【正文】 ”、相互協(xié)作的關(guān)系，使二者在不同的層次上各顯其 能，相輔相成。 三、智能制造系統(tǒng)的特征 學(xué)習(xí)能力和自我維護(hù)能力： 使系統(tǒng)能自我優(yōu)化并適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境。完成任務(wù)以后，該結(jié)構(gòu)隨即自行解散。通過人與智能機(jī)器的合作共事，去 擴(kuò)大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動 。為了有效地進(jìn)行國際間信息交換及世界先進(jìn)制造技術(shù)共享，各國企業(yè)都希望以統(tǒng)一方式來交換信息和數(shù)據(jù)。 捷制造系統(tǒng)運(yùn)行的一種模式 第三節(jié) 智 能 制 造 一、智能制造的提出 ? 20世紀(jì) 70年代開始，發(fā)達(dá)國家為了追求廉價(jià)勞動力，將制造業(yè)逐漸移向發(fā)展中國家，引起本國技術(shù)力量向其他行業(yè)的轉(zhuǎn)移，同時(shí)發(fā)展中國家專業(yè)人才又嚴(yán)重短缺，其結(jié)果制約了制造業(yè)的發(fā)展。設(shè)計(jì)方案分為基本框架系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)例化兩個(gè)階段，前者解決基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，建立核心的、可擴(kuò)展的系統(tǒng)參考模型和框架系統(tǒng)方案，后者則根據(jù)項(xiàng)目和競標(biāo)結(jié)果，形成在企業(yè)戰(zhàn)略合作關(guān)系上具有較長生命周期，在項(xiàng)目合作上具有較靈活和快速變化的生命周期的具體系統(tǒng)。前者是功能、過程、組織、人員、信息、資源等的相應(yīng)轉(zhuǎn)變與調(diào)整；后者包括一個(gè)技術(shù)體系，企業(yè)可以根據(jù)需要發(fā)展該技術(shù)體系中的某些關(guān)鍵技術(shù)。核心層企業(yè)之間的關(guān)系是共同分擔(dān)成本與風(fēng)險(xiǎn)，分享利潤。虛擬企業(yè)的解散和重組、人員的流動是非常自然的事，這些都需要社會來提供職業(yè)培訓(xùn)、職業(yè)介紹的服務(wù)環(huán)境。 ? 敏捷的虛擬企業(yè)是實(shí)現(xiàn)對市場不可預(yù)期變化的響應(yīng)。 ⑥ 企業(yè)日常運(yùn)行的敏捷性： 企業(yè)對影響其日常運(yùn)行的各種變化，如用戶對產(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)問題及設(shè)備出現(xiàn)故障等做出快速反應(yīng)的能力。 ② 競爭力： 企業(yè)獲得生產(chǎn)力、效率和有效參與競爭所需的技能。 92年美國政府將敏捷制 造作為 21世紀(jì)制造戰(zhàn)略。 ? 美國政府為重新奪回美國制造業(yè)的世界領(lǐng)先地位，把制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)瞄向 21世紀(jì)。 ? 20世紀(jì) 80年代，西德和日本高質(zhì)量產(chǎn)品大量推向美國市場，迫使美國制造策略由注重成本轉(zhuǎn)向產(chǎn)品質(zhì)量。 獲得效益為： ①總體方案設(shè)計(jì)周期壓縮 60%，工程繪圖周期從 1~2個(gè)月下降到 2~3周。 獲得效益如下： ① 過去從簽訂合同到交貨需 3~4年，現(xiàn)在僅用 3~18個(gè)月； ② 對東南亞的用戶，能在 12個(gè)月以內(nèi)交貨； ③ 整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)周期縮短 25%~33%。 獲得了以下顯著效益： ①提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，極大地減少了早期生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)更改； ②縮短產(chǎn)品研制周期，優(yōu)化設(shè)計(jì)過程； ③減少報(bào)廢和返工率，降低制造成本。應(yīng)用較多的是 DFA（面向裝配設(shè)計(jì)）和 DFM（面向制造設(shè)計(jì)）。 （ 3）協(xié)同工作環(huán)境：產(chǎn)品開發(fā)由分布在異地的采用異種計(jì)算機(jī)軟件工作的多學(xué)科小組完成的。 （ 4）產(chǎn)品總體性能評價(jià)：該階段產(chǎn)品信息較完善，對產(chǎn)品的功能、性能、可制造性和成本等采用價(jià)值工程方法進(jìn)行總體評價(jià)、提出反饋信息。 三、并行工程的體系結(jié)構(gòu) （ l）產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)：對產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分組描述和表述，并對方案優(yōu)選、批量、類型、可制造性和可裝配性評價(jià)，選出最佳方案，指導(dǎo)概念設(shè)計(jì)。 ① 人員集成： 管理者、設(shè)計(jì)者、制造者、支持者以至用戶集成為一個(gè)協(xié)調(diào)的整體。工作小組有自己的責(zé)、權(quán)、利，工作計(jì)劃和目標(biāo)，成員之間使用相同術(shù)語和共同信息資源工具，協(xié)同完成共同任務(wù)。 ? CE強(qiáng)調(diào)全局性的考慮問題，即產(chǎn)品研制者從一開始就考慮到產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的所有因素。 這種工作模式力圖使開發(fā)人員從 一開始就考慮 到產(chǎn)品全生命周期中的 各種因素 ，包括 質(zhì)量、成本、進(jìn)度及用戶需求 。 ? 1988年 DARPA發(fā)出了并行工程倡議，西弗吉尼亞大學(xué)設(shè)立了并行工程研究中心，許多大 軟件公司、計(jì)算機(jī)公司開始對支持并行工程的工具軟件及集成框架進(jìn)行開發(fā)。 ? 并行工程把傳統(tǒng)的制造技術(shù)與計(jì)算機(jī) 技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)和自動化技術(shù)相結(jié)合，在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段全面考慮產(chǎn)品生命周期中的各種因素，力爭使產(chǎn)品開發(fā)能夠一次獲得成功。 設(shè)計(jì)工程師與制造工程師之間互相不了解，互相不交往，中間有如隔了一堵墻。 概念設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)和 繪圖 原型論證 制造準(zhǔn)備和加工 傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)模式存在的缺點(diǎn) ? 部門之間 信息共享存在障礙 ； ? 操作流程的串行實(shí)行，使得設(shè)計(jì)早期不能全面考慮產(chǎn)品生命周期中的各種因素，不能綜合考慮產(chǎn)品的可制造性、可裝配性和質(zhì)量可靠性等因素，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不能達(dá)到最優(yōu)； ? 各部門對產(chǎn)品開發(fā)的獨(dú)立修改導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)出現(xiàn)各種反復(fù)，總體開發(fā)時(shí)間延長； ? 基于圖樣以手工設(shè)計(jì)為主，設(shè)計(jì)表達(dá)存在二 義性，缺少先進(jìn)的計(jì)算機(jī)平臺，不足以支持協(xié)同化產(chǎn)品開發(fā)。從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周 期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本。 ? CE在國際上引起各國的高度重視，其思想被更多的企業(yè)及產(chǎn)品開發(fā) 人員接受和采納，各國政府也加大支持并行工程技術(shù)開發(fā)的力度。 二、并行工程的運(yùn)行特性 —— （ 1）并行特性 ?CE的最大特點(diǎn)是把時(shí)間上有先有后的作業(yè)過程轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r(shí)考慮和盡可能同時(shí)（或并行）處理的過程； ?在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就并行地考慮了產(chǎn)品整個(gè)產(chǎn)品生命周期中的所有因素，研制周期將明顯地縮短。 ? 并行工程追求的是整體最優(yōu)。 2） 協(xié)同的設(shè)計(jì)思想： CE強(qiáng)調(diào)一體化、并行地進(jìn)行產(chǎn)品及其相關(guān)過程的協(xié)同設(shè)計(jì)，尤其注意早期概念設(shè)計(jì)階段的并行和協(xié)調(diào)。 ② 信息集成： 產(chǎn)品全生命周期中各類信息的獲取、表示、表現(xiàn)和操作工具的集成和統(tǒng)一管理。 （ 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其評價(jià)：將產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)獲得的最佳方案結(jié)構(gòu)化，對各種方案進(jìn)行評價(jià)和決策。 最后必須進(jìn)行工藝過程優(yōu)化，對零件的實(shí)際加工過程進(jìn)行仿真。具體關(guān)鍵技術(shù)包括約束管理技術(shù)、沖突仲裁技術(shù)、多智能體技術(shù)、 CSCW（ Computer－ Supported Cooperative Work）技術(shù)等。 （ 5） PDM：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（ Product Data Management）集成和管理產(chǎn)品所有相關(guān)數(shù)據(jù)及其相關(guān)過程。 四、并行工程的應(yīng)用實(shí)例 —— 波音公司 波音公司在 767－ X飛機(jī)的開發(fā)中，全面應(yīng)用 CAD/CAM系統(tǒng)作為基本設(shè)計(jì)工具，在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)出所有零件的三維圖形，并進(jìn)行數(shù)字 化預(yù)裝配，獲得早期的設(shè)計(jì)反饋，便于及時(shí)了解設(shè)計(jì)的完整性、可靠性、可維修性、可生產(chǎn)性和可操作性。 四、并行工程的應(yīng)用實(shí)例 —— 日本橫河 HP 自 1984至 1990年，在高精度測量設(shè)備上，采用了： ① 開發(fā)制造生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)（ MPN）； ② 網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算環(huán)境； ③ 實(shí)時(shí)的全局工程數(shù)據(jù)庫等 CE的方法和技術(shù)。工藝檢查周期減少 50%，更改反饋次數(shù)降低 50%，工藝規(guī)劃時(shí)間減少 30%，工裝準(zhǔn)備周期減少 30%，數(shù)控加工編碼與調(diào)試周期減少 50%； ②毛坯成品率由原來的 30%~50%提高到 70%~80%； ③降低產(chǎn)品成本 20%； ④培養(yǎng)了一支人才隊(duì)伍，為并行工程在我國全面實(shí)施應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 ? 90年代，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快， 市場競爭加劇，靠降低成本、提高質(zhì)量還難以以贏得市場競爭，還必須縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。美國通用汽車和 Leigh大學(xué)的 Iacocca研究所在國防部的資助下，組織了百余家公司，耗資 50萬美元，花費(fèi) 1000人日，分析研究 400多篇優(yōu)秀報(bào)告后，提出 《 21世紀(jì)制造企 業(yè)戰(zhàn)略 》 的報(bào)告。 二、敏捷制造的定義 ? 在 《 21世紀(jì)制造企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略 》 報(bào)告中，并沒有給敏捷制造一個(gè)確切的定義，但專家們都強(qiáng)調(diào)，針對 21世紀(jì)市場競爭的特點(diǎn)，制造業(yè)不僅要靈活多變地滿足用戶對產(chǎn)品多樣性的要求，而且新產(chǎn)品必須能快速上市。 ③ 柔性： 以同樣設(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。 三、敏捷制造的組成 ? 敏捷制造是在全球范圍內(nèi)企業(yè)和市場的集成， 目標(biāo)是將企業(yè)、商業(yè)、學(xué)校、行政部門、金融等行業(yè)都用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連通，形成一個(gè)與生活、制造、服務(wù)等密切相關(guān)的 網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)面向網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，面向網(wǎng)絡(luò)的制造，面向網(wǎng)絡(luò)的銷售，面向網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。 敏捷制造的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) I. 物理基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)： 是指虛擬企業(yè)運(yùn)行所必須的廠房、設(shè)備、實(shí)施、運(yùn)輸、資源等必要的物理?xiàng)l件，是指一個(gè)國家乃至全球的范圍內(nèi)的物理設(shè)施。 ： 這是指敏捷制造的信息支持環(huán)境，包括能提供各種服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)、中介機(jī)構(gòu)等一切為虛擬企業(yè)服務(wù)的信息手段。 （ 2）緊密層 ： 由專用零部件生產(chǎn)及總裝企業(yè)構(gòu)成，這一層企業(yè)按照合同要求相互配合，合同與核心層代表簽訂，負(fù)責(zé)按合同要求生產(chǎn)與裝配。企業(yè)經(jīng)營策略包括以下內(nèi)容。 II. 方案實(shí)施： 對敏捷制造系統(tǒng)實(shí)施方案進(jìn)行空間上、時(shí)間上、邏輯上的細(xì)化，要經(jīng)過方案設(shè)計(jì)、方案實(shí)施、運(yùn)行與評價(jià)、方案改進(jìn)、再實(shí)施的循環(huán)提高過程，逐步實(shí)施，不斷改進(jìn)。因此，制造業(yè)希望減少對人類智慧的依賴，以解決人才供應(yīng)的矛盾。必須開發(fā)出一個(gè)快速有效的信息交換工具，創(chuàng)建并促進(jìn)一個(gè)全球化的公共標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。它把制造自動化的概念更新，擴(kuò)展到 柔性化、智能化和高度集成化 。 自律能力： 使整個(gè)制造系統(tǒng)有抗干擾、自適應(yīng)和容錯(cuò)能力。 IMS能以原有專家知識為基礎(chǔ)，在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)，完善系統(tǒng)知識庫，刪除庫中有誤的知識，使知識庫趨向最優(yōu)。 四、智能制造系統(tǒng)的構(gòu)成及典型結(jié)構(gòu) IMS是一個(gè)復(fù)雜的智能系統(tǒng)，是由各種智能子系統(tǒng)按層次遞階組成，構(gòu)成智能遞階層次模型。 信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 是制造過程的系統(tǒng)和各個(gè)環(huán)節(jié)“智能集成”化的支撐。 ? 制造業(yè)是將可用資源（包括能源）通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的工業(yè)品或生活消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)，它在將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的制造過程中和產(chǎn)品的使 用和處理過程中，同時(shí)產(chǎn)生的廢棄物是制造業(yè)對環(huán)境污染的主要根源。 這里的環(huán)境包含了自然 生態(tài)環(huán)境、社會系統(tǒng)和人類健康等因素。 ④ 符合經(jīng)濟(jì)性： 通過綠色制造，可節(jié)省原材料和能源的消耗，降低廢棄物處理處置費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)市場競爭力。 ? 所關(guān)心的目標(biāo)除傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)外，還有兩個(gè)：一是防止影響環(huán)境的廢棄物產(chǎn)生；二是良好的材料管理。 選材時(shí)不僅要考慮產(chǎn)品的使用、性能要求，更要考慮材料對環(huán)境的影響，應(yīng)盡可能選用無毒、無污染、易回收、可再用或易降解的材料。 ?面向拆卸設(shè)計(jì) DFD（ Design For Disassembly） ? 是指在設(shè)計(jì)時(shí)將可拆卸性作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)評價(jià)準(zhǔn)則，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品易