【文章內(nèi)容簡介】 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，必須有一個能將正確的信息在正確的時間送給正確的人“準時信息系統(tǒng)”(JustInTimeInformation System)，作為靈活的管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通過信息高速公路與國際互聯(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、為訂單而制造的生產(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，但成本與批量無關(guān)，在同一系統(tǒng)內(nèi)可生產(chǎn)出的產(chǎn)品品種是無限的?！　?5)柔性化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計方法?！　?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)品報廢為止?！　?7)有知識、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，認為解決問題靠的是人，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“社會合同”的關(guān)系，大家能意識到為了長遠利益而和睦相處?！　?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)的項目組，是以任務(wù)為中心的一種動態(tài)組合，敏捷企業(yè)強調(diào)權(quán)力分散，把職權(quán)下放到項目，提倡“基于統(tǒng)觀全局的管理”模式，要求各個項目組都能了解全局的遠景，胸懷企業(yè)全局，明確工作的目標和任務(wù)的時間要求，而完成任務(wù)的中間過程則完全可以自主?！　?10)對社會的正效應(yīng)。大量生產(chǎn)方式通常只關(guān)心企業(yè)本身效益，不關(guān)心對社會的影響，所以通常會帶來不同程度的環(huán)境污染、能源浪費及失業(yè)等社會問題。而敏捷制造則要全面消除企業(yè)生產(chǎn)給社會造成的不利影響，企業(yè)必須完全服務(wù)于社會。三、敏捷制造研究的內(nèi)容　　敏捷制造被認為是21世紀的先進制造策略，目前研究的主要內(nèi)容為：　　(1)分布式數(shù)據(jù)庫子系統(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)動態(tài)合作子系統(tǒng)。　　(18)性能測量與評價子系統(tǒng)。 并行工程 一、什么是“并行工程”　　并行工程CE(Concurrent Engineerimg)，是近年來國際制造業(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)品成本和縮短開發(fā)周期。目前，. Winner在國防分析研究所(IDA)R—338研究報告中的定義：“并行工程是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造過程和支持過程)進行并行，一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者們從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期(從概念形成到產(chǎn)品報廢)中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度與用戶要求?！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?！　〔娜謨?yōu)化的角度出發(fā)，對集成過程進行管理與控制，同時對已有產(chǎn)品開發(fā)過程進行不斷的改進與提高，以克服傳統(tǒng)串行產(chǎn)品開發(fā)過程大反饋造成的長周期與高成本等缺點，增強企業(yè)產(chǎn)品的競爭能力。從經(jīng)營方面考慮，并行工程意味著產(chǎn)品開發(fā)過程重組(Reengineering)，以便并行地組織作業(yè)。二、并行工程的特點　　與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比，并行工程主要特點為：設(shè)計的出發(fā)點是產(chǎn)品的整個生命周期的技術(shù)要求；并行設(shè)計組織是一個包括設(shè)計、制造、裝配、市場銷售、安裝及維修等各方面專業(yè)人員在內(nèi)的多功能設(shè)計組，其設(shè)計手段是一套具有CAD，CAM，仿真、測試功能的計算機系統(tǒng)，它既能實現(xiàn)信息集成，又能實現(xiàn)功能集成，可在計算機系統(tǒng)內(nèi)建立一個統(tǒng)一的模型來實現(xiàn)以上功能。并行設(shè)計能與用戶保持密切的對話，可以充分滿足用戶要求，可縮短新產(chǎn)品投放市場的周期，實現(xiàn)最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量、成本和可靠性。圖92 傳統(tǒng)序列化研制過程　　傳統(tǒng)的工程設(shè)計是按階段順序進行的，對一個新產(chǎn)品的開發(fā)大多采用所謂“拋過墻式”的序列化設(shè)計開發(fā)過程，見圖92。產(chǎn)品從上一部門遞交給下一部門(例如，設(shè)計開發(fā)部→工藝部→制造加工部→總裝測試部等)，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、可測試性、可維修性等)。即使有所考慮(如很有經(jīng)驗的設(shè)計人員)，也不可能把下一個后續(xù)過程的要求詳盡地反映出來。由于這種傳統(tǒng)的序列化研制過程不能在設(shè)計的早期反映產(chǎn)品在整個生命周期內(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)計到工藝過程設(shè)計的多次修改，而且在不同的環(huán)節(jié)重復(fù)這一過程，造成了對原設(shè)計的大量改動，甚至是產(chǎn)品的返工，延長了產(chǎn)品的開發(fā)周期。據(jù)統(tǒng)計，產(chǎn)品成本的70%是在概念設(shè)計階段確定的，但概念設(shè)計的修改費用占總費用的比例很小，而產(chǎn)品序列化研制過程的設(shè)計修改費用將大大增加，詳細設(shè)計修改的費用是概念設(shè)計修改的10倍；生產(chǎn)工藝制造階段修改的費用是詳細設(shè)計修改的10倍，所以序列化研制方法難以適應(yīng)激烈的市場競爭?！　〔⑿泄こ淌且环N用來綜合、協(xié)調(diào)產(chǎn)品的設(shè)計及其相關(guān)過程——包括制造和保障過程——的系統(tǒng)化方法。這種方法使研制人員從一開始就考慮從方案設(shè)計直到產(chǎn)品報廢整個周期的所有要素。這種設(shè)計開發(fā)過程允許不同的研制階段并行進行，且有一段搭接時間，見圖93。圖93 并行研制過程　　其特點是：　　(1)在每一后續(xù)階段開始時，前一階段尚未結(jié)束?！　?2)在后續(xù)階段剛開始時，絕大多數(shù)信息是單向傳輸?shù)?由上向下流動)，但經(jīng)過一段時間后就變成雙向的了，亦即在兩個階段的人員之間有了信息交流?！　?3)當后續(xù)階段發(fā)現(xiàn)以前的階段存在問題時，可及時反饋信息，以便對上一階段的設(shè)計進行修改。同時，前一階段應(yīng)將現(xiàn)行方案提交給后一階段的工作人員，以便觀察是否會產(chǎn)生矛盾和不協(xié)調(diào)的問題?！　∫虼?，采用并行的研制過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)品的總目標和技術(shù)要求。　　并行工程同CIM一樣，是一種經(jīng)營哲理、一種工作模式。這不僅體現(xiàn)在產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)方面，也體現(xiàn)在管理方面。CE對信息管理技術(shù)提出了更高要求，不僅要求對產(chǎn)品信息進行統(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)品信息與開發(fā)過程有機地集成起來，做到把正確的信息在正確的時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)計學(xué)科?！　?4)面向并行工程機理的CAD／CAPP／CAM／CAE?！　?5)建模與仿真技術(shù)?！　?6)基于計算機的知識信息、工具集成技術(shù)。三、并行工程(CE)的理論基礎(chǔ)與運行機理　　1CE的理論基礎(chǔ)　　從本質(zhì)上講，CE是一種以空間換取時間、處理系統(tǒng)復(fù)雜的系統(tǒng)化方法(Systematic 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，它大大地擴大了系統(tǒng)狀態(tài)空間，大大地縮短了復(fù)雜問題交互式求解進程的迭代次數(shù)，促使最終目標一次成功(Do Right First)，以非線性的管理機制和整體性(Holism)思想，贏得集成附加的協(xié)同效益。　　2CE的運行機理　　(1)“并行工程”法與“串行工程”法的比較　　“串行工程”法的特點是：方案設(shè)計與制造過程設(shè)計兩大進程的集合性、序列性和反復(fù)性。這種方法的不足之處在于方案設(shè)計過程中不能及早考慮制造過程以及質(zhì)量保證等問題，必然造成設(shè)計與制造脫節(jié)。若開發(fā)的產(chǎn)品不能滿足需求，必然要求再設(shè)計，使整個產(chǎn)品開發(fā)過程變成設(shè)計、加工、測試、評價、修改的大循環(huán)，而且可能多次重復(fù)這一過程，從而使設(shè)計改動量大，產(chǎn)品開發(fā)周期長、開發(fā)成本高。圖94為“串行工程”產(chǎn)品開發(fā)流程的一個例子。圖94 “串行工程”的產(chǎn)品開發(fā)流程實例　　“并行工程”法的特點在于其集成性、并行性和交互性。在并行工程中，產(chǎn)品設(shè)計與制造兩大過程不再脫節(jié)。產(chǎn)品生命周期中的所有因素在產(chǎn)品開發(fā)過程中均加以考慮。例如，初始設(shè)計方案可立即作為生產(chǎn)過程設(shè)計的依據(jù)；而制造可行性論證結(jié)果又可返回至產(chǎn)品設(shè)計階段，使設(shè)計方案和設(shè)計圖紙及時得到修正。因而可大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，減少返工率及廢品率。“并行工程”產(chǎn)品開發(fā)流程見圖95。圖95“并行工程”產(chǎn)品開發(fā)流程實例　　(2)CE的運行機理　　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)品一樣買來安裝即可運行。它是一種自頂向下進行規(guī)劃、自底向上進行實施的哲理?！　∑髽I(yè)在CE環(huán)境中進行產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計、分析、制造等一系列活動，這些活動的完成由CE目標和CE原則來進行控制?！　∵@里CE的目標為：提高全過程中全面的質(zhì)量；降低產(chǎn)品生命周期中的成本；縮短產(chǎn)品的研制開發(fā)周期。為實現(xiàn)CE目標，需遵循CE規(guī)則，即：有效的領(lǐng)導(dǎo)方法；不斷地進行過程的改善；開發(fā)并管理信息和知識財富；通過長期計劃和決策來獲得效益?！　E思想貫穿于產(chǎn)品開發(fā)過程中，需要管理、設(shè)計、制造、支持等知識源的有機協(xié)調(diào)。它不僅依靠各知識源之間有效的通信，同時要求有良好的決策支持結(jié)構(gòu)，其運行機理的要點為：①突出人的作用、強調(diào)人的協(xié)同工作；②一體化、并行地進行產(chǎn)品及其有關(guān)過程的設(shè)計，其中，尤其要注意早期概念設(shè)計階段的并行協(xié)調(diào)；③重視滿足客戶的要求；④持續(xù)地改善產(chǎn)品有關(guān)的過程，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／支持等各種過程的約定和定義，從而有助于CE三個目標的實現(xiàn)；⑤注意CE中信息與知識財富的開發(fā)與管理；⑥注重目標的不變性；⑦5個“不”：CE不是不費力就能成功的“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)，CE不是使設(shè)計與生產(chǎn)重疊或同時進行，CE不同于“保守設(shè)計”，CE不需保守測試策略。四、并行工程的工程實現(xiàn)　　采用CE后取得的成效要通過工程實現(xiàn)來體現(xiàn)。實施CE必須要有合適的CE環(huán)境與條件、實施策略與步驟、實施框架及相應(yīng)的工具與技術(shù)?！　?CE環(huán)境　　在產(chǎn)品的整個生命周期中，特別是對于產(chǎn)品的設(shè)計，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)知識庫，使小組人員能以同一種“語言”進行協(xié)同工作?！　?2)一套高性能的計算機網(wǎng)絡(luò)。小組人員能在各自的工作站或微機上進行仿真，或利用各自的CAD，CAM，CAPP系統(tǒng)。　　(3)一個交互式的、良好的用戶界面，實現(xiàn)CAD，CAM，CAE的系統(tǒng)集成，有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和知識庫，使小組人員能同時以不同角度參與或解決各自的設(shè)計問題。　　在CE環(huán)境中，企業(yè)要采用計算機仿真技術(shù)模擬生產(chǎn)過程，實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，省去了傳統(tǒng)的從設(shè)計到制作樣品的過程，既縮短了時間，降低了成本，又保證了設(shè)計質(zhì)量。　　2實施CE的必要條件與步驟　　實施CE必須具備下列條件：①上層管理部門的切實支持；②建立多學(xué)科小組；③計算機技術(shù)的支持；④應(yīng)用工具的支持?！　E實施過程可分為三個階段，即：①規(guī)劃階段，對集成CE的信息系統(tǒng)進行自頂向下的分析；②開發(fā)階段，采集和開發(fā)由現(xiàn)有的設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn)方法到CE方法所需的技術(shù)和手段；③實施階段，包括采購和安裝所需的硬件，調(diào)整相應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)以適應(yīng)新的設(shè)計方法和管理，訓(xùn)練人員以適應(yīng)新的崗位。3 CE的實施框架　　當企業(yè)具備實施CE的必備條件后，為實現(xiàn)CE目標，要構(gòu)成一個能協(xié)調(diào)地支持企業(yè)中管理、設(shè)計、制造、技術(shù)等活動的、由人、方法、工具等組成的、