【正文】 任 ， 分單元之間分工明確 ， 協(xié)調(diào)完 成一個(gè)項(xiàng)目組的產(chǎn)品 。 實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的主要途徑是組建虛擬企業(yè) 。 企業(yè)雖具有完備的企業(yè)職能 ， 但沒有執(zhí)行這些功能的機(jī)構(gòu) （ 2） 組織的虛擬化 。 （ 3） 地域的虛擬化 。 3． AM是可重構(gòu)的制造系統(tǒng) AM系統(tǒng)設(shè)計(jì)不是預(yù)先按規(guī)定的需求范圍建立某過程 ， 而是使制造系統(tǒng)從組織結(jié) 構(gòu)上具有可重構(gòu)性 、 可重用性和可擴(kuò)充性三方面的能力 ， 它有預(yù)計(jì)完成變化活動(dòng) 的能力 ， 通過對制造系統(tǒng)的硬件重構(gòu)和擴(kuò)充 ， 適應(yīng)新的生產(chǎn)過程 ， 要求軟件可重 用 ， 能對新制造活動(dòng)進(jìn)行指揮 、 調(diào)度與控制 。 這些功能子系統(tǒng) ， 一般稱為 “ 使能 系統(tǒng) （ Enabling System） ” 。 ． 1． 6 實(shí)施 AM的技術(shù) 為了推進(jìn)敏捷制造的實(shí)施 ， 1994年由美國能源部制定了一個(gè) “ 實(shí)施敏捷制造技 術(shù) ” （ Technologies Enabling Agile Manufacturing－ TEAM） 的五年計(jì)劃 （ 1994～ 1999） ， 該項(xiàng)目涉及聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu) 、 著名公司 、 研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)等 100 多個(gè)單位 。 1． 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和企業(yè)并行工程 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和企業(yè)并行工程的使命就是按照客戶需求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì) 、 分析和優(yōu) 化 ， 并在整個(gè)企業(yè)內(nèi)實(shí)施并行工程 。 2 虛擬制造 虛擬制造就是 “ 在計(jì)算機(jī)上模擬制造的全過程 ” .具體地說 ,虛擬制造將提供一 個(gè)功能強(qiáng)大的模型和仿真工具集 ， 并且在制造過程分析和企業(yè)模型中使用這些工 具 。 虛擬制造的仿 真結(jié)果可以用于制定制造計(jì)劃 。 由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造是在數(shù)字化虛擬環(huán)境下進(jìn)行的 ， 這就克服 了傳統(tǒng)試制樣品投資大的缺點(diǎn) ， 避免失誤 ， 保證投入生產(chǎn)一次成功 。 該系統(tǒng)將使用基于特征的技術(shù) 、 與 CAD數(shù)據(jù)庫的有效連接方 法 、 具有知識(shí)處理能力的決策支持系統(tǒng)等 。 當(dāng)各 種重要的參數(shù)在加工過程中能夠得到監(jiān)視和控制時(shí) ， 產(chǎn)品質(zhì)量就能夠得到保證 。 5 企業(yè)集成 企業(yè)集成就是開發(fā)和推廣各種集成方法 ， 在適應(yīng)市場多變的環(huán)境下運(yùn)行虛擬 的 、 分布式的敏捷企業(yè) 。 5． 精益生產(chǎn) LP（ Lean Production） 5． 4． 2． 1 LP的提出及發(fā)展背景 50年代初 ， 制造技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn) ， 數(shù)控 。 當(dāng)時(shí)日本豐田汽車公司副總裁大野耐一先生 開始注意到制造過程中的浪費(fèi)是造成生產(chǎn)率低下和增加成本的根結(jié) ， 他從美國的 超級(jí)市場受到啟迪；形成了看板系統(tǒng)的構(gòu)想 ， 提出了準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)制 JIT。 這種 方式先在公司范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn) ， 然后又推廣到其協(xié)作廠 、 供應(yīng)商 、 代理商以及汽車以 外的各個(gè)行業(yè) ， 全面實(shí)現(xiàn)豐田生產(chǎn)系統(tǒng) 。 美國麻省理工學(xué)院在剖析總結(jié)日本豐田汽車公司創(chuàng)造的豐田生產(chǎn)方式后 ， 于 1990年在國際汽車計(jì)劃 （ IMVP） 研究報(bào)告中提出了以改革生產(chǎn)管理為中心的 LP體 系 ， 他們稱之為 “ 世界級(jí)制造技術(shù)的核心 ” 。 德國 Achen工業(yè)大學(xué)繼續(xù)發(fā)展了這個(gè) 概念 ， 描繪了 21世紀(jì)的現(xiàn)代生產(chǎn)方式和目標(biāo) ， 將其歸納為精益生產(chǎn)方式 。 JIT方式是一個(gè)完整的技術(shù)綜合 體 ， 包括經(jīng)營理念 、 生產(chǎn)組織 、 物流控制 、 質(zhì)量管理 、 成本控制 、 庫存管理 、 現(xiàn) 場管理等在內(nèi)的較為完整的生產(chǎn)管理技術(shù)與方法體系 。 精益生產(chǎn)是在 JIT生產(chǎn)方式 、 成組技術(shù) GT以及 全面質(zhì)量管理 TQC的基礎(chǔ)上逐步完善的 ， 構(gòu)造了一 幅以 LP為屋頂 ， 以 JIT、 GT、 TQC為三根支柱 ， 以 CE和小組化工作方式為基 礎(chǔ)的建筑畫面 ， 見圖 5． 9。 主張消除一切不產(chǎn)生附加價(jià)值的活動(dòng) 和資源 ， 從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā)將企業(yè)中所有的功能合理地加以組合 ， 以利用最少的資 源 、 最低的成本向顧客提供高質(zhì)量的產(chǎn)品服務(wù) ， 使企業(yè)獲得最大利潤和最佳應(yīng)變 能力 。 采用快換工裝模具新技術(shù) ， 把單一品種生產(chǎn)線改造成多品種混流 生產(chǎn)線 ， 把小批次大批量輪番生產(chǎn)改變?yōu)槎嗯涡∨可a(chǎn) ， 最大限度地降低在 制品儲(chǔ)備 ， 提高適應(yīng)市場需求的能力 。 采用項(xiàng)目組協(xié)作方式而不是等級(jí)關(guān)系 。 （ 3） 精簡崗位與人員 ， 每一生產(chǎn)崗位必須是增值的 ， 否則就撤除 。 （ 4） 簡化產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)準(zhǔn)備工作 ， 采取 “ 主查 ” 制和并行工程的方法 。 （ 6） 綜合了單件生產(chǎn)和大量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn) ， 避免了前者成本高和后者僵化的弱 點(diǎn) ， 提倡用多面手和通用性大 、 自動(dòng)化程度高的機(jī)器來生產(chǎn)品種多變的大量產(chǎn)品 (6） 建立良好的協(xié)作關(guān)系 ， 克服單純縱向一體化的做法 。 （ 8） JIT的供貨方式 。 為實(shí)現(xiàn)這種供貨關(guān) 系 ， 應(yīng)與供貨商建立起良好的合作關(guān)系 ， 相互信任 ， 相互支持 ， 利益共享 。 精益生產(chǎn)追求的目標(biāo)不是盡可能好一些 ， 而是“ 零 缺陷”，即最低成本、最好質(zhì)量、無廢品、零庫存與產(chǎn)品的多樣性。 這種方法在設(shè)計(jì)的早期不能全面地考慮其下 游的可制造性 、 可裝配性和質(zhì)量可靠性等多種因素 ， 致使制造出來的產(chǎn)品質(zhì)量不 能達(dá)到最優(yōu) ， 造成產(chǎn)品開發(fā)周期長 ， 成本高 ， 難以滿足激烈的市場競爭的需要 。 這種方法要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中從概念形成 到產(chǎn)品報(bào)廢的所有因素 ， 包括質(zhì)量 、 成本 、 進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求等 。 由此可見 ， 并行工程是一種現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)中新發(fā)展的系統(tǒng)化方法 ， 它以信息集 成為基礎(chǔ) ， 通過組織多學(xué)科的產(chǎn)品開發(fā)小組 ， 利用各種計(jì)算機(jī)輔助手段 ， 實(shí)現(xiàn)產(chǎn) 品開發(fā)過程的集成 ， 達(dá)到縮短產(chǎn)品開發(fā)周期 ， 提高產(chǎn)品質(zhì)量 ， 降低成本 ， 提高企 業(yè)競爭能力的目標(biāo) 。 2． CE的特性 (1） 并行特性 。 （ 2） 整體特性 。 特別強(qiáng)調(diào)人們的群體協(xié)同作用 ， 包括與產(chǎn)品全生命周期 （ 設(shè) 計(jì) 、 工藝 、 制造 、 質(zhì)量 、 銷售 、 服務(wù)等 ） 的有關(guān)部門人員組成的小組或小組群協(xié) 同工作 ， 充分利用各種技術(shù)和方法的集成 。 （ 4） 約束特性 。 5． 4． 3． 2 CE的理論基礎(chǔ)與運(yùn)行機(jī)理 l． CE的理論基礎(chǔ) 從本質(zhì)上講 ， CE是一種以空間換取時(shí)間來處理系統(tǒng)復(fù)雜性的系統(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 、 人一機(jī)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)同一致的組織方式工作 。 2． CE的運(yùn)行機(jī)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(yùn) 行 。 將 CE思想貫穿于產(chǎn)品開發(fā)過程中 ， 需要管理 、 設(shè)計(jì) 、 制造 、 支持等知識(shí)源的有 機(jī)協(xié)調(diào) 。 其運(yùn)行機(jī)理的要點(diǎn)為： (1） 突出人的作用 ， 強(qiáng)調(diào)人的協(xié)同工作 。 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 。 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／支持等各種過程的約定和定義 ， 從而有助于 CE三個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn) 。 （ 6） 注重目標(biāo)的不變性 。 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不需保守測試策略 。 (1） 產(chǎn)品概念設(shè)計(jì) 。 （ 2） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其評價(jià) 。 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) 。 根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對零部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì) 。 （ 4） 產(chǎn)品總體性能評價(jià) 。 在完成上述四個(gè)階段的設(shè)計(jì)和評價(jià)后 ， 還必須進(jìn)行工藝過程優(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 ， 對零件的實(shí)際加工過程進(jìn)行仿真 。 而并行設(shè)計(jì)控制器是一協(xié)調(diào)板 ， 它對設(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 ， 對設(shè)計(jì)過程中的上下游活動(dòng)進(jìn)行 協(xié)調(diào)與控制 。 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)解和滿意解的過程 。 并行工程的產(chǎn)品開發(fā)過程是跨學(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 。 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 。 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 。 并行設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程上下游協(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)過程的產(chǎn)品信息交換成為關(guān)鍵問題 ， 它是并行設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ) 。 基于 STEP標(biāo)準(zhǔn) ， 對產(chǎn)品進(jìn)行定義和描述 。 廣義特征包括產(chǎn)品開發(fā)過程中全部特征信息 ， 如：用戶要 求 、 產(chǎn)品功能 、 設(shè)計(jì) 、 制造 、 材料 、 裝配 、 費(fèi)用和評價(jià)等特征信息 。 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 。 并行設(shè)計(jì)的本質(zhì)是許多大循環(huán)過程中包含小循 環(huán)的層次結(jié)構(gòu) ， 它是一個(gè)反復(fù)法代優(yōu)化產(chǎn)品的過程 。 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 （ Product Data Management， PDM PDM） 能對并行設(shè)計(jì)起到技術(shù)支撐平臺(tái)的作用 。 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． 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） 。 同 時(shí) ， 收集 、 存貯 、 完善 、 共享 、 繼承和發(fā)展人類專家的智能 。 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 。 自組織能力是 IMS的一個(gè)重要標(biāo)志 。 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 。 （ 3） 自學(xué)習(xí)和自維護(hù)能力 。 同時(shí) ， 還能對系統(tǒng)故障進(jìn)行自我診斷 、 排除和修復(fù) 。 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 。 IMS涵蓋了產(chǎn)品的市場 、 開發(fā) 、 制造 、 服務(wù)與管理整 個(gè)過程 ， 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 。 人工智能在 制造領(lǐng)域的應(yīng)用 ， 是面向制造過程中特定對象的 ， 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 。 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)制造過程的自組織 能力 ， IMS難度更大 。 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 。 5． 4． 4． 3 IMS的支撐技術(shù)及研究熱點(diǎn) l 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 。 IMS智能水平 的提高依賴著人工智能技術(shù)的發(fā)展 。 但隨 著人們對生命科學(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 。 針對制造業(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 。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 。 （ 4） 信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 。 信息網(wǎng)絡(luò)是制造信息及知識(shí)流動(dòng)的通道 。 （ 5） 自律能力構(gòu)筑 。 強(qiáng)有力的知識(shí)庫和基于知識(shí)的模型是自律能力的基礎(chǔ) 。 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 。 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 。 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） 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