【正文】 地 動態(tài)重構(gòu) ，對市場的變化做出 快速的反應(yīng) ，實現(xiàn)生產(chǎn)的 柔性自動化 。通過產(chǎn)品設(shè)計和并行工程，產(chǎn)品設(shè)計者在產(chǎn)品的 概念設(shè)計階段 就要考慮產(chǎn)品 整個生命周期 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、可維護性等。 4. 智能閉環(huán)加工 智能閉環(huán)加工 就是應(yīng)用先進(jìn)的控制和計算機系統(tǒng)以改進(jìn)車間的 控制過程 。虛擬企業(yè)是由一個企業(yè)內(nèi)部有優(yōu)勢的 不同部分 和有優(yōu)勢的 不同企業(yè) ，按照 資源、技術(shù)和人員 的 最優(yōu)配置 ，快速組成的一個 功能單一 的 臨時性 的 經(jīng)營實體 ，因此能夠 迅速抓住市場機遇 。 2. 企業(yè)敏捷化建設(shè) 包括企業(yè)經(jīng)營策略的 相應(yīng)轉(zhuǎn)變 和相關(guān)的 技術(shù)準(zhǔn)備 。 4. 敏捷制造系統(tǒng)的運行與管理 敏捷制造系統(tǒng)運行是在敏捷制造方法論的指導(dǎo)下，對系統(tǒng)的 功能、過程、組織人員、信息、資源、利潤框架 等進(jìn)行 系統(tǒng)分析和綜合管理 。 有人把并行工程環(huán)境比作一個 并行工程輪 ， 如圖 512所示 。 實現(xiàn)新的模式需要兩個保證條件：一是 組織上的保證 ；二是 計算機工具和環(huán)境的支持 ， 如 DFA、 DFM、 PDM等 。 DFA的主要作用是： 制定裝配工藝規(guī)劃 ， 考慮裝拆的可行性；優(yōu)化裝配路徑；在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中 ， 通過裝配仿真考慮裝配干涉 。 其目標(biāo)是 在保證功能和性能的前提下使制造成本最低 。 CSCW系統(tǒng) 融 計算機的交互性、網(wǎng)絡(luò)的分布性和多媒體的綜合性 為一體，為并行工程環(huán)境下的多學(xué)科小組 提供一個協(xié)同管理的方式與手段。如 可重用的產(chǎn)品設(shè)計方法、網(wǎng)絡(luò)上的異地協(xié)同設(shè)計技術(shù)、設(shè)計中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)、面向產(chǎn)品生命周期的設(shè)計方法學(xué)、基于知識的產(chǎn)品數(shù)據(jù)重用、基于企業(yè)級 PDM的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與共享技術(shù) 等。 虛擬制造 虛擬制造的產(chǎn)生和發(fā)展 1. 虛擬制造的產(chǎn)生背景 隨著 建模與仿真技術(shù) 的飛速發(fā)展 ， 分布式交互仿真技術(shù) 對復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計與分析帶來了巨大幫助 ， 而這些復(fù)雜系統(tǒng)足以與現(xiàn)行生產(chǎn)系統(tǒng)相媲美 。 該項目覆蓋了 設(shè)計 、 加工 、 裝配和過程建模及車間控制和調(diào)度 等方面的活動 ，著重進(jìn)行 制造信息的描述 、 系統(tǒng)接口規(guī)范 的制定和相應(yīng)測試床的開發(fā)等 。 虛擬制造的產(chǎn)生和發(fā)展 3）其他國家虛擬制造技術(shù)的發(fā)展 德國、法國、韓國、加拿大等國對虛擬制造技術(shù)的研究主要集中在將 虛擬制造技術(shù)應(yīng)用于車間級的調(diào)度仿真 ，以及 加工、焊接、鑄造或裝配 等過程的 動畫仿真 。也就是說，虛擬制造應(yīng)該包括 交互式的設(shè)計過程、生產(chǎn)過程、工藝規(guī)劃、調(diào)度、裝配規(guī)劃、從生產(chǎn)線到整個企業(yè)的后期服務(wù)、財務(wù)管理 等業(yè)務(wù)的 可視化 。 1） 以設(shè)計為中心的虛擬制造 其核心思想是把 制造信息引入到設(shè)計過程 ，利用制造仿真來 優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計 ，從而在設(shè)計階段就可對設(shè)計零件甚至整機進(jìn)行 可制造性分析 。 3） 以控制為中心的虛擬制造 其核心思想是通過對制造設(shè)備和制造過程進(jìn)行 仿真 ，建立 虛擬的制造單元 ；對各種制造單元的控制策略和制造設(shè)備的控制策略進(jìn)行 評估 ，從而實現(xiàn) 車間級 的基于仿真的 最優(yōu)控制 。虛擬制造系統(tǒng)是現(xiàn)實 制造系統(tǒng) 在虛擬環(huán)境下的 映射 ，是模型化、形式化和計算機化的 抽象描述和表示 。由于仿真是以系統(tǒng)模型為對象的研究方法，而不干擾實際生產(chǎn)系統(tǒng)，同時仿真可以利用計算機的快速運算能力，用很短時間模擬實際生產(chǎn)中需要很長時間的生產(chǎn)周期，因此可以 縮短決策時間，避免資金、人力和時間 的浪費。它不僅提高了人與計算機之間的 和諧程度 ，也成為了一種有力的 仿真工具 。③華盛頓州立大學(xué) VRCIM實驗室的設(shè)計與制造虛擬環(huán)境 項目。但在這一領(lǐng)域，美國處于國際研究的前沿 。 2. 虛擬制造的發(fā)展趨勢 具體表現(xiàn)為：向 高精度、高效率建模與仿真發(fā)展 ；向集成計算機 材料工程 與 多尺度建模與仿真 發(fā)展；向 多學(xué)科綜合優(yōu)化、全過程建模與仿真 發(fā)展；向 基于數(shù)字樣機的協(xié)同仿真的集成化、平臺化 方向發(fā)展。波音公司設(shè)計的 777型大型客機 是世界上首架以 三維無紙化方式 設(shè)計出的飛機，它的設(shè)計成功已經(jīng)成為虛擬制造從理論研究轉(zhuǎn)向?qū)嵱没囊粋€ 里程碑 。 虛擬制造的應(yīng)用和發(fā)展 歐洲，包括英國曼徹斯特大學(xué)、巴斯大學(xué)、德國達(dá)姆斯特技術(shù)大學(xué)計算機圖形研究所等許多大學(xué)都確定以VM作為重點研究 方向。 虛擬制造的應(yīng)用和發(fā)展 1. 虛擬制造的應(yīng)用 美國在虛擬制造的研究領(lǐng)域的主要研究項目有以下幾個：①美國國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究所的國家先進(jìn)制造試驗基地與馬里蘭大學(xué)、芝加哥大學(xué)、佛羅里達(dá)大學(xué)、俄亥俄大學(xué)、波音公司等 34家單位合作，主要進(jìn)行 遙感顯微鏡及顯微分析 ； 流量計校準(zhǔn) ； 電器標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)程校準(zhǔn)與認(rèn)證 ；制造電子商務(wù) ；基于信息的金屬成形的 虛擬模具設(shè)計 。 虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù) 3）虛擬現(xiàn)實技術(shù) 虛擬現(xiàn)實技術(shù)是為改善人與計算機的 交互方式 ，提高計算機 可操作性 中產(chǎn)生的，是綜合利用 計算機圖形系統(tǒng)、各種顯示和控制等接口設(shè)備 ，在計算機上生成可交互的 三維環(huán)境 （稱為虛擬環(huán)境）中提供 沉浸感覺 的技術(shù)，以及交互性操作的計算機系統(tǒng)稱為 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng) VRS（ Virtual Reality System）。 （ 1）生產(chǎn)模型 ； （ 2）產(chǎn)品模型； （ 3）工藝模型 。 虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù) 虛擬制造所涉及的技術(shù)領(lǐng)域十分廣泛，根據(jù)各項技術(shù)在虛擬制造中的地位和作用，可以把這些技術(shù)劃分為建模技術(shù)、仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù) 。 虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵 2） 以生產(chǎn)為中心的虛擬制造 其核心思想是將 虛擬制造 引入到 生產(chǎn)過程 中，建立生產(chǎn)過程模型 來 評估和優(yōu)化生產(chǎn)過程 ，以便降低費用，快速評價不同的 工藝方案、資源需求計劃、工藝計劃 等。 1） 全數(shù)字化 的產(chǎn)品； 2） 基于模型 的集成； 3）柔性的 組織模式 ； 4） 分布式的協(xié)同工作環(huán)境 ； 5）仿真結(jié)果的 高可信度 ； 6） 人與虛擬制造環(huán)境交互 的自然化。 虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵 1. 虛擬制造的定義 “虛擬制造”就是“ 在計算機上實現(xiàn)制造的本質(zhì)內(nèi)容 ”。 虛擬制造的產(chǎn)生和發(fā)展 2）日本虛擬制造技術(shù)的發(fā)展 東京大學(xué)的 Kimura教授等人認(rèn)為： 以模型驅(qū)動系統(tǒng)和模塊化配置系統(tǒng)是虛擬制造的關(guān)鍵內(nèi)涵 。 技術(shù) 計算機圖形學(xué) 、 虛擬現(xiàn)實技術(shù)和可視化 帶給人們以強烈的 視覺沖擊 ；工程技術(shù)人員和客戶都迫切希望采用這些先進(jìn)技術(shù)來改進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè) ， 為機械產(chǎn)品的 設(shè)計 、 加工 、 分析以及生產(chǎn)的組織和管理 提供一個 虛擬的仿真環(huán)境 ， 從而能夠在計算機上 組織和 “ 實現(xiàn) ” 生產(chǎn) ， 在產(chǎn)品實際投入生產(chǎn)以前 ， 就對其 可 制造性和可生產(chǎn)性 等各方面的性能進(jìn)行論證 ， 保證 一次投入生產(chǎn) 就能夠成功 。比較典型的實例有 波音公司波音 777飛機 的開發(fā)、 美國洛克希德公司新型號導(dǎo)彈 的開發(fā)等。 2） 企業(yè)的應(yīng)用階段（ 1991～ 1996） 國外一些著名的大公司開始 應(yīng)用并行工程 進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。 5. 計算機支持的協(xié)同工作（ CSCW） 計算機支持的 協(xié)同工作 （ Computer Support Cooperative Work， CSCW）是研究在計算機技術(shù)支持的環(huán)境下（ CS），特別是在 計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 下，一個群體如何 協(xié)同工作 ，完成一項 共同的任務(wù) （ CW）。 同時 ， DFA也可以 優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu) ， 提高產(chǎn)品質(zhì)量 。 產(chǎn)品開發(fā)組是由幾個 精通不同技術(shù) 、 專業(yè)學(xué)科的子單元 組成的 ， 各子單元的成員包括： 產(chǎn)品計劃人員 、 產(chǎn)品概念工程師和分析員 、 產(chǎn)品設(shè)計人員 、 原型設(shè)計工程師 、 制造工程計劃人員 、 管理和控制人員 、計算機集成制造和裝配人員 、 交貨和支持成員 等 。 據(jù)統(tǒng)計 ， 實施并行工程可以使 新產(chǎn)品開發(fā)周期縮短 40%～ 60%， 早期生產(chǎn)中 工程變更次數(shù)減少一半以上 ，產(chǎn)品報廢及返工率減少 75%， 產(chǎn)品 制造成本降低 30%～40%。 實施敏捷制造的流程 并行工程 并行工程的概念 并行工程的提出 ， 改變了傳統(tǒng)的 串行工程 的企業(yè) 組織結(jié)構(gòu)與工作方式 、 以及人們的 思維方法 。 實施敏捷制造的流程 3. 敏捷制造系統(tǒng)構(gòu)建 敏捷制造系統(tǒng)構(gòu)建主要分為兩部分： 方案設(shè)計和方案實施 。 敏捷制造的關(guān)鍵技術(shù) 實施敏捷制造的流程 1. 企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略選擇 企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略選擇包括 確定企業(yè)的敏捷制造戰(zhàn)略 ，產(chǎn)品的 吸引力 與企業(yè)的 相對競爭地位 ，要建立的競爭優(yōu)勢， 競爭優(yōu)勢 的基本優(yōu)勢分解，基本優(yōu)勢的 獲得性和合理性 分析，戰(zhàn)略的 實施時機和實施策略分析 等。智能