【正文】 進(jìn)行柔性重組 . ? 基于信息高速公路的虛擬公司 為快速響應(yīng)市場需求 ,通過信息高速公路 ,將產(chǎn)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(shí)體 . 虛擬公司的各成員應(yīng)在相互信任的基礎(chǔ)上進(jìn)行合作 .并分享該計(jì)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(jié)束 ,則虛擬公司自行解散 .各成員投入另一計(jì)劃去重組新的虛擬公司 . ?先進(jìn)的技術(shù)系統(tǒng) . 企業(yè)有領(lǐng)先的技術(shù)手段和人員 ,除大量的高速計(jì)算機(jī)外 ,還應(yīng)有覆蓋全廠的數(shù)據(jù)庫和高通過量的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) .加上設(shè)計(jì)分析和仿真軟件的進(jìn)步 ,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)時的性能仿真和虛擬制造來快速生成樣機(jī) .保證產(chǎn)品的一次成功率 ,縮短制造周期 ,實(shí)現(xiàn)對市場快速反映 . ?用戶的參與 敏捷制造使用戶直接參與產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程 ,滿足自己的喜愛和要求 .整個設(shè)計(jì)制造過程對用戶都是透明的 .歸納起來有：顧客參與設(shè)計(jì)和服務(wù) ?？焖夙憫?yīng) 。 瞬息萬變的市場 。柔性靈敏的技術(shù)設(shè)備 。產(chǎn)品生命周期全程服務(wù) 。產(chǎn)品生產(chǎn)過程的環(huán)境保護(hù) 。柔性重組的企業(yè)機(jī)構(gòu) 。并行的工作方式 。高性能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 。高通量的網(wǎng)絡(luò)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(rèn)識快速響應(yīng)市場 /用戶需求的重要性，并能通過信息網(wǎng)絡(luò)對變化的環(huán)境快速響應(yīng)； ? 企業(yè)擁有先進(jìn)的制造技術(shù)，能夠迅速設(shè)計(jì)、制造新產(chǎn)品，縮短產(chǎn)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(diào)動、發(fā)揮人的作用，并使員工的素質(zhì)和創(chuàng)新能力不斷提高。 敏捷制造企業(yè)具有如下特點(diǎn)： ? （ 1）高度的柔性（ 2）先進(jìn)的技術(shù)系統(tǒng)（ 3）高素質(zhì)人員（ 4）用戶的參與 敏捷響應(yīng)市場的實(shí)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(nèi)交出定制汽車產(chǎn)品 。 （ 3） 在整個產(chǎn)品生命周期給用戶滿意的服 務(wù) ， 而且汽車能進(jìn)行重新改造 。 世界上任何公司都不可能做到以上三點(diǎn)承諾 , 但USM公司做到了。 潛在的用戶可以利用 USM軟件設(shè)計(jì)自己的汽車。它能夠生成用戶構(gòu)思的逼真的汽車圖象和售價。如果需要定貨，則可以所設(shè)計(jì)的車型傳送到銷售點(diǎn)，借助多媒體模擬裝置，對汽車進(jìn)行非常接近實(shí)際，不同條件下的實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)時，駕駛?cè)藛T坐在可編程的椅子上，戴上虛擬真實(shí)鏡，在視野內(nèi)看到他們選擇的操縱板和座椅的結(jié)構(gòu)、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(diào)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?lián)Q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(chǎn)品有迅速重構(gòu)能力，結(jié)構(gòu)靈活，汽車可以根據(jù)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(shù)融合進(jìn)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(yīng)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(yīng)能力 、 自學(xué)習(xí)能力 、 自組織能力 。 ?系統(tǒng)有能力自動監(jiān)視自身的運(yùn)動狀態(tài) ,能夠隨時發(fā)現(xiàn)錯誤或預(yù)測錯誤的發(fā)生并改變 。 ? 系統(tǒng)具有應(yīng)付外界突發(fā)事件的能力 。 ?系統(tǒng)能夠自動調(diào)整自身參數(shù)來適應(yīng)外部環(huán)境 , 使自己始終運(yùn)行在最佳狀態(tài)下 。 智能制造系統(tǒng)的研究計(jì)劃是 1989年由日本東京大學(xué) YOSHIKAWA教授倡導(dǎo) ， 由日本工業(yè)和國際貿(mào)易部發(fā)起組織的一個國際合作研究計(jì)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(nèi)容主要集中在以下五個方面： 1） IMS結(jié)構(gòu)系統(tǒng)化 ， 標(biāo)準(zhǔn)化的原理和方法 2）IMS信息的通訊網(wǎng)絡(luò) 。 3） 用于 IMS的最佳智能生產(chǎn)和控制設(shè)備 。 4） IMS的社會環(huán)境和人的因素 。 5） 提高 IMS設(shè)備質(zhì)量及性能的新材料應(yīng)用和研究 。 這是一個復(fù)雜的大系統(tǒng) ， 研究進(jìn)展和應(yīng)用將主要處決于人工智能技術(shù)的發(fā)展 ， 目前僅進(jìn)行了一些探索性的研究 ， 在局部應(yīng)用上取得了一些進(jìn)展 。 智能制造系統(tǒng)的主要研究應(yīng)用領(lǐng)域 (1)智能設(shè)計(jì) 將人工智能的專家系統(tǒng)技術(shù)引入設(shè)計(jì)領(lǐng)域 ， 特別是在概念設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)應(yīng)用具有人類專家知識的專家系統(tǒng)進(jìn)行判斷和決策取得了一些進(jìn)展 ， 但仍需進(jìn)一步完善 。 （ 2） 智能機(jī)器人 智能機(jī)器人一般具有下列 “ 智能 ” 特征： ? 視覺功能 ：借助機(jī)器人的眼看東西 ， 機(jī)器人的眼一般采用光電傳感器或工業(yè)攝像機(jī) 。 ? 聽覺功能 ：借助機(jī)器人的 “ 耳 ” 接受聲波信號 ，機(jī)器人的 “ 耳 ” 一般采用話筒充當(dāng) 。 ? 語言功能 ：借助機(jī)器人的 “ 口 ” 與操作者對話 ，一般采用揚(yáng)聲器 。 ? 觸覺功能 ：即機(jī)器人的 “ 手 ” 或其它觸覺器官用以獲取 “ 觸覺 ” 信息 ， 如感應(yīng)片 、 壓力傳感器等 。 ? 理解能力 ：根據(jù)接收的信息進(jìn)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(shù)據(jù)庫等來實(shí)現(xiàn) 。 (3)智能調(diào)度 在多品種、小批量生產(chǎn)模式占優(yōu)勢的今天 ,生產(chǎn)調(diào)度任務(wù)繁重、難度也大 ,必須開發(fā)智能調(diào)度管理系統(tǒng) 。 (4)智能辦公系統(tǒng) 一個智能 辦公系統(tǒng)應(yīng)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(jù)命令去完成相應(yīng)的工作 。 (5)智能診斷 系統(tǒng)能夠自動檢測本身的運(yùn)行狀態(tài) ,自動查找原因 ,保證系統(tǒng)始終運(yùn)行在最佳狀態(tài)下 。 (6)智能控制 對于無法用數(shù)學(xué)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(jī) 和 人機(jī)界面 等四部分 。 其功能主要包括知識的獲??；知識的符號邏輯表示；控制策略；推理演繹；機(jī)器自學(xué)習(xí) 。 人工智能的主要組成部分 揚(yáng)聲器 語音 模塊 視覺 模塊 監(jiān)控 分配器 r1 r2 r3 驅(qū)動器 及 傳感器 TV 攝像機(jī) IBM機(jī)器人 IBMS/1 IBM PC AT 話筒 （圖 210） 仿真技術(shù)和虛擬制造 概述 仿真 ：當(dāng)設(shè)計(jì)方案初步擬定后，在計(jì)算機(jī)中建立產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型或工藝系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后在計(jì)算機(jī)上進(jìn)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(kuò)充，即是將計(jì)算機(jī)建模和仿真從設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)展到生產(chǎn)過程管理、市場管理各方面，可以對企業(yè)的一切生產(chǎn)經(jīng)營活動進(jìn)行計(jì)算機(jī)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(shù)據(jù)模型來表示，如裝配關(guān)系動畫仿真要建立幾何形體數(shù)學(xué)表達(dá)式；運(yùn)動學(xué)仿真需要建立運(yùn)動鏈關(guān)系的運(yùn)動學(xué)方程式；動力學(xué)仿真需要建立系統(tǒng)動力學(xué)方程。 （二） 仿真技術(shù)包括以下幾個方面： 外形仿真 ：對產(chǎn)品（或零件）的外觀造型進(jìn)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(yùn)動學(xué)仿真 ：是研究系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)特點(diǎn)：如運(yùn)動軌跡、速度、加速度等。 動力學(xué)仿真 ：研究產(chǎn)品工作過程的動力學(xué)特性，如振動的頻率、振幅、穩(wěn)定性等。 性能仿真 ：研究產(chǎn)品運(yùn)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(guān)系仿真 ：是研究產(chǎn)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(shí)際制造過程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn)，以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程，以增強(qiáng)各級制造過程的決策與控制能力。 虛擬制造集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 虛擬世界 虛擬制造環(huán)境模型 產(chǎn) 品 模 型 制造資源模型 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 制造準(zhǔn)備 產(chǎn)品管理 原型與產(chǎn)品 制 造 資 源 制造環(huán)境 真實(shí)世界 對比 與 模型維護(hù) 監(jiān) 護(hù) 工程活動 任務(wù)組織 （圖 211） （二）虛擬制造的特點(diǎn) 與實(shí)際制造相比較，虛擬制造的主要特點(diǎn)是： ? 無需制造實(shí)物樣機(jī)就可以預(yù)測產(chǎn)品的性能，在計(jì)算機(jī)上對虛擬模型進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、測試，甚至設(shè)計(jì)人員或用戶可“進(jìn)入”虛擬的制造環(huán)境檢驗(yàn)其設(shè)計(jì)、加工、裝配和操作，而不必依賴于傳統(tǒng)原型樣機(jī)的反復(fù)修改。 ? 可使分布在不同地點(diǎn)、不同部門的不同專業(yè)人員在同一個產(chǎn)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(quán)產(chǎn)品開發(fā)以快捷、優(yōu)質(zhì)、低耗來響應(yīng)市場變化。 ? 提供關(guān)鍵的設(shè)計(jì)和管理決策對生產(chǎn)成本、周期和能力和影響信息，以便正確處理產(chǎn)品性能與制造成本、生產(chǎn)進(jìn)度和風(fēng)險之間和平衡，作出正確的決策。 ? 提高生產(chǎn)過程的開發(fā)效率，可以按照產(chǎn)品的特點(diǎn)優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 ? 通過生產(chǎn)計(jì)劃的仿真，優(yōu)化資源的利用，縮短生產(chǎn)周期，實(shí)現(xiàn)柔性制造和敏捷化制造。 ? 可根據(jù)用戶的要求修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)，及時作出報(bào)價和保證交貨期。 ? 產(chǎn)品開發(fā)中可以及早發(fā)現(xiàn)問題，及時進(jìn)行更正。 （三）虛擬制造的技術(shù)分類 按照與生產(chǎn)各個階段的關(guān)系，可將虛擬制造分成三種類型： ? 以設(shè)計(jì)為核心的虛擬制造（ DesignCentered VM） 強(qiáng)調(diào)以統(tǒng)一制造模型信息為基礎(chǔ)，對數(shù)字化產(chǎn)品模型進(jìn)行仿真、分析與優(yōu)化，進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)、熱力學(xué)等方面的分析和可裝配性分析，以獲得對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)評估與性能預(yù)測結(jié)果。 ? 以生產(chǎn)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(chǎn)過程進(jìn)行仿真，對不同的加工過程及其組合進(jìn)行優(yōu)化，對產(chǎn)品的可生產(chǎn)性進(jìn)行分析與評估，對制造資源和環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化組合，提供精確的生產(chǎn)成本信息對生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度進(jìn)行合理化決策。 ? 以控制為中心的虛擬制造（ ControlCentered VM） 提供模擬實(shí)際生產(chǎn)過程的虛擬環(huán)境，使企業(yè)在考慮車間控制行為的基礎(chǔ)上對制造過程進(jìn)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(xiàn)實(shí)產(chǎn)品和制造的一致性，結(jié)構(gòu)上與現(xiàn)實(shí)產(chǎn)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(biāo)系統(tǒng)層 虛擬制造系統(tǒng)（ VMS） 設(shè)計(jì)模型 生產(chǎn)模型 工廠模型 虛擬制造模型層 任務(wù)組織與管理 其它資源 生產(chǎn)過程 工 具 生產(chǎn)管理 材 料 生產(chǎn)準(zhǔn)備 目標(biāo)產(chǎn)品 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 模型構(gòu)造層 產(chǎn)品 /過程模型 活動模型 （圖 212） 演講完畢，謝謝觀看！