁(yè)/共137頁(yè)2.5敏捷制造（AM）四、AM企業(yè)的主要特征敏捷制造企業(yè)的特征及要素，構(gòu)成了敏捷企業(yè)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，通過(guò)一系列功能子系統(tǒng)的支持使敏捷制造的戰(zhàn)略目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。這些功能子系統(tǒng)，一般稱為“使能系統(tǒng)(EnablingSystem)”。敏捷企業(yè)特征主要包括：●并行工作●繼續(xù)教育●顧客拉動(dòng)的組織結(jié)構(gòu)●動(dòng)態(tài)多方合作●尊重雇員●向團(tuán)隊(duì)成員施權(quán)●改善環(huán)境●柔性重構(gòu)●可獲得與可使用的信息●具有豐富知識(shí)和適應(yīng)能力的雇員●開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)●一次成功的產(chǎn)品設(shè)計(jì)●產(chǎn)品終生質(zhì)量保證●縮短循環(huán)周期●技術(shù)領(lǐng)先作用●靈敏的技術(shù)裝備●整個(gè)企業(yè)集成●具有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的領(lǐng)導(dǎo)第74頁(yè)/共137頁(yè)五、AM戰(zhàn)略體系敏捷制造戰(zhàn)略系統(tǒng)所包含的內(nèi)容，詳見(jiàn)表2-6。●基于特征●●人的參與與智能化●●快速反應(yīng)●●不斷改進(jìn)●三大支柱●●人員●●管理●●柔性●機(jī)制●●競(jìng)爭(zhēng)-合作●●集成與分散●●智能增強(qiáng)●●宏／微觀強(qiáng)／活化●組織●●功能交叉工作小組●●虛擬公司●●動(dòng)態(tài)聯(lián)盟●管理●●自組織模式●●分形組織●●放權(quán)與協(xié)調(diào)●●經(jīng)濟(jì)可承受性●●JIT邏輯●●簡(jiǎn)潔化●●激勵(lì)●●持續(xù)發(fā)展●●分布式群決策●●評(píng)價(jià)與優(yōu)化●●企業(yè)集成與柔性●●非財(cái)務(wù)快速成本控制●●財(cái)務(wù)保障●●合作伙伴選擇與評(píng)價(jià)●技術(shù)●●快速開(kāi)發(fā)與快速生產(chǎn)●●分布式集成●●高柔性制造●●高新與極限制造技術(shù)●●并行工程●●全方位與動(dòng)畫(huà)仿真●●虛擬現(xiàn)實(shí)制造●●標(biāo)準(zhǔn)化與成組技術(shù)●●模塊重組與插件式兼容●●計(jì)輔技術(shù)與裝備●●敏捷化的裝備與工具●●敏捷軟件●●智能傳感、控制與過(guò)程監(jiān)控●●非線性控制●●自治控制●●模糊控制●●并行計(jì)劃(ANN)●●全能制造(HM)●●單元制造與CIMS●●質(zhì)量工程●●網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)基礎(chǔ)●●社會(huì)支撐條件——法律(規(guī))●●技術(shù)推廣與商品化●●培訓(xùn)與教育●●通信與信息●●用戶與供應(yīng)廠商動(dòng)態(tài)合作●●寬帶網(wǎng)絡(luò)與用戶交互及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)●●零故障與污染的消除或處理●●社區(qū)關(guān)系●靈捷競(jìng)爭(zhēng)與市場(chǎng)環(huán)境●●用戶滿意的產(chǎn)品與服務(wù)●●靈活快速響應(yīng)●●合作共享、平等競(jìng)爭(zhēng)●●有序的市場(chǎng)環(huán)境●●售前／售后服務(wù)第75頁(yè)/共137頁(yè)2.5敏捷制造（AM）六、實(shí)施AM的技術(shù)為了推進(jìn)敏捷制造的實(shí)施，1994年由美國(guó)能源部制定了一個(gè)“實(shí)施敏捷制造技術(shù)”(TechnologiesEnablingAgileManufacturing-TEAM)的五年計(jì)劃(1994—1999)，該項(xiàng)目涉及聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)、著名公司、研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)等100多個(gè)單位。1995年，該項(xiàng)目的策略規(guī)劃和技術(shù)規(guī)劃公開(kāi)發(fā)表，它將實(shí)施敏捷制造的技術(shù)分為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和企業(yè)并行工程、虛擬制造、制造計(jì)劃與控制、智能閉環(huán)加工和企業(yè)集成五大類。1．產(chǎn)品設(shè)計(jì)和企業(yè)并行工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)和企業(yè)并行工程的使命就是按照客戶需求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化，并在整個(gè)企業(yè)內(nèi)實(shí)施并行工程。通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和企業(yè)并行工程，產(chǎn)品設(shè)計(jì)者在概念優(yōu)化階段就可同時(shí)考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期的所有重要因素，諸如質(zhì)量、成本、性能，以及產(chǎn)品的可制造性、可裝配性、可靠性、可維護(hù)性。第76頁(yè)/共137頁(yè)2.5敏捷制造（AM）2．虛擬制造虛擬制造就是“在計(jì)算機(jī)上模擬制造的全過(guò)程”。具體地說(shuō)，虛擬制造將提供一個(gè)功能強(qiáng)大的模型和仿真工具集，并且在制造過(guò)程分析和企業(yè)模型中使用這些工具。過(guò)程分析模型和仿真包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)及性能仿真、工藝設(shè)計(jì)及加工仿真、裝配設(shè)計(jì)及裝配仿真等；而企業(yè)模型則考慮影響企業(yè)作業(yè)的各種因素。虛擬制造的仿真結(jié)果可以用于制定制造計(jì)劃、優(yōu)化制造過(guò)程、支持企業(yè)高層進(jìn)行生產(chǎn)決策或重新組織虛擬企業(yè)。由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造是在數(shù)字化虛擬環(huán)境下進(jìn)行的，這就克服了傳統(tǒng)試制樣品投資大的缺點(diǎn)，避免失誤，保證投入生產(chǎn)一次成功。3．制造計(jì)劃與控制制造計(jì)劃與控制的任務(wù)就是描述一個(gè)集成的宏觀(企業(yè)的高層計(jì)劃)和微觀(詳細(xì)的信息生產(chǎn)系統(tǒng)，包括制造路徑、詳細(xì)的數(shù)據(jù)以及支持各種制造操作的信息等)計(jì)劃環(huán)境。該系統(tǒng)將使用基于特征的技術(shù)、與CAD數(shù)據(jù)庫(kù)的有效連接方法、具有知識(shí)處理能力的決策支持系統(tǒng)等。第77頁(yè)/共137頁(yè)2.5敏捷制造（AM）4．智能閉環(huán)加工智能閉環(huán)加工就是應(yīng)用先進(jìn)的控制和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以改進(jìn)車間的控制過(guò)程。當(dāng)各種重要的參數(shù)在加工過(guò)程中能夠得到監(jiān)視和控制時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量就能夠得到保證。智能的閉環(huán)加工將采用投資少、效益高、以微機(jī)為基礎(chǔ)的具有開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的控制器，以達(dá)到改進(jìn)車間生產(chǎn)的目的。5．企業(yè)集成企業(yè)集成就是開(kāi)發(fā)和推廣各種集成方法，在適應(yīng)市場(chǎng)多變的環(huán)境下運(yùn)行虛擬的、分布式的敏捷企業(yè)。TEAM計(jì)劃將建立一個(gè)信息基礎(chǔ)框架——制造資源信息網(wǎng)絡(luò)，使得地理上分散的各種設(shè)計(jì)、制造工作小組能夠依靠這個(gè)制造資源信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的合作，并能夠依據(jù)市場(chǎng)變化而重組。第78頁(yè)/共137頁(yè)2.6智能制造系統(tǒng)（IMS）

一、IMS的提出IMS是適應(yīng)以下幾方面情況的需要而興起的：一方面是制造信息的爆炸性的增長(zhǎng)，以及處理信息的工作量的猛增，這要求制造系統(tǒng)表現(xiàn)出更大的智能；另一方面是專業(yè)人材的缺乏和專門(mén)知識(shí)的短缺，嚴(yán)重制約了制造工業(yè)的發(fā)展，在發(fā)展中國(guó)家是如此，在發(fā)達(dá)國(guó)家，由于制造企業(yè)向第三世界轉(zhuǎn)移，同樣也造成本國(guó)技術(shù)力量的空虛；第三是動(dòng)蕩不定的市場(chǎng)和激烈的競(jìng)爭(zhēng)要求制造企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中表現(xiàn)出更高的機(jī)敏性和智能；第四是CIMS的實(shí)施和制造業(yè)的全球化的發(fā)展，遇到兩個(gè)重大的障礙，即目前己形成的“自動(dòng)化孤島”的聯(lián)接和全局優(yōu)化問(wèn)題，以及各國(guó)、各地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)和人一機(jī)接口的統(tǒng)一的問(wèn)題，而這些問(wèn)題的解決也有賴于智能制造的發(fā)展。第79頁(yè)/共137頁(yè)2.6智能制造系統(tǒng)（IMS）二、IMS的定義及特征1．定義智能制造包括智能制造技術(shù)(IMI)和智能制造系統(tǒng)(IMS)。智能制造系統(tǒng)是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過(guò)程中能以一種高度柔性與集成的方式，借助計(jì)算機(jī)模擬人類專家的智能活動(dòng)進(jìn)行分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等，從而取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)。同時(shí)，收集、存貯、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的智能。第80頁(yè)/共137頁(yè)2.6智能制造系統(tǒng)（IMS）2．特征與傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)相比智能制造系統(tǒng)具有以下特征：(1)自組織能力。自組織能力是指IMS中的各種智能設(shè)備，能夠按照工作任務(wù)的要求，自行集結(jié)成一種最合適的結(jié)構(gòu)，并按照最優(yōu)的方式運(yùn)行。完成任務(wù)以后，該結(jié)構(gòu)隨即自行解散，以備在下一個(gè)任務(wù)中集結(jié)成新的結(jié)構(gòu)。自組織能力是IMS的一個(gè)重要標(biāo)志。(2)自律能力。IMS能根據(jù)周圍環(huán)境和自身作業(yè)狀況的信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)和處理，并根據(jù)處理結(jié)果自行調(diào)整控制策略，以采用最佳行動(dòng)方案。這種自律能力使整個(gè)制造系統(tǒng)具備抗干擾、自適應(yīng)和容錯(cuò)等能力。(3)自學(xué)習(xí)和自維護(hù)能力。IMS能以原有專家知識(shí)為基礎(chǔ)，在實(shí)踐中，不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)，完善系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)，并刪除庫(kù)中有誤的知識(shí)，使知識(shí)庫(kù)趨向最優(yōu)，同時(shí)，還能對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行自我診斷、排除和修復(fù)。第81頁(yè)/共137頁(yè)2.6智能制造系統(tǒng)（IMS）(4)整個(gè)制造環(huán)境的智能集成。IMS在強(qiáng)調(diào)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能化的同時(shí)，更注重整個(gè)制造環(huán)境的智能集成。這是IMS與面向制造過(guò)程中的特定環(huán)節(jié)、特定問(wèn)題的“智能化孤島”的根本區(qū)別。IMS涵蓋了產(chǎn)品的市場(chǎng)、開(kāi)發(fā)、制造、服務(wù)與管理整個(gè)過(guò)程，把它們集成為一個(gè)整體，系統(tǒng)地加以研究，實(shí)現(xiàn)整體的智能化。IMS的研究是從人工智能在制造中的應(yīng)用開(kāi)始的，但又不同于它。人工智能在制造領(lǐng)域的應(yīng)用，是面向制造過(guò)程中特定對(duì)象的，研究的結(jié)果導(dǎo)致了“自動(dòng)化孤島”的現(xiàn)象，人工智能在其中是起輔助和支持作用的。而IMS是以部分取代制造中人的腦力勞動(dòng)為研究目標(biāo)的，并且要求系統(tǒng)能在一定范圍內(nèi)獨(dú)立地適應(yīng)周圍的環(huán)境，開(kāi)展工作。同時(shí)，IMS不同于計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)，CIMS強(qiáng)調(diào)的是企業(yè)內(nèi)部物料流的集成和信息流的集成，而IMS強(qiáng)調(diào)的則是最大范圍的整個(gè)制造過(guò)程的自組織能力，IMS難度更大。但兩者又是密切相關(guān)的，CIMS中的眾多研究?jī)?nèi)容是IMS發(fā)展的基礎(chǔ)，而IMS有將對(duì)CIMS提出更高的要求。集成是智能的基礎(chǔ)，而智能又推動(dòng)集成達(dá)到更高水平，即智能集成。因此，有人預(yù)言，下一世紀(jì)的制造工業(yè)將以雙I(Intelligent和Integration)成為標(biāo)志。第82頁(yè)/共137頁(yè)2.6智能制造系統(tǒng)（IMS）三、IMS的支撐技術(shù)及研究熱點(diǎn)