先進制造技術(shù)(第2章)

第二章先進制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論第一節(jié)

先進制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成

第二節(jié) 物料流第三節(jié) 信息流第四節(jié) 先進制造系統(tǒng)的控制方式第五節(jié) 約束與決策第六節(jié) 面向21世紀的信息化制造1/43第二章先進制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論第一節(jié) 先進制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成第二節(jié) 物料流第三節(jié) 信息流第四節(jié) 先進制造系統(tǒng)的控制方式第五節(jié) 約束與決策第六節(jié) 面向21世紀的信息化制造2/43一、制造系統(tǒng)基本概念二、制造系統(tǒng)基本構(gòu)成3/43第一節(jié)先進制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論一、制造系統(tǒng)基本概念國際生產(chǎn)工程學(xué)會(CIRP)1990年將制造系統(tǒng)定義為：制造系統(tǒng)是制造業(yè)中形成制造生產(chǎn)(簡稱生產(chǎn))的組織形式，而在機電工程產(chǎn)業(yè)中的制造系統(tǒng)具有設(shè)計、生產(chǎn)、發(fā)運和銷售的一體化功能。制造系統(tǒng)作為由人、工具、材料組成的有機整體，存在狹義的制造系統(tǒng)概念和廣義的制造系統(tǒng)概念。狹義的制造系統(tǒng)僅僅研究產(chǎn)品的設(shè)計、工藝、加工、裝配等生產(chǎn)過程；而廣義的制造系統(tǒng)除研

究生產(chǎn)過程外，其研究內(nèi)容還包括市場、經(jīng)營、銷售、售后服務(wù)、成本與財務(wù)等，即研究從經(jīng)營決策開始直到售后服務(wù)、報廢回收的產(chǎn)品生產(chǎn)整個生命周期過程。制造系統(tǒng)是制造過程所涉及的硬件(物料、設(shè)備、工具、能源等)、軟件(包括制造理論、制造工藝和制造信息等)和人員所組成的一個個具有特定功能的有機整體，將輸入制造資源(原材料、能源等)，通過制造過程輸出產(chǎn)品或半成品，制造系統(tǒng)的運行過程包括市場分析析、產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、制造裝配、檢驗出廠、產(chǎn)品銷售及售后

服務(wù)等各個環(huán)節(jié)4/43第一節(jié)先進制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論5/43合的基礎(chǔ)上再對結(jié)構(gòu)進行分析。二、制造系統(tǒng)基本構(gòu)成制造系統(tǒng)是由眾多的要素和子系統(tǒng)組成的有機整體，因而在子系統(tǒng)與要素之間存在著組織、協(xié)調(diào)等管理問問題。制造系統(tǒng)是過程系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的統(tǒng)一，因此此制造系統(tǒng)理論應(yīng)該實現(xiàn)過程研究與結(jié)構(gòu)研究的統(tǒng)

一，即制造系統(tǒng)理論應(yīng)該實現(xiàn)靜態(tài)分析與動態(tài)分析

的統(tǒng)一。

過程系統(tǒng)是指其產(chǎn)品的生產(chǎn)從設(shè)計、工藝、加工、裝配到檢測出廠是一個隨時間變化的序列系統(tǒng)。對于過程系統(tǒng)，一般宜采用分析的方法，在對各環(huán)節(jié)分析的基礎(chǔ)上進行綜合。

結(jié)構(gòu)系統(tǒng)指制造系統(tǒng)在空間上具有一定的結(jié)構(gòu)形態(tài)。對于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，宜于采用綜合的方法，在綜第一節(jié)先進制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論第一節(jié)先進制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論二、制造系統(tǒng)基本構(gòu)成制造系統(tǒng)靜態(tài)分析是在不考慮時間因素情況下研究制造系統(tǒng)的各組成要素，要素之間的相互關(guān)系及子系統(tǒng)與分系統(tǒng)，系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互關(guān)系。以系統(tǒng)論的觀點，任何系統(tǒng)的功能都可以抽象為一個利用系統(tǒng)資源，在滿足系統(tǒng)約束和目標的前提下，將從系統(tǒng)環(huán)境中獲得的輸入轉(zhuǎn)換為輸出的過程。

制造系統(tǒng)根據(jù)訂單和市場預(yù)測安排的生產(chǎn)計劃，利用制造資源(包括人員、

機床設(shè)備、刀量夾輔具、技術(shù)、相關(guān)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和計算機軟、硬件等)，在

生產(chǎn)過程中采用相應(yīng)技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)，以最適當?shù)闹圃斐杀荆谧钸m當?shù)臅r間生產(chǎn)出客戶需要的產(chǎn)品以獲取最大利潤。6/43第一節(jié)先進制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成二、制造系統(tǒng)基本構(gòu)成制造系統(tǒng)整體的性能是與系統(tǒng)各個組成部分之間是緊密相關(guān)的。在制造系統(tǒng)運行過程中，無時無刻不伴隨著物料流、信息流和能量流的流動，并且制造系統(tǒng)中的物料流、信息流、能量流之間相互聯(lián)系、相互影響，形成一個不可分割的有機整體。

物料流是在整個加工過程中(包括加工準備階段)物料的輸入和輸出的動態(tài)過程，這種物料在制造系統(tǒng)中的運動稱為物料流。

制造系統(tǒng)中的信息可分為靜態(tài)信息(如工件尺寸、公差大小等)和動態(tài)信息(如刀具磨損程度、資源狀態(tài)、加工進程等)，信息在制造系統(tǒng)中中的作用過程稱為信息流。所有這些信息不斷地與制造過程的各種狀態(tài)進行信息交換，并綜合、分析來自各方面的信息，從而有效地控制制造過程，以保證制造過程的正常進行，提高制造系統(tǒng)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

制造過程中的能量運動稱為能量流。在制造系統(tǒng)中，能量是一切物質(zhì)運動的基礎(chǔ)，其所有運動，例如物料的運動，均需要能量來維持。7/43第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論第二章先進制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論第一節(jié) 先進制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成第二節(jié) 物料流第三節(jié) 信息流第四節(jié) 先進制造系統(tǒng)的控制方式第五節(jié) 約束與決策第六節(jié) 面向21世紀的信息化制造8/43制造系統(tǒng)中的所有資源構(gòu)成制造資源，制造資源是制造系統(tǒng)存在和運行的物質(zhì)基礎(chǔ)。狹義制造資源包括物料(原材料、坯料、半成品等)、設(shè)備(機床、生產(chǎn)線等)、能源(電能、燃料等)、其他(

土地、廠房、工具等)；廣義制造資源不僅包括物料、設(shè)設(shè)備、能源、土地、廠房、工具等，還包括資金、技術(shù)、信息、人力等。制造系統(tǒng)中將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品或零件的制造過程，實質(zhì)上是一個物料流動的動態(tài)過程。根據(jù)制造系統(tǒng)的定義，制造系統(tǒng)是一個輸入制造資源(原材料、能源等)通過制造過程而輸出產(chǎn)品(包括半成品)的輸入輸出系統(tǒng)，它同時產(chǎn)生廢棄物，并可能9造/43

成第二節(jié)物料流第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論流物消，，制造系統(tǒng)的物料流動過程不僅是物料資源轉(zhuǎn)化和消耗的主要過程而且因為物料的流動和物料的加工制造均需要能量來驅(qū)動或轉(zhuǎn)化因為物料流動過程也是能量消耗的主要過程。第二節(jié)物料流第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論10/43

制造系統(tǒng)是一個不斷輸入制造資源，通過制造過程而輸出產(chǎn)品，并同時產(chǎn)生廢棄物的輸入輸出系統(tǒng)。

制造系統(tǒng)中資源的輸入、消耗、轉(zhuǎn)化、回收、處理及這些過程的影響和控制，形成了制造系統(tǒng)的物料流。

制造系統(tǒng)物料流應(yīng)以資源利用率最高和廢棄物產(chǎn)生最小小作為目標，充分考慮優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)周期過程中影響資源消耗的各個環(huán)節(jié)。包括產(chǎn)品壽命終結(jié)后的處理，從而優(yōu)化資源流動過程，最有效地利用資源和最低限度地產(chǎn)生廢棄物。

制造過程是資源直接轉(zhuǎn)化和資源直接消耗的主要環(huán)節(jié)，生產(chǎn)同樣的產(chǎn)品，不同的制造加工的設(shè)備、工藝方案和不同的工藝路線，將會使得物料和能源的消耗不第二節(jié)物料流第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論11/43第二章先進制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論第一節(jié) 先進制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成第二節(jié) 物料流第三節(jié) 信息流第四節(jié) 先進制造系統(tǒng)的控制方式第五節(jié) 約束與決策第六節(jié) 面向21世紀的信息化制造12/43傳統(tǒng)企業(yè)的信息流，大多是按照企業(yè)的業(yè)務(wù)流程、組織機構(gòu)、功能目標等框架體系進行設(shè)計，流程設(shè)計思路雷同，數(shù)據(jù)處理比較簡單，缺乏針對不同企業(yè)、不同業(yè)務(wù)流程的個性化設(shè)計和深層次分析?，F(xiàn)代企業(yè)的信息流不能只滿足于對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的簡單的的、常規(guī)的處理和分析，應(yīng)更積極主動地思考生產(chǎn)管理中的重要問題，對數(shù)據(jù)進行進一步的挖掘和多角度的分析，從而賦予企業(yè)更靈敏的反應(yīng)能力、更積極主動的調(diào)整能力和更強有力的競爭能力。13/43第三節(jié)信息流第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論

傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的信息流，大多是按照其業(yè)務(wù)流程、組織機構(gòu)、功能目標等框架體系進行設(shè)計，導(dǎo)致系統(tǒng)在關(guān)鍵時刻卻找不到所需的信息或錯誤信息。

先進制造系統(tǒng)的信息流不僅能滿足對簡單、常規(guī)信息的處理與分析，而且能夠通過對數(shù)據(jù)的全面管理和挖掘，使制造系統(tǒng)具有更高的柔性、敏捷性和競爭力。

通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度和監(jiān)視整個制造系統(tǒng)中的信息流，從而能夠以正確的方式、

在正確的時間、向正確的信息流節(jié)點傳輸所需的正確信信息，并支持分布式制造環(huán)境下信息和人員的分布性

以及信息流動過程的時序性。

制造系統(tǒng)中，管理信息分系統(tǒng)MIS、制造自動化分系第三節(jié)信息流第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論14/43第三節(jié)信息流第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論15/43第三節(jié)信息流第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論16/43第三節(jié)信息流第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論17/43第二章先進制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論第一節(jié)先進制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成第二節(jié)物料流第三節(jié)信息流第四節(jié)先進制造系統(tǒng)的控制方式第五節(jié)約束與決策第六節(jié)面向21世紀的信息化制造18/43第四節(jié)先進制造系統(tǒng)的控制方式19/43第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論為了便于對控制系統(tǒng)進行研究，人們把一個

復(fù)雜的控制系統(tǒng)分為若干組成部分(控制單元)，控制結(jié)構(gòu)描述了控制系統(tǒng)中各控制單元的

決策職責和權(quán)限及各控制單元之間的協(xié)調(diào)關(guān)系系?？刂葡到y(tǒng)的職責分配在相應(yīng)控制結(jié)構(gòu)的

各控制單元之中，并通過各控制單元協(xié)調(diào)執(zhí)

行。一、制造系統(tǒng)對控制結(jié)構(gòu)的要求二、集中式控制結(jié)構(gòu)三、遞階式控制結(jié)構(gòu)四、分布式控制結(jié)構(gòu)20/43第四節(jié)先進制造系統(tǒng)的控制方式第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論第四節(jié)先進制造系統(tǒng)的控制方式第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論一、制造系統(tǒng)對控制結(jié)構(gòu)的要求(1)可靠性／容錯能力?？煽啃允菍ο到y(tǒng)按照規(guī)定指標無故障連續(xù)運行性能的度量，而容錯能力是指系統(tǒng)在狀狀態(tài)惡化，甚至發(fā)生故障條件下繼續(xù)運行的能力。通常，容錯期由四個階段組成：故障原因檢測、損壞范圍確定和程度評定、故障原因處理、故障恢復(fù)和繼繼續(xù)系統(tǒng)服務(wù)?？筛男裕蓴U展性。可更改性是指對已存控制系統(tǒng)的部分控制單元進行更改和調(diào)整的可行性，而可擴展性是指擴展已存控制系統(tǒng)的功能時，將新控制單元元加入系統(tǒng)的可行性?？芍貥?gòu)性／適應(yīng)性?？芍貥?gòu)性是指在已存的控制系統(tǒng)中增加或拆除部分控制單元并重構(gòu)成新系統(tǒng)的可行21性/43第四節(jié)先進制造系統(tǒng)的控制方式第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論二、集中式控制結(jié)構(gòu)集中式控制結(jié)構(gòu)的特點是對整個制造系統(tǒng)中的信息統(tǒng)一處理，擁擁有一個全局數(shù)據(jù)庫以記錄系統(tǒng)各種工程活動，每一制造實體都都和中央處理單元連接。其主要特征如下：(1)集中控制單元由一臺強功能計算機構(gòu)成。

(2)所有控制決策功能由集中控制單元承擔。

(3)全局數(shù)據(jù)庫記錄系統(tǒng)的全部活動。其主要優(yōu)點如下：

(1)全局信息可共享。

(2)可全局優(yōu)化。(3)唯一的系統(tǒng)狀態(tài)信息源。其主要缺點如下：響應(yīng)速度慢且不一致。控制任務(wù)的完成依賴于唯一的集中控制單元。

(3)控制軟件難以更改。22/43第四節(jié)先進制造系統(tǒng)的控制方式第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論三、遞階式控制結(jié)構(gòu)遞階式控制結(jié)構(gòu)：組織方式和控制結(jié)構(gòu)是一種從上到下逐步細化的方式。遞階式控制制結(jié)構(gòu)雖然增加了信息傳遞的環(huán)節(jié)，但降低了控制難度。其主要特點：異型多計算機構(gòu)成控制系統(tǒng)。決策層之間維持剛性的上下級關(guān)系。

(3)上級協(xié)調(diào)下級的所有活動。每一層都有集中的數(shù)據(jù)庫。其主要優(yōu)點如下：

(1)可逐步實現(xiàn)。(2)可以用冗余的計算機資源來增強系統(tǒng)的容錯能力。

(3)可利用狀態(tài)反饋信息。(4)簡化各控制模塊自身的規(guī)模、功能和復(fù)雜性。其主要缺點如下：上層故障會造成下層控制的整體癱瘓。設(shè)備布置的改變會影響到整個控制系統(tǒng)，因而使增加或刪除設(shè)備變得非常困難，難以滿足未來修改的需要。由于通信延遲使上層決策往往滯后于下層狀態(tài)的變化，甚至基于對下層信息的估估計上，會造成控制失誤，難以滿足動態(tài)適應(yīng)性要求。局部控制器的計算能力有限?！ねㄐ趴煽啃噪S遞階層次增多而降低。23/43標策第四節(jié)先進制造系統(tǒng)的控制方式第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論四、分布式控制結(jié)構(gòu)分布式控制：把制造系統(tǒng)的各種功能模塊看成是一個個自治的實體，實體間以一定的協(xié)議相互協(xié)商解決問題。1．非等級控制非等級控制策略主要包括排隊策略、任務(wù)投策略、協(xié)商策略、協(xié)作策略等。排隊策略。在排隊策略中，當一項新任務(wù)進入系統(tǒng)時，系統(tǒng)按照預(yù)先約定的原則把把它分配到一個單元，這種原則可以是最短排隊長度原則或最先可用單元原則。任務(wù)投標策略。當一項新任務(wù)進入投標系統(tǒng)時，各單元把任務(wù)的處理要求及規(guī)范與與自己的能力進行比較，有能力完成該任務(wù)的單元參加投標。按照預(yù)先約定的判據(jù)，投標值最高或最低的單元將獲得該項任務(wù)。協(xié)商策略。當一項新任務(wù)進入?yún)f(xié)商系統(tǒng)時，有能力完成該項任務(wù)的單元與另一試圖承擔該項任務(wù)的單元協(xié)商。每一個單元內(nèi)均包含本單元的所有信息，包括本單元能加工工的零件族、可用的排隊場地等。每一單元僅試圖獲得自己能完成的任務(wù)，它將總是試

圖按照自己的能力和當前的負荷狀況，估計自己完成該任務(wù)的效率來獲得這項任務(wù)。協(xié)作策略。協(xié)作策略形式上與協(xié)商相似，但原理上與協(xié)商不同。在協(xié)商方式中，各單元為獲得任務(wù)而競爭；而在協(xié)作方式中，各單元為系統(tǒng)任務(wù)更好址分配而協(xié)作。協(xié)作作策略可采取許多形式，包括資源共享和任務(wù)交換。24/43第四節(jié)先進制造系統(tǒng)的控制方式第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論四、分布式控制結(jié)構(gòu)1．非等級控制其主要特征如下：(1)同型或異型計算機構(gòu)成控制系統(tǒng)。

(2)控制單元之間無上下級關(guān)系。完整的局部自治。面向活動協(xié)調(diào)的分布式?jīng)Q策。

(5)只有局部數(shù)據(jù)庫。其主要優(yōu)點如下：降低整個系統(tǒng)的復(fù)雜性。降低監(jiān)視的投資和監(jiān)視過程對實時控制的延遲。由于采用模塊化和可重構(gòu)的結(jié)構(gòu)，使得維護和更改更容易。

(4)容錯能力強。真正的權(quán)力下放使得工作人員責任感增強。其主要缺點如下：(1)缺乏對一些問題的解決方法，如單元間任務(wù)分配不平衡、單元內(nèi)設(shè)備任務(wù)分分配欠優(yōu)化等。(2)目前還沒有支持全部功能的硬件和軟件。

(3)存在數(shù)據(jù)重復(fù)和數(shù)據(jù)沖突的趨勢。(4)存在死鎖的可能性。25/43第四節(jié)先進制造系統(tǒng)的控制方式第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論四、分布式控制結(jié)構(gòu)混雜控制結(jié)構(gòu)常見的混雜控制結(jié)構(gòu)兼有遞階控制和非等級控制的特點，層

與層之間為上上下級關(guān)系，同一層 各控制單元為平等關(guān)系，由于各控制單元間的關(guān)系較為復(fù)雜，不像遞階控制或非等級控制中。各控制單元之間具有一致的上下級或平等關(guān)系，在實現(xiàn)時需要對各控制單元之間的關(guān)系進行仔細地設(shè)計。常見的混雜控制結(jié)構(gòu)如下。改進型遞階控制結(jié)構(gòu)。它強調(diào)了各平級子層之間的直接通信和協(xié)調(diào)關(guān)系，如圖2-9所示。26/43第四節(jié)先進制造系統(tǒng)的控制方式第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論四、分布式控制結(jié)構(gòu)半非等級控制結(jié)構(gòu)。它由若干改進型遞階控制結(jié)

構(gòu)組成，其各頂層之間形成成平等的通信和協(xié)調(diào)關(guān)系，如圖2-10所示。寡頭控制結(jié)構(gòu)。它是各控制單元之間關(guān)系最為復(fù)

雜的一種結(jié)構(gòu)，它要求包括括頂層在內(nèi)的各控制層內(nèi)

保持平等的直接通信和協(xié)

調(diào)關(guān)系，同時還要求各上

層與每一下層保持明確的上上下級關(guān)系，如圖2-11所示。27/43第二章先進制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論第一節(jié)先進制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成第二節(jié)物料流第三節(jié)信息流第四節(jié)先進制造系統(tǒng)的控制方式第五節(jié)約束與決策第六節(jié)面向21世紀的信息化制造28/43－－信息時代對決策支持系統(tǒng)水平的要求也大為提高，從原先的一般數(shù)據(jù)采集與處理為基礎(chǔ)的支持結(jié)構(gòu)化問題的一般戰(zhàn)術(shù)決策，發(fā)展到以信息融合、知識

處理為基礎(chǔ)的支持非結(jié)構(gòu)化問題的戰(zhàn)略決策。目前提出的各種新的制造與管理模式是從不同學(xué)科、不同角度，解決提高企業(yè)的敏捷性。－－例如，先進制造系統(tǒng)的自組織的過程實質(zhì)上是使企業(yè)產(chǎn)品同市場的需求協(xié)同，制造系統(tǒng)、經(jīng)營過程、企業(yè)組織同新產(chǎn)品設(shè)計、加工與經(jīng)營需求相協(xié)同。自組織被定義為一個系統(tǒng)不依靠任何外來的干預(yù)，而獲得的一種空間、時間間或功能(時—空)的結(jié)構(gòu)。自組織并不等于人們對這類復(fù)雜系統(tǒng)無法施加影響。它是決策者、設(shè)計師參與下的自組織過程，這里“參與”，不等于傳統(tǒng)的“干

干預(yù)”，參與是一種宏觀高層次上的控制，是通過制定規(guī)則與約束的手段實現(xiàn)

控制，“干預(yù)”是在某一層次上具體的控制。－－協(xié)同論是一門研究存在于復(fù)雜自然界自組織基理的學(xué)科，其價值主要有：

支配原理與序參數(shù)。其中支配原理揭示復(fù)雜系統(tǒng)，從無序到有序的過程中，上一一層是如何支配下一層的，而序參數(shù)是系統(tǒng)中的少數(shù)參數(shù)，它們處于上層、變化緩慢、控制著宏觀系統(tǒng)的變化，使系統(tǒng)從無序到新的有序。利用支配原理與序參數(shù)就可以對系統(tǒng)變量眾多、具有非線性、正反饋的復(fù)雜系統(tǒng)進行科學(xué)有有效的簡化，進而進行有效的控制。29/43第五節(jié)約束與決策第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論－－決策過程是滿足必要的約束條件下的一種復(fù)雜的尋優(yōu)求解過程。決策問

題的復(fù)雜性取決于決策過程所處的環(huán)境，任何決策都由三個要素組成：機遇、信息與資源。成功的決策必須滿足兩類規(guī)律的約束：客觀規(guī)律和人們的利益(價值規(guī)律)。－－機遇是決策者所向往與追求的目的，機遇具有風險與效益，它們是同時并存的，是一個事物的兩個屬性，克服風險獲取效益是決策者的中心任務(wù)；而信息(包括知識)是克服風險的唯一資源；資源(物質(zhì)與能量)是實現(xiàn)任何決策所必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。－－以往簡單的“拍腦袋”決策，對決策問題考慮得不夠周到與深刻，用科

學(xué)的系統(tǒng)論和決策論的語言說，即決策空間考慮得不夠大，因而丟掉了機遇。因此，決策者及決策支持系統(tǒng)的任務(wù)是協(xié)調(diào)信息、機遇與資源這三大要素間

的沖突。－－在各類制造系統(tǒng)的設(shè)計、運行和管理中，會涉及各種復(fù)雜的決策問題。

決策者根據(jù)對實際環(huán)境的分析，構(gòu)思一組解決問題的方案。每一方案均會產(chǎn)生生一個結(jié)果，決策者在評價結(jié)果時一般是多個目標的，鑒于環(huán)境、資源及安全性的問題日益突出，應(yīng)由成本C、時間T(生產(chǎn)率)、質(zhì)量Q、柔性F、服務(wù)

S和環(huán)境E六大制造決策屬性組成決策目標，決策取決于決策者的偏好與價值觀。30/43第五節(jié)約束與決策第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論－－在制造系統(tǒng)的綜合決策模型中，決策目標應(yīng)充分體現(xiàn)制造系統(tǒng)的基本

使命和經(jīng)營目標。因此需要建立一個適用于各類制造系統(tǒng)的綜合決策模型，將不同的目標映射到表達決策者愿望的價值空間上，并在模型中反映制造

系統(tǒng)主要決策目標，以更好地支持決策分析活動，這對提高制造系統(tǒng)的整

體綜合效益具有重要意義。例如，美國學(xué)者提出了制造系統(tǒng)“四面體決策框架模型”，該模型將成本、時間(生產(chǎn)率)、質(zhì)量和柔性四大制造決策屬性作為制造系統(tǒng)決策的目標函數(shù)，提出了制造系統(tǒng)和制造過程的各類決策變量，可通過技術(shù)經(jīng)濟模型映射成為制造決策屬性的組成元素的設(shè)想。31/43第五節(jié)約束與決策第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論第二章先進制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論第一節(jié) 先進制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成第二節(jié) 物料流第三節(jié) 信息流第四節(jié) 先進制造系統(tǒng)的控制方式第五節(jié) 約束與決策第六節(jié) 面向21世紀的信息化制造32/43一、概述二、信息化制造的特點三、分布式信息化制造邏輯體系結(jié)構(gòu)四、集中分布式模式下的企業(yè)新式產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)體系五、集中分布式模式下的企業(yè)新式商務(wù)運作模式六、信息化制造的關(guān)鍵技術(shù)33/43第六節(jié)面向21世紀的信息化制造第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論第六節(jié)面向21世紀的信息化制造第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論一、概述21世紀制造業(yè)的特點及其面臨的挑戰(zhàn)，使新得一：代制造業(yè)將是：從產(chǎn)品本身的角度看，批量化生產(chǎn)正被基于客戶定制的多品種、單件小批量制造所替代。從產(chǎn)品實現(xiàn)的角度看，支持產(chǎn)品整個生命周期的數(shù)字化模型將起關(guān)鍵性作用。從制造產(chǎn)品所涉及到的設(shè)備看，數(shù)字化的可再配置敏捷設(shè)備、單元、車間等將構(gòu)成新一代的制造硬硬件環(huán)境。從制造產(chǎn)品所需的企業(yè)管理與組織結(jié)構(gòu)方面看，具備全球化、并行化與敏捷化特征的企業(yè)集成技術(shù)34/43第六節(jié)面向21世紀的信息化制造第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論一、概述我國國家自然科學(xué)基金委員會也對21世紀的制造系統(tǒng)理論及生產(chǎn)模式進行了探討，提出21世紀的制造科學(xué)研究報告，并概括出21世紀制造科學(xué)研究內(nèi)容如下：(1)制造系統(tǒng)理論與信息化制造。

(2)微系統(tǒng)中尺度效應(yīng)及制造技術(shù)。材料和零件制造過程中的擬實仿真，優(yōu)化和加工新技術(shù)基礎(chǔ)。機械仿生與生物制造。流程制造的特性研究與綠色制造。35/4336/43第六節(jié)面向21世紀的信息化制造第二章之先進制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論二、信息化制造的特點信息化制造涉及制造技術(shù)的方方面面，從硬件到軟軟件、從技術(shù)到管理、從企業(yè)到全社會的組織與個個人、從局部資源到全球資源等等。其顯著特點

有：(1)基于Internet／Intranet的網(wǎng)絡(luò)化。

(2)產(chǎn)品設(shè)計、制造進程中的全程數(shù)字化。

(3)制造設(shè)備的信息化、智能化、柔性化。

(4)制造組織的全球化、敏捷化。(5)制造資源的分布性、共享性。

(6)制造過程的并行化、協(xié)同