【正文】 　　　(5)從質(zhì)量第一的競爭策略向快速響應(yīng)市場的競爭策略轉(zhuǎn)變?！　?3)從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變?！　∩鲜龇N種先進(jìn)制造生產(chǎn)模式的進(jìn)展，其特點主要是體現(xiàn)了以下5個轉(zhuǎn)變：　　(1)從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變。敏捷制造通過虛擬公司予以實現(xiàn)。日本豐田公司采用這種方式，使自動化程度不高的工廠取得了良好的效益?！　【嫔a(chǎn)(LP)是1990年提出的制造生產(chǎn)模式。CIMS的第二階段是并行工程，它強(qiáng)調(diào)的不僅是信息集成，而是人的集成問題?！　≈圃鞓I(yè)在經(jīng)歷了少品種小批量—少品種大批量—多品種小批量生產(chǎn)模式的過渡后，20世紀(jì)七八十年代開始了以采用計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)進(jìn)行制造的柔性生產(chǎn)模式。6信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合，先進(jìn)制造生產(chǎn)模式獲得不斷發(fā)展　　先進(jìn)的制造技術(shù)必須在與之相匹配的制造模式里才能充分發(fā)揮作用?！　∧壳罢谥纸M織的“分散網(wǎng)絡(luò)化制造”(DNM)，就是虛擬企業(yè)的一種模式，它的目標(biāo)是在中國內(nèi)地和香港的2 000家制造企業(yè)之間，采用國際互聯(lián)網(wǎng)建立制造資源信息網(wǎng)絡(luò)實施敏捷制造?！　√摂M企業(yè)、動態(tài)聯(lián)盟、虛擬組織機(jī)構(gòu)或虛擬公司(Virtual Company)是相同的概念。　　5虛擬現(xiàn)實技術(shù)在制造業(yè)中獲得越來越多的應(yīng)用　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality Technology)是20世紀(jì)90年代才提出的新概念，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已開始在制造業(yè)中得到應(yīng)用，主要包括虛擬制造技術(shù)和虛擬企業(yè)兩個部分。RP技術(shù)突破了傳統(tǒng)加工技術(shù)采用材料“去除的”原則，而采用“添加、累積”的原理。如CAD，CAPP，CAM的出現(xiàn)，使設(shè)計、制造成為一體。它突破了傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)方案，采用6個軸長短的變化以實現(xiàn)刀具相對于工件的加工位置的變化?！　?2)超高速切削目前認(rèn)為超高速切削的范圍是：車削速度700～7 000 m/min；銑削為300～6 000 m/min；磨削為5 000～10 000 m/min?！　?3)精密連接技術(shù)。有代表性的精密成形制造技術(shù)是：　　(1)精密鑄造技術(shù)?！　?成形制造技術(shù)向精密成形或稱凈成形的方向發(fā)展　　成形制造技術(shù)是鑄造、塑性加工、連接、熱處理、粉末冶金等單元技術(shù)的總稱?！　?4)由單純考慮技術(shù)因素轉(zhuǎn)向綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會因素?！　?2)新的設(shè)計思想和方法不斷出現(xiàn)，如并行設(shè)計，面向“X”的設(shè)計DFX(Design For X)，健壯設(shè)計(Robust Design)；優(yōu)化設(shè)計(Optimal Design)，反求工程技術(shù)(Reverse Engineering)?！　?設(shè)計技術(shù)不斷現(xiàn)代化　　產(chǎn)品設(shè)計是制造業(yè)的靈魂。　　(4)消費觀念變革的挑戰(zhàn)21世紀(jì)消費者的行為更加具有選擇性，“客戶化、小批量、快速交貨”的要求不斷增加，批量生產(chǎn)的產(chǎn)品逐漸為個性化、多樣化的產(chǎn)品所取代，產(chǎn)品的生產(chǎn)和服務(wù)的界限越來越模糊，市場的動態(tài)多變性迫使制造業(yè)改變策略。制造業(yè)的全球化與一體化的格局已經(jīng)初步形成。綠色設(shè)計技術(shù)、汽車的拆卸與回收技術(shù)、生態(tài)工廠的循環(huán)式制造技術(shù)將得到迅速發(fā)展。因而如何實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展已是21世紀(jì)人類的一個重要課題。制造技術(shù)的發(fā)展也必然與信息技術(shù)的發(fā)展密不可分。信息將給21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)和社會帶來革命性的變化?！　?11)調(diào)整次數(shù)增加，批量減少，成本和在制品庫存水平降低，待發(fā)貨定單減少。　　(9)產(chǎn)品制造周期縮短?！　?7)產(chǎn)品設(shè)計成本減少?！　?5)發(fā)貨速度加快?！　?3)調(diào)整費用降低?！　∥磥砥髽I(yè)制造戰(zhàn)略的發(fā)展趨勢，主要將從下面一些方面表現(xiàn)出來：　　(1)產(chǎn)品價格進(jìn)一步降低。為了適應(yīng)市場的多變，企業(yè)不僅要具備技術(shù)上的柔性，還要具備管理上的柔性以及人員和組織上的柔性。目前市場的特點是“瞬息萬變，很難預(yù)測”，這將是未來惟一不變的法則。在激烈的市場競爭中，任何一個企業(yè)要想獲勝，取得較大的市場占有率，必須具備以下4種能力：①時間競爭能力(TimeT)，產(chǎn)品上市快，生產(chǎn)周期短，交貨及時；②質(zhì)量競爭能力(QualityQ)產(chǎn)品不僅可靠，而且使用戶在各方面都滿意；③價格競爭能力(CostC)，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本低，價格適中；④創(chuàng)新競爭能力(CreationC)，產(chǎn)品有特點，生產(chǎn)有柔性，競爭有策略。圖98描繪了美國制造企業(yè)的經(jīng)營戰(zhàn)略從20世紀(jì)50年代和60年代的“規(guī)模效益第一”，經(jīng)過70年代和80年代“價格競爭第一”和“質(zhì)量競爭第一”，發(fā)展到90年代的“市場響應(yīng)速度第一”。　　(9)VMS集成開發(fā)平臺的體系結(jié)構(gòu)、構(gòu)件庫及用戶開發(fā)界面管理系統(tǒng)?！　?7)基于真實動畫感的虛擬產(chǎn)品的裝配仿真、生產(chǎn)制造過程及生產(chǎn)調(diào)度仿真、數(shù)控加工過程仿真等技術(shù)與系統(tǒng)?！　?5)虛擬環(huán)境下系統(tǒng)全局最優(yōu)決策理論與技術(shù)。主模型有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分布式數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，主模型所建立的產(chǎn)品模型是虛擬產(chǎn)品模型，它是一個數(shù)字產(chǎn)品模型，具有所代表的對象所具有的各種性能和特征，虛擬產(chǎn)品在它投入生產(chǎn)以前就已存在，它具有明顯的可視性，且能并行處理設(shè)計分析、加工制造、生產(chǎn)組織與調(diào)度等各種生產(chǎn)環(huán)節(jié)所面臨的諸多問題，并能在供銷之間建立信息系統(tǒng)?！　?3)虛擬環(huán)境下的產(chǎn)品主模型技術(shù)。VMS是一個全新的概念，其理論體系尚未形成，其范疇與內(nèi)涵還不十分清楚，因此，首要任務(wù)是必須搞清VM，VMT，VMS的概念及其理論基礎(chǔ)，弄清其范疇及內(nèi)涵，建立其理論體系。我們認(rèn)為，應(yīng)充分利用國內(nèi)外CIMS和IMS的研究成果，根據(jù)VMS的特點，重點研究VMS基礎(chǔ)理論與其關(guān)鍵技術(shù)。六、VMS研究內(nèi)容　　VMT和VMS是國際上20世紀(jì)90年代初提出的概念，其理論基礎(chǔ)與體系尚未完全形成，正處在研究探索階段。任務(wù)組織與管理模型用來實現(xiàn)制造活動的靈活組織與管理，以便構(gòu)造各種VMS?！　?2)虛擬制造模型層 通過使用產(chǎn)品／過程模型和活動模型定義有關(guān)制造活動與過程的各種模型，這些模型包括各種工程活動，如產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)過程以及相應(yīng)的目標(biāo)產(chǎn)品、材料、半成品、工具和其他制造資源。 產(chǎn)品模型描述出現(xiàn)在制造過程中的每一物品，不僅包括目標(biāo)產(chǎn)品，而且包括制造資源，如機(jī)床、材料等?；顒幽Ｐ兔枋鋈撕拖到y(tǒng)的各種活動?！　?1)模型構(gòu)造層 提供用于描述制造活動及其對象的基本建模結(jié)構(gòu)。五、VMS的開發(fā)環(huán)境　　由于產(chǎn)品、制造環(huán)境和工廠業(yè)務(wù)活動的不同，制造活動的總體結(jié)構(gòu)可能是不同的，所以，為適應(yīng)不同的情況，必須提供能夠靈活、方便地建立、組織、裝配VMS的開發(fā)環(huán)境?！　?4)集成化VMS涉及的內(nèi)容很多，應(yīng)注意采用系統(tǒng)工程、知識工程、并行工程、人機(jī)工程等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)，實現(xiàn)“全集成”，即信息集成、智能集成、串并行工作機(jī)制集成和人機(jī)集成?！　?3)組織的柔性VMS是面向未來制造系統(tǒng)的，是面向市場、面向用戶需求的，因此VMS的組織與實現(xiàn)應(yīng)具有非常高的柔性?！　崿F(xiàn)VMS的主要要求有：　　(1)功能一致性VMS的功能應(yīng)該與相應(yīng)的RMS是一致的，VIS產(chǎn)生并發(fā)送的信息和控制命令在功能上應(yīng)與相應(yīng)的RIS一致，VPS響應(yīng)控制命令并返回狀態(tài)報告在功能上應(yīng)與相應(yīng)的RPS一致，在VIS內(nèi)部、VIS與其他VIS／RIS之間，以及VIS與VPS／RPS之間的信息通訊與交換應(yīng)能正常進(jìn)行。圖97虛擬制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)四、VMS的要求　　VMS是RMS在虛擬環(huán)境下的映射，是RMS模型化、形式化和計算機(jī)化的抽象描述和表示。　　基于企業(yè)建模的虛擬制造系統(tǒng)，通過信息集成、組織管理集成、智能集成、資源集成、技術(shù)集成、串并行工作機(jī)制集成、過程集成和人機(jī)集成等，實現(xiàn)企業(yè)的全面集成，為使其能夠根據(jù)復(fù)雜多變的競爭環(huán)境，不斷調(diào)整組織結(jié)構(gòu)，優(yōu)化運營過程，合理配置人、財、物力資源，革新技術(shù)和提高人員素質(zhì)等提供了一種系統(tǒng)的方法和途徑，使企業(yè)的自我調(diào)節(jié)、自我完善、自我改造和自我發(fā)展的能力大為提高。　　(3)提高產(chǎn)品開發(fā)過程中的決策和控制能力。由于以上開發(fā)過程都是在虛擬環(huán)境下針對虛擬產(chǎn)品原型進(jìn)行的，所以大大縮短了開發(fā)時間，節(jié)約了研制經(jīng)費，并能在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，使其在成為事實之前予以解決?！　「鞣N建模、仿真和分析技術(shù)和工具的大量使用，使產(chǎn)品開發(fā)從過去的經(jīng)驗方法跨到預(yù)測方法，實現(xiàn)虛擬產(chǎn)品設(shè)計／虛擬制造仿真閉環(huán)產(chǎn)品開發(fā)模式。通過對整個產(chǎn)品開發(fā)過程的建模、管理、控制和協(xié)調(diào)，對企業(yè)資源、技術(shù)、人員進(jìn)行合理組織和配置，面向產(chǎn)品整個生命周期，實現(xiàn)制造企業(yè)策略與企業(yè)經(jīng)營、工程設(shè)計和生產(chǎn)活動的集成(縱向集成)以及在產(chǎn)品開發(fā)的各個階段分布式并行處理虛擬環(huán)境下多學(xué)科小組的協(xié)同工作(橫向集成)，快速適應(yīng)市場和用戶需求的變化，以最快的速度向市場和用戶提供優(yōu)質(zhì)低價產(chǎn)品。虛擬制造系統(tǒng)提供以下功能：　　(1)通過虛擬制造系統(tǒng)實現(xiàn)制造企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程的集成。在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中，在基于虛擬現(xiàn)實、科學(xué)可視化和多媒體等技術(shù)的虛擬使用環(huán)境、虛擬性能測試環(huán)境以及虛擬制造環(huán)境等虛擬環(huán)境下，在各種人工智能技術(shù)和方法的支持下，通過集成地應(yīng)用各種建模、仿真分析技術(shù)和工具，實現(xiàn)集成的、并行的產(chǎn)品和過程開發(fā)，以及對產(chǎn)品設(shè)計、制造過程、生產(chǎn)規(guī)劃、調(diào)度和管理的測試，利用分布式協(xié)同求解，以提高制造企業(yè)內(nèi)各級決策和控制能力，使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我調(diào)節(jié)、自我完善、自我改造和自我發(fā)展，達(dá)到提高整體的動作效能、實現(xiàn)全局最優(yōu)決策和提高市場競爭力的目的?！　∪?、VMS的功能及其體系結(jié)構(gòu)虛擬制造系統(tǒng)是在虛擬制造思想指導(dǎo)下的一種基于計算機(jī)技術(shù)的集成的、虛擬的制造系統(tǒng)系統(tǒng)的全面集成。由VPS和VIS構(gòu)成的制造系統(tǒng)稱為虛擬制造系統(tǒng)VMS。同樣，如果一個計算機(jī)系統(tǒng)能模擬RIS的功能，那RPS中的機(jī)器就不能區(qū)分控制命令是來自RIS還是來自計算機(jī)系統(tǒng)。VPS是RPS在虛擬空間的映射，組成VPS的虛擬實體是RPS中的真實實體在虛擬空間的映射，是RPS中真實實體的抽象模型。假設(shè)有一個計算機(jī)系統(tǒng)能夠接受來自RIS的信息和控制命令，執(zhí)行所接受的控制命令，并將執(zhí)行狀態(tài)返回到RIS。當(dāng)制造系統(tǒng)運行時，這些實體有特定的行為和相互作用，如運動、變換、傳遞等，制造系統(tǒng)本身也與環(huán)境以物質(zhì)和能量的方式發(fā)生作用。為簡化起見可將現(xiàn)實制造系統(tǒng)劃分為兩個子系統(tǒng)：現(xiàn)實信息系統(tǒng)RIS(Real Information System)和現(xiàn)實物理系統(tǒng)RPS(Real Physical System)。其次是已經(jīng)初步建立了企業(yè)的管理信息系統(tǒng)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)齊全，工時定額和成本核算比較科學(xué)，在計算機(jī)管理方面具有較好的基礎(chǔ)和條件?！　〔捎锰摂M制造技術(shù)可以給企業(yè)帶來下列效益：①提供關(guān)鍵的設(shè)計和管理決策對生產(chǎn)成本、周期和能力的影響信息，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)險之間的平衡，做出正確的決策；②提高生產(chǎn)過程開發(fā)的效率，可以按照產(chǎn)品的特點優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計；③通過生產(chǎn)計劃的仿真，優(yōu)化資源的利用，縮短生產(chǎn)周期，實現(xiàn)柔性制造和敏捷制造；④可以根據(jù)用戶的要求修改產(chǎn)品設(shè)計，及時作出報價和保證交貨期。換句話說，借助建模和仿真技術(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計時，就可以把產(chǎn)品的制造過程、工藝設(shè)計、作業(yè)計劃、生產(chǎn)調(diào)度、庫存管理以及成本核算和零部件采購等生產(chǎn)活動在計算機(jī)屏幕上顯示出來，以便全面確定產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)過程的合理性。　　企業(yè)在具備實施CE的必備條件后，可利用CE實施框架，按CE實施步驟，構(gòu)成CE環(huán)境，從而實現(xiàn)高質(zhì)量、低成本、周期短的CE目標(biāo)。②建立過程控制?！　?3)計算機(jī)輔助工具子框架該子框架可分為7類：①信息管理類，包括信息獲取、信息表示、信息操作和信息源管理系統(tǒng)；②集成技術(shù)類，包括CE集成支持環(huán)境、工程設(shè)計與特性的描述語言、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫集成技術(shù)、知識處理技術(shù)、軟件工程技術(shù)；③建模／仿真／實驗分析類，包括建模技術(shù)、仿真技術(shù)、實驗分析技術(shù)；④設(shè)計技術(shù)類，包括公理化設(shè)計、面向制造的設(shè)計(DFM)、設(shè)計科學(xué)概念、面向裝配的設(shè)計(DFA)、制造工藝設(shè)計規(guī)則、成組技術(shù)、故障模式與效應(yīng)分析、價值工程等；⑤計算機(jī)輔助生產(chǎn)制造技術(shù)類，包括計算機(jī)輔助工藝設(shè)計、測試、檢測、車間／單元控制管理、數(shù)據(jù)庫、機(jī)器人