【正文】 需要，又不損害生態(tài)環(huán)境和保持自然資源潛力。 綠色設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則 產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ?綠色材料的選擇 ?面向拆卸設(shè)計(jì) ?回收性設(shè)計(jì) ?面向制造和裝配設(shè)計(jì) ?綠色產(chǎn)品的長壽命設(shè)計(jì) ?產(chǎn)品的綠色材料 (Green Material)選擇 ? 又稱環(huán)境協(xié)調(diào)材料 （ Environmental Conscious Material ）， 是指具有良好使用性能，并對(duì)資源和能源消耗少，對(duì)生態(tài)與環(huán)境污染小，有利于人類健康，再生利用率高或可降解循環(huán)利用，在制備、使用、廢棄直至 再生循環(huán)利用的整個(gè)過程中，都與環(huán)境協(xié)調(diào)共存的一大類材料。 ② 結(jié)構(gòu)可拆卸準(zhǔn)則 :包括 采用易于拆卸或未破壞的連接方法、緊固件最少原則、簡化拆卸運(yùn)動(dòng)原則等。產(chǎn)品的長壽命設(shè)計(jì)是指對(duì)產(chǎn)品功能和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，采用各種先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論和工具，使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品能滿足當(dāng)前和將來相當(dāng) 長一段時(shí)間內(nèi)的市場需求。 綠色制造工藝的開發(fā)策略 簡單介紹干式加工 隨著刀具材料、涂層技術(shù)等的發(fā)展，干式加工的研究和應(yīng)用已成為加工領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。如滾削汽車變速箱中的普通齒輪，用硬質(zhì) 合金滾刀進(jìn)行干滾削，與高速鋼濕滾削相比，加工費(fèi)用降低了 44%，加工時(shí)間縮短了 48%，滾刀壽命提高了 6倍。 3）選擇高質(zhì)量的切削液或具有兼容特性的切削液，保證切削液固有的物理、化學(xué)特性。 ② 重新使用 (Reuse):應(yīng)盡量選擇可重新利用的包裝材料，多次使用，減少資源消耗。一般分為生物降解塑料、生物分裂塑料、光降解塑料和生物／光雙降解塑料。 ①綠色能源 ： 在產(chǎn)品生命周期全過程中盡量節(jié)約能源、資源，使其得到最大限度的利用。 綠色制造系統(tǒng)的評(píng)價(jià)系統(tǒng) 綠色制造的發(fā)展趨勢 ★ 全球化 ★ 社會(huì)化 ★ 集成化 ★ 并行化 ★ 智能化 ★ 產(chǎn)業(yè)化 第五節(jié) 虛 擬 制 造 虛擬制造 VM（ Virtual Manufacturing） 的定義 ? 美國于 93年提出的一種全新制造體系和模式，以軟件形式模擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造全過程，無需研制樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了 產(chǎn)品的無紙化設(shè)計(jì)。 c) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造是在虛擬環(huán)境下進(jìn)行的： 在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、測試，設(shè)計(jì)人員或用戶可“進(jìn)入”虛擬制造環(huán)境檢驗(yàn)其設(shè)計(jì)、加工、裝配 和操作，不依賴于傳統(tǒng)的原型樣機(jī)的反復(fù)修改；還可將已開發(fā)的產(chǎn)品（部件）存放在計(jì)算機(jī)里，根據(jù)用戶需求或市場變化快速改變設(shè)計(jì)，大幅度壓縮新品開發(fā)時(shí)間，提高質(zhì)量，降低成本。 ②沉浸感。 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ? 由圖形系統(tǒng)及各種接口設(shè)備組成。 ?產(chǎn)品建模技術(shù)主要有基于 OpenGL的建模技術(shù) 與基于 VRML的建模技術(shù)。 虛擬設(shè)計(jì) 之產(chǎn)品裝配仿真 ?也稱虛擬裝配（ Virtual Assembly），是在虛擬現(xiàn)實(shí)、產(chǎn)品建模基礎(chǔ)上，通過分析及預(yù)測模型、裝配與制造規(guī)劃等手段進(jìn)行與裝配相關(guān)的工程決策。 虛擬樣機(jī)及其相關(guān)技術(shù) 虛擬樣機(jī)的部分典型軟件 可制造性評(píng)價(jià) 包括對(duì) 技術(shù)可行性、加工成本、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn) 效率 等的評(píng)估，評(píng)價(jià)方法可分為兩類： 基于規(guī)則的方法 和 基于方案的方法 。通過對(duì)數(shù)字產(chǎn)品的構(gòu)成和形成過程進(jìn)行分析，做出產(chǎn)品成本的分析報(bào)告。 3）方法庫： 提供建造與運(yùn)行 VMS所需的各種方法。 虛擬制造技術(shù)的實(shí)用 ?克萊斯勒（ Chrysler）與 IBM合作開發(fā)的虛擬制造環(huán)境用于其新型車的研制，在樣車生產(chǎn)之前， 發(fā)現(xiàn)其定位系統(tǒng)的控制及其他許多設(shè)計(jì)缺陷，縮短了研制周期。 ? 其實(shí)質(zhì)是在產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)過程中，通過項(xiàng)目組和生產(chǎn)小組把各方面的人集成在一起，把生產(chǎn)、檢驗(yàn)與維修等場地集成在一起，通過相應(yīng)措施做到：零部件協(xié)作廠、銷售商和用戶的集成；去除生產(chǎn)過程中一切不產(chǎn)生附加價(jià)值的活動(dòng)投資，簡化生產(chǎn)過程和組織機(jī)構(gòu)；以最大限度的精簡，獲取最大效益；以整體優(yōu)化觀點(diǎn)，使企業(yè)具有更好的適應(yīng)市場變化的能力。美國和德國率先引進(jìn)精良生產(chǎn)方式。 C. 職工是多面手，公司各部門間人員密切合作，并與協(xié)作戶、銷售商友好合作。對(duì)于制造系統(tǒng)來說，這肯定是一種苛刻的要求，但這正是準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)追求的目標(biāo)。 （ 1）簡化組織機(jī)構(gòu)和產(chǎn)品開發(fā)過程： （ 2）簡化與協(xié)作廠的關(guān)系： （ 3）簡化生產(chǎn)過程，減少非生產(chǎn)性費(fèi)用： （ 4）簡化生產(chǎn)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)： 以盡善盡美為最終目標(biāo) ?精良生產(chǎn)所追求的是“盡善盡美”，即在 提高企業(yè)整體效益 方針的指導(dǎo)下，通過 持續(xù)不斷地 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、運(yùn)行方式和市場供求 等方面的 變革 ，使生產(chǎn)系統(tǒng)能很快適應(yīng)用戶需求而不斷變化，精簡生產(chǎn)過程中一切無用、多余的東西，在所需要的精確時(shí)間內(nèi)，高質(zhì)量地生產(chǎn)所需數(shù)量的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn) 零缺陷 （ Zero Defects）、 零準(zhǔn)備 （ Zero Setup Time）、 零庫存 （ Zero Inventories）， 零搬運(yùn) （ Zero Handling）、 零故障停機(jī) （ Zero Breakdowns）、 零提前量 （ Zero Lead Time）和 批量為一 （ Lot Size of One）。 強(qiáng)調(diào)人的作用 —— 以人為中心 A. 在精良生產(chǎn)企業(yè)中，所有工作人員都是企業(yè)的主人和終身雇員，不能隨意淘汰，雇員被看作是企業(yè)最重要的資產(chǎn)，把雇員看得比機(jī)器更重要。日本之所以能在汽車工 業(yè)上取得今天這樣地位，就是因?yàn)樗捎昧擞韶S田汽車公司創(chuàng)造的新生產(chǎn)方式。 虛擬制造技術(shù)的實(shí)用 目前， VM技術(shù)應(yīng)用效果比較明顯的領(lǐng)域有： ?產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)、 ?產(chǎn)品布局設(shè)計(jì)、 ?產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真、 ?熱加工工藝模擬、 ?加工過程仿真、 ?產(chǎn)品裝配仿真、 ?虛擬樣機(jī)與產(chǎn)品工作性能評(píng)測、 ?產(chǎn)品廣告與漫游、 ?企業(yè)生產(chǎn)過程仿真與優(yōu)化、 ?虛擬企業(yè)的可合作性仿真與優(yōu)化等。 7）標(biāo)準(zhǔn)庫： 提供建立 VMS所需的各種標(biāo)準(zhǔn)。 （ 2）開發(fā)層： 建造虛擬制造系統(tǒng)的集成開發(fā)環(huán)境，提供建造虛擬制造系統(tǒng)所用到的各種手段、工具和方法，完成虛擬制造系統(tǒng)中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)組織與管理、生產(chǎn)實(shí)施、效益及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等。 VMS體系結(jié)構(gòu)各層作用 ① 經(jīng)營決策層：根據(jù)用戶需求和市場信息、本企業(yè)資源及技術(shù)條件等，做出生產(chǎn)產(chǎn)品的種類、規(guī)模、性能、規(guī)格等決策。 ? 虛擬運(yùn)動(dòng)仿真可使“虛擬產(chǎn)品”在計(jì)算機(jī)中按設(shè)計(jì)功能進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)，根據(jù)其運(yùn)動(dòng)過程檢查出機(jī)構(gòu)間的動(dòng)態(tài)干涉問題，得到指定構(gòu)件或指定點(diǎn)的位移、速度、加速度等參數(shù)的連續(xù)變化的數(shù)據(jù)以及相關(guān)圖形，最終可以準(zhǔn)確地預(yù)測機(jī)構(gòu)可能出現(xiàn)的問題，為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的依據(jù)。 虛擬設(shè)計(jì) 之加工過程仿真 通過產(chǎn)品加工過程仿真可以達(dá)到以下幾個(gè)目的： ①采用加工件的實(shí)體模型和機(jī)床模型來模擬加工過程，刀具沿設(shè)計(jì)的軌跡切除工件上 的材料，可很容易地檢驗(yàn)出刀具運(yùn)動(dòng)軌跡是否合理； ②根據(jù)正常實(shí)際加工的各參數(shù)，設(shè)定虛擬加工過程，通過加工過程中表現(xiàn)出的各現(xiàn)象（如振顫、表面粗糙 度、尺寸精度、刀具磨損等）驗(yàn)證加工參數(shù)的設(shè)置是否合理； ③驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用 ? 在軍事、航天等高科技領(lǐng)域以及娛樂等方面獲得成功的應(yīng)用。 ③交互性。 VR又被稱為幻境或靈境技術(shù)。 總的來說， VM就是利用 仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) ，在高性能計(jì)算機(jī)及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下，采用 群組協(xié)同工作 ，通過模型來模擬和預(yù)測產(chǎn)品功能、性能及可加工性等 各方面可能存在的問題，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程。 ③綠色產(chǎn)品 ： 在生命周期全程中符合特定的環(huán)境保護(hù)要求，對(duì)人體無害，對(duì)環(huán)境無影響或影響極??；結(jié)構(gòu)簡單而不降低功能，消耗原材料少而不影響 壽命；制造使用過程中消耗能源少而不影響效率；使用壽命完結(jié)時(shí)，零部件或者能翻新、回收、重用，或能安全地處理掉。 包裝結(jié)構(gòu) 在保證 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品包裝基本功能 的基礎(chǔ)上，從 產(chǎn)品生命周期全過程考慮 ，應(yīng)改革過度包裝，發(fā)展適度包裝，盡量減少使用包裝材料，降低包裝成本，節(jié)約包裝材料資源，減少包裝材料廢棄物的產(chǎn)生量。包括： ①輕量化、薄型化、無氟化、高性能的包裝材料。 7）避免過量使用切削液殺菌劑，以免降低切削液的使用壽命，并可能產(chǎn)生二次污染。改善這種局面的方法就是采用干式磨削或新型磨削方式。關(guān)鍵問題是選擇適合干式車削的刀具（如涂層刀具、PCBN、聚合金剛石等）、改進(jìn)刀具幾何形狀和確定干式車削加工條件。它要求在提高生產(chǎn) 效率的同時(shí)，必須減少或消除廢棄物的產(chǎn)生和有毒有害材料的用量，改善勞動(dòng)條件，保護(hù)操作者的健康，并能生產(chǎn)出安全、可靠、對(duì)環(huán)境無害的產(chǎn)品。 ?回收性設(shè)計(jì) ? 也稱面向回收設(shè)計(jì) DFR（ Design For Recovering Recycling）， 是指在產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的初期就充分考慮產(chǎn)品的各種材料組分的回收再利用可能性、回收處理方法及工藝（再生、降解等）、回收費(fèi) 用等與產(chǎn)品回收有關(guān)的一系列問題，從而達(dá)到精簡回收處理過程、減少資源浪費(fèi)、對(duì)環(huán)境無污染或少污染的設(shè)計(jì)目的的綠色設(shè)計(jì)方法。 美國卡耐基梅龍大學(xué) Rosy提出了一種將環(huán)境因素融入材料選擇的方法，該方法在滿足功能、幾何形狀、材料等特性和環(huán)境等需求的基礎(chǔ)上，使零件的成本最低。要求在滿足產(chǎn)品的功能、質(zhì)量和成本的同時(shí)，優(yōu)化各有關(guān)設(shè)計(jì)因素，使 產(chǎn)品在整個(gè)生命周期過程中對(duì)環(huán)境的影響減少到最小。 綠色制造 （ Green Manufacturing） 的定義 GM又稱 環(huán)境意識(shí)制造 ECM（ Environmentally Conscious Manufacturing） 和 面向環(huán)境的制造 MFE (Manufacturing For Environment)； 是指在保證產(chǎn)品功能、質(zhì)量、成本的前提下，綜合考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制 造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對(duì) 環(huán)境的負(fù)面影響最小，資源效率最高 ，并使 企業(yè) 經(jīng)濟(jì)效益 和 社會(huì)效益 協(xié)調(diào)優(yōu)化 。 虛擬制造技術(shù) 虛擬制造技術(shù)應(yīng)用于 IMS，為并行工程提供必要的保證。 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。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(dòng) 。 捷制造系統(tǒng)運(yùn)行的一種模式 第三節(jié) 智 能 制 造 一