【正文】 進行柔性重組 . ? 基于信息高速公路的虛擬公司 為快速響應市場需求 ,通過信息高速公路 ,將產品制造涉及到的不同公司臨時組建起來成為一個統(tǒng)一的工商實體 . 虛擬公司的各成員應在相互信任的基礎上進行合作 .并分享該計劃全部合作者的相互信息 ,提供不同分布的資源 ,人員和物力發(fā)揮各自的功能和作用 .只要市場需要一結束 ,則虛擬公司自行解散 .各成員投入另一計劃去重組新的虛擬公司 . ?先進的技術系統(tǒng) . 企業(yè)有領先的技術手段和人員 ,除大量的高速計算機外 ,還應有覆蓋全廠的數據庫和高通過量的計算機網絡 .加上設計分析和仿真軟件的進步 ,實現設計時的性能仿真和虛擬制造來快速生成樣機 .保證產品的一次成功率 ,縮短制造周期 ,實現對市場快速反映 . ?用戶的參與 敏捷制造使用戶直接參與產品設計過程 ,滿足自己的喜愛和要求 .整個設計制造過程對用戶都是透明的 .歸納起來有：顧客參與設計和服務 ?？焖夙憫?。 瞬息萬變的市場 。柔性靈敏的技術設備 。產品生命周期全程服務 。產品生產過程的環(huán)境保護 。柔性重組的企業(yè)機構 。并行的工作方式 。高性能的計算機系統(tǒng) 。高通量的網絡系統(tǒng) . 敏捷制造企業(yè)的主要特征 具備敏捷制造能力的企業(yè)需要滿足以下要求： ? 企業(yè)從上到下都明確認識快速響應市場 /用戶需求的重要性，并能通過信息網絡對變化的環(huán)境快速響應； ? 企業(yè)擁有先進的制造技術，能夠迅速設計、制造新產品，縮短產品上市時間，降低成本； ? 企業(yè)的每個部門、每個員工都具有一定的敏捷性，都愿意并善于與別人合作； ? 企業(yè)能夠最大限度地調動、發(fā)揮人的作用，并使員工的素質和創(chuàng)新能力不斷提高。 敏捷制造企業(yè)具有如下特點： ? （ 1）高度的柔性（ 2）先進的技術系統(tǒng)（ 3）高素質人員（ 4）用戶的參與 敏捷響應市場的實例 美國汽車公司 USM是一家發(fā)國防部為主要用戶的汽車制造企業(yè) ， 它向用戶承諾： （ 1） 每輛汽車都可按用戶要求定制 。 （ 2） 從訂貨日起三天內交出定制汽車產品 。 （ 3） 在整個產品生命周期給用戶滿意的服 務 ， 而且汽車能進行重新改造 。 世界上任何公司都不可能做到以上三點承諾 , 但USM公司做到了。 潛在的用戶可以利用 USM軟件設計自己的汽車。它能夠生成用戶構思的逼真的汽車圖象和售價。如果需要定貨，則可以所設計的車型傳送到銷售點，借助多媒體模擬裝置，對汽車進行非常接近實際，不同條件下的實驗。 實驗時，駕駛人員坐在可編程的椅子上，戴上虛擬真實鏡，在視野內看到他們選擇的操縱板和座椅的結構、顏色、控制裝置的位置，通過窗口能夠看到前后蓋板和擋泥板的形狀、外面的景物，及聲音。用戶可以調整汽車的各種功能、美觀和舒適程度，直到滿意。這種模塊化程度很高的車，使每個用戶都可以得到一輛價格合理，專門定制的車，并易改造。用戶可以更換某些模塊加以更新換代。 對于公司來說，也可以把市場積壓力過時汽車返回工廠重新改造后再銷售。這種產品有迅速重構能力，結構靈活，汽車可以根據用戶要求制造，交貨期極短，所以 USM公司具有極大工業(yè)競爭優(yōu)勢。 智能制造系統(tǒng) IMS 概述 智能制造系統(tǒng) (Intelligence Manufacturing System)是將人工智能技術融合進制造系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，通過模擬專家的智能活動，取代或延伸應由專家來完成的那部分工作，系統(tǒng)具有部分專家的“智能”。 智能系統(tǒng)有自適應能力 、 自學習能力 、 自組織能力 。 ?系統(tǒng)有能力自動監(jiān)視自身的運動狀態(tài) ,能夠隨時發(fā)現錯誤或預測錯誤的發(fā)生并改變 。 ? 系統(tǒng)具有應付外界突發(fā)事件的能力 。 ?系統(tǒng)能夠自動調整自身參數來適應外部環(huán)境 , 使自己始終運行在最佳狀態(tài)下 。 智能制造系統(tǒng)的研究計劃是 1989年由日本東京大學 YOSHIKAWA教授倡導 ， 由日本工業(yè)和國際貿易部發(fā)起組織的一個國際合作研究計劃 ，有日本美國西歐共同參加的 “ 智能制造研究中心 ” 其研究的內容主要集中在以下五個方面： 1） IMS結構系統(tǒng)化 ， 標準化的原理和方法 2）IMS信息的通訊網絡 。 3） 用于 IMS的最佳智能生產和控制設備 。 4） IMS的社會環(huán)境和人的因素 。 5） 提高 IMS設備質量及性能的新材料應用和研究 。 這是一個復雜的大系統(tǒng) ， 研究進展和應用將主要處決于人工智能技術的發(fā)展 ， 目前僅進行了一些探索性的研究 ， 在局部應用上取得了一些進展 。 智能制造系統(tǒng)的主要研究應用領域 (1)智能設計 將人工智能的專家系統(tǒng)技術引入設計領域 ， 特別是在概念設計和工藝設計應用具有人類專家知識的專家系統(tǒng)進行判斷和決策取得了一些進展 ， 但仍需進一步完善 。 （ 2） 智能機器人 智能機器人一般具有下列 “ 智能 ” 特征： ? 視覺功能 ：借助機器人的眼看東西 ， 機器人的眼一般采用光電傳感器或工業(yè)攝像機 。 ? 聽覺功能 ：借助機器人的 “ 耳 ” 接受聲波信號 ，機器人的 “ 耳 ” 一般采用話筒充當 。 ? 語言功能 ：借助機器人的 “ 口 ” 與操作者對話 ，一般采用揚聲器 。 ? 觸覺功能 ：即機器人的 “ 手 ” 或其它觸覺器官用以獲取 “ 觸覺 ” 信息 ， 如感應片 、 壓力傳感器等 。 ? 理解能力 ：根據接收的信息進行分析 、 推理 、判斷和決策 ， 采用專用編程控制卡和專家系統(tǒng)軟件及數據庫等來實現 。 (3)智能調度 在多品種、小批量生產模式占優(yōu)勢的今天 ,生產調度任務繁重、難度也大 ,必須開發(fā)智能調度管理系統(tǒng) 。 (4)智能辦公系統(tǒng) 一個智能 辦公系統(tǒng)應具有“聽覺”功能能力 ,工作人員只須口述命令 ,辦公系統(tǒng)就可根據命令去完成相應的工作 。 (5)智能診斷 系統(tǒng)能夠自動檢測本身的運行狀態(tài) ,自動查找原因 ,保證系統(tǒng)始終運行在最佳狀態(tài)下 。 (6)智能控制 對于無法用數學模型表示的控制問題 ,就必須采用人工智能的方法去求解 。 人工智能功能模塊的組成 人工智能的主要組成部分如下 (圖 210) ， 它包括 規(guī)則庫 （ 知識庫 ） 、 工作存貯器 、 推理機 和 人機界面 等四部分 。 其功能主要包括知識的獲取；知識的符號邏輯表示；控制策略；推理演繹；機器自學習 。 人工智能的主要組成部分 揚聲器 語音 模塊 視覺 模塊 監(jiān)控 分配器 r1 r2 r3 驅動器 及 傳感器 TV 攝像機 IBM機器人 IBMS/1 IBM PC AT 話筒 （圖 210） 仿真技術和虛擬制造 概述 仿真 ：當設計方案初步擬定后，在計算機中建立產品的數學模型或工藝系統(tǒng)的數學模型，然后在計算機上進行各種模擬。 虛擬制造 ：除了通過信息高速公路組建虛擬公司這里邊涵義外，另一種涵義就是仿真概念的擴充，即是將計算機建模和仿真從設計和制造領域進一步擴展到生產過程管理、市場管理各方面，可以對企業(yè)的一切生產經營活動進行計算機仿真，以求整體優(yōu)化效果。 建模和仿真 （一） 系統(tǒng)建模的目的 : 將仿真的對象用數據模型來表示，如裝配關系動畫仿真要建立幾何形體數學表達式；運動學仿真需要建立運動鏈關系的運動學方程式；動力學仿真需要建立系統(tǒng)動力學方程。 （二） 仿真技術包括以下幾個方面： 外形仿真 ：對產品（或零件）的外觀造型進行仿真，研究整體布局、外觀形態(tài)，各部分大小比例和色彩。 運動學仿真 ：是研究系統(tǒng)的運動學特點：如運動軌跡、速度、加速度等。 動力學仿真 ：研究產品工作過程的動力學特性，如振動的頻率、振幅、穩(wěn)定性等。 性能仿真 ：研究產品運行過程的各種性能特性，職精度、壽命、熱變形、功耗、和噪音等。 裝配關系仿真 ：是研究產品或部件裝配的可行性，主要確定裝配過程中零件是否發(fā)生干涉，是否存在方法裝配或難以拆卸的情況。 虛擬制造 （一）定義： 虛擬制造 ：是實際制造過程在計算機上的本質實現，即采用計算機仿真與虛擬現實技術，在計算機上群組協(xié)同工作，實現產品的設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質量檢驗，以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產品制造的本質過程，以增強各級制造過程的決策與控制能力。 虛擬制造集成系統(tǒng)結構 虛擬世界 虛擬制造環(huán)境模型 產 品 模 型 制造資源模型 產品設計 制造準備 產品管理 原型與產品 制 造 資 源 制造環(huán)境 真實世界 對比 與 模型維護 監(jiān) 護 工程活動 任務組織 （圖 211） （二）虛擬制造的特點 與實際制造相比較，虛擬制造的主要特點是： ? 無需制造實物樣機就可以預測產品的性能，在計算機上對虛擬模型進行產品設計、制造、測試，甚至設計人員或用戶可“進入”虛擬的制造環(huán)境檢驗其設計、加工、裝配和操作，而不必依賴于傳統(tǒng)原型樣機的反復修改。 ? 可使分布在不同地點、不同部門的不同專業(yè)人員在同一個產品模型上同時工作，相互交流，信息共享，減少在量的文檔生成及其傳遞增時間和誤差，從而使用權產品開發(fā)以快捷、優(yōu)質、低耗來響應市場變化。 ? 提供關鍵的設計和管理決策對生產成本、周期和能力和影響信息，以便正確處理產品性能與制造成本、生產進度和風險之間和平衡，作出正確的決策。 ? 提高生產過程的開發(fā)效率，可以按照產品的特點優(yōu)化生產系統(tǒng)的設計。 ? 通過生產計劃的仿真，優(yōu)化資源的利用，縮短生產周期，實現柔性制造和敏捷化制造。 ? 可根據用戶的要求修改產品設計，及時作出報價和保證交貨期。 ? 產品開發(fā)中可以及早發(fā)現問題，及時進行更正。 （三）虛擬制造的技術分類 按照與生產各個階段的關系，可將虛擬制造分成三種類型： ? 以設計為核心的虛擬制造（ DesignCentered VM） 強調以統(tǒng)一制造模型信息為基礎，對數字化產品模型進行仿真、分析與優(yōu)化，進行產品的結構性能、運動學、動力學、熱力學等方面的分析和可裝配性分析，以獲得對產品的設計評估與性能預測結果。 ? 以生產為核心的虛擬制造（ ProductionCentered VM） 在企業(yè)資源的約束條件下，對企業(yè)的生產過程進行仿真，對不同的加工過程及其組合進行優(yōu)化，對產品的可生產性進行分析與評估，對制造資源和環(huán)境進行優(yōu)化組合，提供精確的生產成本信息對生產計劃和調度進行合理化決策。 ? 以控制為中心的虛擬制造（ ControlCentered VM） 提供模擬實際生產過程的虛擬環(huán)境，使企業(yè)在考慮車間控制行為的基礎上對制造過程進行優(yōu)化控制。 虛擬制造系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 對虛擬制造系統(tǒng)的主要要求有：功能上與現實產品和制造的一致性，結構上與現實產品和制造系統(tǒng)的相似性，還有系統(tǒng)的集成化、智能化和柔性。 目標系統(tǒng)層 虛擬制造系統(tǒng)（ VMS） 設計模型 生產模型 工廠模型 虛擬制造模型層 任務組織與管理 其它資源 生產過程 工 具 生產管理 材 料 生產準備 目標產品 產品設計 模型構造層 產品 /過程模型 活動模型 （圖 212） 演講完畢，謝謝觀看！