先進(jìn)制造技術(shù)654

第6章先進(jìn)制造模式12336.1計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)6.2虛擬制造技術(shù)6.3敏捷制造與并行工程返回第6章先進(jìn)進(jìn)制造模模式566.5綠色制造造技術(shù)6.6生物制造造技術(shù)返回46.4智能制造造與精益益生產(chǎn)6.1計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)((CIMS)6.1..1CIMS的內(nèi)涵涵計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)((ComputerIntegratedManufacturingSystem,CIMS)是由由一個(gè)多多級(jí)計(jì)算算機(jī)控制制硬件結(jié)結(jié)構(gòu),配配合一套套訂貨、、銷售、、設(shè)計(jì)、、制造和和管理綜綜合為一一體的軟軟件系統(tǒng)統(tǒng)所構(gòu)成成的全盤(pán)盤(pán)自動(dòng)化化制造系系統(tǒng)。它它是在信信息技術(shù)術(shù)、自動(dòng)動(dòng)化技術(shù)術(shù)及制造造技術(shù)的的基礎(chǔ)上上,通過(guò)過(guò)計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)把把分散在在產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)制造造過(guò)程中中各種孤孤立的自自動(dòng)化子子系統(tǒng)有有機(jī)地集集成起來(lái)來(lái),形成成適用于于多品種種、小批批量生產(chǎn)產(chǎn),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)整體效效益的集集成化和和智能化化制造系系統(tǒng)。計(jì)計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)((CIMS)是是基于計(jì)計(jì)算機(jī)集集成制造造(CIM)哲哲理而組組成的系系統(tǒng),是是CIM思想想的物理理體現(xiàn)。。6.1..2CIMS的基本本組成下一頁(yè)返回6.1計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)((CIMS)1.CIMS體系分分系統(tǒng)CIMS通常是是由管理理信息系系統(tǒng)、產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)與制造造工程設(shè)設(shè)計(jì)自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)、制造造自動(dòng)化化(柔性性自動(dòng)化化)系統(tǒng)統(tǒng)、質(zhì)量量保證系系統(tǒng)以及及計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)和和數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)系統(tǒng)6個(gè)部分分有機(jī)地地集成起起來(lái)的。。所以一一般說(shuō)CIMS是由4個(gè)功能能分系統(tǒng)統(tǒng)和兩個(gè)個(gè)支撐分分系統(tǒng)組組成,圖6.1所示為其其6個(gè)分分系統(tǒng)及及其與外外部信息息的聯(lián)系系。企業(yè)業(yè)、工廠廠實(shí)施CIMS時(shí)會(huì)根根據(jù)具體體需求和和條件增增加或減減少某個(gè)個(gè)分系統(tǒng)統(tǒng)。下面面對(duì)此6個(gè)分系系統(tǒng)做一一簡(jiǎn)要介介紹。(1)管管理信息息系統(tǒng)管理信息息系統(tǒng)是是CIMS的上上層管理理系統(tǒng),,它不僅僅需要根根據(jù)廠情情、國(guó)情情和國(guó)際際市場(chǎng)的的需息做做出生產(chǎn)產(chǎn)決策、、確定生生產(chǎn)計(jì)劃劃和估算算產(chǎn)品成成本和生生產(chǎn)效益益,而且且需要做做出物料料、能源源、設(shè)備備、人員員的計(jì)劃劃安排,,保證生生產(chǎn)的正正常運(yùn)行行。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.1計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)((CIMS)(2)產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)與制造造工程設(shè)設(shè)計(jì)自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)與制造造工程設(shè)設(shè)計(jì)自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)是計(jì)算算機(jī)輔助助產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)、制制造準(zhǔn)備備及產(chǎn)品品性能測(cè)測(cè)試階段段的工作作,即常常說(shuō)的CAD//CAPP/CAM系系統(tǒng),,目的是是使產(chǎn)品品開(kāi)發(fā)活活動(dòng)更高高效、更更優(yōu)質(zhì)、、更自動(dòng)動(dòng)地進(jìn)行行。(3)制制造自動(dòng)動(dòng)化或柔柔性制造造系統(tǒng)制造自動(dòng)動(dòng)化或柔柔性制造造系統(tǒng)是是CIMS中信信息流和和物料流流的結(jié)合合點(diǎn),是是CIMS最終終產(chǎn)生經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益的聚集集地,可可以由數(shù)數(shù)控機(jī)床床、加工工中心、、清洗機(jī)機(jī)、測(cè)量量機(jī)、運(yùn)運(yùn)輸小車車、立體體倉(cāng)庫(kù)、、多級(jí)分分式控制制(管理理)計(jì)算算機(jī)等設(shè)設(shè)備及相相應(yīng)支持持軟件組組成。根根據(jù)產(chǎn)品品的工程程技術(shù)信信息、車車間層的的加工指指令,完完成對(duì)零零件毛坯坯加工的的作業(yè)調(diào)調(diào)度及制制造,使使產(chǎn)品制制造活動(dòng)動(dòng)優(yōu)化、、周期短短、成本本低、柔柔性強(qiáng)。。(4)質(zhì)質(zhì)量保證證系統(tǒng)上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.1計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)((CIMS)質(zhì)量保證證系統(tǒng)包包括質(zhì)量量決策、、質(zhì)量檢檢測(cè)與數(shù)數(shù)據(jù)采集集、質(zhì)量量評(píng)價(jià)、、控制與與跟蹤等等功能。。系統(tǒng)保保證從產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)、制造造、檢驗(yàn)驗(yàn)到售后后服務(wù)的的整個(gè)過(guò)過(guò)程,從從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)產(chǎn)品的的高質(zhì)量量、低成成本,提提高了企企業(yè)的競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)力。。(5)計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分系系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分系系統(tǒng)是支支持CIMS各各個(gè)分系系統(tǒng)的開(kāi)開(kāi)放型網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信信系統(tǒng),,其采用用國(guó)際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和工工業(yè)化標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定定的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)協(xié)議,,可以實(shí)實(shí)現(xiàn)異種種機(jī)互聯(lián)聯(lián)和異構(gòu)構(gòu)局部網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及多多種網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的互聯(lián)聯(lián)。以分分布為手手段,滿滿足各應(yīng)應(yīng)用分系系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)支持持服務(wù)的的不同需需求,支支持資源源共享、、分布處處理、分分布數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)、分分層遞階階和實(shí)時(shí)時(shí)控制。。(6)數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)分分系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)分分系統(tǒng)是是支持CIMS各分系系統(tǒng),覆覆蓋企業(yè)業(yè)全部信信息的數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng),它它在邏輯輯上是統(tǒng)統(tǒng)一的,,在物理理上可以以是分布布的全局局?jǐn)?shù)據(jù)管管理系統(tǒng)統(tǒng),以實(shí)實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)數(shù)據(jù)共共享和信信息集成成。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.1計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)((CIMS)2.籠籠統(tǒng)分析析籠統(tǒng)地分分析,CIMS的組成成包含三三個(gè)要素素,即人人/機(jī)構(gòu)構(gòu)、經(jīng)營(yíng)營(yíng)與技術(shù)術(shù),如圖6..2所示。在在三要素素的相交交部分需需解決四四類集成成問(wèn)題::3.總總體功能能的角度度分析如圖6--3所示,從從總體功功能的角角度分析析,CIMS的的組成主主要包括括以下4大部分分:6.1..3CIMS的技術(shù)術(shù)優(yōu)勢(shì)(1)保保障和提提高了新新產(chǎn)品開(kāi)開(kāi)發(fā)的前前景CIMS(包括括并行工工程和虛虛擬制造造技術(shù)等等)使企企業(yè)提高高了產(chǎn)品品創(chuàng)新設(shè)設(shè)計(jì)的深深度,大大大有利利于提高高企業(yè)產(chǎn)產(chǎn)品的技技術(shù)含量量。CIMS建建立了企企業(yè)從產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)、生產(chǎn)產(chǎn)制造、、經(jīng)營(yíng)管管理全方方位的計(jì)計(jì)算機(jī)集集成制造造環(huán)境,,做到了了企業(yè)信信息流、、物流、、資金流流的集成成。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.1計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)((CIMS)(2)縮縮短了新新產(chǎn)品的的上市周周期CIMS是一個(gè)個(gè)集成化化的生產(chǎn)產(chǎn)模式,,覆蓋了了市場(chǎng)分分析、經(jīng)經(jīng)營(yíng)決策策、新產(chǎn)產(chǎn)品研制制、工程程設(shè)計(jì)、、加工制制造、庫(kù)庫(kù)存供應(yīng)應(yīng)、質(zhì)量量保證、、售后服服務(wù)等整整個(gè)制造造業(yè)的活活動(dòng)。在在這種環(huán)環(huán)境支持持下,通通過(guò)企業(yè)業(yè)信息的的快速流流動(dòng),縮縮短了產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)設(shè)計(jì)周期期。同時(shí)時(shí),由于于在設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)參考考了產(chǎn)品品的可制制造性等等特性,,在MIS及制制造自動(dòng)動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)的支持持下,也也極大地地提高了了產(chǎn)品的的生產(chǎn)及及銷售效效率。這這些都保保證了企企業(yè)新產(chǎn)產(chǎn)品上市市周期的的顯著改改善。(3)經(jīng)經(jīng)營(yíng)管理理科學(xué)化化,同時(shí)時(shí)降低了了產(chǎn)品的的成本在經(jīng)營(yíng)管管理方面面,使企企業(yè)的經(jīng)經(jīng)營(yíng)決策策和生產(chǎn)產(chǎn)管理趨趨于科學(xué)學(xué)化,使使企業(yè)能能夠在市市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)中快速速、準(zhǔn)確確地報(bào)價(jià)價(jià),贏得得時(shí)間;;在實(shí)際際生產(chǎn)中中,解決決“瓶頸頸”問(wèn)題題,減少少在制品品,同時(shí)時(shí)降低了了庫(kù)存資資金的占占用。調(diào)調(diào)查材料料表明,,采用計(jì)計(jì)算機(jī)集集成制造造系統(tǒng)后后,企業(yè)業(yè)新產(chǎn)品品的各項(xiàng)項(xiàng)因素發(fā)發(fā)生了明明顯的變變化,數(shù)數(shù)據(jù)變化化如表61所所示。上一頁(yè)返回6.2虛擬制造造技術(shù)6.2..1虛虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)(VirtualReality,VR),又又稱靈境境、擬實(shí)實(shí),是一一門(mén)高新新技術(shù),,它采用用計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)生生成一個(gè)個(gè)逼真的的,具有有視、聽(tīng)聽(tīng)、觸等等多種感感知的人人工媒體體空間((即人工工虛擬環(huán)環(huán)境),,使置身身于該環(huán)環(huán)境中的的人,可可以通過(guò)過(guò)各種多多媒體傳傳感交互互設(shè)備與與這一虛虛構(gòu)的環(huán)環(huán)境進(jìn)行行實(shí)時(shí)交交互作用用,產(chǎn)生生身臨其其境的感感覺(jué)。這這種虛擬擬環(huán)境既既可以是是真實(shí)世世界的模模擬體現(xiàn)現(xiàn),也可可以是構(gòu)構(gòu)想中的的世界。。6.2..2虛虛擬制造造的概念念現(xiàn)在對(duì)虛虛擬制造造(VirtualManufacturing,VM)的定定義多種種多樣,,美國(guó)佛佛羅里達(dá)達(dá)大學(xué)GloriaJ.Wiens等人對(duì)對(duì)虛擬制制造的定定義側(cè)重重于虛擬擬制造與與實(shí)際制制造過(guò)程程的相似似性,認(rèn)認(rèn)為虛擬擬制造與與實(shí)際制制造一樣樣,只不不過(guò)是在在計(jì)算機(jī)機(jī)上執(zhí)行行制造的的全過(guò)程程,其中中虛擬模模型是在在實(shí)際制制造之前前,下一頁(yè)返回6.2虛擬制造造技術(shù)用于對(duì)產(chǎn)產(chǎn)品的功功能及可可制造的的潛在問(wèn)問(wèn)題進(jìn)行行預(yù)測(cè),,而美國(guó)國(guó)空軍Wright實(shí)實(shí)驗(yàn)室和和馬里蘭蘭大學(xué)EdwardLin的的定義則則側(cè)重于于虛擬制制造的仿仿真、建建模與分分析技術(shù)術(shù)和工具具的綜合合應(yīng)用,,以增強(qiáng)強(qiáng)各層的的制造設(shè)設(shè)計(jì)能力力及生產(chǎn)產(chǎn)決策與與控制能能力。綜綜合以上上定義,,不難看看到,目目前對(duì)虛虛擬制造造技術(shù)的的研究正正處于不不斷的深深入、細(xì)細(xì)化之中中,因此此對(duì)其的的定義也也是在不不斷地完完善。6.2..3虛虛擬制造造系統(tǒng)的的體系結(jié)結(jié)構(gòu)為了能夠夠“在計(jì)計(jì)算機(jī)里里進(jìn)行制制造”,,VM將將提供供從產(chǎn)品品設(shè)計(jì)到到生產(chǎn)計(jì)計(jì)劃和制制造過(guò)程程優(yōu)化的的建模和和模擬環(huán)環(huán)境。完完成這些些任務(wù),,主要是是以下3種類型型的VM起著著特殊的的作用。。(1)以以產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)為中中心的VM(簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱產(chǎn)品品設(shè)計(jì)型型VM))上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.2虛擬制造造技術(shù)提供設(shè)計(jì)計(jì)工程師師設(shè)計(jì)產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)設(shè)計(jì)工具具和環(huán)境境,如面面向制造造的設(shè)計(jì)計(jì)(DFM)、、面向裝裝配的設(shè)設(shè)計(jì)(DFA))等并行行式設(shè)計(jì)計(jì)工具;;產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)型VM產(chǎn)產(chǎn)生的結(jié)結(jié)果包括括產(chǎn)品模模型、成成本估價(jià)價(jià)等,因因此可以以識(shí)別與與設(shè)計(jì)有有關(guān)的潛潛在問(wèn)題題和判斷斷其優(yōu)缺缺點(diǎn)(以以成本的的形式或或以其他他的形式式)。(2)以以工藝設(shè)設(shè)計(jì)為中中心的VM(簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱工藝藝設(shè)計(jì)型型VM))以工藝技技術(shù)為中中心的VM可可以構(gòu)造造生成工工藝規(guī)程程和生產(chǎn)產(chǎn)計(jì)劃、、規(guī)劃資資源需求求(新設(shè)設(shè)備采購(gòu)購(gòu)等),,并評(píng)價(jià)價(jià)這些計(jì)計(jì)劃的環(huán)環(huán)境;換換言之,,它可以以為工藝藝工程師師提供虛虛擬的制制造車間間現(xiàn)場(chǎng)環(huán)環(huán)境和設(shè)設(shè)備,使使之可以以分析、、改進(jìn)生生產(chǎn)計(jì)劃劃和生產(chǎn)產(chǎn)工藝,,驗(yàn)證NC程序序及物流流控制,,并提供供精確的的成本信信息和產(chǎn)產(chǎn)品供貨貨計(jì)劃表表。(3)以以控制為為中心的的VM((簡(jiǎn)稱控控制型VM)VM虛虛擬環(huán)境境的體系系結(jié)構(gòu)如圖6.4所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.2虛擬制造造技術(shù)6.2..4虛虛擬制造造的關(guān)鍵鍵技術(shù)虛擬制造造是近幾幾年來(lái)國(guó)國(guó)際上提提出的,,完整的的理論體體系還沒(méi)沒(méi)有形成成,其研研究尚處處于探索索階段。。雖然某某些基礎(chǔ)礎(chǔ)單元技技術(shù)已有有了較深深入的研研究,但但即使是是在歐、、美、日日等工業(yè)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)國(guó)家,目目前也主主要是分分析虛擬擬環(huán)境下下基礎(chǔ)單單元技術(shù)術(shù)的要求求,對(duì)其其進(jìn)行理理論上的的研究。。美國(guó)自自然科學(xué)學(xué)基金((NSF)、美美國(guó)國(guó)家家標(biāo)準(zhǔn)和和技術(shù)研研究所((NIST)和和美國(guó)國(guó)國(guó)防部高高級(jí)研究究計(jì)劃署署(ARPA))資助與與支持下下的幾所所大學(xué)和和企業(yè)聯(lián)聯(lián)合研究究中心正正在進(jìn)行行虛擬制制造各個(gè)個(gè)領(lǐng)域關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)和系統(tǒng)統(tǒng)開(kāi)發(fā)方方面的研研究。日日本東京京大學(xué)和和大阪大大學(xué)的研研究人員員1993年起起也在CIRP上發(fā)表表論文,,論述虛虛擬環(huán)境境下產(chǎn)品品建模的的需求及及其關(guān)鍵鍵技術(shù)、、虛擬制制造系統(tǒng)統(tǒng)體系結(jié)結(jié)構(gòu)等方方面的研研究成果果。1.虛虛擬制造造哲理的的研究虛擬制造造哲理的的研究為為制造企企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)從精良良制造向向敏捷制制造的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變提供供指導(dǎo)思思想。在在信息集集成的基基礎(chǔ)上,,通過(guò)組組織管理理、技術(shù)術(shù)、資源源和人機(jī)機(jī)集成實(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品品開(kāi)發(fā)過(guò)過(guò)程的集集成。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.2虛擬制造造技術(shù)2.虛虛擬制造造技術(shù)層層虛擬制造造技術(shù)的的研究為為虛擬制制造的實(shí)實(shí)施與虛虛擬制造造系統(tǒng)的的建立提提供理論論和技術(shù)術(shù)上的支支持。它它由3大大主體技技術(shù)群((建模技技術(shù)群、、仿真技技術(shù)群、、控制技技術(shù)群))和一個(gè)個(gè)支撐技技術(shù)群((為3大大主體技技術(shù)群的的實(shí)施提提供支持持)組成成。(1)建建模技術(shù)術(shù)群建模技術(shù)術(shù)群是指指用來(lái)開(kāi)開(kāi)發(fā)虛擬擬制造系系統(tǒng)中各各種模型型的所有有技術(shù)與與方法,,主要包包括以下下幾個(gè)方方面的內(nèi)內(nèi)容。(2)仿仿真技術(shù)術(shù)群仿真技術(shù)術(shù)群是指指運(yùn)行和和操作構(gòu)構(gòu)成虛擬擬制造系系統(tǒng)的各各種模型型的所有有方法和和技術(shù)。。分布式式交互仿仿真技術(shù)術(shù)和虛擬擬現(xiàn)實(shí)技技術(shù)在仿仿真中的的應(yīng)用是是虛擬制制造對(duì)仿仿真提出出的新要要求。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.2虛擬制造造技術(shù)(4)支支撐技術(shù)術(shù)群支撐技術(shù)術(shù)群是指指支持虛虛擬制造造系統(tǒng)開(kāi)開(kāi)發(fā)、控控制與運(yùn)運(yùn)行的基基礎(chǔ)性技技術(shù),主主要包括括以下幾幾個(gè)方面面的內(nèi)容容。3.虛虛擬制造造原型系系統(tǒng)層在虛擬制制造哲理理和技術(shù)術(shù)研究的的基礎(chǔ)上上,虛擬擬制造原原型系統(tǒng)統(tǒng)的研究究和開(kāi)發(fā)發(fā)可以從從以下3個(gè)方面面進(jìn)行。。4.虛虛擬制造造集成開(kāi)開(kāi)發(fā)平臺(tái)臺(tái)層在理論研研究和虛虛擬制造造原型系系統(tǒng)的開(kāi)開(kāi)發(fā)的基基礎(chǔ)上,,從集成成開(kāi)發(fā)平平臺(tái)的要要求出發(fā)發(fā),對(duì)虛虛擬制造造的通用用功能、、模塊以以及子系系統(tǒng)等方方面進(jìn)行行歸納整整理,構(gòu)構(gòu)造虛擬擬制造集集成開(kāi)發(fā)發(fā)平臺(tái),,以適應(yīng)應(yīng)靈活方方便地建建立針對(duì)對(duì)不同產(chǎn)產(chǎn)品和制制造環(huán)境境的虛擬擬制造系系統(tǒng)的需需求,研研究?jī)?nèi)容容如下。。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.2虛擬制造造技術(shù)6.2..5虛虛擬制造造技術(shù)在在制造業(yè)業(yè)中的應(yīng)應(yīng)用虛擬制造造技術(shù)在在制造業(yè)業(yè)中的應(yīng)應(yīng)用:首首先在軍軍事、航航空航天天、汽車車領(lǐng)域中中獲得成成功的應(yīng)應(yīng)用。例例如波音音飛機(jī)公公司777飛機(jī)機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì),就是是采用虛虛擬制造造技術(shù)的的典型范范例,開(kāi)開(kāi)發(fā)周期期從通常常的8年年減少到到5年,,設(shè)計(jì)、、裝機(jī)、、測(cè)試均均在計(jì)算算機(jī)中完完成模擬擬,保證證一次試試制成功功。虛擬擬制造在在汽車領(lǐng)領(lǐng)域的應(yīng)應(yīng)用涉及及汽車的的整個(gè)生生命周期期,它可可以在汽汽車生產(chǎn)產(chǎn)設(shè)備、、工裝和和模具,,甚至校校車的設(shè)設(shè)計(jì)之前前,很容容易地對(duì)對(duì)生產(chǎn)系系統(tǒng)和工工藝過(guò)程程進(jìn)行建建模、修修改、分分析及優(yōu)優(yōu)化。上一頁(yè)返回6.3敏捷制造造與并行行工程6.3..1敏敏捷制造造1.敏敏捷制造造AM的的內(nèi)涵涵及定義義隨著市場(chǎng)場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的的發(fā)展和和經(jīng)濟(jì)全全球化的的到來(lái),,以及人人們對(duì)產(chǎn)產(chǎn)品的追追求趨于于多樣化化、個(gè)性性化,以以前表現(xiàn)現(xiàn)在流水水線生產(chǎn)產(chǎn)、規(guī)模模經(jīng)濟(jì)、、產(chǎn)品標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化、、高效低低成本的的大規(guī)模模生產(chǎn)模模式,在在新的市市場(chǎng)環(huán)境境下,其其一些固固有的局局限性已已突現(xiàn)出出來(lái)。追追隨具有有多樣化化需求的的細(xì)分市市場(chǎng),并并盡量滿滿足這些些細(xì)分市市場(chǎng)中不不斷變化化的需求求,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)產(chǎn)品多多樣化,,需要制制造過(guò)程程的靈活活性和多多樣性。。敏捷制制造正是是適應(yīng)這這一環(huán)境境而產(chǎn)生生的新的的生產(chǎn)模模式,并并表現(xiàn)出出強(qiáng)有力力的發(fā)展展勢(shì)頭。。AM的的基本本思想就就是通過(guò)過(guò)把靈活活的動(dòng)態(tài)態(tài)聯(lián)盟、、先進(jìn)和和實(shí)用的的柔性制制造技術(shù)術(shù)和高素素質(zhì)的勞勞動(dòng)者三三者有機(jī)機(jī)地結(jié)合合起來(lái),,從而使使企業(yè)能能夠從容容的應(yīng)付付快速和和不可預(yù)預(yù)測(cè)的市市場(chǎng)需求求,獲得得企業(yè)的的長(zhǎng)期經(jīng)經(jīng)濟(jì)利益益。AM的一一個(gè)關(guān)鍵鍵概念是是敏捷性性,敏捷捷性能使使企業(yè)以以更快的的速度、、更好的的質(zhì)量、、更低的的成本以以及更優(yōu)優(yōu)質(zhì)的服服務(wù)來(lái)贏贏得市場(chǎng)場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。。下一頁(yè)返回6.3敏捷制造造與并行行工程2.敏敏捷制造造關(guān)鍵技技術(shù)(1)虛虛擬制造造(VirtualManufacturing,VM)敏捷制造造企業(yè)追追求的目目標(biāo)是對(duì)對(duì)用戶需需求做出出快速響響應(yīng),虛虛擬制造造是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)這一目目標(biāo)的有有效途徑徑。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)虛擬制制造的主主要手段段是仿真真:在產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)設(shè)計(jì)周期期,借助助建模和和仿真技技術(shù)及時(shí)時(shí)模擬出出產(chǎn)品在在整個(gè)生生命周期期的各種種活動(dòng),,可以對(duì)對(duì)產(chǎn)品的的配置((包括零零件、部部件、整整機(jī)裝配配)、構(gòu)構(gòu)造(結(jié)結(jié)構(gòu)布局局、干涉涉檢查))進(jìn)行仿仿真。VMS))的集成成。(2)快快速原型型制造快速原型型制造((RPM)是將將計(jì)算機(jī)機(jī)輔助設(shè)設(shè)計(jì)(CAD))、計(jì)算算機(jī)輔助助制造((CAM)、計(jì)計(jì)算機(jī)數(shù)數(shù)字控制制(CNC)、、激光、、精密伺伺服驅(qū)動(dòng)動(dòng)和新材材料等先先進(jìn)技術(shù)術(shù)集成于于一體的的技術(shù),,其核心心是基于于數(shù)字化化的新型型成形技技術(shù)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.3敏捷制造造與并行行工程雖然快速速成形技技術(shù)問(wèn)世世不長(zhǎng),,但由于于它給制制造業(yè)帶帶來(lái)的巨巨大效益益,使得得這一技技術(shù)的應(yīng)應(yīng)用日益益廣泛,,成為現(xiàn)現(xiàn)代先進(jìn)進(jìn)制造技技術(shù)中的的一項(xiàng)支支柱技術(shù)術(shù)。3.敏敏捷制造造產(chǎn)品實(shí)實(shí)現(xiàn)過(guò)程程敏捷制造造技術(shù)的的三個(gè)核核心是::逆向工工程(ReverseEngineering))、分析析建模((AnalyticalModeling)和固固體自由由構(gòu)成((So1idFreedomFabrication))。逆向向工程是是指從一一個(gè)部件件實(shí)物創(chuàng)創(chuàng)建其計(jì)計(jì)算機(jī)模模型。分分析建模模意指確確定制造造過(guò)程參參數(shù)和利利用計(jì)算算機(jī)仿真真預(yù)測(cè)部部件性能能。固體體自由構(gòu)構(gòu)成表示示從計(jì)算算機(jī)模型型直接生生產(chǎn)原型型和功能能部件::只容許許極少量量的浪費(fèi)費(fèi),少數(shù)數(shù)幾個(gè)過(guò)過(guò)程工序序,極小小量的修修正。4.敏敏捷制造造環(huán)境下下的系統(tǒng)統(tǒng)集成敏捷性是是企業(yè)在在未來(lái)市市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)中保持持優(yōu)勢(shì)的的前提。。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.3敏捷制造造與并行行工程敏捷制造造正是為為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)企業(yè)生生產(chǎn)制造造的敏捷捷性,采采用現(xiàn)代代通信手手段,通通過(guò)快速速配置各各種資源源,以有有效和協(xié)協(xié)調(diào)的方方式響應(yīng)應(yīng)用戶需需求的一一種新的的企業(yè)發(fā)發(fā)展戰(zhàn)略略。它強(qiáng)強(qiáng)調(diào)把動(dòng)動(dòng)態(tài)靈活活的虛擬擬組織、、先進(jìn)的的擬實(shí)制制造技術(shù)術(shù)和高素素質(zhì)的人人員進(jìn)行行有機(jī)的的結(jié)合,,使企業(yè)業(yè)在快速速變化的的市場(chǎng)環(huán)環(huán)境中取取得長(zhǎng)期期效益。。5.敏敏捷企業(yè)業(yè)的互相相合作————?jiǎng)觿?dòng)態(tài)聯(lián)盟盟基于我國(guó)國(guó)企業(yè)絕絕大部分分是專業(yè)業(yè)配套廠廠,即生生產(chǎn)零部部件的企企業(yè),我我們可以以建立一一種以信信息或技技術(shù)為基基礎(chǔ)的企企業(yè)聯(lián)盟盟(即以以一個(gè)核核心企業(yè)業(yè)為盟主主,在一一定地區(qū)區(qū)內(nèi),一一定行業(yè)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)內(nèi)相關(guān)企企業(yè)組成成的一種種生產(chǎn)加加工型的的企業(yè)聯(lián)聯(lián)盟)。。在主要要的業(yè)務(wù)務(wù)范圍內(nèi)內(nèi),盟主主和成員員相對(duì)穩(wěn)穩(wěn)定,只只是當(dāng)出出現(xiàn)某個(gè)個(gè)較特殊殊的業(yè)務(wù)務(wù)時(shí),才才擴(kuò)展到到一些新新成員。。成員企企業(yè)也應(yīng)應(yīng)有自己己的相對(duì)對(duì)獨(dú)立性性,也有有自己的的業(yè)務(wù)開(kāi)開(kāi)拓領(lǐng)域域。但是是這些獨(dú)獨(dú)立性應(yīng)應(yīng)在不違違背盟約約的基礎(chǔ)礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)現(xiàn),明確確的責(zé)任任機(jī)制和和約束機(jī)機(jī)制是企企業(yè)之間間共同利利益及正正常業(yè)務(wù)務(wù)發(fā)展的的重要保保證。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.3敏捷制造造與并行行工程(1)動(dòng)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟盟的組織織實(shí)施要要點(diǎn)(2)動(dòng)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟盟企業(yè)的的任務(wù)分分配與控控制6.敏敏捷制造造的發(fā)展展趨勢(shì)實(shí)施敏捷捷制造的的過(guò)程是是制造業(yè)業(yè)在現(xiàn)有有基礎(chǔ)上上不斷提提高的平平滑轉(zhuǎn)變變過(guò)程,,而目前前對(duì)敏捷捷制造的的研究剛剛剛興起起,完整整的理論論體系尚尚未形成成,其實(shí)實(shí)施方法法、手段段和途徑徑仍有待待進(jìn)一步步探索。。因此,,美國(guó)等等國(guó)政府府對(duì)敏捷捷制造的的開(kāi)發(fā)與與應(yīng)用給給予了高高度重視視,資助助許多研研究單位位開(kāi)發(fā)實(shí)實(shí)現(xiàn)敏捷捷制造的的參考模模型和支支持工具具,并鼓鼓勵(lì)在不不同行業(yè)業(yè)進(jìn)行示示范應(yīng)用用,以期期望在邊邊研究邊邊應(yīng)用的的過(guò)程中中積累經(jīng)經(jīng)驗(yàn),完完善敏捷捷制造工工具產(chǎn)品品,為更更多的行行業(yè)、企企業(yè)應(yīng)用用打下基基礎(chǔ)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.3敏捷制造造與并行行工程6.3..2并并行工程程并行工程程(ConcurrentEngineering)又又稱同步步工程或或并行設(shè)設(shè)計(jì)。傳傳統(tǒng)制造造業(yè)中產(chǎn)產(chǎn)品的開(kāi)開(kāi)發(fā)過(guò)程程沿用串串行生產(chǎn)產(chǎn)模式,,遵循““需求分分析————方案案設(shè)計(jì)————產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)————加工計(jì)計(jì)劃控制制————加工、、裝配、、檢測(cè)————實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證————修改””的流程程。這種種方法在在設(shè)計(jì)早早期不能能全面考考慮下游游的可制制作性、、可裝配配性和質(zhì)質(zhì)量保證證等多種種因素,,只有在在制造后后期才能能發(fā)現(xiàn)制制造的產(chǎn)產(chǎn)品存在在很多缺缺陷,這這必須要要求對(duì)設(shè)設(shè)計(jì)進(jìn)行行更改,,造成了了從概念念設(shè)計(jì)到到加工制制造、實(shí)實(shí)驗(yàn)修改改的大循循環(huán),而而且可能能在不同同環(huán)節(jié)多多次重復(fù)復(fù)這一過(guò)過(guò)程,使使得設(shè)計(jì)計(jì)改動(dòng)量量大,產(chǎn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)發(fā)周期長(zhǎng)長(zhǎng),成本本高,難難以滿足足激烈的的市場(chǎng)競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)的需需求。并并行工程程是解決決這些問(wèn)問(wèn)題的有有效方案案。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.3敏捷制造造與并行行工程1.并并行工程程的含義義與特點(diǎn)點(diǎn)1988年,美美國(guó)國(guó)防防分析研研究所((簡(jiǎn)稱IDA))為了改改進(jìn)國(guó)防防武器和和軍用產(chǎn)產(chǎn)品的生生產(chǎn),縮縮短生產(chǎn)產(chǎn)周期,,降低成成本,首首次提出出了并行行工程的的概念,,即并行行工程是是對(duì)產(chǎn)品品及其相相關(guān)過(guò)程程(包括括制造和和支持過(guò)過(guò)程)進(jìn)進(jìn)行集成成并行設(shè)設(shè)計(jì)的系系統(tǒng)化工工作模式式,這種種方法要要求產(chǎn)品品開(kāi)發(fā)人人員在設(shè)設(shè)計(jì)一開(kāi)開(kāi)始就考考慮產(chǎn)品品整個(gè)周周期(從從概念形形成到報(bào)報(bào)廢)中中的各種種因素,,包括質(zhì)質(zhì)量、成成本、進(jìn)進(jìn)度及用用戶需求求等,以以便最大大限度提提高產(chǎn)品品的開(kāi)發(fā)發(fā)效率和和一次性性成功率率。因此此,并行行工程所所針對(duì)的的是整個(gè)個(gè)產(chǎn)品開(kāi)開(kāi)發(fā)及其其生命周周期,它它強(qiáng)調(diào)在在產(chǎn)品開(kāi)開(kāi)發(fā)早期期,組織織多種職職能協(xié)同同工作的的項(xiàng)目組組,使有有關(guān)人員員從一開(kāi)開(kāi)始就獲獲得對(duì)新新產(chǎn)品需需求的要要求和信信息,積積極研究究涉及本本部門(mén)的的工作業(yè)業(yè)務(wù),并并將所需需要求提提供給設(shè)設(shè)計(jì)人員員,使許許多問(wèn)題題在開(kāi)發(fā)發(fā)早期就就能得到到解決。。圖6.7和圖6.8所示說(shuō)明明了一個(gè)個(gè)產(chǎn)品開(kāi)開(kāi)發(fā)過(guò)程程中產(chǎn)品品設(shè)計(jì)、、工藝設(shè)設(shè)計(jì)、材材料采購(gòu)購(gòu)和市場(chǎng)場(chǎng)方案分分別按照照串行和和并行兩兩種模式式安排示示意。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.3敏捷制造造與并行行工程通過(guò)對(duì)圖圖6.7和圖6.8對(duì)對(duì)比,我我們可以以很清楚楚地看到到并行工工程和串串行工程程顯著地地區(qū)別就就是各個(gè)個(gè)階段之之間前后后順序的的不同::串行工工程強(qiáng)調(diào)調(diào)的是一一個(gè)階段段結(jié)束之之后,把把輸出作作為下一一個(gè)階段段的輸入入,依次次往下進(jìn)進(jìn)行,若若后一階階段發(fā)生生了問(wèn)題題還需要要反饋到到前面階階段進(jìn)行行解決;;并行工工程強(qiáng)調(diào)調(diào)的是在在上一個(gè)個(gè)階段進(jìn)進(jìn)行的時(shí)時(shí)候就要要對(duì)以后后的相關(guān)關(guān)階段進(jìn)進(jìn)行分析析和考慮慮,并不不是單純純的上、、下游關(guān)關(guān)系,這這種模式式可以很很好地避避免返工工浪費(fèi)。。2.并行行工程的的核心技技術(shù)和關(guān)關(guān)鍵要素素(1)并并行工程程的核心心技術(shù)并行工程程是一種種系統(tǒng)化化、集成成化的產(chǎn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)發(fā)模式,,其核心心就是組組建集成成產(chǎn)品開(kāi)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)隊(duì)(簡(jiǎn)稱稱IPT)和產(chǎn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)發(fā)過(guò)程重重構(gòu)。1)集成成化開(kāi)發(fā)發(fā)團(tuán)隊(duì)((IPT)上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.3敏捷制造造與并行行工程2)產(chǎn)品品開(kāi)發(fā)過(guò)過(guò)程重構(gòu)構(gòu)并行工程程和串行行工程開(kāi)開(kāi)發(fā)方式式的本質(zhì)質(zhì)區(qū)別就就是并行行工程把把產(chǎn)品開(kāi)開(kāi)發(fā)過(guò)程程中的各各個(gè)子過(guò)過(guò)程看成成了一個(gè)個(gè)集成的的過(guò)程,,是從全全局優(yōu)化化的角度度對(duì)這個(gè)個(gè)集成過(guò)過(guò)程進(jìn)行行管理和和控制,,并且對(duì)對(duì)已發(fā)生生的過(guò)程程進(jìn)行不不斷的改改進(jìn)。由由于IPT打破破了傳統(tǒng)統(tǒng)的功能能部門(mén)的的界限,,所以產(chǎn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)發(fā)過(guò)程之之間也就就沒(méi)有了了嚴(yán)格的的界限,,這使得得產(chǎn)品開(kāi)開(kāi)發(fā)過(guò)程程中的活活動(dòng)具有有了高度度的隨機(jī)機(jī)性。(2)并并行工程程的關(guān)鍵鍵要素通過(guò)上文文對(duì)并行行工程和和串行工工程的對(duì)對(duì)比分析析,我們們了解到到如果想想要成功功的實(shí)施施并行工工程,就就需要對(duì)對(duì)下面幾幾個(gè)方面面進(jìn)行改改進(jìn):(3)并并行工程程的發(fā)展展前沿上一頁(yè)返回6.4智能制造造與精益益生產(chǎn)6.4..1智智能制造造系統(tǒng)((IMS)1.智智能制造造產(chǎn)生的的背景當(dāng)今世界界各國(guó)的的制造業(yè)業(yè)活動(dòng)趨趨向于全全球化,,制造、、經(jīng)營(yíng)活活動(dòng)、開(kāi)開(kāi)發(fā)研究究等都在在向多國(guó)國(guó)化發(fā)展展,為了了有效地地進(jìn)行國(guó)國(guó)際間信信息交換換及世界界先進(jìn)制制造技術(shù)術(shù)共享,,各國(guó)的的企業(yè)都都希望以以統(tǒng)一的的方式來(lái)來(lái)交換信信息和數(shù)數(shù)據(jù)。因因此,必必須開(kāi)發(fā)發(fā)出一個(gè)個(gè)快速有有效的信信息交換換工具,,創(chuàng)建并并促進(jìn)一一個(gè)全球球化的公公共標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)這一目目標(biāo)。2.智智能制造造系統(tǒng)的的含義和和特征(1)智智能制造造系統(tǒng)的的含義智能制造造系統(tǒng)((IntelligentManufacturingSystem,IMS)是是一種由由智能機(jī)機(jī)器和人人類專家家共同組組成的人人機(jī)一體體化智能能系統(tǒng),,它在制制造過(guò)程程中能以以一種高高度柔性性的方式式,借助助計(jì)算機(jī)機(jī)模擬人人類專家家的智能能活動(dòng)進(jìn)進(jìn)行分析析、推理理、判斷斷、構(gòu)思思和決策策等,從從而取代代或者延延伸制造造環(huán)境中中人的部部分腦力力勞動(dòng)。。同時(shí),,收集、、存儲(chǔ)、、完善、、共享、、集成和和發(fā)展人人類專家家的智能能。下一頁(yè)返回6.4智能制造造與精益益生產(chǎn)(2)智智能制造造系統(tǒng)的的特點(diǎn)1)自組組織能力力系統(tǒng)中的的各種智智能機(jī)器器能夠按按照工作作任務(wù)的的要求,,自行集集結(jié)成一一種最合合適的結(jié)結(jié)構(gòu),并并按照最最優(yōu)的方方式運(yùn)行行。自組組織能力力是IMS的一一個(gè)重要要標(biāo)志。。2)自律律能力能根據(jù)周周圍環(huán)境境和自身身作業(yè)狀狀況的信信息進(jìn)行行監(jiān)測(cè)和和處理,,并根據(jù)據(jù)處理結(jié)結(jié)果自行行調(diào)整控控制策略略,以采采用最佳佳行動(dòng)方方案。這這種自律律能力使使整個(gè)制制造系統(tǒng)統(tǒng)具備抗抗干擾、、自適應(yīng)應(yīng)和容錯(cuò)錯(cuò)等能力力。3)自學(xué)學(xué)習(xí)和自自維護(hù)能能力能以原有有的專家家知識(shí)為為基礎(chǔ),,在實(shí)踐踐中不斷斷進(jìn)行學(xué)學(xué)習(xí),完完善系統(tǒng)統(tǒng)知識(shí)庫(kù)庫(kù),并刪刪除庫(kù)中中有誤的的知識(shí),,使知識(shí)識(shí)庫(kù)趨向向最優(yōu)。。同時(shí),,還能對(duì)對(duì)系統(tǒng)故故障進(jìn)行行自我診診斷、排排除和修修復(fù)。4)整個(gè)個(gè)制造系系統(tǒng)的智智能集成成上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.4智能制造造與精益益生產(chǎn)3.智智能制造造系統(tǒng)的的關(guān)鍵技技術(shù)理論上智智能制造造系統(tǒng)與與人類的的知識(shí)積積累密切切相關(guān),,歸納起起來(lái)包括括以下幾幾個(gè)方面面:(1)知知識(shí)庫(kù)的的建立人類的發(fā)發(fā)展過(guò)程程是知識(shí)識(shí)發(fā)展和和積累的的過(guò)程,,整理歸歸納其中中的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)和教訓(xùn)訓(xùn)后便可可建立較較完整的的知識(shí)庫(kù)庫(kù),從而而使人們們?cè)谏a(chǎn)產(chǎn)中少走走了許多多彎路,,使決策策更加準(zhǔn)準(zhǔn)確。(2)代代替人類類工作的的機(jī)器人人的研究究機(jī)械工業(yè)業(yè)的發(fā)展展過(guò)程是是人類從從繁重勞勞動(dòng)中解解脫出來(lái)來(lái)的過(guò)程程,許多多環(huán)境惡惡劣的工工作均需需要有機(jī)機(jī)器來(lái)代代替。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.4智能制造造與精益益生產(chǎn)4.智智能制造造系統(tǒng)中中人類的的智能結(jié)結(jié)點(diǎn)從智能制制造系統(tǒng)統(tǒng)的描述述與分析析出發(fā),,同時(shí)考考慮到便便于操作作,我們們把智能能結(jié)點(diǎn)定定義為::智能結(jié)結(jié)點(diǎn)為在在不確定定性環(huán)境境中能自自主完成成一定任任務(wù)的實(shí)實(shí)體。自自主性并并不意味味著完全全獨(dú)立,,而是指指在必要要時(shí),能能自動(dòng)地地向其他他智能結(jié)結(jié)點(diǎn)請(qǐng)求求提供服服務(wù)和支支持。因因此,人人類專家家、智能能CAD系統(tǒng)、、智能加加工單元元等,都都可以看看作是智智能制造造系統(tǒng)中中的智能能結(jié)點(diǎn)。。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.4智能制造造與精益益生產(chǎn)(1)智智能制造造系統(tǒng)中中人的作作用對(duì)于人工工智能((AI))的研究究,一開(kāi)開(kāi)始就未未能擺脫脫制造機(jī)機(jī)器生物物的思想想,即““機(jī)器智智能化””。這種種以“自自主”系系統(tǒng)為目目標(biāo)的研研究路線線,嚴(yán)重重地阻礙礙了AI研究的的進(jìn)展,,國(guó)、內(nèi)內(nèi)外有許許多學(xué)者者都意識(shí)識(shí)到這一一點(diǎn),如如人工智智能的鼻鼻祖Feigenbuam和和Newell,國(guó)國(guó)內(nèi)的錢(qián)錢(qián)學(xué)森等等,他們們不約而而同地從從計(jì)算機(jī)機(jī)角度出出發(fā),提提出了人人與計(jì)算算機(jī)相結(jié)結(jié)合的智智能系統(tǒng)統(tǒng)新概念念。目前前國(guó)外對(duì)對(duì)多媒體體及靈境境技術(shù)研研究進(jìn)行行了大量量投資,,日本的的第五代代智能計(jì)計(jì)算機(jī)研研制計(jì)劃劃的擱淺淺等事例例,就是是對(duì)智能能系統(tǒng)研研究目標(biāo)標(biāo)有所改改變的證證明。(2)人人機(jī)一體體化系統(tǒng)統(tǒng)的基本本概念A(yù).M..Laper等等人綜合合分析了了機(jī)械科科學(xué)的發(fā)發(fā)展?fàn)顩r況,在結(jié)結(jié)合現(xiàn)代代科學(xué)最最新發(fā)展展成果的的基礎(chǔ)上上,提出出人機(jī)一一體化系系統(tǒng)科學(xué)學(xué)與技術(shù)術(shù)的基本本概念及及理論體體系,對(duì)對(duì)“人機(jī)機(jī)一體化化系統(tǒng)””(HumachineSystem)作作下定義義:所謂謂人機(jī)一一體化系系統(tǒng),就就是采取取以人為為中心,,人—機(jī)機(jī)械一體體上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.4智能制造造與精益益生產(chǎn)的技術(shù)路路線,人人與機(jī)器器處在平平等合作作的地位位,人與與機(jī)器共共同組成成一個(gè)系系統(tǒng),各各自執(zhí)行行自己最最擅長(zhǎng)的的工作,,人與機(jī)機(jī)器共同同認(rèn)識(shí)、、共同感感知、共共同決策策、共同同工作,,從而突突破傳統(tǒng)統(tǒng)的“人人工智能能系統(tǒng)””的概念念,形成成達(dá)到甚甚至超過(guò)過(guò)人的能能力乃至至智力的的“超智智能”((SuperhumanIntelligence)系系統(tǒng)。其其核心內(nèi)內(nèi)容是強(qiáng)強(qiáng)調(diào)人在在系統(tǒng)中中的重要要性,重重新安排排人與機(jī)機(jī)械的位位置,突突破現(xiàn)有有系統(tǒng)將將人排除除在外的的舊格局局,研究究新型的的人與機(jī)機(jī)械的關(guān)關(guān)系,開(kāi)開(kāi)發(fā)新一一代的機(jī)機(jī)械系統(tǒng)統(tǒng)————人機(jī)一一體化系系統(tǒng)。5.智智能制造造系統(tǒng)在在國(guó)內(nèi)外外的發(fā)展展現(xiàn)狀6.4..2精精益生產(chǎn)產(chǎn)(LP)技術(shù)術(shù)1.精精益生產(chǎn)產(chǎn)的產(chǎn)生生與發(fā)展展精益生產(chǎn)產(chǎn)(LeanProduction,LP)來(lái)源源于日本本的豐田田生產(chǎn)方方式,它它是美國(guó)國(guó)麻省理理工學(xué)院院根據(jù)題題為《國(guó)國(guó)際汽車車計(jì)劃》》的研究究中總結(jié)結(jié)出日本本企業(yè)成成功經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)后提出出的一個(gè)個(gè)概念,,在我國(guó)國(guó)稱為精精益生產(chǎn)產(chǎn)精良生生產(chǎn)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.4智能制造造與精益益生產(chǎn)之所以稱稱為“精精益”,,是因?yàn)闉樗c大大量生產(chǎn)產(chǎn)方式相相比,一一切投入入都大為為減少————工工廠中的的工作人人員、生生產(chǎn)占用用的場(chǎng)地地和設(shè)備備投資都都減半,,用一半半的時(shí)間間就能開(kāi)開(kāi)發(fā)出新新的產(chǎn)品品,所用用的開(kāi)發(fā)發(fā)新產(chǎn)品品的工程程設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)間也減減半。此此外,它它所需要要的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)庫(kù)存至至少可以以節(jié)省一一半以上上,廢品品也大大大減少,,產(chǎn)品的的品種不不僅多而而且不斷斷變化。。2.精精益生產(chǎn)產(chǎn)的內(nèi)涵涵與基本本特點(diǎn)(1)精精益生產(chǎn)產(chǎn)的內(nèi)涵涵精益生產(chǎn)產(chǎn)是通過(guò)過(guò)在系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)、、人員組組織、運(yùn)運(yùn)行方式式和市場(chǎng)場(chǎng)供求等等方面的的變革,,使生產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)能能很快適適應(yīng)用戶戶需求的的不斷變變化,并并能使生生產(chǎn)過(guò)程程中一切切無(wú)用、、多余的的東西被被精簡(jiǎn),,最終達(dá)達(dá)到包括括市場(chǎng)供供銷在內(nèi)內(nèi)的生產(chǎn)產(chǎn)的各方方面最好好的結(jié)果果。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.4智能制造造與精益益生產(chǎn)3.精精益生產(chǎn)產(chǎn)在我國(guó)國(guó)的推廣廣及應(yīng)用用精益生產(chǎn)產(chǎn)方式產(chǎn)產(chǎn)生于日日本經(jīng)濟(jì)濟(jì)基礎(chǔ)薄薄弱之時(shí)時(shí),當(dāng)時(shí)時(shí)日本國(guó)國(guó)內(nèi)資金金緊缺,,市場(chǎng)需需求不旺旺且變化化無(wú)常,,而目前前我國(guó)企企業(yè)主要要也是面面臨這兩兩方面的的問(wèn)題,,生產(chǎn)管管理和生生產(chǎn)方式式越來(lái)越越被企業(yè)業(yè)家所重重視,他他們認(rèn)識(shí)識(shí)到管理理可以創(chuàng)創(chuàng)造越來(lái)來(lái)越大的的效益,,而投入入?yún)s很小小。當(dāng)前前我國(guó)絕絕大多數(shù)數(shù)企業(yè)在在管理方方面與世世界先進(jìn)進(jìn)水平還還存在很很大的差差距,精精益生產(chǎn)產(chǎn)可以使使他們根根據(jù)自己己的實(shí)際際情況,,改進(jìn)完完善管理理體系。。當(dāng)前實(shí)實(shí)施精益益生產(chǎn)有有一個(gè)較較好的基基礎(chǔ),全全面質(zhì)量量管理((TOM)、看看板管理理等精益益技術(shù)在在我國(guó)很很多企業(yè)業(yè)已經(jīng)得得到不同同程度的的應(yīng)用,,如何根根據(jù)本企企業(yè)的實(shí)實(shí)際情況況,正確確使用這這些工具具以及將將這些管管理技術(shù)術(shù)結(jié)合起起來(lái),最最終達(dá)到到消除浪浪費(fèi)的目目的是我我國(guó)企業(yè)業(yè)應(yīng)該著著重思考考的問(wèn)題題。精益益生產(chǎn)作作為一種種新的生生產(chǎn)方式式,在技技術(shù)上已已經(jīng)基本本成熟,,在我國(guó)國(guó)已經(jīng)有有了一些些很好實(shí)實(shí)施精益益生產(chǎn)的的企業(yè)做做出了很很好的典典范,而而且有一一批精益益思想者者和精益益實(shí)踐者者,他們們?cè)趯?shí)踐踐過(guò)程中中結(jié)合中中國(guó)的國(guó)國(guó)情,使使精益生生產(chǎn)理論論不斷完完善。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.4智能制造造與精益益生產(chǎn)4.精精益生產(chǎn)產(chǎn)在推廣廣中應(yīng)注注意的問(wèn)問(wèn)題精益生產(chǎn)產(chǎn)方式在在先進(jìn)的的工業(yè)化化國(guó)家中中已得到到廣泛的的推廣和和實(shí)施,,也是我我國(guó)大部部分企業(yè)業(yè)所面臨臨生存與與發(fā)展問(wèn)問(wèn)題的最最好解決決方法。。上一頁(yè)返回6.5綠色制造造技術(shù)6.5..1綠綠色制造造的基本本概念所謂綠色色制造,,是一種種綜合考考慮環(huán)境境影響和和資源效效率的現(xiàn)現(xiàn)代制造造模式,,其目標(biāo)標(biāo)是使產(chǎn)產(chǎn)品從設(shè)設(shè)計(jì)、制制造、包包裝、運(yùn)運(yùn)輸、使使用到報(bào)報(bào)廢處理理的整個(gè)個(gè)產(chǎn)品生生命周期期中,對(duì)對(duì)環(huán)境負(fù)負(fù)面的影影響極小小,資源源利用率率極高,,并使企企業(yè)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益和和社會(huì)效效益協(xié)調(diào)調(diào)優(yōu)化。。這體現(xiàn)現(xiàn)出一個(gè)個(gè)基本觀觀點(diǎn),那那就是制制造系統(tǒng)統(tǒng)中導(dǎo)致致環(huán)境污污染的根根本原因因是資源源消耗和和廢棄物物的產(chǎn)生生,因此此,綠色色制造的的定義體體現(xiàn)了資資源和環(huán)環(huán)境兩者者不可分分割的關(guān)關(guān)系。所所以,綠綠色制造造涉及的的問(wèn)題包包括三個(gè)個(gè)方面::一是制制造問(wèn)題題,包括括產(chǎn)品生生命周期期全過(guò)程程;二是是環(huán)境保保護(hù)問(wèn)題題;三是是資源優(yōu)優(yōu)化利用用問(wèn)題。。綠色制制造就是是這三部部分內(nèi)容容的交叉叉。下一頁(yè)返回6.5綠色制造造技術(shù)6.5..2綠綠色制造造的研究究現(xiàn)狀綠色制造造(GreenManufacturing,,GM))又稱環(huán)環(huán)境意識(shí)識(shí)制造EnvironmentallyConsciousManufacturing,ECM)、、面向環(huán)環(huán)境的制制造(ManufacturingforEnvironment,,MFE)等。。綠色制制造有關(guān)關(guān)內(nèi)容的的研究可可追溯到到20世世紀(jì)80年代,,但比較較系統(tǒng)地地提出綠綠色制造造的概念念、內(nèi)涵涵和主要要內(nèi)容的的文獻(xiàn)是是美國(guó)制制造工程程師學(xué)會(huì)會(huì)(SME)于于1996年發(fā)發(fā)表的關(guān)關(guān)于綠色色制造的的專門(mén)藍(lán)藍(lán)皮書(shū)《《GreenManufacturing》。6.5..3綠綠色制造造的研究究?jī)?nèi)容綠色制造造的主要要內(nèi)容包包括:綠綠色設(shè)計(jì)計(jì)、綠色色資源、、綠色生生產(chǎn)、綠綠色包裝裝和綠色色回收處處理。1.綠綠色設(shè)計(jì)計(jì)上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.5綠色制造造技術(shù)綠色設(shè)計(jì)計(jì)是實(shí)施施綠色制制造的關(guān)關(guān)鍵。綠綠色設(shè)計(jì)計(jì)存在于于產(chǎn)品的的整個(gè)生生命周期期的各個(gè)個(gè)階段,,包括設(shè)設(shè)計(jì)、選選材、生生產(chǎn)、包包裝、運(yùn)運(yùn)輸、使使用及報(bào)報(bào)廢處理理,這些些都必須須考慮其其對(duì)資源源和環(huán)境境的影響響。在充充分考慮慮產(chǎn)品的的功能、、質(zhì)量和和成本的的同時(shí),,著重考考慮產(chǎn)品品的環(huán)境境屬性,,使得產(chǎn)產(chǎn)品及其其制造過(guò)過(guò)程、使使用過(guò)程程和報(bào)廢廢處理后后,對(duì)環(huán)環(huán)境的總總體影響響最小,,同時(shí)資資源的消消耗也降降到最低低。2.綠綠色資源源的選用用資源包括括原材料料和能源源。原材料的的選用,,應(yīng)盡量量選用儲(chǔ)儲(chǔ)量豐富富、可再再生的綠綠色材料料,少用用或不用用稀缺材材料,有有些材料料雖可再再生,但但使用后后會(huì)對(duì)環(huán)環(huán)境造成成破壞,,如樹(shù)木木,這種種材料也也要盡量量少用。?？傊?,選用的的材料要要在生產(chǎn)產(chǎn)、使用用過(guò)程及及其廢棄棄后,對(duì)對(duì)環(huán)境的的影響最最小,對(duì)對(duì)人體無(wú)無(wú)害,并并且易回回收、易易處理、、易降解解、可循循環(huán)利用用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.5綠色制造造技術(shù)3.綠綠色制造造工藝技技術(shù)的研研究和開(kāi)開(kāi)發(fā)綠色制造造工藝就就是盡量量采用原原材料和和能源消消耗少、、廢棄物物少、對(duì)對(duì)環(huán)境污污染小的的工藝方方法。4.綠綠色包裝裝技術(shù)綠色包裝裝就是從從環(huán)境保保護(hù)的角角度,優(yōu)優(yōu)化產(chǎn)品品包裝方方案,使使得資源源消耗和和廢棄物物最少。。包裝材材料要選選擇無(wú)毒毒、無(wú)害害、可再再生的材材料,發(fā)發(fā)展紙包包裝,開(kāi)開(kāi)發(fā)各種種替代塑塑料薄膜膜的防潮潮、保鮮鮮紙包裝裝制品,,包裝結(jié)結(jié)構(gòu)上盡盡量做到到減少材材料的消消耗,包包裝的廢廢棄物應(yīng)應(yīng)可回收收重用、、循環(huán)再再生或可可降解。。5.綠綠色回收收處理產(chǎn)品的生生命周期期終結(jié)后后,若不不回收處處理,將將造成資資源浪費(fèi)費(fèi)和環(huán)境境污染。。因此,,報(bào)廢的的產(chǎn)品要要及時(shí)回回收處理理,如經(jīng)經(jīng)過(guò)拆卸卸,有的的零部件件可以重重新利用用,可節(jié)節(jié)省大量量的原材材料,有有的可循循環(huán)再生生或可降降解。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.5綠色制造造技術(shù)6.5..4綠綠色制造造的發(fā)展展趨勢(shì)綠色制造造近年來(lái)來(lái)的研究究非?；罨钴S,研研究?jī)?nèi)容容體系也也正在形形成,其其發(fā)展趨趨勢(shì)為以以下幾個(gè)個(gè)方面::1.全全球化————綠綠色制造造的研究究和應(yīng)用用將越來(lái)來(lái)越體現(xiàn)現(xiàn)全球化化的特征征和趨勢(shì)勢(shì)2.社社會(huì)化————需需要形成成綠色制制造的社社會(huì)支撐撐系統(tǒng)綠色制造造的研究究和實(shí)施施需要全全社會(huì)的的共同努努力和參參與,以以建立綠綠色制造造所必需需的社會(huì)會(huì)支撐系系統(tǒng)。企業(yè)要真真正有效效地實(shí)施施綠色制制造,必必須考慮慮產(chǎn)品壽壽命終結(jié)結(jié)后的處處理,這這就可能能導(dǎo)致企企業(yè)、產(chǎn)產(chǎn)品、用用戶三者者之間新新型集成成關(guān)系的的形成。。例如,,有人就就建議,,需要回回收處理理的主要要產(chǎn)品,,如汽車車、冰箱箱、空調(diào)調(diào)、電視視機(jī)等,,用戶只只了使用用權(quán),而而企業(yè)擁?yè)碛兴杏袡?quán),有有責(zé)任進(jìn)進(jìn)行產(chǎn)品品報(bào)廢后后的回收收處理。。上一頁(yè)下一頁(yè)返回6.5綠色制造造技術(shù)3.集集成化————更更加注重重系統(tǒng)技技術(shù)和集集成技術(shù)術(shù)的研究究綠色制造造涉及產(chǎn)產(chǎn)品生命命周期全全過(guò)程,,涉及企企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活活動(dòng)的各各個(gè)方面面,因而而是一個(gè)個(gè)復(fù)雜的的系統(tǒng)工工程問(wèn)題題。因此此要真正正有效地地實(shí)施綠綠色制造造,必須須從系統(tǒng)統(tǒng)的角度度和集成成的角度度來(lái)考慮慮和研究究綠色制制造中的的有關(guān)問(wèn)問(wèn)題。4.并并行化————綠綠色并行行工程將將可能成成為綠色色產(chǎn)品開(kāi)開(kāi)發(fā)的有有效模式式綠色設(shè)計(jì)計(jì)今后仍仍將是綠綠色制造造中的關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)。綠色色設(shè)計(jì)今今后的一一個(gè)重要要趨勢(shì)就就是與并并行工程程結(jié)合,,從而形形成一種種新的產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)和開(kāi)發(fā)發(fā)模式綠綠色并行行工程。。5.智智能化————人人工智能能和智能能制造技技術(shù)將在在綠