【正文】 出人的作用 ， 強(qiáng)調(diào)人的協(xié)同工作 。 （ 2） 一體化 、 并行地進(jìn)行產(chǎn)品及其有關(guān)過(guò)程的設(shè)計(jì) ， 其中 ， 尤其要注意早期概 念設(shè)計(jì)階段的并行協(xié)調(diào) 。 統(tǒng)計(jì)表明 ， 概念設(shè)計(jì)階段的成本占產(chǎn)品全部成本的 70％ （ 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(guò)程 。 CE的工作模式中要注意持續(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(guò)程的約定和定義 ， 從而有助于 CE三個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn) 。 （ 5） 注意 CE中信息與知識(shí)財(cái)富的開發(fā)與管理 。 （ 6） 注重目標(biāo)的不變性 。 (7） 五個(gè) “ 不 ” 。 CE不是不費(fèi)力氣就能成功的 “ 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(jì)與生產(chǎn)重疊或同時(shí)進(jìn)行； CE不同于 “ 保守設(shè) 計(jì) ” ； CE不需保守測(cè)試策略 。 5． 4． 3． 3 CE的體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù) l． CE的體系結(jié)構(gòu) 在產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)過(guò)程中 ， 按四個(gè)階 段進(jìn)行設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià) ， 如圖 5－ 12所示 。 (1） 產(chǎn)品概念設(shè)計(jì) 。 對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求 進(jìn)行分組描述和表述 ， 如設(shè)計(jì)實(shí)體的模 式 ， 以性質(zhì) 、 屬性等之間的關(guān)系描述 ， 并對(duì)方案優(yōu)選 、 產(chǎn)品批量 、 類型 、 可制 造性和可裝配性評(píng)價(jià) ， 選出最佳方案 ， 指導(dǎo)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì) 。 （ 2） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其評(píng)價(jià) 。 將產(chǎn)品概念 設(shè)計(jì)獲得的最佳方案結(jié)構(gòu)化 ， 確定產(chǎn)品 的總體結(jié)構(gòu)形式以及零件部件的主要形 狀 、 數(shù)量和相互間的位置關(guān)系：選擇材 料 ， 確定產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)尺寸 ， 以獲得 產(chǎn)品的多種結(jié)構(gòu)方案 ， 并對(duì)各種制造約 束條件 、 加工條件 、 裝夾方案 、 工裝設(shè) 計(jì)和零件標(biāo)準(zhǔn)化等 ， 對(duì)各種方案進(jìn)行評(píng) 價(jià)和決策 。 選擇最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案或提供反 饋信息 ， 指導(dǎo)產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)和結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) 。 （ 3） 詳細(xì)設(shè)計(jì)及其評(píng)價(jià) 。 根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)零部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì) 。 零件由許 多個(gè)特征組合而成 ， 進(jìn)行特征設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì) （ 生成其加工方法 、 切削 參數(shù) 、 刀具選用和裝央方式等 ） ， 并對(duì)其可制造性進(jìn)行評(píng)價(jià) ， 即時(shí)反饋修改信 息 ， 指導(dǎo)特征設(shè)計(jì) ， 實(shí)現(xiàn)了特征／工藝并行設(shè)計(jì) 。 （ 4） 產(chǎn)品總體性能評(píng)價(jià) 。 該階段由于產(chǎn)品信息較完善 ， 對(duì)產(chǎn)品的功能 、 性能 、 可制造性和成本等采用價(jià)值工程方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行總體評(píng)價(jià) ， 并提出反饋信息 ， 指 導(dǎo)產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì) 、 總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì) 。 在完成上述四個(gè)階段的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)后 ， 還必須進(jìn)行工藝過(guò)程優(yōu)化 ， 在完成產(chǎn)品 設(shè)計(jì) 、 工藝設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上 ， 對(duì)零件的實(shí)際加工過(guò)程進(jìn)行仿真 。 從圖 5－ 10可知 ， 基于廣義特征建立的產(chǎn)品信息模式 ， 為產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)過(guò)程中 各項(xiàng)活動(dòng)的信息交換與共享提供了切實(shí)的保證 。 而并行設(shè)計(jì)控制器是一協(xié)調(diào)板 ， 它對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行發(fā)布和接收設(shè)計(jì)的反饋信息 ， 對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的上下游活動(dòng)進(jìn)行 協(xié)調(diào)與控制 。 實(shí)現(xiàn)多學(xué)科工程技術(shù)人員以及專家系統(tǒng)的協(xié)同工作 ， 控制方式有電 子郵件 、 文件傳輸 、 遠(yuǎn)程登錄 、 遠(yuǎn)程布告牌和系統(tǒng)菜單操作等 。 并行設(shè)計(jì)是在各 種資源約束下進(jìn)行反復(fù)迭代 （ 設(shè)計(jì)與修改 ） ， 獲得產(chǎn)品最優(yōu)解和滿意解的過(guò)程 。 2． CE的關(guān)鍵技術(shù) (1） 產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程的重構(gòu) 。 并行工程的產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程是跨學(xué)科群組在計(jì)算機(jī)軟 硬件工具和網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境的支持下 ， 通過(guò)規(guī)劃合理的信息流動(dòng)關(guān)系及協(xié)調(diào)組織資 源和邏輯制約關(guān)系 ， 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可變的開發(fā)任務(wù)流程 。 為了使產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程實(shí)現(xiàn)并 行 、 協(xié)調(diào) ， 并能面向全面質(zhì)量管理做出決策分析 ， 就必須從產(chǎn)品特征 、 開發(fā)活動(dòng) 的安排 、 開發(fā)隊(duì)伍的組織結(jié)構(gòu) 、 開發(fā)資源的配置 、 開發(fā)計(jì)劃以及全面的調(diào)度策略 等各個(gè)側(cè)面來(lái)考慮它們對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程的影響 。 并行設(shè)計(jì)多視圖活動(dòng)模型的第三 個(gè)視圖是開發(fā)組織 ， 該組織的人可以擔(dān)任第二個(gè)視圖中的角色 。 因此 ， 一個(gè)并行設(shè)計(jì)單元的定義是：由某一個(gè)人擔(dān)任某一角色 ， 針對(duì)某一個(gè)設(shè) 計(jì)對(duì)象 ， 在某一個(gè)規(guī)定的時(shí)間約束范圍內(nèi) ， 利用指定的資源開展并行設(shè)計(jì)活動(dòng) ， 完成某個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù) 。 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺(tái)系統(tǒng)將從三個(gè)視圖建立并行設(shè)計(jì)的支持環(huán) 境 ， 保證并行設(shè)計(jì)工作協(xié)調(diào)有序地進(jìn)行 。 （ 2） 集成產(chǎn)品信息模型 。 并行設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程上下游協(xié)調(diào)與控制以及多 專家系統(tǒng)協(xié)同工作 ， 因此設(shè)計(jì)過(guò)程的產(chǎn)品信息交換成為關(guān)鍵問(wèn)題 ， 它是并行設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ) 。 集成產(chǎn)品信息模型是為產(chǎn)品生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)提供產(chǎn)品的全部消息 。 基于 STEP標(biāo)準(zhǔn) ， 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行定義和描述 。 基于廣義特征 ， 建立產(chǎn)品生命周期內(nèi)的 集成產(chǎn)品信息模型 。 廣義特征包括產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中全部特征信息 ， 如：用戶要 求 、 產(chǎn)品功能 、 設(shè)計(jì) 、 制造 、 材料 、 裝配 、 費(fèi)用和評(píng)價(jià)等特征信息 。 基于面向?qū)? 象 O－ O技術(shù) ， 采用 Express語(yǔ)言描述和表達(dá)產(chǎn)品信息模型 ， 并把 EXpress語(yǔ)言中各 實(shí)體映射到 C＋ 十中的類 ， 生成 STEP中性文件 ， 為 CAD、 CAPP、 可制造性評(píng)價(jià)和制 造集成與并行提供充分的信息 。 因此該模型是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì) 、 工藝設(shè)計(jì) 、 產(chǎn)品制 造 、 產(chǎn)品裝配和檢測(cè)等開發(fā)活動(dòng)共享信息和并行進(jìn)行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵 。 （ 3） 并行設(shè)計(jì)過(guò)程協(xié)調(diào)與控制 。 并行設(shè)計(jì)的本質(zhì)是許多大循環(huán)過(guò)程中包含小循 環(huán)的層次結(jié)構(gòu) ， 它是一個(gè)反復(fù)法代優(yōu)化產(chǎn)品的過(guò)程 。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的管理 、 協(xié)調(diào) 與控制是實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)的關(guān)鍵 。 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 （ Product Data Management， PDM PDM） 能對(duì)并行設(shè)計(jì)起到技術(shù)支撐平臺(tái)的作用 。 它集成和管理產(chǎn)品所有相關(guān)數(shù)據(jù) 及其相關(guān)過(guò)程 。 在并行設(shè)計(jì)中 ， 產(chǎn)品數(shù)據(jù)是在不斷地交互中產(chǎn)生的 ， PDM能在數(shù) 據(jù)的創(chuàng)建 、 更改及審核的同時(shí)跟蹤監(jiān)視數(shù)據(jù)的存取 ， 確保產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整性 、 一 致性以及正確性 ， 保證每一個(gè)參與設(shè)計(jì)的人員都能即時(shí)地得到正確的數(shù)據(jù) ， 從而 使產(chǎn)品設(shè)計(jì)返回率達(dá)到最低 。 5． 4． 4智能制造系統(tǒng) IMS（ Intelligent Manufacturing System） 5． 4． 4． 1 IMS的提出 IMS是適應(yīng)以下幾方面的情況需要而興起的： 一方面是制造信息的爆炸性的增 長(zhǎng) ， 以及處理信息的工作量的猛增 ， 這要求制造系統(tǒng)表現(xiàn)出更大的智能； 另一方 面是專業(yè)人材的缺乏和專門知識(shí)的短缺 ， 嚴(yán)重制約了制造工業(yè)的發(fā)展 ， 在發(fā)展中 國(guó)家是如此 ， 在發(fā)達(dá)國(guó)家 ， 由于制造企業(yè)向第三世界轉(zhuǎn)移 ， 同樣也造成本國(guó)技術(shù) 力量的空虛； 第三是動(dòng)蕩不定的市場(chǎng)和激烈的競(jìng)爭(zhēng) 要求制造企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中表 現(xiàn)出更高的機(jī)敏性和智能； 第四 ， CIMS的實(shí)施和制造業(yè)的全球化的發(fā)展 ， 遇到兩 個(gè)重大的障礙 ， 即目前已形成的 “ 自動(dòng)化孤島 ” 的聯(lián)接和全局優(yōu)化問(wèn)題 ， 以及各 國(guó) 、 各地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn) 、 數(shù)據(jù)和人一機(jī)接口的統(tǒng)一的問(wèn)題 ， 而這些問(wèn)題的解決也有賴 于智能制造的發(fā)展 。 5． 4. 4． 2 IMS的定義及特征 1． 定義 智能制造包括智能制造技術(shù) （ IMI） 和智能制造系統(tǒng) （ IMS） 。 智能制造系統(tǒng) 是 一種由 智能機(jī)器和人類專家共同組成 的人機(jī)一體化智能系統(tǒng) ， 它在制造過(guò)程中能 以一種高度柔性與集成的方式 ， 借助計(jì)算機(jī)模擬人類專家的智能活動(dòng)進(jìn)行分析 、 推理 、 判斷 、 構(gòu)思和決策等 ， 從而取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動(dòng) 。 同 時(shí) ， 收集 、 存貯 、 完善 、 共享 、 繼承和發(fā)展人類專家的智能 。 2． 特征 與傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)相比 智能制造系統(tǒng)具有以下特征 ： (1） 自組織能力 。 自組織能力是指 IMS中的各種智能設(shè)備 ， 能夠按照工作任務(wù) 的要求 ， 自行集結(jié)成一種最合適的結(jié)構(gòu) ， 并按照最優(yōu)的方式運(yùn)行 。 完成任務(wù)以 后 ， 該結(jié)構(gòu)隨即自行解散 ， 以備在下一個(gè)任務(wù)中集結(jié)成新的結(jié)構(gòu) 。 自組織能力是 IMS的一個(gè)重要標(biāo)志 。 （ 2） 自律能力 。 IMS能根據(jù)周圍環(huán)境和自身作業(yè)狀況的信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)和處理 ， 并根據(jù)處理結(jié)果自行調(diào)整控制策略 ， 以采用最佳行動(dòng)方案 。 這種自律能力使整個(gè) 制造系統(tǒng)具備抗干擾 、 自適應(yīng)和容錯(cuò)等能力 。 （ 3） 自學(xué)習(xí)和自維護(hù)能力 。 IMS能以原有專家知識(shí)為基礎(chǔ) ， 在實(shí)踐中 ， 不斷進(jìn) 行學(xué)習(xí) ， 完善系統(tǒng)知識(shí)庫(kù) ， 并刪除庫(kù)中有誤的知識(shí) ， 使知識(shí)庫(kù)趨向最優(yōu) 。 同時(shí) ， 還能對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行自我診斷 、 排除和修復(fù) 。 （ 4） 整個(gè)制造環(huán)境的智能集成 。 IMS在強(qiáng)調(diào)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能化的同時(shí) ， 更注重 整個(gè)制造環(huán)境的智能集成 。 這是 IMS與面向制造過(guò)程中的特定環(huán)節(jié) 、 特定問(wèn)題的 “ 智能化孤島 ” 的根本區(qū)別 。 IMS涵蓋了產(chǎn)品的市場(chǎng) 、 開發(fā) 、 制造 、 服務(wù)與管理整 個(gè)過(guò)程 ， 把它們集成為一個(gè)整體 ， 系統(tǒng)地加以研究 ， 實(shí)現(xiàn)整體的智能化 。 IMS的研究是從人工智能在制造中的應(yīng)用開始的 ， 但又不同于它 。 人工智能在 制造領(lǐng)域的應(yīng)用 ， 是面向制造過(guò)程中特定對(duì)象的 ， 研究的結(jié)果導(dǎo)致了 “ 自動(dòng)化孤 島 ” 的出現(xiàn) ， 人工智能在其中是起輔助和支持的作用 。 而 IMS是以部分取代制造中 人的腦力勞動(dòng)為研究目標(biāo)的 ， 并且要求系統(tǒng)能在一定范圍內(nèi)獨(dú)立地適應(yīng)周圍環(huán) 境 ， 開展工作 。 同時(shí) ， IMS不同于計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) （ CIMS） ， CIMS強(qiáng)調(diào)的是企業(yè)內(nèi)部物料 流的集成和信息流的集成 ， 而 IMS強(qiáng)調(diào)的則是最大范圍的整個(gè)制造過(guò)程的自組織 能力 ， IMS難度更大 。 但兩者又是密切相關(guān)的 ， CIMS中的眾多研究?jī)?nèi)容是 IMS發(fā)展 的基礎(chǔ) ， 而 IMS又將對(duì) cIMS提出更高的要求 。 集成是智能的基礎(chǔ) ， 而智能又推動(dòng) 集成達(dá)到更高水平 ， 即智能集成 。 因此 ， 有人預(yù)言 ， 下一世紀(jì)的制造工業(yè)將以雙 I（ Intelligent和 Integration） 為標(biāo)志 。 5． 4． 4． 3 IMS的支撐技術(shù)及研究熱點(diǎn) lIMS 研究的支撐技術(shù) (1） 人工智能技術(shù) 。 IMT的目標(biāo)是用計(jì)算機(jī)模擬制造業(yè)人類專家的智能活動(dòng) ， 取代或延伸人的部分腦力勞動(dòng) ， 而這些正是人工智能技術(shù)研究的內(nèi)容 。 因此 ， IMS離不開人工智能技術(shù) （ 專家系統(tǒng) 、 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 、 模糊邏輯 ） 。 IMS智能水平 的提高依賴著人工智能技術(shù)的發(fā)展 。 同時(shí) ， 人工智能技術(shù)是解決制造業(yè)人才短缺 的一種有效方法 ， 在現(xiàn)階段 IMS中的智能主要是人 （ 各領(lǐng)域?qū)＜?） 的智能 。 但隨 著人們對(duì)生命科學(xué)研究的深入 ， 人工智能技術(shù)一定會(huì)有新的突破 ， 最終在 IMS中 取代人腦進(jìn)行智能活動(dòng) ， 將 IMS推向更高階段 。 （ 2） 并行工程 。 針對(duì)制造業(yè)而言 ， 并行工程作為一種重要的技術(shù)方法學(xué) ， 應(yīng)用 于 IMS中 ， 將最大限度地減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)的盲目性和設(shè)計(jì)的重復(fù)性 。 （ 3）虛擬制造技術(shù) 。用虛擬制造技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就模擬出該產(chǎn)品的整個(gè)生 命周期 ， 從而更有效 ， 更經(jīng)濟(jì) 、 更靈活地組織生產(chǎn) ， 達(dá)到產(chǎn)品開發(fā)周期最短 ， 產(chǎn) 品成本最低 ， 產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu) ， 生產(chǎn)效率最高的目的 。 虛擬制造技術(shù)應(yīng)用于 IMS， 為并行工程的實(shí)施提供了必要的保證 。 （ 4） 信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 。 信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是制造過(guò)程的系統(tǒng)和各個(gè)環(huán)節(jié) “ 智能集成 ”化 的支撐 。 信息網(wǎng)絡(luò)是制造信息及知識(shí)流動(dòng)的通道 。 因此 ， 此項(xiàng)技術(shù)在 IMS研究和 實(shí)施中占有重要地位 。 （ 5） 自律能力構(gòu)筑 。 即按集與理解環(huán)境信息和自身的信息并進(jìn)行分析判斷和規(guī) 劃自身行為的能力 。 強(qiáng)有力的知識(shí)庫(kù)和基于知識(shí)的模型是自律能力的基礎(chǔ) 。 （ 6） 人機(jī)一體化 。 IMS不單純是 “ 人工智能 ” 系統(tǒng) ， 而是人機(jī)一體化智能系統(tǒng) ， 是一種混合智能 。 想以人工智能全面取代制造過(guò)程中人類專家的智能 ， 獨(dú)立承擔(dān) 起分析 、 判斷 、 決策等任務(wù) ， 是不現(xiàn)實(shí)的 。 人機(jī)一體化一方面突出人在制造系統(tǒng) 中的核心地位 ， 同時(shí)在智能機(jī)器的配合下 ， 更好地發(fā)揮出人的潛能 ， 使人機(jī)之間 表現(xiàn)出一種平等共事 、 相互 “ 理解 ” 、 相互協(xié)作的關(guān)系 ， 使二者在不同的層次上各 顯其能 ， 相輔相成 。 (7） 自組織與超柔性 。 智能制造系統(tǒng)中的各組成單元能夠依據(jù)工作任務(wù)的需 要 ， 自行組成一種最佳結(jié)構(gòu) ， 使其柔性不僅表現(xiàn)在運(yùn)行方式上 ， 而且表現(xiàn)在結(jié)構(gòu) 形式上 ， 所以稱這種柔性為超柔性 ， 如同一群人類專家組成的群體 ， 具有生物特 征 。 2 智能制造當(dāng)前的研究熱點(diǎn) (1） 制造知識(shí)的結(jié)構(gòu)及其表達(dá) ， 大型制造領(lǐng)域知識(shí)庫(kù) ， 適用于制造領(lǐng)域的形式 語(yǔ)言 、 語(yǔ)義學(xué) 。 （ 2） 計(jì)算智能 （ Computing Intelligence） 在設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域中的應(yīng)用 ， 計(jì) 算智能是