第6章先進制造模式12336.1計算機集成制造系統(CIMS)6.2虛擬制造技術6.3敏捷制造與并行工程返回第6章先進進制造模模式566.5綠色制造造技術6.6生物制造造技術返回46.4智能制造造與精益益生產6.1計算機集集成制造造系統((CIMS)6.1..1CIMS的內涵涵計算機集集成制造造系統((ComputerIntegratedManufacturingSystem,CIMS)是由由一個多多級計算算機控制制硬件結結構,配配合一套套訂貨、、銷售、、設計、、制造和和管理綜綜合為一一體的軟軟件系統統所構成成的全盤盤自動化化制造系系統。它它是在信信息技術術、自動動化技術術及制造造技術的的基礎上上,通過過計算機機技術把把分散在在產品設設計制造造過程中中各種孤孤立的自自動化子子系統有有機地集集成起來來,形成成適用于于多品種種、小批批量生產產,實現現整體效效益的集集成化和和智能化化制造系系統。計計算機集集成制造造系統((CIMS)是是基于計計算機集集成制造造(CIM)哲哲理而組組成的系系統,是是CIM思想想的物理理體現。。6.1..2CIMS的基本本組成下一頁返回6.1計算機集集成制造造系統((CIMS)1.CIMS體系分分系統CIMS通常是是由管理理信息系系統、產產品設計計與制造造工程設設計自動動化系統統、制造造自動化化(柔性性自動化化)系統統、質量量保證系系統以及及計算機機網絡和和數據庫庫系統6個部分分有機地地集成起起來的。。所以一一般說CIMS是由4個功能能分系統統和兩個個支撐分分系統組組成,圖6.1所示為其其6個分分系統及及其與外外部信息息的聯系系。企業業、工廠廠實施CIMS時會根根據具體體需求和和條件增增加或減減少某個個分系統統。下面面對此6個分系系統做一一簡要介介紹。(1)管管理信息息系統管理信息息系統是是CIMS的上上層管理理系統,,它不僅僅需要根根據廠情情、國情情和國際際市場的的需息做做出生產產決策、、確定生生產計劃劃和估算算產品成成本和生生產效益益,而且且需要做做出物料料、能源源、設備備、人員員的計劃劃安排,,保證生生產的正正常運行行。上一頁下一頁返回6.1計算機集集成制造造系統((CIMS)(2)產產品設計計與制造造工程設設計自動動化系統統產品設計計與制造造工程設設計自動動化系統統是計算算機輔助助產品設設計、制制造準備備及產品品性能測測試階段段的工作作,即常常說的CAD//CAPP/CAM系系統,,目的是是使產品品開發活活動更高高效、更更優質、、更自動動地進行行。(3)制制造自動動化或柔柔性制造造系統制造自動動化或柔柔性制造造系統是是CIMS中信信息流和和物料流流的結合合點,是是CIMS最終終產生經經濟效益益的聚集集地,可可以由數數控機床床、加工工中心、、清洗機機、測量量機、運運輸小車車、立體體倉庫、、多級分分式控制制(管理理)計算算機等設設備及相相應支持持軟件組組成。根根據產品品的工程程技術信信息、車車間層的的加工指指令,完完成對零零件毛坯坯加工的的作業調調度及制制造,使使產品制制造活動動優化、、周期短短、成本本低、柔柔性強。。(4)質質量保證證系統上一頁下一頁返回6.1計算機集集成制造造系統((CIMS)質量保證證系統包包括質量量決策、、質量檢檢測與數數據采集集、質量量評價、、控制與與跟蹤等等功能。。系統保保證從產產品設計計、制造造、檢驗驗到售后后服務的的整個過過程,從從而實現現產品的的高質量量、低成成本,提提高了企企業的競競爭力。。(5)計計算機網網絡分系系統計算機網網絡分系系統是支支持CIMS各各個分系系統的開開放型網網絡通信信系統,,其采用用國際標標準和工工業化標標準規定定的網絡絡協議,,可以實實現異種種機互聯聯和異構構局部網網絡及多多種網絡絡的互聯聯。以分分布為手手段,滿滿足各應應用分系系統對網網絡支持持服務的的不同需需求,支支持資源源共享、、分布處處理、分分布數據據庫、分分層遞階階和實時時控制。。(6)數數據庫分分系統數據庫分分系統是是支持CIMS各分系系統,覆覆蓋企業業全部信信息的數數據庫系系統,它它在邏輯輯上是統統一的,,在物理理上可以以是分布布的全局局數據管管理系統統,以實實現企業業數據共共享和信信息集成成。上一頁下一頁返回6.1計算機集集成制造造系統((CIMS)2.籠籠統分析析籠統地分分析,CIMS的組成成包含三三個要素素,即人人/機構構、經營營與技術術,如圖6..2所示。在在三要素素的相交交部分需需解決四四類集成成問題::3.總總體功能能的角度度分析如圖6--3所示,從從總體功功能的角角度分析析,CIMS的的組成主主要包括括以下4大部分分:6.1..3CIMS的技術術優勢(1)保保障和提提高了新新產品開開發的前前景CIMS(包括括并行工工程和虛虛擬制造造技術等等)使企企業提高高了產品品創新設設計的深深度,大大大有利利于提高高企業產產品的技技術含量量。CIMS建建立了企企業從產產品設計計、生產產制造、、經營管管理全方方位的計計算機集集成制造造環境,,做到了了企業信信息流、、物流、、資金流流的集成成。上一頁下一頁返回6.1計算機集集成制造造系統((CIMS)(2)縮縮短了新新產品的的上市周周期CIMS是一個個集成化化的生產產模式,,覆蓋了了市場分分析、經經營決策策、新產產品研制制、工程程設計、、加工制制造、庫庫存供應應、質量量保證、、售后服服務等整整個制造造業的活活動。在在這種環環境支持持下,通通過企業業信息的的快速流流動,縮縮短了產產品的設設計周期期。同時時,由于于在設計計時參考考了產品品的可制制造性等等特性,,在MIS及制制造自動動化系統統的支持持下,也也極大地地提高了了產品的的生產及及銷售效效率。這這些都保保證了企企業新產產品上市市周期的的顯著改改善。(3)經經營管理理科學化化,同時時降低了了產品的的成本在經營管管理方面面,使企企業的經經營決策策和生產產管理趨趨于科學學化,使使企業能能夠在市市場競爭爭中快速速、準確確地報價價,贏得得時間;;在實際際生產中中,解決決“瓶頸頸”問題題,減少少在制品品,同時時降低了了庫存資資金的占占用。調調查材料料表明,,采用計計算機集集成制造造系統后后,企業業新產品品的各項項因素發發生了明明顯的變變化,數數據變化化如表61所所示。上一頁返回6.2虛擬制造造技術6.2..1虛虛擬現實實虛擬現實實(VirtualReality,VR),又又稱靈境境、擬實實,是一一門高新新技術,,它采用用計算機機技術生生成一個個逼真的的,具有有視、聽聽、觸等等多種感感知的人人工媒體體空間((即人工工虛擬環環境),,使置身身于該環環境中的的人,可可以通過過各種多多媒體傳傳感交互互設備與與這一虛虛構的環環境進行行實時交交互作用用,產生生身臨其其境的感感覺。這這種虛擬擬環境既既可以是是真實世世界的模模擬體現現,也可可以是構構想中的的世界。。6.2..2虛虛擬制造造的概念念現在對虛虛擬制造造(VirtualManufacturing,VM)的定定義多種種多樣,,美國佛佛羅里達達大學GloriaJ.Wiens等人對對虛擬制制造的定定義側重重于虛擬擬制造與與實際制制造過程程的相似似性,認認為虛擬擬制造與與實際制制造一樣樣,只不不過是在在計算機機上執行行制造的的全過程程,其中中虛擬模模型是在在實際制制造之前前,下一頁返回6.2虛擬制造造技術用于對產產品的功功能及可可制造的的潛在問問題進行行預測,,而美國國空軍Wright實實驗室和和馬里蘭蘭大學EdwardLin的的定義則則側重于于虛擬制制造的仿仿真、建建模與分分析技術術和工具具的綜合合應用,,以增強強各層的的制造設設計能力力及生產產決策與與控制能能力。綜綜合以上上定義,,不難看看到,目目前對虛虛擬制造造技術的的研究正正處于不不斷的深深入、細細化之中中,因此此對其的的定義也也是在不不斷地完完善。6.2..3虛虛擬制造造系統的的體系結結構為了能夠夠“在計計算機里里進行制制造”,,VM將將提供供從產品品設計到到生產計計劃和制制造過程程優化的的建模和和模擬環環境。完完成這些些任務,,主要是是以下3種類型型的VM起著著特殊的的作用。。(1)以以產品設設計為中中心的VM(簡簡稱產品品設計型型VM))上一頁下一頁返回6.2虛擬制造造技術提供設計計工程師師設計產產品的設設計工具具和環境境,如面面向制造造的設計計(DFM)、、面向裝裝配的設設計(DFA))等并行行式設計計工具;;產品設設計型VM產產生的結結果包括括產品模模型、成成本估價價等,因因此可以以識別與與設計有有關的潛潛在問題題和判斷斷其優缺缺點(以以成本的的形式或或以其他他的形式式)。(2)以以工藝設設計為中中心的VM(簡簡稱工藝藝設計型型VM))以工藝技技術為中中心的VM可可以構造造生成工工藝規程程和生產產計劃、、規劃資資源需求求(新設設備采購購等),,并評價價這些計計劃的環環境;換換言之,,它可以以為工藝藝工程師師提供虛虛擬的制制造車間間現場環環境和設設備,使使之可以以分析、、改進生生產計劃劃和生產產工藝,,驗證NC程序序及物流流控制,,并提供供精確的的成本信信息和產產品供貨貨計劃表表。(3)以以控制為為中心的的VM((簡稱控控制型VM)VM虛虛擬環境境的體系系結構如圖6.4所示。上一頁下一頁返回6.2虛擬制造造技術6.2..4虛虛擬制造造的關鍵鍵技術虛擬制造造是近幾幾年來國國際上提提出的,,完整的的理論體體系還沒沒有形成成,其研研究尚處處于探索索階段。。雖然某某些基礎礎單元技技術已有有了較深深入的研研究,但但即使是是在歐、、美、日日等工業業發達國國家,目目前也主主要是分分析虛擬擬環境下下基礎單單元技術術的要求求,對其其進行理理論上的的研究。。美國自自然科學學基金((NSF)、美美國國家家標準和和技術研研究所((NIST)和和美國國國防部高高級研究究計劃署署(ARPA))資助與與支持下下的幾所所大學和和企業聯聯合研究究中心正正在進行行虛擬制制造各個個領域關關鍵技術術和系統統開發方方面的研研究。日日本東京京大學和和大阪大大學的研研究人員員1993年起起也在CIRP上發表表論文,,論述虛虛擬環境境下產品品建模的的需求及及其關鍵鍵技術、、虛擬制制造系統統體系結結構等方方面的研研究成果果。1.虛虛擬制造造哲理的的研究虛擬制造造哲理的的研究為為制造企企業實現現從精良良制造向向敏捷制制造的轉轉變提供供指導思思想。在在信息集集成的基基礎上,,通過組組織管理理、技術術、資源源和人機機集成實實現產品品開發過過程的集集成。上一頁下一頁返回6.2虛擬制造造技術2.虛虛擬制造造技術層層虛擬制造造技術的的研究為為虛擬制制造的實實施與虛虛擬制造造系統的的建立提提供理論論和技術術上的支支持。它它由3大大主體技技術群((建模技技術群、、仿真技技術群、、控制技技術群))和一個個支撐技技術群((為3大大主體技技術群的的實施提提供支持持)組成成。(1)建建模技術術群建模技術術群是指指用來開開發虛擬擬制造系系統中各各種模型型的所有有技術與與方法,,主要包包括以下下幾個方方面的內內容。(2)仿仿真技術術群仿真技術術群是指指運行和和操作構構成虛擬擬制造系系統的各各種模型型的所有有方法和和技術。。分布式式交互仿仿真技術術和虛擬擬現實技技術在仿仿真中的的應用是是虛擬制制造對仿仿真提出出的新要要求。上一頁下一頁返回6.2虛擬制造造技術(4)支支撐技術術群支撐技術術群是指指支持虛虛擬制造造系統開開發、控控制與運運行的基基礎性技技術,主主要包括括以下幾幾個方面面的內容容。3.虛虛擬制造造原型系系統層在虛擬制制造哲理理和技術術研究的的基礎上上,虛擬擬制造原原型系統統的研究究和開發發可以從從以下3個方面面進行。。4.虛虛擬制造造集成開開發平臺臺層在理論研研究和虛虛擬制造造原型系系統的開開發的基基礎上,,從集成成開發平平臺的要要求出發發,對虛虛擬制造造的通用用功能、、模塊以以及子系系統等方方面進行行歸納整整理,構構造虛擬擬制造集集成開發發平臺,,以適應應靈活方方便地建建立針對對不同產產品和制制造環境境的虛擬擬制造系系統的需需求,研研究內容容如下。。上一頁下一頁返回6.2虛擬制造造技術6.2..5虛虛擬制造造技術在在制造業業中的應應用虛擬制造造技術在在制造業業中的應應用:首首先在軍軍事、航航空航天天、汽車車領域中中獲得成成功的應應用。例例如波音音飛機公公司777飛機機的設計計,就是是采用虛虛擬制造造技術的的典型范范例,開開發周期期從通常常的8年年減少到到5年,,設計、、裝機、、測試均均在計算算機中完完成模擬擬,保證證一次試試制成功功。虛擬擬制造在在汽車領領域的應應用涉及及汽車的的整個生生命周期期,它可可以在汽汽車生產產設備、、工裝和和模具,,甚至校校車的設設計之前前,很容容易地對對生產系系統和工工藝過程程進行建建模、修修改、分分析及優優化。上一頁返回6.3敏捷制造造與并行行工程6.3..1敏敏捷制造造1.敏敏捷制造造AM的的內涵涵及定義義隨著市場場經濟的的發展和和經濟全全球化的的到來,,以及人人們對產產品的追追求趨于于多樣化化、個性性化,以以前表現現在流水水線生產產、規模模經濟、、產品標標準化、、高效低低成本的的大規模模生產模模式,在在新的市市場環境境下,其其一些固固有的局局限性已已突現出出來。追追隨具有有多樣化化需求的的細分市市場,并并盡量滿滿足這些些細分市市場中不不斷變化化的需求求,實現現產品多多樣化,,需要制制造過程程的靈活活性和多多樣性。。敏捷制制造正是是適應這這一環境境而產生生的新的的生產模模式,并并表現出出強有力力的發展展勢頭。。AM的的基本本思想就就是通過過把靈活活的動態態聯盟、、先進和和實用的的柔性制制造技術術和高素素質的勞勞動者三三者有機機地結合合起來,,從而使使企業能能夠從容容的應付付快速和和不可預預測的市市場需求求,獲得得企業的的長期經經濟利益益。AM的一一個關鍵鍵概念是是敏捷性性,敏捷捷性能使使企業以以更快的的速度、、更好的的質量、、更低的的成本以以及更優優質的服服務來贏贏得市場場競爭。。下一頁返回6.3敏捷制造造與并行行工程2.敏敏捷制造造關鍵技技術(1)虛虛擬制造造(VirtualManufacturing,VM)敏捷制造造企業追追求的目目標是對對用戶需需求做出出快速響響應,虛虛擬制造造是實現現這一目目標的有有效途徑徑。實現現虛擬制制造的主主要手段段是仿真真:在產產品的設設計周期期,借助助建模和和仿真技技術及時時模擬出出產品在在整個生生命周期期的各種種活動,,可以對對產品的的配置((包括零零件、部部件、整整機裝配配)、構構造(結結構布局局、干涉涉檢查))進行仿仿真。VMS))的集成成。(2)快快速原型型制造快速原型型制造((RPM)是將將計算機機輔助設設計(CAD))、計算算機輔助助制造((CAM)、計計算機數數字控制制(CNC)、、激光、、精密伺伺服驅動動和新材材料等先先進技術術集成于于一體的的技術,,其核心心是基于于數字化化的新型型成形技技術。上一頁下一頁返回6.3敏捷制造造與并行行工程雖然快速速成形技技術問世世不長,,但由于于它給制制造業帶帶來的巨巨大效益益,使得得這一技技術的應應用日益益廣泛,,成為現現代先進進制造技技術中的的一項支支柱技術術。3.敏敏捷制造造產品實實現過程程敏捷制造造技術的的三個核核心是::逆向工工程(ReverseEngineering))、分析析建模((AnalyticalModeling)和固固體自由由構成((So1idFreedomFabrication))。逆向向工程是是指從一一個部件件實物創創建其計計算機模模型。分分析建模模意指確確定制造造過程參參數和利利用計算算機仿真真預測部部件性能能。固體體自由構構成表示示從計算算機模型型直接生生產原型型和功能能部件::只容許許極少量量的浪費費,少數數幾個過過程工序序,極小小量的修修正。4.敏敏捷制造造環境下下的系統統集成敏捷性是是企業在在未來市市場競爭爭中保持持優勢的的前提。。上一頁下一頁返回6.3敏捷制造造與并行行工程敏捷制造造正是為為了實現現企業生生產制造造的敏捷捷性,采采用現代代通信手手段,通通過快速速配置各各種資源源,以有有效和協協調的方方式響應應用戶需需求的一一種新的的企業發發展戰略略。它強強調把動動態靈活活的虛擬擬組織、、先進的的擬實制制造技術術和高素素質的人人員進行行有機的的結合,,使企業業在快速速變化的的市場環環境中取取得長期期效益。。5.敏敏捷企業業的互相相合作————動動態聯盟盟基于我國國企業絕絕大部分分是專業業配套廠廠,即生生產零部部件的企企業,我我們可以以建立一一種以信信息或技技術為基基礎的企企業聯盟盟(即以以一個核核心企業業為盟主主,在一一定地區區內,一一定行業業領域內內相關企企業組成成的一種種生產加加工型的的企業聯聯盟)。。在主要要的業務務范圍內內,盟主主和成員員相對穩穩定,只只是當出出現某個個較特殊殊的業務務時,才才擴展到到一些新新成員。。成員企企業也應應有自己己的相對對獨立性性,也有有自己的的業務開開拓領域域。但是是這些獨獨立性應應在不違違背盟約約的基礎礎上實現現,明確確的責任任機制和和約束機機制是企企業之間間共同利利益及正正常業務務發展的的重要保保證。上一頁下一頁返回6.3敏捷制造造與并行行工程(1)動動態聯盟盟的組織織實施要要點(2)動動態聯盟盟企業的的任務分分配與控控制6.敏敏捷制造造的發展展趨勢實施敏捷捷制造的的過程是是制造業業在現有有基礎上上不斷提提高的平平滑轉變變過程,,而目前前對敏捷捷制造的的研究剛剛剛興起起,完整整的理論論體系尚尚未形成成,其實實施方法法、手段段和途徑徑仍有待待進一步步探索。。因此,,美國等等國政府府對敏捷捷制造的的開發與與應用給給予了高高度重視視,資助助許多研研究單位位開發實實現敏捷捷制造的的參考模模型和支支持工具具,并鼓鼓勵在不不同行業業進行示示范應用用,以期期望在邊邊研究邊邊應用的的過程中中積累經經驗,完完善敏捷捷制造工工具產品品,為更更多的行行業、企企業應用用打下基基礎。上一頁下一頁返回6.3敏捷制造造與并行行工程6.3..2并并行工程程并行工程程(ConcurrentEngineering)又又稱同步步工程或或并行設設計。傳傳統制造造業中產產品的開開發過程程沿用串串行生產產模式,,遵循““需求分分析————方案案設計————產產品設計計————加工計計劃控制制————加工、、裝配、、檢測————實實驗驗證證————修改””的流程程。這種種方法在在設計早早期不能能全面考考慮下游游的可制制作性、、可裝配配性和質質量保證證等多種種因素,,只有在在制造后后期才能能發現制制造的產產品存在在很多缺缺陷,這這必須要要求對設設計進行行更改,,造成了了從概念念設計到到加工制制造、實實驗修改改的大循循環,而而且可能能在不同同環節多多次重復復這一過過程,使使得設計計改動量量大,產產品開發發周期長長,成本本高,難難以滿足足激烈的的市場競競爭的需需求。并并行工程程是解決決這些問問題的有有效方案案。上一頁下一頁返回6.3敏捷制造造與并行行工程1.并并行工程程的含義義與特點點1988年,美美國國防防分析研研究所((簡稱IDA))為了改改進國防防武器和和軍用產產品的生生產,縮縮短生產產周期,,降低成成本,首首次提出出了并行行工程的的概念,,即并行行工程是是對產品品及其相相關過程程(包括括制造和和支持過過程)進進行集成成并行設設計的系系統化工工作模式式,這種種方法要要求產品品開發人人員在設設計一開開始就考考慮產品品整個周周期(從從概念形形成到報報廢)中中的各種種因素,,包括質質量、成成本、進進度及用用戶需求求等,以以便最大大限度提提高產品品的開發發效率和和一次性性成功率率。因此此,并行行工程所所針對的的是整個個產品開開發及其其生命周周期,它它強調在在產品開開發早期期,組織織多種職職能協同同工作的的項目組組,使有有關人員員從一開開始就獲獲得對新新產品需需求的要要求和信信息,積積極研究究涉及本本部門的的工作業業務,并并將所需需要求提提供給設設計人員員,使許許多問題題在開發發早期就就能得到到解決。。圖6.7和圖6.8所示說明明了一個個產品開開發過程程中產品品設計、、工藝設設計、材材料采購購和市場場方案分分別按照照串行和和并行兩兩種模式式安排示示意。上一頁下一頁返回6.3敏捷制造造與并行行工程通過對圖圖6.7和圖6.8對對比,我我們可以以很清楚楚地看到到并行工工程和串串行工程程顯著地地區別就就是各個個階段之之間前后后順序的的不同::串行工工程強調調的是一一個階段段結束之之后,把把輸出作作為下一一個階段段的輸入入,依次次往下進進行,若若后一階階段發生生了問題題還需要要反饋到到前面階階段進行行解決;;并行工工程強調調的是在在上一個個階段進進行的時時候就要要對以后后的相關關階段進進行分析析和考慮慮,并不不是單純純的上、、下游關關系,這這種模式式可以很很好地避避免返工工浪費。。2.并行行工程的的核心技技術和關關鍵要素素(1)并并行工程程的核心心技術并行工程程是一種種系統化化、集成成化的產產品開發發模式,,其核心心就是組組建集成成產品開開發團隊隊(簡稱稱IPT)和產產品開發發過程重重構。1)集成成化開發發團隊((IPT)上一頁下一頁返回6.3敏捷制造造與并行行工程2)產品品開發過過程重構構并行工程程和串行行工程開開發方式式的本質質區別就就是并行行工程把把產品開開發過程程中的各各個子過過程看成成了一個個集成的的過程,,是從全全局優化化的角度度對這個個集成過過程進行行管理和和控制,,并且對對已發生生的過程程進行不不斷的改改進。由由于IPT打破破了傳統統的功能能部門的的界限,,所以產產品開發發過程之之間也就就沒有了了嚴格的的界限,,這使得得產品開開發過程程中的活活動具有有了高度度的隨機機性。(2)并并行工程程的關鍵鍵要素通過上文文對并行行工程和和串行工工程的對對比分析析,我們們了解到到如果想想要成功功的實施施并行工工程,就就需要對對下面幾幾個方面面進行改改進:(3)并并行工程程的發展展前沿上一頁返回6.4智能制造造與精益益生產6.4..1智智能制造造系統((IMS)1.智智能制造造產生的的背景當今世界界各國的的制造業業活動趨趨向于全全球化,,制造、、經營活活動、開開發研究究等都在在向多國國化發展展,為了了有效地地進行國國際間信信息交換換及世界界先進制制造技術術共享,,各國的的企業都都希望以以統一的的方式來來交換信信息和數數據。因因此,必必須開發發出一個個快速有有效的信信息交換換工具,,創建并并促進一一個全球球化的公公共標準準來實現現這一目目標。2.智智能制造造系統的的含義和和特征(1)智智能制造造系統的的含義智能制造造系統((IntelligentManufacturingSystem,IMS)是是一種由由智能機機器和人人類專家家共同組組成的人人機一體體化智能能系統,,它在制制造過程程中能以以一種高高度柔性性的方式式,借助助計算機機模擬人人類專家家的智能能活動進進行分析析、推理理、判斷斷、構思思和決策策等,從從而取代代或者延延伸制造造環境中中人的部部分腦力力勞動。。同時,,收集、、存儲、、完善、、共享、、集成和和發展人人類專家家的智能能。下一頁返回6.4智能制造造與精益益生產(2)智智能制造造系統的的特點1)自組組織能力力系統中的的各種智智能機器器能夠按按照工作作任務的的要求,,自行集集結成一一種最合合適的結結構,并并按照最最優的方方式運行行。自組組織能力力是IMS的一一個重要要標志。。2)自律律能力能根據周周圍環境境和自身身作業狀狀況的信信息進行行監測和和處理,,并根據據處理結結果自行行調整控控制策略略,以采采用最佳佳行動方方案。這這種自律律能力使使整個制制造系統統具備抗抗干擾、、自適應應和容錯錯等能力力。3)自學學習和自自維護能能力能以原有有的專家家知識為為基礎,,在實踐踐中不斷斷進行學學習,完完善系統統知識庫庫,并刪刪除庫中中有誤的的知識,,使知識識庫趨向向最優。。同時,,還能對對系統故故障進行行自我診診斷、排排除和修修復。4)整個個制造系系統的智智能集成成上一頁下一頁返回6.4智能制造造與精益益生產3.智智能制造造系統的的關鍵技技術理論上智智能制造造系統與與人類的的知識積積累密切切相關,,歸納起起來包括括以下幾幾個方面面:(1)知知識庫的的建立人類的發發展過程程是知識識發展和和積累的的過程,,整理歸歸納其中中的經驗驗和教訓訓后便可可建立較較完整的的知識庫庫,從而而使人們們在生產產中少走走了許多多彎路,,使決策策更加準準確。(2)代代替人類類工作的的機器人人的研究究機械工業業的發展展過程是是人類從從繁重勞勞動中解解脫出來來的過程程,許多多環境惡惡劣的工工作均需需要有機機器來代代替。上一頁下一頁返回6.4智能制造造與精益益生產4.智智能制造造系統中中人類的的智能結結點從智能制制造系統統的描述述與分析析出發,,同時考考慮到便便于操作作,我們們把智能能結點定定義為::智能結結點為在在不確定定性環境境中能自自主完成成一定任任務的實實體。自自主性并并不意味味著完全全獨立,,而是指指在必要要時,能能自動地地向其他他智能結結點請求求提供服服務和支支持。因因此,人人類專家家、智能能CAD系統、、智能加加工單元元等,都都可以看看作是智智能制造造系統中中的智能能結點。。上一頁下一頁返回6.4智能制造造與精益益生產(1)智智能制造造系統中中人的作作用對于人工工智能((AI))的研究究,一開開始就未未能擺脫脫制造機機器生物物的思想想,即““機器智智能化””。這種種以“自自主”系系統為目目標的研研究路線線,嚴重重地阻礙礙了AI研究的的進展,,國、內內外有許許多學者者都意識識到這一一點,如如人工智智能的鼻鼻祖Feigenbuam和和Newell,國國內的錢錢學森等等,他們們不約而而同地從從計算機機角度出出發,提提出了人人與計算算機相結結合的智智能系統統新概念念。目前前國外對對多媒體體及靈境境技術研研究進行行了大量量投資,,日本的的第五代代智能計計算機研研制計劃劃的擱淺淺等事例例,就是是對智能能系統研研究目標標有所改改變的證證明。(2)人人機一體體化系統統的基本本概念A.M..Laper等等人綜合合分析了了機械科科學的發發展狀況況,在結結合現代代科學最最新發展展成果的的基礎上上,提出出人機一一體化系系統科學學與技術術的基本本概念及及理論體體系,對對“人機機一體化化系統””(HumachineSystem)作作下定義義:所謂謂人機一一體化系系統,就就是采取取以人為為中心,,人—機機械一體體上一頁下一頁返回6.4智能制造造與精益益生產的技術路路線,人人與機器器處在平平等合作作的地位位,人與與機器共共同組成成一個系系統,各各自執行行自己最最擅長的的工作,,人與機機器共同同認識、、共同感感知、共共同決策策、共同同工作,,從而突突破傳統統的“人人工智能能系統””的概念念,形成成達到甚甚至超過過人的能能力乃至至智力的的“超智智能”((SuperhumanIntelligence)系系統。其其核心內內容是強強調人在在系統中中的重要要性,重重新安排排人與機機械的位位置,突突破現有有系統將將人排除除在外的的舊格局局,研究究新型的的人與機機械的關關系,開開發新一一代的機機械系統統————人機一一體化系系統。5.智智能制造造系統在在國內外外的發展展現狀6.4..2精精益生產產(LP)技術術1.精精益生產產的產生生與發展展精益生產產(LeanProduction,LP)來源源于日本本的豐田田生產方方式,它它是美國國麻省理理工學院院根據題題為《國國際汽車車計劃》》的研究究中總結結出日本本企業成成功經驗驗后提出出的一個個概念,,在我國國稱為精精益生產產精良生生產。上一頁下一頁返回6.4智能制造造與精益益生產之所以稱稱為“精精益”,,是因為為它與大大量生產產方式相相比,一一切投入入都大為為減少————工工廠中的的工作人人員、生生產占用用的場地地和設備備投資都都減半,,用一半半的時間間就能開開發出新新的產品品,所用用的開發發新產品品的工程程設計時時間也減減半。此此外,它它所需要要的現場場庫存至至少可以以節省一一半以上上,廢品品也大大大減少,,產品的的品種不不僅多而而且不斷斷變化。。2.精精益生產產的內涵涵與基本本特點(1)精精益生產產的內涵涵精益生產產是通過過在系統統結構、、人員組組織、運運行方式式和市場場供求等等方面的的變革,,使生產產系統能能很快適適應用戶戶需求的的不斷變變化,并并能使生生產過程程中一切切無用、、多余的的東西被被精簡,,最終達達到包括括市場供供銷在內內的生產產的各方方面最好好的結果果。上一頁下一頁返回6.4智能制造造與精益益生產3.精精益生產產在我國國的推廣廣及應用用精益生產產方式產產生于日日本經濟濟基礎薄薄弱之時時,當時時日本國國內資金金緊缺,,市場需需求不旺旺且變化化無常,,而目前前我國企企業主要要也是面面臨這兩兩方面的的問題,,生產管管理和生生產方式式越來越越被企業業家所重重視,他他們認識識到管理理可以創創造越來來越大的的效益,,而投入入卻很小小。當前前我國絕絕大多數數企業在在管理方方面與世世界先進進水平還還存在很很大的差差距,精精益生產產可以使使他們根根據自己己的實際際情況,,改進完完善管理理體系。。當前實實施精益益生產有有一個較較好的基基礎,全全面質量量管理((TOM)、看看板管理理等精益益技術在在我國很很多企業業已經得得到不同同程度的的應用,,如何根根據本企企業的實實際情況況,正確確使用這這些工具具以及將將這些管管理技術術結合起起來,最最終達到到消除浪浪費的目目的是我我國企業業應該著著重思考考的問題題。精益益生產作作為一種種新的生生產方式式,在技技術上已已經基本本成熟,,在我國國已經有有了一些些很好實實施精益益生產的的企業做做出了很很好的典典范,而而且有一一批精益益思想者者和精益益實踐者者,他們們在實踐踐過程中中結合中中國的國國情,使使精益生生產理論論不斷完完善。上一頁下一頁返回6.4智能制造造與精益益生產4.精精益生產產在推廣廣中應注注意的問問題精益生產產方式在在先進的的工業化化國家中中已得到到廣泛的的推廣和和實施,,也是我我國大部部分企業業所面臨臨生存與與發展問問題的最最好解決決方法。。上一頁返回6.5綠色制造造技術6.5..1綠綠色制造造的基本本概念所謂綠色色制造,,是一種種綜合考考慮環境境影響和和資源效效率的現現代制造造模式,,其目標標是使產產品從設設計、制制造、包包裝、運運輸、使使用到報報廢處理理的整個個產品生生命周期期中,對對環境負負面的影影響極小小,資源源利用率率極高,,并使企企業經濟濟效益和和社會效效益協調調優化。。這體現現出一個個基本觀觀點,那那就是制制造系統統中導致致環境污污染的根根本原因因是資源源消耗和和廢棄物物的產生生,因此此,綠色色制造的的定義體體現了資資源和環環境兩者者不可分分割的關關系。所所以,綠綠色制造造涉及的的問題包包括三個個方面::一是制制造問題題,包括括產品生生命周期期全過程程;二是是環境保保護問題題;三是是資源優優化利用用問題。。綠色制制造就是是這三部部分內容容的交叉叉。下一頁返回6.5綠色制造造技術6.5..2綠綠色制造造的研究究現狀綠色制造造(GreenManufacturing,,GM))又稱環環境意識識制造EnvironmentallyConsciousManufacturing,ECM)、、面向環環境的制制造(ManufacturingforEnvironment,,MFE)等。。綠色制制造有關關內容的的研究可可追溯到到20世世紀80年代,,但比較較系統地地提出綠綠色制造造的概念念、內涵涵和主要要內容的的文獻是是美國制制造工程程師學會會(SME)于于1996年發發表的關關于綠色色制造的的專門藍藍皮書《《GreenManufacturing》。6.5..3綠綠色制造造的研究究內容綠色制造造的主要要內容包包括:綠綠色設計計、綠色色資源、、綠色生生產、綠綠色包裝裝和綠色色回收處處理。1.綠綠色設計計上一頁下一頁返回6.5綠色制造造技術綠色設計計是實施施綠色制制造的關關鍵。綠綠色設計計存在于于產品的的整個生生命周期期的各個個階段,,包括設設計、選選材、生生產、包包裝、運運輸、使使用及報報廢處理理,這些些都必須須考慮其其對資源源和環境境的影響響。在充充分考慮慮產品的的功能、、質量和和成本的的同時,,著重考考慮產品品的環境境屬性,,使得產產品及其其制造過過程、使使用過程程和報廢廢處理后后,對環環境的總總體影響響最小,,同時資資源的消消耗也降降到最低低。2.綠綠色資源源的選用用資源包括括原材料料和能源源。原材料的的選用,,應盡量量選用儲儲量豐富富、可再再生的綠綠色材料料,少用用或不用用稀缺材材料,有有些材料料雖可再再生,但但使用后后會對環環境造成成破壞,,如樹木木,這種種材料也也要盡量量少用。。總之,,選用的的材料要要在生產產、使用用過程及及其廢棄棄后,對對環境的的影響最最小,對對人體無無害,并并且易回回收、易易處理、、易降解解、可循循環利用用。上一頁下一頁返回6.5綠色制造造技術3.綠綠色制造造工藝技技術的研研究和開開發綠色制造造工藝就就是盡量量采用原原材料和和能源消消耗少、、廢棄物物少、對對環境污污染小的的工藝方方法。4.綠綠色包裝裝技術綠色包裝裝就是從從環境保保護的角角度,優優化產品品包裝方方案,使使得資源源消耗和和廢棄物物最少。。包裝材材料要選選擇無毒毒、無害害、可再再生的材材料,發發展紙包包裝,開開發各種種替代塑塑料薄膜膜的防潮潮、保鮮鮮紙包裝裝制品,,包裝結結構上盡盡量做到到減少材材料的消消耗,包包裝的廢廢棄物應應可回收收重用、、循環再再生或可可降解。。5.綠綠色回收收處理產品的生生命周期期終結后后,若不不回收處處理,將將造成資資源浪費費和環境境污染。。因此,,報廢的的產品要要及時回回收處理理,如經經過拆卸卸,有的的零部件件可以重重新利用用,可節節省大量量的原材材料,有有的可循循環再生生或可降降解。上一頁下一頁返回6.5綠色制造造技術6.5..4綠綠色制造造的發展展趨勢綠色制造造近年來來的研究究非常活活躍,研研究內容容體系也也正在形形成,其其發展趨趨勢為以以下幾個個方面::1.全全球化————綠綠色制造造的研究究和應用用將越來來越體現現全球化化的特征征和趨勢勢2.社社會化————需需要形成成綠色制制造的社社會支撐撐系統綠色制造造的研究究和實施施需要全全社會的的共同努努力和參參與,以以建立綠綠色制造造所必需需的社會會支撐系系統。企業要真真正有效效地實施施綠色制制造,必必須考慮慮產品壽壽命終結結后的處處理,這這就可能能導致企企業、產產品、用用戶三者者之間新新型集成成關系的的形成。。例如,,有人就就建議,,需要回回收處理理的主要要產品,,如汽車車、冰箱箱、空調調、電視視機等,,用戶只只了使用用權,而而企業擁擁有所有有權,有有責任進進行產品品報廢后后的回收收處理。。上一頁下一頁返回6.5綠色制造造技術3.集集成化————更更加注重重系統技技術和集集成技術術的研究究綠色制造造涉及產產品生命命周期全全過程,,涉及企企業生產產經營活活動的各各個方面面,因而而是一個個復雜的的系統工工程問題題。因此此要真正正有效地地實施綠綠色制造造,必須須從系統統的角度度和集成成的角度度來考慮慮和研究究綠色制制造中的的有關問問題。4.并并行化————綠綠色并行行工程將將可能成成為綠色色產品開開發的有有效模式式綠色設計計今后仍仍將是綠綠色制造造中的關關鍵技術術。綠色色設計今今后的一一個重要要趨勢就就是與并并行工程程結合,,從而形形成一種種新的產產品設計計和開發發模式綠綠色并行行工程。。5.智智能化————人人工智能能和智能能制造技技術將在在綠