先進(jìn)制造技術(shù)生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)(共32頁(yè)).doc

1、先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)9.1 概述9.1.1 什么是先進(jìn)制造技術(shù)9.1.2 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)9.1.3 先進(jìn)制造技術(shù)的產(chǎn)生背景9.1.1 什么是先進(jìn)制造技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)是當(dāng)代信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)和通用制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合；是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源及現(xiàn)代管理技術(shù)成果，將其綜合應(yīng)用于制造全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，獲得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制理論、數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人、CADCAM技術(shù)、CIM技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等在內(nèi)的信息自動(dòng)化技術(shù)的迅猛發(fā)展，為先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供了日益增多的高效能手段。先進(jìn)制造技

2、術(shù)主要包括三個(gè)技術(shù)群：主體技術(shù)群、支撐技術(shù)群和制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施群。其具體內(nèi)容主要有：現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)、精密及超精密加工技術(shù)、精密快速成型技術(shù)、特種加工技術(shù)、制造業(yè)綜合自動(dòng)化、過(guò)程工業(yè)綜合自動(dòng)化、系統(tǒng)管理技術(shù)等。1. 先進(jìn)制造技術(shù)中的主體技術(shù)群主體技術(shù)群包括面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)群與制造工藝技術(shù)群。(1)設(shè)計(jì)技術(shù)群。指用于生產(chǎn)準(zhǔn)備的工具群與技術(shù)群。包括產(chǎn)品、工藝過(guò)程和工廠設(shè)計(jì)，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)及工藝過(guò)程建模和仿真、系統(tǒng)工程集成技術(shù)、快速樣件成型技術(shù)、并行工程技術(shù)(CE)、面向環(huán)境的設(shè)計(jì)(DFE)。(2)制造工藝技術(shù)群。指用于產(chǎn)品制造的過(guò)程及設(shè)備，包括材料生產(chǎn)工藝、加工工藝，連接和裝配、測(cè)試和檢

3、驗(yàn)技術(shù)。2. 先進(jìn)制造技術(shù)中的支撐技術(shù)群支撐技術(shù)群是使主體技術(shù)群發(fā)揮作用的基礎(chǔ)和核心，是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制造系統(tǒng)的工具、手段和系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)技術(shù)，包括信息技術(shù)、傳感器技術(shù)和控制技術(shù)。信息技術(shù)中包括網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、集成平臺(tái)和集成框架技術(shù)、接口和通信、基于知識(shí)的決策支持系統(tǒng)以及軟件工程方面的技術(shù)。先進(jìn)制造系統(tǒng)中的控制技術(shù)將向智能控制方面發(fā)展。智能控制系統(tǒng)具有根據(jù)過(guò)程和環(huán)境模型以及傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)決策的能力。這方面具有潛力的領(lǐng)域是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯的研究。網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)全球網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的快速傳遞和共享，使企業(yè)之間的聯(lián)合成為可能。3先進(jìn)制造技術(shù)中的制造技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施群這是指

4、為了管理好各種適當(dāng)技術(shù)群的開(kāi)發(fā)，促進(jìn)技術(shù)在整個(gè)國(guó)家工業(yè)企業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用而采用的各種方案和機(jī)制；是使先進(jìn)的制造技術(shù)與企業(yè)組織管理體制，以及使用技術(shù)的人員協(xié)調(diào)工作的系統(tǒng)工程。它主要包括質(zhì)量管理、用戶供應(yīng)商交互作用、人員培訓(xùn)和教育、全局監(jiān)督和基準(zhǔn)評(píng)測(cè)、技術(shù)獲取和利用。在利用先進(jìn)制造技術(shù)的未來(lái)企業(yè)中，繼續(xù)教育和培訓(xùn)已變得日益重要。未來(lái)的企業(yè)面臨的是多變的市場(chǎng)和激烈競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境。聘用職員的關(guān)鍵是看他能否多專、多能地、能動(dòng)地迅速適應(yīng)產(chǎn)品變化、工作崗位變化、所需技能變化以及促進(jìn)這些變化的知識(shí)能力。顯然，教育和培訓(xùn)是抵消環(huán)境不斷變化所帶來(lái)的潛在打擊和憂慮的要素。所以，對(duì)于企業(yè)而言，要想有效提高其競(jìng)爭(zhēng)能力，綜合教育

5、和培訓(xùn)計(jì)劃是基礎(chǔ)。9.1.2 先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)21世紀(jì)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，就是先進(jìn)制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。先進(jìn)制造技術(shù)貫穿了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修等全過(guò)程，因此，21世紀(jì)的先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)具有下列特點(diǎn)：1. 以低消耗創(chuàng)造高效益、高勞動(dòng)生產(chǎn)率低消耗意味著低成本，從而可以創(chuàng)造高效益。降低能源的消耗和有效地利用能源成為未來(lái)制造業(yè)十分關(guān)心的問(wèn)題。工業(yè)生產(chǎn)消耗了發(fā)達(dá)國(guó)家大量能源。人們希望不斷提高生活水準(zhǔn)，但也會(huì)帶來(lái)全球能源的高消耗，從而引起人們對(duì)節(jié)能的關(guān)注。改進(jìn)原有生產(chǎn)過(guò)程可以有效地降低工業(yè)過(guò)程的能耗。例如：大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制，不僅在其他方面受益，而且也節(jié)省了用于生產(chǎn)不合格產(chǎn)品而消耗的能源。2. 提

6、供有競(jìng)爭(zhēng)力的優(yōu)質(zhì)可售產(chǎn)品先進(jìn)制造企業(yè)提出了產(chǎn)品終身質(zhì)量保證?！百|(zhì)量”一詞的含義已不僅僅是“零缺陷”了。由于越來(lái)越多的公司都能有效地保證產(chǎn)品無(wú)缺陷，因此，人們把“質(zhì)量”重新定義為“零缺陷”與“用戶滿意”。產(chǎn)品的工程設(shè)計(jì)過(guò)程也不僅僅是為保證其無(wú)缺陷，而且還要從許多方面使用戶滿意。這樣的產(chǎn)品才有競(jìng)爭(zhēng)力。3. 采用適用、先進(jìn)的工藝裝備計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、新材料技術(shù)、傳感技術(shù)、管理技術(shù)等的引入，使制造技術(shù)成為一個(gè)能駕馭生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流、能量流和信息流的系統(tǒng)工程。適用、先進(jìn)的工藝和裝備能快速生產(chǎn)出產(chǎn)品，并保證質(zhì)量。4. 具有迅捷響應(yīng)市場(chǎng)的能力當(dāng)前，工業(yè)正進(jìn)入市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)因素高度分散、快速變化、不可預(yù)測(cè)的

7、時(shí)代。企業(yè)為了求得生存就必須對(duì)付這些頻繁的變化，要想在不斷變化的環(huán)境中做到迅速響應(yīng)，就必須重視技術(shù)與管理的結(jié)合；重視制造過(guò)程組織和管理體制的簡(jiǎn)化與合理化，使硬件、軟件和人集成的大系統(tǒng)的組成和體系結(jié)構(gòu)具備前所未有的柔性。這體現(xiàn)了未來(lái)制造系統(tǒng)的先進(jìn)性。5. 滿足環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡的要求現(xiàn)今，環(huán)境問(wèn)題已成為企業(yè)運(yùn)行的關(guān)鍵因素。隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注，要求企業(yè)工藝系統(tǒng)以及設(shè)備向“環(huán)境安全型”組織轉(zhuǎn)化。面對(duì)環(huán)境的日益破壞，世界范圍內(nèi)環(huán)保熱潮不斷高漲。政府及民間組織對(duì)制造業(yè)提出更嚴(yán)格的要求。于是，人們提出了面向環(huán)境的設(shè)計(jì)(DFE)。美國(guó)IBM，DEC及AT&T等大公司率先采用了DFE思想。D

8、FE節(jié)約了材料和能源的消耗，提高產(chǎn)品的重新利用率，增強(qiáng)了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。9.1.3 先進(jìn)制造技術(shù)的產(chǎn)生背景先進(jìn)制造技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展是與現(xiàn)代高新技術(shù)的飛速發(fā)展及制造業(yè)所面臨的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境密不可分的。隨著“冷戰(zhàn)”時(shí)代的結(jié)束及世界市場(chǎng)的發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，TQCS(T：Time to market,Q:Quality,C:Cost,S:Service)成為企業(yè)共同追求的目標(biāo)。早期的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主要是圍繞如何降低成本，特別是勞動(dòng)力成本，于是剛性大規(guī)模生產(chǎn)線就應(yīng)運(yùn)而生。進(jìn)入20世紀(jì)70年代后，隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品成本因素的組成發(fā)生了根本變化，降低成本的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)到了如何提高企業(yè)的整體效率。美國(guó)從20

9、世紀(jì)70年代開(kāi)始提出CIM哲理；日本采用準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)JIT(JustInTime)準(zhǔn)則壓縮庫(kù)存，提高資金周轉(zhuǎn)率；采用精良生產(chǎn)(Lean Production)方法，去掉生產(chǎn)過(guò)程中一切不產(chǎn)生價(jià)值的環(huán)節(jié)。這些都獲得了一定的成功。20世紀(jì)80年代，工廠的一切活動(dòng)轉(zhuǎn)到以滿足用戶要求為核心，為了贏得市場(chǎng)，必須提高新產(chǎn)品的上市速度，于是產(chǎn)生了并行工程CE(Concurrent Engineering)的思想，在20世紀(jì)90年代初，歐洲制造業(yè)出現(xiàn)了一個(gè)新現(xiàn)象，人們開(kāi)始把注意力集中在以CIMS為基礎(chǔ)的“以人為中心的生產(chǎn)系統(tǒng)APS(Anthropocentric Production System)”，APS是組織

10、管理、人、技術(shù)三者的集成，其中人是核心。新的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境要求企業(yè)具有極大的柔性，能快速響應(yīng)市場(chǎng)。為了奪回在制造業(yè)的領(lǐng)先地位，美國(guó)在CIM和CE的基礎(chǔ)上，又認(rèn)真研究了日本的JIT和精良生產(chǎn)，于1991年進(jìn)一步提出了敏捷制造(Agile Manufacturing)的新概念。與APS相似，如何提高制造系統(tǒng)的智能，如何把人更有效地集成到CIM中，人們又提出了智能制造(Intelligent Manufacturing)的思想。而敏捷制造被認(rèn)為是全面提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的21世紀(jì)制造策略，是在CIM和CE基礎(chǔ)上更大范圍內(nèi)企業(yè)之間的集成。在這種策略下的虛擬公司(Virtual Company)通過(guò)信息高速公路和

11、其他公司進(jìn)行合作，以對(duì)市場(chǎng)機(jī)遇作出敏捷的響應(yīng)。虛擬制造(VM)則是在計(jì)算機(jī)上模擬產(chǎn)品的制造和裝配全過(guò)程，以期盡早發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生的問(wèn)題。  9.2 幾種典型先進(jìn)制造技術(shù)簡(jiǎn)介9.2.1 智能制造 9.2.2 敏捷制造9.2.3 并行工程9.2.4 虛擬制造系統(tǒng)  9.2.1 智能制造一、智能制造研究的背景近年來(lái)，由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的沖擊和信息技術(shù)的推動(dòng)，傳統(tǒng)的制造產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷著一場(chǎng)重大的變革，圍繞提高制造業(yè)水平這一中心的新概念、新技術(shù)層出不窮，智能制造正是在這一背景下孕育而生的。從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面來(lái)看，當(dāng)前和未來(lái)企業(yè)面臨的是一個(gè)多變的市場(chǎng)和激烈競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境。社會(huì)的需求正從大

12、批量產(chǎn)品轉(zhuǎn)向小批量、甚至單件產(chǎn)品上。企業(yè)要在這樣的市場(chǎng)環(huán)境中立于不敗之地，必須從產(chǎn)品的時(shí)間、質(zhì)量、成本和服務(wù)(TQCS)等方面提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，以快速響應(yīng)市場(chǎng)頻繁的變化。企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中的機(jī)敏性和智能就顯得尤為重要。從制造系統(tǒng)自身來(lái)看，它是一個(gè)信息系統(tǒng)。制造過(guò)程是對(duì)市場(chǎng)信息、開(kāi)發(fā)信息、制造信息、服務(wù)信息和管理信息等獲取、加工和處理的過(guò)程。制造所得的產(chǎn)品實(shí)質(zhì)上是物質(zhì)、能量和信息三者的統(tǒng)一體。因此，制造水平提高的關(guān)鍵在于系統(tǒng)處理制造信息能力的提高。由于市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)品性能的完善、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和需求的個(gè)性化，導(dǎo)致現(xiàn)代制造過(guò)程中信息量的激增，信息種類多樣化和信息質(zhì)量的復(fù)雜化(殘缺和冗余信息)，要求未來(lái)制

13、造系統(tǒng)具有更強(qiáng)的信息加工能力，特別是信息的智能加工能力。盡管對(duì)企業(yè)和制造系統(tǒng)有這樣的要求，但是，由于過(guò)去人們對(duì)制造技術(shù)的注意力多集中在制造過(guò)程的自動(dòng)化上，從而導(dǎo)致在制造過(guò)程中自動(dòng)化水平不斷提高的同時(shí)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)管理效率提高緩慢。生產(chǎn)過(guò)程中人們的體力勞動(dòng)雖然得到了極大解放，但腦力勞動(dòng)的自動(dòng)化程度(即決策自動(dòng)化程度)卻很低，各種問(wèn)題求解的最終決策在很大程度上仍依賴于人的智慧。并且，隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇和制造信息量的增加，這種依賴程度將越來(lái)越大。另一方面，從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，發(fā)達(dá)國(guó)家為了追求廉價(jià)的勞動(dòng)力，逐漸將制造業(yè)移向了發(fā)展中國(guó)家，從而引起本國(guó)技術(shù)力量向其他行業(yè)的轉(zhuǎn)移，同時(shí)發(fā)展中國(guó)家專業(yè)人才嚴(yán)重

14、短缺，其結(jié)果制約了制造業(yè)的發(fā)展。因此，制造產(chǎn)業(yè)企盼著自身的智能，以減小對(duì)人類智慧的依賴，解決人才供求的矛盾。智能制造技術(shù)IMT(Intelligent Manufacturing Technology)和智能制造系統(tǒng)IMS(Intelligent Manufacturing System)正是順應(yīng)上述情況而得以發(fā)展。二、智能制造的含義智能制造技術(shù)(IMT)是指在制造工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以一種高度柔性與高度集成的方式，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬人類專家的智能活動(dòng)，進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng)，并對(duì)人類專家的制造智能進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、完善、共享、繼承與發(fā)展的技術(shù)。基于I

15、MT的制造系統(tǒng)(IMS)則是一種借助計(jì)算機(jī)，綜合應(yīng)用人工智能技術(shù)、并行工程、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)和系統(tǒng)工程技術(shù)，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化和互換性的基礎(chǔ)上，使得制造系統(tǒng)中的經(jīng)營(yíng)決策、生產(chǎn)規(guī)劃、作業(yè)調(diào)度、制造加工和質(zhì)量保證等各個(gè)子系統(tǒng)分別智能化，成為網(wǎng)絡(luò)集成的高度自動(dòng)化制造系統(tǒng)。智能制造系統(tǒng)的特點(diǎn)突出表現(xiàn)在：1制造系統(tǒng)的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)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制造系統(tǒng)的自律能力IMS能根據(jù)周圍環(huán)境對(duì)自身作

16、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能以原有的專家知識(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)。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覆蓋了產(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

17、究是從人工智能在制造中的應(yīng)用AIM(Artificial Intelligent in Manufacturing)開(kāi)始的，但又有所不同。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，研究結(jié)果導(dǎo)致了“自動(dòng)化孤島”的出現(xiàn)，人工智能在其中起輔助和支持的作用。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)部物流料的集成和信息流的集成；而IMS強(qiáng)調(diào)的則是更大范圍的整個(gè)制造過(guò)程的自組織能力。但兩者又是密切相關(guān)的，CIMS中眾多研究?jī)?nèi)容是IMS發(fā)展的基礎(chǔ)，而IMS又將對(duì)

18、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)為標(biāo)志。三、智能制造研究的支撐技術(shù)1人工智能技術(shù)IMT的目標(biāo)是用計(jì)算機(jī)模擬制造業(yè)人類專家的智能活動(dòng)，取代或延伸人的部分腦力勞動(dòng)，而這些正是人工智能技術(shù)研究的內(nèi)容。因此，IMS離不開(kāi)人工智能技術(shù)(專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯)。IMS智能水平的提高依賴著人工智能技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，人工智能技術(shù)是解決制造業(yè)人才短缺的一種有效方法。當(dāng)然，由于人類大腦活動(dòng)的復(fù)雜性，人們對(duì)其認(rèn)識(shí)還很片面，人工智能技術(shù)目前尚處于低級(jí)階段，此時(shí)IM

19、S中的智能主要是人(各領(lǐng)域?qū)＜?的智能。但隨著人們對(duì)生命科學(xué)研究的深入，人工智能技術(shù)一定會(huì)有新的突破，最終在IMS中取代人腦進(jìn)行智能活動(dòng)，將IMS推向更高階段。2并行工程針對(duì)制造業(yè)而言，并行工程的含義是指產(chǎn)品概念的形成和設(shè)計(jì)，與其生產(chǎn)和服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)相并行，即在制造過(guò)程的設(shè)計(jì)階段就考慮到產(chǎn)品全生命周期的各環(huán)節(jié)，集成并共享各環(huán)節(jié)和各方面的制造智能，并行地開(kāi)展產(chǎn)品制造各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)工作。并行工程作為一種重要的技術(shù)方法學(xué)，應(yīng)用于IMS中，將最大限度地減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)的盲目性和設(shè)計(jì)的重復(fù)性。3虛擬制造技術(shù)虛擬制造技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新興技術(shù)。它是以計(jì)算機(jī)支持的仿真技術(shù)為前提，對(duì)設(shè)

20、計(jì)、制造等生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一建模，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，實(shí)時(shí)地、并行地以多媒體的方式模擬出產(chǎn)品未來(lái)制造的全過(guò)程，以及制造過(guò)程對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響，并預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能和產(chǎn)品的制造技術(shù)，即在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就模擬出該產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，從而更有效、更經(jīng)濟(jì)、更靈活地組織生產(chǎn)。同時(shí)，使工廠和車間的設(shè)計(jì)與布局更加合理。以此達(dá)到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期最短，產(chǎn)品成本最低，產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)，生產(chǎn)效率最高。虛擬制造技術(shù)應(yīng)用于IMS，為并行工程的實(shí)施提供了必要的保證。4信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是制造過(guò)程的系統(tǒng)和各個(gè)環(huán)節(jié)“智能集成”化的支撐。信息網(wǎng)絡(luò)是制造信息及知識(shí)流動(dòng)的通道。因此，此項(xiàng)技術(shù)在IMS研究和實(shí)施中占有重要地位。四、智能制造研究的內(nèi)容1

21、智能制造理論和系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)智能制造概念的正式提出至今時(shí)間還不長(zhǎng)，其理論基礎(chǔ)與技術(shù)體系仍在形成過(guò)程中，它的精確內(nèi)涵和關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)仍需進(jìn)一步研究，其內(nèi)容包括：智能制造的概念體系、智能制造系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境與設(shè)計(jì)方法、以及制造過(guò)程中的各種評(píng)價(jià)技術(shù)等。2智能制造單元技術(shù)的集成人們?cè)谶^(guò)去的工作中，以研究人工智能在制造領(lǐng)域中的應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出了眾多的面向制造過(guò)程中特定環(huán)節(jié)特定問(wèn)題的智能單元，形成了一個(gè)個(gè)“智能化孤島”。它們是智能制造研究的基礎(chǔ)。為使這些“智能化孤島”面向智能制造，使其成為智能制造的單元技術(shù)，必須研究它們?cè)贗MS中的集成，同時(shí)進(jìn)一步完善和發(fā)展這些智能單元。它們包括：(1)智能設(shè)計(jì)。應(yīng)用并行工

22、程和虛擬制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的并行智能設(shè)計(jì)。(2)生產(chǎn)過(guò)程的智能規(guī)劃。在現(xiàn)有的檢索式、半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究和開(kāi)發(fā)創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)，使之面向IMS。(3)生產(chǎn)過(guò)程的智能調(diào)度。(4)智能監(jiān)測(cè)、診斷和補(bǔ)償。(5)生產(chǎn)過(guò)程的智能控制。(6)智能質(zhì)量控制。(7)生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)的智能決策。3智能機(jī)器的設(shè)計(jì)智能機(jī)器是IMS中模擬人類專家智能活動(dòng)的工具之一。因此，對(duì)智能機(jī)器的研究在IMS研究中占有重要的地位。IMS常用的智能機(jī)器包括智能機(jī)器人、智能加工中心、智能數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)引導(dǎo)小車AGV(Automated Guided Vehicle)等。五、智能制造系統(tǒng)的構(gòu)成及典型結(jié)構(gòu)由于IMS結(jié)構(gòu)體系尚處于

23、研究階段，在此只作簡(jiǎn)單探討。從智能組成方面考慮，IMS是一個(gè)復(fù)雜的智能系統(tǒng)，它是由各種智能子系統(tǒng)按層次遞階組圖91MIS結(jié)構(gòu)圖成，構(gòu)成智能遞階層次模型。該模型最基本的結(jié)構(gòu)稱為元智能系統(tǒng)MIS(MetaIntelligent System)。其結(jié)構(gòu)如圖所示，大致分為三級(jí)：學(xué)習(xí)維護(hù)級(jí)、決策組織級(jí)和調(diào)度執(zhí)行級(jí)。學(xué)習(xí)維護(hù)級(jí)，通過(guò)對(duì)環(huán)境的識(shí)別和感知，實(shí)現(xiàn)對(duì)MIS進(jìn)行更新和維護(hù)，包括更新知識(shí)庫(kù)、更新知識(shí)源，更新推理規(guī)則以及更新規(guī)則可信度因子等；決策組織級(jí)，主要接受上層MIS下達(dá)的任務(wù)，根據(jù)自身的作業(yè)和環(huán)境狀況，進(jìn)行規(guī)劃和決策，提出控制策略。在IMS中的每個(gè)MIS的行為都是上層MIS的規(guī)劃調(diào)度與自身自律共同

24、作用的結(jié)果，上層MIS的規(guī)劃調(diào)度是為了確保整個(gè)系統(tǒng)能有機(jī)協(xié)同地工作，而MIS自身的自律控制則是為了根據(jù)自身狀況和復(fù)雜多變的環(huán)境，尋求最佳途徑完成工作任務(wù)。因此，決策組織級(jí)要求有較強(qiáng)的推理決策能力；調(diào)度執(zhí)行級(jí)，完成由決策組織級(jí)下達(dá)的任務(wù)，并調(diào)度下一層的若干個(gè)MIS并行協(xié)同作業(yè)。MIS是智能系統(tǒng)的基本框架，各種具體的智能系統(tǒng)是在此MIS基礎(chǔ)之上，對(duì)其擴(kuò)充。具備這種框架的智能系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：決策智能化；可構(gòu)成分布式并行智能系統(tǒng)；具有參與集成的能力；具有可組織性和自學(xué)習(xí)、自維護(hù)能力。從智能制造的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面來(lái)考慮，未來(lái)智能制造系統(tǒng)應(yīng)為分布式自主制造系統(tǒng)(Distributed Autonomous

25、Manufacturing Sytem)。該系統(tǒng)由若干個(gè)智能施主(Intelligent Agent)組成。根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)細(xì)化層次的不同，智能施主可以分為不同的級(jí)別。如一個(gè)智能車間可稱為一個(gè)施主，它調(diào)度管理車間的加工設(shè)備，它以車間級(jí)施主身份參與整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)；同時(shí)對(duì)于一個(gè)智能車間而言，其間的智能加工設(shè)備也可稱為智能施主，它們直接承擔(dān)加工任務(wù)。無(wú)論哪一級(jí)別的施主，它與上層控制系統(tǒng)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的聯(lián)接，各智能加工設(shè)備之間通過(guò)自動(dòng)引導(dǎo)小車(AGV)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)傳遞。在這樣的制造環(huán)境中，產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程為：通過(guò)并行智能設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)IMS智能規(guī)劃，將產(chǎn)品的加工任務(wù)分解成一個(gè)個(gè)子任務(wù)，控制系統(tǒng)將子任務(wù)通

26、過(guò)網(wǎng)絡(luò)向相關(guān)施主“廣播”。若某個(gè)施主具有完成此子任務(wù)的能力，而且當(dāng)前空閑，則該施主通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向控制系統(tǒng)投出一份“標(biāo)書”?！皹?biāo)書”中包含了該施主完成此任務(wù)的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，如加工所需時(shí)間，加工所能達(dá)到精度等內(nèi)容。如果同時(shí)有多個(gè)施主投出“標(biāo)書”，那么，控制系統(tǒng)將對(duì)各個(gè)投標(biāo)者從加工效率、加工質(zhì)量等方面加以仲裁，以決定“中標(biāo)”施主?！爸袠?biāo)”施主若為底層施主(加工設(shè)備)，則施主申請(qǐng)，由AGV將被加工工件送向“中標(biāo)”的加工設(shè)備，否則，“中標(biāo)”施主還將子任務(wù)進(jìn)一步細(xì)分，重復(fù)以上過(guò)程，直至任務(wù)到達(dá)底層施主。這樣，整個(gè)加工過(guò)程，通過(guò)任務(wù)廣播、投標(biāo)、仲裁、中標(biāo)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的自組織。六、智能制造研究的發(fā)展情況“智能制

27、造”是人們?cè)谘芯俊叭斯ぶ悄茉谥圃鞓I(yè)中的應(yīng)用”的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的。美國(guó)是“智能制造”的發(fā)祥地。Purdue大學(xué)智能制造國(guó)家工程中心(IMSERC)最早正式提出“智能制造”，并付諸實(shí)施。目前已開(kāi)發(fā)出40多個(gè)機(jī)械制造方面的制造智能化單元系統(tǒng)。該中心今后的目標(biāo)是研究各智能單元系統(tǒng)的集成和開(kāi)發(fā)分布式智能制造系統(tǒng)。“智能制造”的研究正在美國(guó)多所大學(xué)蓬勃開(kāi)展。歐洲對(duì)智能制造同樣重視。自1987年以來(lái)，每?jī)赡暾匍_(kāi)一屆智能制造研討會(huì)，并將論文匯編成書出版。同時(shí)，歐共體的跨國(guó)研究計(jì)劃ESPRIT(歐洲信息技術(shù)研究發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃)和EUREKA(歐洲高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃)中有多個(gè)項(xiàng)目是關(guān)于智能制造基礎(chǔ)問(wèn)題的研究。日本則憑借

28、其雄厚的技術(shù)力量涉足智能制造領(lǐng)域。并倡導(dǎo)國(guó)際合作。1989年10月，由日本當(dāng)時(shí)的國(guó)際貿(mào)易和工業(yè)大臣，現(xiàn)任東京大學(xué)校長(zhǎng)的Hiroyuki yoshikawa教授提出了智能制造國(guó)際合作計(jì)劃。該計(jì)劃于1993年2月正式實(shí)施，由日本、美國(guó)、加拿大、歐盟各國(guó)、澳大利亞參加。我國(guó)對(duì)智能制造的研究業(yè)已展開(kāi)?！鞍宋濉逼陂g，華中理工大學(xué)、清華大學(xué)、南京航空學(xué)院、西安交通大學(xué)四所高等院校在國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的資助下，對(duì)智能制造系統(tǒng)基礎(chǔ)理論、智能化單元技術(shù)、智能機(jī)器等方面進(jìn)行了研究，并已取得階段性成果。9.2.2 敏捷制造一、敏捷制造企業(yè)的產(chǎn)生及其特點(diǎn)目前，各方面的發(fā)展都在驅(qū)使制造業(yè)中大規(guī)模生產(chǎn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。隨著

29、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和用戶要求不斷提高，大批大量的生產(chǎn)方式正朝單件、多品種方向轉(zhuǎn)化。于是美國(guó)于1991年提出敏捷制造的設(shè)想。大規(guī)模生產(chǎn)系統(tǒng)是通過(guò)大量生產(chǎn)同樣產(chǎn)品來(lái)降低成本，而采用新的生產(chǎn)系統(tǒng)能獲得敏捷性生產(chǎn)用戶定做的數(shù)量很少的高質(zhì)量產(chǎn)品，并使單件成本最低。在敏捷制造企業(yè)中，可以迅速改變生產(chǎn)設(shè)備和程序，生產(chǎn)多品種的新型產(chǎn)品。在大規(guī)模生產(chǎn)系統(tǒng)中，即使提高及時(shí)生產(chǎn)(JIT)能力和采用精良生產(chǎn)，各企業(yè)仍主張獨(dú)立進(jìn)行生產(chǎn)。企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)促使各企業(yè)不得不進(jìn)行規(guī)模綜合生產(chǎn)。而敏捷制造系統(tǒng)促使企業(yè)采用較小規(guī)模的模塊化生產(chǎn)設(shè)施，促使企業(yè)間的合作。每一個(gè)企業(yè)都將對(duì)新的生產(chǎn)能力做出部分貢獻(xiàn)。在敏捷制造系統(tǒng)中，競(jìng)爭(zhēng)和合作是相

30、輔相成的。在這種系統(tǒng)中，競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)取決于產(chǎn)品投放市場(chǎng)的速度，滿足各個(gè)用戶需要的能力以及對(duì)公眾給予制造業(yè)的社會(huì)和環(huán)境關(guān)心的響應(yīng)能力。敏捷制造將一些可重新編程、重新組合、連續(xù)更換的生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)合成一個(gè)新的、信息密集的制造系統(tǒng)，以使生產(chǎn)成本與批量無(wú)關(guān)。對(duì)于一種產(chǎn)品，生產(chǎn)10萬(wàn)件同一型號(hào)產(chǎn)品和生產(chǎn)10萬(wàn)件不同型號(hào)的產(chǎn)品，其成本應(yīng)無(wú)明顯差異，敏捷制造企業(yè)不是采用以固定的專業(yè)部門為基礎(chǔ)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，而是采用動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。其敏捷性是通過(guò)將技術(shù)、管理和人員三種資源集成為一個(gè)協(xié)調(diào)的、相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。敏捷制造企業(yè)的特點(diǎn)就是多企業(yè)在信息集成的基礎(chǔ)上的合作與競(jìng)爭(zhēng)。信息技術(shù)是支持敏捷制造的一個(gè)有力的關(guān)鍵技術(shù)。所以，基于開(kāi)

31、放式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息集成框架是敏捷制造的重要研究?jī)?nèi)容。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之上構(gòu)成的虛擬制造環(huán)境，根據(jù)客戶需要和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益組成虛擬公司或動(dòng)態(tài)聯(lián)合公司。這是未來(lái)企業(yè)組織的最高形式，它完全是由市場(chǎng)機(jī)遇驅(qū)動(dòng)而組織起來(lái)的。這樣使企業(yè)的組成和體系結(jié)構(gòu)具備前所未有的柔性。二、敏捷制造的特征與傳統(tǒng)的大量生產(chǎn)方式相比，敏捷制造主要具有以下特征：(1)全新的企業(yè)合作關(guān)系虛擬企業(yè)(Virtual Enterprise)或動(dòng)態(tài)聯(lián)盟。什么是虛擬企業(yè)?虛擬并非沒(méi)有。推出高質(zhì)量、低成本的新產(chǎn)品的最快的辦法是利用不同地區(qū)的現(xiàn)有資源，把它們迅速組合成為一種沒(méi)有圍墻的、超越空間約束的、靠電子手段聯(lián)系的、統(tǒng)一指揮的經(jīng)

32、營(yíng)實(shí)體虛擬企業(yè)。虛擬企業(yè)的特點(diǎn)是：1)功能的虛擬化在虛擬制造的組織形態(tài)下，一個(gè)企業(yè)雖具有制造、裝配、營(yíng)銷、財(cái)務(wù)等，但在企業(yè)內(nèi)部卻沒(méi)有執(zhí)行這些功能的機(jī)構(gòu)，所以稱之為功能虛擬。在這種情況下，企業(yè)僅具有實(shí)現(xiàn)其市場(chǎng)目標(biāo)的最關(guān)鍵的功能，其他的功能，在有限的資源下，無(wú)法達(dá)到足以競(jìng)爭(zhēng)的要求，因此將它虛擬化，以各種方式借助外力來(lái)進(jìn)行組合和集成，以形成足夠的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。這是一種分散風(fēng)險(xiǎn)的、爭(zhēng)取時(shí)間的敏捷制造策略，它與“大而全、小而全”策略是完全對(duì)立的。2)組織的虛擬化虛擬企業(yè)的另一特點(diǎn)是組織的虛擬化。虛擬企業(yè)是市場(chǎng)多變的產(chǎn)物，為了適應(yīng)市場(chǎng)環(huán)境的變化，企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)也要做到能夠及時(shí)反映市場(chǎng)的動(dòng)態(tài)。企業(yè)的結(jié)構(gòu)不再是固

33、定不變的，已經(jīng)逐步傾向于分布化，講究輕薄和柔性，呈扁平網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。虛擬企業(yè)可以根據(jù)目標(biāo)和環(huán)境的變化進(jìn)行組合，動(dòng)態(tài)地調(diào)整組織結(jié)構(gòu)。3)地域的虛擬化運(yùn)用信息高速公路和全國(guó)工廠網(wǎng)絡(luò)，把綜合性工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)與提供服務(wù)結(jié)合起來(lái)，還能夠創(chuàng)建地域上相距萬(wàn)里的虛擬企業(yè)集團(tuán)，運(yùn)作控股虛擬公司，排除傳統(tǒng)的多企業(yè)合作和建立集團(tuán)公司的各種障礙。(2)大范圍的通訊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在信息交換和通訊聯(lián)系方面，必須有一個(gè)能將正確的信息在正確的時(shí)間送給正確的人“準(zhǔn)時(shí)信息系統(tǒng)”(JustInTimeInformation System)，作為靈活的管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通過(guò)信息高速公路與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將全球范圍的企業(yè)相聯(lián)。(3)為訂單而設(shè)計(jì)、為訂單

34、而制造的生產(chǎn)方式。(4)高度柔性的、模塊化的、可伸縮的生產(chǎn)制造系統(tǒng)。這種柔性生產(chǎn)系統(tǒng)往往規(guī)模有限，但成本與批量無(wú)關(guān)，在同一系統(tǒng)內(nèi)可生產(chǎn)出的產(chǎn)品品種是無(wú)限的。(5)柔性化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。(6)“高質(zhì)量”的產(chǎn)品。敏捷制造的質(zhì)量觀念已變成整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)的用戶滿意，企業(yè)的這種質(zhì)量跟蹤將持續(xù)到產(chǎn)品報(bào)廢為止。(7)有知識(shí)、有技術(shù)的人是企業(yè)成功的關(guān)鍵因素。在敏捷企業(yè)中，認(rèn)為解決問(wèn)題靠的是人，不是單純的技術(shù)，敏捷制造系統(tǒng)的能力將不是受限制于設(shè)備，而只受限于勞動(dòng)者的想像力、創(chuàng)造性和技能。(8)基于信任的雇傭關(guān)系。雇員與雇主之間將建立一種新型的“社會(huì)合同”的關(guān)系，大家能意識(shí)到為了長(zhǎng)遠(yuǎn)利益而和睦相處。(

35、9)基于任務(wù)的組織與管理。敏捷制造企業(yè)的基層單位是“多學(xué)科群體”(MultiDiscipline Team)的項(xiàng)目組，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，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)和任務(wù)的時(shí)間要求，而完成任務(wù)的中間過(guò)程則完全可以自主。(10)對(duì)社會(huì)的正效應(yīng)。大量生產(chǎn)方式通常只關(guān)心企業(yè)本身效益，不關(guān)心對(duì)社會(huì)的影響，所以通常會(huì)帶來(lái)不同程度的環(huán)境污染、能源浪費(fèi)及失業(yè)等社會(huì)問(wèn)題。而敏捷制造則要全面消除企業(yè)生產(chǎn)給社會(huì)造成的不利影響，企業(yè)必須完全服務(wù)于社會(huì)。三、敏捷制造研究的內(nèi)容敏捷制造被認(rèn)為是21世紀(jì)的

36、先進(jìn)制造策略，目前研究的主要內(nèi)容為：(1)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)。(2)分布式群決策軟件子系統(tǒng)。(3)智能控制子系統(tǒng)。(4)智能傳感器子系統(tǒng)。(5)基于知識(shí)的人工智能研究。(6)快速合作子系統(tǒng)。(7)工廠網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)。(8)企業(yè)集成子系統(tǒng)。(9)用戶交互子系統(tǒng)。(10)人與技術(shù)接口子系統(tǒng)。(11)教育培訓(xùn)子系統(tǒng)。(12)模塊化可重構(gòu)的硬件子系統(tǒng)。(13)仿真與建模子系統(tǒng)。(14)廢物處理和消除子系統(tǒng)。(15)零故障方法學(xué)子系統(tǒng)。(16)節(jié)能子系統(tǒng)。(17)動(dòng)態(tài)合作子系統(tǒng)。(18)性能測(cè)量與評(píng)價(jià)子系統(tǒng)。9.2.3 并行工程 一、什么是“并行工程”并行工程CE(Concurrent Engineerim

37、g)，是近年來(lái)國(guó)際制造業(yè)中興起的一種新型企業(yè)組織管理哲理，旨在提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和縮短開(kāi)發(fā)周期。目前，人們普遍采用R.I. Winner在國(guó)防分析研究所(IDA)R338研究報(bào)告中的定義：“并行工程是對(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，一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開(kāi)發(fā)者們從一開(kāi)始就考慮到產(chǎn)品全生命周期(從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢)中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度與用戶要求?！盋E包括四方面的內(nèi)容，稱為CE的四“C”性：并行性、約束性、協(xié)調(diào)性和一致性。并從全局優(yōu)化的角度出發(fā)，對(duì)集成過(guò)程進(jìn)行管理與控制，同時(shí)對(duì)已有產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行不斷的改進(jìn)與提高，以克服

38、傳統(tǒng)串行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程大反饋造成的長(zhǎng)周期與高成本等缺點(diǎn)，增強(qiáng)企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。從經(jīng)營(yíng)方面考慮，并行工程意味著產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程重組(Reengineering)，以便并行地組織作業(yè)。二、并行工程的特點(diǎn)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比，并行工程主要特點(diǎn)為：設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是產(chǎn)品的整個(gè)生命周期的技術(shù)要求；并行設(shè)計(jì)組織是一個(gè)包括設(shè)計(jì)、制造、裝配、市場(chǎng)銷售、安裝及維修等各方面專業(yè)人員在內(nèi)的多功能設(shè)計(jì)組，其設(shè)計(jì)手段是一套具有CAD，CAM，仿真、測(cè)試功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它既能實(shí)現(xiàn)信息集成，又能實(shí)現(xiàn)功能集成，可在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)建立一個(gè)統(tǒng)一的模型來(lái)實(shí)現(xiàn)以上功能。并行設(shè)計(jì)能與用戶保持密切的對(duì)話，可以充分滿足用戶要求，可縮短新產(chǎn)品投放市場(chǎng)

39、的周期，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量、成本和可靠性。圖9-2 傳統(tǒng)序列化研制過(guò)程傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)是按階段順序進(jìn)行的，對(duì)一個(gè)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)大多采用所謂“拋過(guò)墻式”的序列化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程，見(jiàn)圖9-2。產(chǎn)品從上一部門遞交給下一部門(例如，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)部工藝部制造加工部總裝測(cè)試部等)，各部門都按自己的需求修改，很少考慮到下一部門的需求(可制造性、可裝配性、可測(cè)試性、可維修性等)。即使有所考慮(如很有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員)，也不可能把下一個(gè)后續(xù)過(guò)程的要求詳盡地反映出來(lái)。由于這種傳統(tǒng)的序列化研制過(guò)程不能在設(shè)計(jì)的早期反映產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)的各種需求，使所制造的產(chǎn)品存在較多的缺陷，也就導(dǎo)致從概念設(shè)計(jì)到工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的多次修改，而且在不

40、同的環(huán)節(jié)重復(fù)這一過(guò)程，造成了對(duì)原設(shè)計(jì)的大量改動(dòng)，甚至是產(chǎn)品的返工，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品成本的70%是在概念設(shè)計(jì)階段確定的，但概念設(shè)計(jì)的修改費(fèi)用占總費(fèi)用的比例很小，而產(chǎn)品序列化研制過(guò)程的設(shè)計(jì)修改費(fèi)用將大大增加，詳細(xì)設(shè)計(jì)修改的費(fèi)用是概念設(shè)計(jì)修改的10倍；生產(chǎn)工藝制造階段修改的費(fèi)用是詳細(xì)設(shè)計(jì)修改的10倍，所以序列化研制方法難以適應(yīng)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。并行工程是一種用來(lái)綜合、協(xié)調(diào)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及其相關(guān)過(guò)程包括制造和保障過(guò)程的系統(tǒng)化方法。這種方法使研制人員從一開(kāi)始就考慮從方案設(shè)計(jì)直到產(chǎn)品報(bào)廢整個(gè)周期的所有要素。這種設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程允許不同的研制階段并行進(jìn)行，且有一段搭接時(shí)間，見(jiàn)圖9-3。圖9-3 并行

41、研制過(guò)程其特點(diǎn)是：(1)在每一后續(xù)階段開(kāi)始時(shí)，前一階段尚未結(jié)束。(2)在后續(xù)階段剛開(kāi)始時(shí)，絕大多數(shù)信息是單向傳輸?shù)?由上向下流動(dòng))，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后就變成雙向的了，亦即在兩個(gè)階段的人員之間有了信息交流。(3)當(dāng)后續(xù)階段發(fā)現(xiàn)以前的階段存在問(wèn)題時(shí)，可及時(shí)反饋信息，以便對(duì)上一階段的設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。同時(shí)，前一階段應(yīng)將現(xiàn)行方案提交給后一階段的工作人員，以便觀察是否會(huì)產(chǎn)生矛盾和不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。因此，采用并行的研制過(guò)程必須要求不同研制階段的所有成員都能了解所研制產(chǎn)品的總目標(biāo)和技術(shù)要求。并行工程同CIM一樣，是一種經(jīng)營(yíng)哲理、一種工作模式。這不僅體現(xiàn)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的技術(shù)方面，也體現(xiàn)在管理方面。CE對(duì)信息管理技術(shù)提出了更

42、高要求，不僅要求對(duì)產(chǎn)品信息進(jìn)行統(tǒng)一管理與控制，而且要求能支持多學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜胰后w的協(xié)同工作(Teamwork)，并要求把產(chǎn)品信息與開(kāi)發(fā)過(guò)程有機(jī)地集成起來(lái)，做到把正確的信息在正確的時(shí)間以正確的方式傳遞給正確的人。并行工程的基礎(chǔ)技術(shù)研究目前主要集中在以下6方面：(1)面向并行工程的組織機(jī)構(gòu)研究。(2)面向并行工程的管理決策支持系統(tǒng)。(3)面向并行工程的新設(shè)計(jì)學(xué)科。(4)面向并行工程機(jī)理的CADCAPPCAMCAE。(5)建模與仿真技術(shù)。(6)基于計(jì)算機(jī)的知識(shí)信息、工具集成技術(shù)。三、并行工程(CE)的理論基礎(chǔ)與運(yùn)行機(jī)理1CE的理論基礎(chǔ)從本質(zhì)上講，CE是一種以空間換取時(shí)間、處理系統(tǒng)復(fù)雜的系統(tǒng)化方法(Sy

43、stematic Approach)，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(Synergy)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(Do Right First)，以非線性的管理機(jī)制和整體性(Holism)思想，贏得集成附加的協(xié)同效益。2CE的運(yùn)行機(jī)理(1)“并行工程”法與“串行工程”法的比較“串行工程”法的特點(diǎn)是：方案設(shè)計(jì)與制造過(guò)程設(shè)計(jì)兩大進(jìn)程的集合性、序列性和反復(fù)性。這種方法的不足之處在于方案設(shè)計(jì)過(guò)程中不能及早考

44、慮制造過(guò)程以及質(zhì)量保證等問(wèn)題，必然造成設(shè)計(jì)與制造脫節(jié)。若開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品不能滿足需求，必然要求再設(shè)計(jì)，使整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程變成設(shè)計(jì)、加工、測(cè)試、評(píng)價(jià)、修改的大循環(huán)，而且可能多次重復(fù)這一過(guò)程，從而使設(shè)計(jì)改動(dòng)量大，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、開(kāi)發(fā)成本高。圖9-4為“串行工程”產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程的一個(gè)例子。圖9-4 “串行工程”的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程實(shí)例“并行工程”法的特點(diǎn)在于其集成性、并行性和交互性。在并行工程中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造兩大過(guò)程不再脫節(jié)。產(chǎn)品生命周期中的所有因素在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中均加以考慮。例如，初始設(shè)計(jì)方案可立即作為生產(chǎn)過(guò)程設(shè)計(jì)的依據(jù)；而制造可行性論證結(jié)果又可返回至產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，使設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)圖紙及時(shí)得到修正。因而可大大

45、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，減少返工率及廢品率?！安⑿泄こ獭碑a(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程見(jiàn)圖9-5。圖9-5“并行工程”產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程實(shí)例(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。企業(yè)在CE環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、分析、制造等一系列活動(dòng)，這些活動(dòng)的完成由CE目標(biāo)和CE原則來(lái)進(jìn)行控制。這里CE的目標(biāo)為：提高全過(guò)程中全面的質(zhì)量；降低產(chǎn)品生命周期中的成本；縮短產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)周期。為實(shí)現(xiàn)CE目標(biāo)，需遵循CE規(guī)則，即：有效的領(lǐng)導(dǎo)方法；不斷地進(jìn)行過(guò)程的改善；開(kāi)發(fā)并管理信息和知識(shí)財(cái)富；通過(guò)長(zhǎng)期計(jì)劃和決策來(lái)獲得效益

46、。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：突出人的作用、強(qiáng)調(diào)人的協(xié)同工作；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)，其中，尤其要注意早期概念設(shè)計(jì)階段的并行協(xié)調(diào)；重視滿足客戶的要求；持續(xù)地改善產(chǎn)品有關(guān)的過(guò)程，CE的工程模式中要注意持續(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)；注意CE中信息與知識(shí)財(cái)富的開(kāi)發(fā)與管理；注重目標(biāo)的不變性；5個(gè)“不”：CE不是不費(fèi)力就能成功的“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)，C

47、E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。四、并行工程的工程實(shí)現(xiàn)采用CE后取得的成效要通過(guò)工程實(shí)現(xiàn)來(lái)體現(xiàn)。實(shí)施CE必須要有合適的CE環(huán)境與條件、實(shí)施策略與步驟、實(shí)施框架及相應(yīng)的工具與技術(shù)。1CE環(huán)境在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中，特別是對(duì)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，CE環(huán)境主要包括：(1)統(tǒng)一的產(chǎn)品模型。保證了產(chǎn)品信息的惟一性，并必須有統(tǒng)一的企業(yè)知識(shí)庫(kù)，使小組人員能以同一種“語(yǔ)言”進(jìn)行協(xié)同工作。(2)一套高性能的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。小組人員能在各自的工作站或微機(jī)上進(jìn)行仿真，或利用各自的CAD，CAM，CAPP系統(tǒng)。(3)一個(gè)交互式的、良好的用戶界面，實(shí)現(xiàn)CAD，CAM，CAE的系統(tǒng)集成

48、，有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)，使小組人員能同時(shí)以不同角度參與或解決各自的設(shè)計(jì)問(wèn)題。在CE環(huán)境中，企業(yè)要采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)模擬生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，省去了傳統(tǒng)的從設(shè)計(jì)到制作樣品的過(guò)程，既縮短了時(shí)間，降低了成本，又保證了設(shè)計(jì)質(zhì)量。2實(shí)施CE的必要條件與步驟實(shí)施CE必須具備下列條件：上層管理部門的切實(shí)支持；建立多學(xué)科小組；計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持；應(yīng)用工具的支持。CE實(shí)施過(guò)程可分為三個(gè)階段，即：規(guī)劃階段，對(duì)集成CE的信息系統(tǒng)進(jìn)行自頂向下的分析；開(kāi)發(fā)階段，采集和開(kāi)發(fā)由現(xiàn)有的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)方法到CE方法所需的技術(shù)和手段；實(shí)施階段，包括采購(gòu)和安裝所需的硬件，調(diào)整相應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)以適應(yīng)新的設(shè)計(jì)方法和管理，訓(xùn)練人員以適應(yīng)

49、新的崗位。3 CE的實(shí)施框架當(dāng)企業(yè)具備實(shí)施CE的必備條件后，為實(shí)現(xiàn)CE目標(biāo)，要構(gòu)成一個(gè)能協(xié)調(diào)地支持企業(yè)中管理、設(shè)計(jì)、制造、技術(shù)等活動(dòng)的、由人、方法、工具等組成的、完整的一體化系統(tǒng)框架“CE實(shí)施框架”。框架實(shí)質(zhì)上是對(duì)CE實(shí)施過(guò)程中所涉及諸要素的一種結(jié)構(gòu)化描述。(1)框架的主要性能能及時(shí)、盡早、完整、持續(xù)地掌握客戶的要求與優(yōu)先考慮的問(wèn)題；并行、一體化地將要求轉(zhuǎn)化成最優(yōu)的產(chǎn)品定義制造過(guò)程及支持過(guò)程；持續(xù)地評(píng)價(jià)和完善產(chǎn)品過(guò)程和支持。這些性能通過(guò)下面的三個(gè)子框架協(xié)調(diào)完成。(2)以人為主導(dǎo)的組織管理子框架該子框架包括：組成一個(gè)一體化的、分層次的行政指揮系統(tǒng)；建立多學(xué)科、多功能小組小組群；企業(yè)組織和文化作相

50、應(yīng)改變。(3)計(jì)算機(jī)輔助工具子框架該子框架可分為7類：信息管理類，包括信息獲取、信息表示、信息操作和信息源管理系統(tǒng)；集成技術(shù)類，包括CE集成支持環(huán)境、工程設(shè)計(jì)與特性的描述語(yǔ)言、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)集成技術(shù)、知識(shí)處理技術(shù)、軟件工程技術(shù)；建模仿真實(shí)驗(yàn)分析類，包括建模技術(shù)、仿真技術(shù)、實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)；設(shè)計(jì)技術(shù)類，包括公理化設(shè)計(jì)、面向制造的設(shè)計(jì)(DFM)、設(shè)計(jì)科學(xué)概念、面向裝配的設(shè)計(jì)(DFA)、制造工藝設(shè)計(jì)規(guī)則、成組技術(shù)、故障模式與效應(yīng)分析、價(jià)值工程等；計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)制造技術(shù)類，包括計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)、測(cè)試、檢測(cè)、車間單元控制管理、數(shù)據(jù)庫(kù)、機(jī)器人、柔性制造單元系統(tǒng)、CADCAPPCAM集成技術(shù)等技術(shù)工具；全面

51、質(zhì)量管理控制技術(shù)類，主要包括建立CE使用的質(zhì)量模型，質(zhì)量系統(tǒng)與其他過(guò)程子系統(tǒng)的集成與協(xié)助控制等；決策支持技術(shù)類，CE過(guò)程中存在大量半結(jié)構(gòu)非結(jié)構(gòu)的決策、多目標(biāo)綜合平衡、突發(fā)事件決策和群決策等，其中，沖突處理是一個(gè)難點(diǎn)，組成以人為中心的智能輔助決策系統(tǒng)是一個(gè)重要的研究課題。(4)方法集子框架該子框架用于協(xié)助解決CE實(shí)施中遇到的下列三項(xiàng)任務(wù)：了解客戶要求。建立過(guò)程控制。改進(jìn)過(guò)程。企業(yè)在具備實(shí)施CE的必備條件后，可利用CE實(shí)施框架，按CE實(shí)施步驟，構(gòu)成CE環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、低成本、周期短的CE目標(biāo)。9.2.4 虛擬制造系統(tǒng)一、虛擬制造技術(shù)(Virtual Manufacturing Technol

52、ogy)虛擬制造技術(shù)(VMT)可以通俗而形象地理解為：在計(jì)算機(jī)上模擬產(chǎn)品的制造和裝配全過(guò)程。換句話說(shuō)，借助建模和仿真技術(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，就可以把產(chǎn)品的制造過(guò)程、工藝設(shè)計(jì)、作業(yè)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、庫(kù)存管理以及成本核算和零部件采購(gòu)等生產(chǎn)活動(dòng)在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來(lái)，以便全面確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程的合理性。虛擬制造技術(shù)是一種軟件技術(shù)，它填補(bǔ)了CADCAM技術(shù)與生產(chǎn)過(guò)程和企業(yè)管理之間的技術(shù)鴻溝，把企業(yè)的生產(chǎn)和管理活動(dòng)在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前就在計(jì)算機(jī)屏幕上加以顯示和評(píng)價(jià)，使工程師能夠預(yù)見(jiàn)可能發(fā)生的問(wèn)題和后果。采用虛擬制造技術(shù)可以給企業(yè)帶來(lái)下列效益：提供關(guān)鍵的設(shè)計(jì)和管理決策對(duì)生產(chǎn)成本、周期和能力的影響信息，以便正確

53、處理產(chǎn)品性能與制造成本、生產(chǎn)進(jìn)度和風(fēng)險(xiǎn)之間的平衡，做出正確的決策；提高生產(chǎn)過(guò)程開(kāi)發(fā)的效率，可以按照產(chǎn)品的特點(diǎn)優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；通過(guò)生產(chǎn)計(jì)劃的仿真，優(yōu)化資源的利用，縮短生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)柔性制造和敏捷制造；可以根據(jù)用戶的要求修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)，及時(shí)作出報(bào)價(jià)和保證交貨期。引入虛擬制造技術(shù)應(yīng)該是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，它的首要前提是已經(jīng)掌握CADCAM技術(shù)并積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。其次是已經(jīng)初步建立了企業(yè)的管理信息系統(tǒng)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)齊全，工時(shí)定額和成本核算比較科學(xué)，在計(jì)算機(jī)管理方面具有較好的基礎(chǔ)和條件。二、虛擬制造系統(tǒng)(Virtual Manufacturing System)虛擬制造系統(tǒng)(VMS)是基于虛擬制造技術(shù)(VMT

54、)實(shí)現(xiàn)的制造系統(tǒng)，是現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)RMS(Real Manufacturing System)在虛擬環(huán)境下的映射，而現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)是物質(zhì)流、信息流、能量流在控制機(jī)的協(xié)調(diào)與控制下在各個(gè)層次上進(jìn)行相應(yīng)的決策，實(shí)現(xiàn)從投入到輸出的有效的轉(zhuǎn)變，而其中物質(zhì)流及信息流協(xié)調(diào)工作是其主體。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)可將現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)劃分為兩個(gè)子系統(tǒng)：現(xiàn)實(shí)信息系統(tǒng)RIS(Real Information System)和現(xiàn)實(shí)物理系統(tǒng)RPS(Real Physical System)。RPS由存在于現(xiàn)實(shí)中的物質(zhì)實(shí)體組成，這些物質(zhì)實(shí)體可以是材料、零部件、產(chǎn)品、機(jī)床、夾具、機(jī)器人、傳感器、控制器等。當(dāng)制造系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，這些實(shí)體有特定的行為和相

55、互作用，如運(yùn)動(dòng)、變換、傳遞等，制造系統(tǒng)本身也與環(huán)境以物質(zhì)和能量的方式發(fā)生作用。RIS由許多信息、信息處理和決策活動(dòng)組成，如設(shè)計(jì)、規(guī)劃、調(diào)度、控制、評(píng)估信息，它不僅包括設(shè)計(jì)制造過(guò)程的靜態(tài)信息，而且還包括制造過(guò)程的動(dòng)態(tài)信息。假設(shè)有一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠接受來(lái)自RIS的信息和控制命令，執(zhí)行所接受的控制命令，并將執(zhí)行狀態(tài)返回到RIS。如果所返回的狀態(tài)報(bào)告與RPS返回的狀態(tài)報(bào)告一致，那么，這種模擬RPS響應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為虛擬物理系統(tǒng)VPS(Virtual Physical System)。VPS是RPS在虛擬空間的映射，組成VPS的虛擬實(shí)體是RPS中的真實(shí)實(shí)體在虛擬空間的映射，是RPS中真實(shí)實(shí)體的抽象模型

56、。這些抽象模型與真實(shí)實(shí)體一一對(duì)應(yīng)，并具有與真實(shí)實(shí)體相同的性能、行為和功能。同樣，如果一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能模擬RIS的功能，那RPS中的機(jī)器就不能區(qū)分控制命令是來(lái)自RIS還是來(lái)自計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種能夠模擬RIS并為RPS產(chǎn)生控制命令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就稱為虛擬信息系統(tǒng)VIS(Virtual Information System)。由VPS和VIS構(gòu)成的制造系統(tǒng)稱為虛擬制造系統(tǒng)VMS。VMS不消耗現(xiàn)實(shí)資源和能量，所生產(chǎn)的產(chǎn)品是可視的虛擬產(chǎn)品，具有真實(shí)產(chǎn)品所必須具有的特征，它是一個(gè)數(shù)字產(chǎn)品。三、VMS的功能及其體系結(jié)構(gòu)虛擬制造系統(tǒng)是在虛擬制造思想指導(dǎo)下的一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的集成的、虛擬的制造系統(tǒng)系統(tǒng)的全面集成。

57、在信息集成的基礎(chǔ)上，通過(guò)組織管理、技術(shù)、資源和人機(jī)集成實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的集成。在整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，在基于虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)可視化和多媒體等技術(shù)的虛擬使用環(huán)境、虛擬性能測(cè)試環(huán)境以及虛擬制造環(huán)境等虛擬環(huán)境下，在各種人工智能技術(shù)和方法的支持下，通過(guò)集成地應(yīng)用各種建模、仿真分析技術(shù)和工具，實(shí)現(xiàn)集成的、并行的產(chǎn)品和過(guò)程開(kāi)發(fā)，以及對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過(guò)程、生產(chǎn)規(guī)劃、調(diào)度和管理的測(cè)試，利用分布式協(xié)同求解，以提高制造企業(yè)內(nèi)各級(jí)決策和控制能力，使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我調(diào)節(jié)、自我完善、自我改造和自我發(fā)展，達(dá)到提高整體的動(dòng)作效能、實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)決策和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的目的?；谔摂M制造系統(tǒng)的全面集成如圖96所示。虛擬制造系統(tǒng)提供以下功能：(1)通過(guò)虛擬制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的集成。根據(jù)制造企業(yè)策略，基于虛擬制造系統(tǒng)，在信息集成和功能集成的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的集成。通過(guò)對(duì)整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的建模、管理、控制和協(xié)調(diào)