第9章先進制造新概念第9章先進制造新概念19.1智能制造9.1.1智能制造研究的背景市場的因素

技術(shù)進步因素9.1.2智能制造的含義

智能制造技術(shù)是指在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，以一種高度柔性與高度集成的方式，通過計算機模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承與發(fā)展的技術(shù)。

9.1智能制造9.1.1智能制造研究的背景29.1智能制造智能制造系統(tǒng)基于IMT的制造系統(tǒng)(IMS)則是一種借助計算機，綜合應用人工智能技術(shù)、智能制造設(shè)備、agent技術(shù)、材料技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)。在國際標準化和互換性的基礎(chǔ)上，使得制造系統(tǒng)中的經(jīng)營決策、生產(chǎn)規(guī)劃、作業(yè)調(diào)度、制造加工和質(zhì)量保證等各個子系統(tǒng)分別智能化，成為網(wǎng)絡(luò)集成的高度自動化制造系統(tǒng)。9.1智能制造智能制造系統(tǒng)39.1智能制造智能制造系統(tǒng)的特點制造系統(tǒng)的自組織能力制造系統(tǒng)的自律能力自學習和自維護能力整個制造環(huán)境的智能集成9.1智能制造智能制造系統(tǒng)的特點49.1智能制造9.1.3智能制造研究的支撐技術(shù)1.人工智能技術(shù)2.并行工程3.虛擬制造技術(shù)9.1智能制造9.1.3智能制造研究的支撐技術(shù)59.1智能制造9.1.4智能制造研究的內(nèi)容1.智能制造理論和系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)2.智能制造單元技術(shù)的集成1)智能設(shè)計。應用并行工程和虛擬制造技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品的并行智能設(shè)計。

2)生產(chǎn)過程的智能規(guī)劃。在現(xiàn)有的檢索式、半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究和開發(fā)創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)，使之面向IMS。

3)生產(chǎn)過程的智能調(diào)度。

4)智能監(jiān)測、診斷和補償。

5)生產(chǎn)過程的智能控制。

6)智能質(zhì)量控制。

7)生產(chǎn)與經(jīng)營的智能決策。9.1智能制造9.1.4智能制造研究的內(nèi)容69.1智能制造

3.智能機器的設(shè)計

智能機器是IMS中模擬人類專家智能活動的工具之一，因此，對智能機器的研究在IMS研究中占有重要的地位。IMS常用的智能機器包括智能機器人、智能加工中心、智能數(shù)控機床和自動引導小車(AGV)等。9.1智能制造

3.智能機器的設(shè)計79.1智能制造9.1.5日本智能制造系統(tǒng)國際合作計劃從1995年開始，IMS計劃進入全面實施階段，總投資為40億美元，到目前為止共批準了12個項目：

1)面向21世紀的全球制造業(yè)的企業(yè)集成——全球人21（Globeman21）。

2)具有分布、自律、敏捷、仿生、分形等特點的下一代制造系統(tǒng)（NGMS）。

3)全能制造系統(tǒng)（HMS）。

4)知識系統(tǒng)化（GNOSIS）。

5)變結(jié)構(gòu)物料儲運系統(tǒng)（MMHS）。

6)快速產(chǎn)品開發(fā)（RPD）。

7)人機共存系統(tǒng)的組織問題（HUMACS）。

8)創(chuàng)新型和智能型現(xiàn)場工廠建設(shè)研究（IGT）。

9)數(shù)字化模具設(shè)計系統(tǒng)（3DS）。

10)智能復合產(chǎn)品。

11)人的感覺因素對產(chǎn)品全生命周期的影響（INCOMPRO）。

12)適用于全球分布式企業(yè)設(shè)計、規(guī)劃、運行的建模與仿真環(huán)境（MISSION）。9.1智能制造9.1.5日本智能制造系統(tǒng)國際合作計劃89.1智能制造9.1.6中國國家自然科學基金重點項目“智能制造技術(shù)基礎(chǔ)”的研究項目背景研究成果與特色9.1智能制造9.1.6中國國家自然科學基金重點項目“智能制99.2敏捷制造9.2.1基本概念定義以柔性生產(chǎn)技術(shù)和動態(tài)組織結(jié)構(gòu)為特點，以高素質(zhì)、協(xié)同良好的工作人員為核心，實施企業(yè)間網(wǎng)絡(luò)集成，形成快速響應市場的社會化制造體系。9.2敏捷制造9.2.1基本概念109.2敏捷制造9.2.2敏捷制造的特征(1)與其他先進制造模式相比較，敏捷制造的主要特征

1)以滿足用戶要求，獲得利潤為目標。

2)以競爭能力和信譽為依據(jù)，選擇組成動態(tài)公司的合作伙伴。

3)基于合作間的相互信任、分工協(xié)作、共同目標來有力地增強整體實力。

4)把知識、技藝、信息投入最底層生產(chǎn)線。

9.2敏捷制造9.2.2敏捷制造的特征119.2敏捷制造(2)與傳統(tǒng)的大量生產(chǎn)方式相比，敏捷制造主要特征

1)全新的企業(yè)合作關(guān)系——虛擬企業(yè)(virtualenterprise)或動態(tài)聯(lián)盟。

2)大范圍的通訊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在信息交換和通訊聯(lián)系方面，必須有一個能將正確的信息在正確的時間送給正確的人的“準時信息系統(tǒng)”(justintimeinformationsystem)，作為靈活的管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通過信息高速公路與國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將全球范圍的企業(yè)相聯(lián)。

3)為訂單而設(shè)計、為訂單而制造的生產(chǎn)方式。

4)高度柔性的、模塊化的、可伸縮的生產(chǎn)制造系統(tǒng)。這種柔性生產(chǎn)系統(tǒng)往往規(guī)模有限，但成本與批量無關(guān)，在同一系統(tǒng)內(nèi)可生產(chǎn)出的產(chǎn)品品種是無限的。

5)柔性化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計方法。

6)“高質(zhì)量”的產(chǎn)品。敏捷制造的質(zhì)量觀念已變成使整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)的用戶滿意，企業(yè)將質(zhì)量跟蹤持續(xù)到產(chǎn)品報廢為止。

9.2敏捷制造(2)與傳統(tǒng)的大量生產(chǎn)方式相比，敏捷制造主要129.2敏捷制造

7)有知識、有技術(shù)的人是企業(yè)成功的關(guān)鍵因素。在敏捷企業(yè)中，認為解決問題靠的是人，不是單純的技術(shù)，敏捷制造系統(tǒng)的能力將不受限于設(shè)備，而只受限于勞動者的想像力、創(chuàng)造力和技能。

8)基于信任的雇傭關(guān)系。雇員與雇主之間將建立一種新型的“社會合同”的關(guān)系，大家能意識到為了長遠利益而和睦相處。

9)基于任務的組織與管理。敏捷制造企業(yè)的基層單位是“多學科群體”(multidisciplineteam)的項目組，是以任務為中心的一種動態(tài)組合，敏捷企業(yè)強調(diào)權(quán)力分散，把職權(quán)下放到項目，提倡“基于統(tǒng)觀全局的管理”模式，要求各個項目組都能了解全局的遠景，胸懷企業(yè)全局，明確工作的目標和任務的時間要求，而完成任務的中間過程則完全可以自主。

10)對社會的正效應。大量生產(chǎn)方式通常只關(guān)心企業(yè)本身效益，不關(guān)心對社會的影響，所以通常會帶來不同程度的環(huán)境污染，能源浪費及失業(yè)等社會問題。而敏捷制造則要全面消除企業(yè)生產(chǎn)給社會造成的不利影響，企業(yè)必須完全服務于社會。9.2敏捷制造

7)有知識、有技術(shù)的人是企業(yè)成功的關(guān)鍵因139.2敏捷制造圖9-1一個跨國虛擬企業(yè)的結(jié)構(gòu)

9.2敏捷制造圖9-1一個跨國虛擬企業(yè)的結(jié)構(gòu)149.2敏捷制造虛擬企業(yè)的特點1)功能的虛擬化。2)組織的虛擬化。3)地域的虛擬化。9.2敏捷制造虛擬企業(yè)的特點159.2敏捷制造9.2.3敏捷制造研究的內(nèi)容分布式數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)；分布式群決策軟件子系統(tǒng)；智能控制子系統(tǒng)；智能傳感器子系統(tǒng)；基于知識的人工智能研究；快速合作子系統(tǒng)；工廠網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)；企業(yè)集成子系統(tǒng)；用戶交互子系統(tǒng)；人與技術(shù)接口子系統(tǒng)；教育培訓子系統(tǒng)；模塊化可重構(gòu)的硬件子系統(tǒng)；仿真與建模子系統(tǒng)；廢物處理和消除子系統(tǒng)；零故障方法學子系統(tǒng)；節(jié)能子系統(tǒng)；動態(tài)合作子系統(tǒng)；性能測量與評價子系統(tǒng)。9.2敏捷制造9.2.3敏捷制造研究的內(nèi)容169.2敏捷制造9.2.4國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及應用(1)國外研究現(xiàn)狀及應用(2)我國敏捷制造的發(fā)展策略9.2敏捷制造9.2.4國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及應用179.3并行工程9.3.1基本概念定義并行工程(concurrentengineering，CE)是近年來國際制造業(yè)中興起的一種新型企業(yè)組織管理理論，旨在提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和縮短開發(fā)周期。目前，人們普遍采用R.I.Winner在國防分析研究所(IDA)R338研究報告中的定義：“并行工程是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造過程和支持過程)進行并行，一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者們從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期(從概念形成到產(chǎn)品報廢)中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度與用戶要求。”9.3并行工程9.3.1基本概念189.3并行工程并行工程的特點與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比，并行工程主要特點為：設(shè)計的出發(fā)點是產(chǎn)品的整個生命周期的技術(shù)要求；并行設(shè)計組織是一個包括設(shè)計、制造、裝配、市場銷售、安裝及維修等各方面專業(yè)人員在內(nèi)的多功能設(shè)計組，其設(shè)計手段是一套具有CAD、CAM、仿真、測試功能的計算機系統(tǒng)，它既能實現(xiàn)信息集成，又能實現(xiàn)功能集成，可在計算機系統(tǒng)內(nèi)建立一個統(tǒng)一的模型來實現(xiàn)以上功能；并行設(shè)計能與用戶保持密切對話，可以充分滿足用戶要求；可縮短新產(chǎn)品投放市場的周期，實現(xiàn)最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量、成本和可靠性。9.3并行工程并行工程的特點199.3并行工程并行工程的基礎(chǔ)技術(shù)研究目前主要集中在以下幾方面：

1)面向并行工程的組織機構(gòu)研究。

2)面向并行工程的管理決策支持系統(tǒng)。

3)面向并行工程的新設(shè)計學科。

4)面向并行工程機制的CAD/CAPP/CAM/CAE。

5)建模與仿真技術(shù)。

6)基于計算機的知識信息、工具集成技術(shù)。9.3并行工程并行工程的基礎(chǔ)技術(shù)研究目前主要集中在以下幾方面209.3并行工程CE的理論基礎(chǔ)與運行機制CE的理論基礎(chǔ)

從本質(zhì)上講，CE是一種以空間換取時間、處理系統(tǒng)復雜性的系統(tǒng)化方法(systematicapproach)，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、人機交互等工具及集成上述工具的智能技術(shù)支持下，按多學科、多層次協(xié)同(synergy)一致的組織方式工作。與傳統(tǒng)串行工作模式相比，它大大地擴大了系統(tǒng)狀態(tài)空間，大大地縮短了復雜問題交互式求解進程的迭代次數(shù)，促使最終目標一次成功(dorightfirst)，以非線性的管理機制和整體性(holism)思想，贏得集成附加的協(xié)同效益。9.3并行工程CE的理論基礎(chǔ)與運行機制219.3并行工程9.3并行工程229.3并行工程9.3.2并行工程的實施CE環(huán)境實施CE的必要條件與步驟CE的實施框架

9.3.3并行工程在我國的研究進展9.3并行工程9.3.2并行工程的實施239.4虛擬制造系統(tǒng)9.4.1基本概念虛擬制造技術(shù)虛擬制造技術(shù)(virtualmanufacturingtechnology，VMT)可以通俗而形象地理解為：在計算機上模擬產(chǎn)品的制造和裝配全過程。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。9.4虛擬制造系統(tǒng)9.4.1基本概念249.4虛擬制造系統(tǒng)虛擬制造系統(tǒng)

虛擬制造系統(tǒng)(virtualmanufacturingsystem，VMS)是基于VMT實現(xiàn)的制造系統(tǒng)，是現(xiàn)實制造系統(tǒng)(realmanufacturingsystem，RMS)在虛擬環(huán)境下的映射，而現(xiàn)實制造系統(tǒng)是物質(zhì)流、信息流、能量流在控制機的協(xié)調(diào)與控制下在各個層次上進行相應的決策，實現(xiàn)從投入到輸出的有效的轉(zhuǎn)變，而其中物質(zhì)流及信息流協(xié)調(diào)工作是其主體。9.4虛擬制造系統(tǒng)虛擬制造系統(tǒng)259.4虛擬制造系統(tǒng)VMS的要求

功能一致性結(jié)構(gòu)相似性組織的柔性集成化智能化9.4虛擬制造系統(tǒng)VMS的要求269.4虛擬制造系統(tǒng)9.4.2VMS研究內(nèi)容及其關(guān)鍵技術(shù)VMS研究內(nèi)容

虛擬制造系統(tǒng)的理論體系基于分布式并行處理環(huán)境下的虛擬制造系統(tǒng)的開放式體系結(jié)構(gòu)(VMS-OSA)的研究虛擬環(huán)境下的產(chǎn)品主模型技術(shù)虛擬環(huán)境下并行處理的分布式智能協(xié)同求解技術(shù)與系統(tǒng)虛擬環(huán)境下系統(tǒng)全局最優(yōu)決策理論與技術(shù)RMS和VMS之間的映射，虛擬設(shè)備、虛擬傳感器、虛擬單元、虛擬生產(chǎn)線、虛擬車間及虛擬工廠(公司)的建立，以及各種虛擬設(shè)備的重用性和重組性技術(shù)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)應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)虛擬環(huán)境及虛擬制造過程中的人機協(xié)同求解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)虛擬公司的組織、調(diào)度及控制策略與技術(shù)9.4虛擬制造系統(tǒng)9.4.2VMS研究內(nèi)容及其關(guān)鍵技術(shù)279.4虛擬制造系統(tǒng)VMS的關(guān)鍵技術(shù)

軟件方面的關(guān)鍵技術(shù)硬件方面的有關(guān)技術(shù)9.4虛擬制造系統(tǒng)VMS的關(guān)鍵技術(shù)289.4虛擬制造系統(tǒng)9.4.3VM的軟硬件研究情況及其應用與VM相關(guān)的軟硬件研究情況VM的應用實例9.4虛擬制造系統(tǒng)9.4.3VM的軟硬件研究情況及其應用299.5快速原型技術(shù)基本概念快速原型（rapidprototyping，RP）是使用一種特殊的設(shè)備來產(chǎn)生實體模型的技術(shù)。該技術(shù)擺脫了傳統(tǒng)的“去除”加工方法，采用全新的“增長”加工方法，通過層層堆積的方式，制造零件的實體模型。快速原型設(shè)備使用計算機三維模型中水平薄切片的數(shù)據(jù)來構(gòu)造塑料、陶瓷或金屬等零件。快速原型采用光敏感光聚脂、紙質(zhì)薄片材料、工程塑料絲、塑料粉末和金屬粉末等原料來建造實體模型。9.5快速原型技術(shù)基本概念309.5快速原型技術(shù)快速原型的作用快速原型的幾種加工方法和技術(shù)快速原型技術(shù)流程快速模具制造快速原型應用的障礙

快速原型的發(fā)展趨勢

9.5快速原型技術(shù)快速原型的作用319.6綠色制造9.6.1

概念基于生命周期的概念，綠色制造可定義為：在不犧牲產(chǎn)品功能、質(zhì)量和成本的前提下，系統(tǒng)考慮產(chǎn)品開發(fā)制造及其活動對環(huán)境的影響，使產(chǎn)品在整個生命周期中對環(huán)境的負面影響最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。9.6綠色制造9.6.1

概念329.6綠色制造9.6綠色制造339.6綠色制造研究內(nèi)容

綠色設(shè)計技術(shù)制造企業(yè)的物能資源優(yōu)化技術(shù)綠色ERP管理模式和綠色供應鏈綠色制造的數(shù)據(jù)庫和知識庫綠色制造的實施工具和產(chǎn)品綠色集成制造系統(tǒng)的運行模式制造系統(tǒng)環(huán)境影響評估系統(tǒng)

綠色制造的社會化問題

9.6綠色制造研究內(nèi)容349.7先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢9.7.1

21世紀對先進制造技術(shù)的挑戰(zhàn)信息時代的挑戰(zhàn)有限的資源與日益增長環(huán)保壓力的挑戰(zhàn)制造全球化和貿(mào)易自由化的挑戰(zhàn)消費觀念變革的挑戰(zhàn)9.7先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢9.7.1

21世紀對先進制造技359.7先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢9.7.2先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢設(shè)計技術(shù)不斷現(xiàn)代化成形制造技術(shù)向精密成形或稱凈成形的方向發(fā)展加工制造技術(shù)向著超精密、超高速以及發(fā)展新一代制造裝備的方向發(fā)展制造技術(shù)專業(yè)、學科的界限逐步淡化、消失，新型制造技術(shù)不斷得到發(fā)展虛擬現(xiàn)實技術(shù)在制造業(yè)中獲得越來越多的應用信息技術(shù)、管理技術(shù)與工藝技術(shù)緊密結(jié)合，先進制造生產(chǎn)模式獲得不斷發(fā)展9.7先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢9.7.2先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢369.7先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢上述種種先進制造生產(chǎn)模式的進展，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。

2)從金字塔式的多層次生產(chǎn)結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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。

4)從按功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)的、自主管理的小組工作組織形式轉(zhuǎn)變。

5)從質(zhì)量第一的競爭策略向快速響應市場的競爭策略轉(zhuǎn)變。9.7先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢上述種種先進制造生產(chǎn)模式的進展，其37第9章先進制造新概念第9章先進制造新概念389.1智能制造9.1.1智能制造研究的背景市場的因素

技術(shù)進步因素9.1.2智能制造的含義

智能制造技術(shù)是指在制造工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，以一種高度柔性與高度集成的方式，通過計算機模擬人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，旨在取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承與發(fā)展的技術(shù)。

9.1智能制造9.1.1智能制造研究的背景399.1智能制造智能制造系統(tǒng)基于IMT的制造系統(tǒng)(IMS)則是一種借助計算機，綜合應用人工智能技術(shù)、智能制造設(shè)備、agent技術(shù)、材料技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)。在國際標準化和互換性的基礎(chǔ)上，使得制造系統(tǒng)中的經(jīng)營決策、生產(chǎn)規(guī)劃、作業(yè)調(diào)度、制造加工和質(zhì)量保證等各個子系統(tǒng)分別智能化，成為網(wǎng)絡(luò)集成的高度自動化制造系統(tǒng)。9.1智能制造智能制造系統(tǒng)409.1智能制造智能制造系統(tǒng)的特點制造系統(tǒng)的自組織能力制造系統(tǒng)的自律能力自學習和自維護能力整個制造環(huán)境的智能集成9.1智能制造智能制造系統(tǒng)的特點419.1智能制造9.1.3智能制造研究的支撐技術(shù)1.人工智能技術(shù)2.并行工程3.虛擬制造技術(shù)9.1智能制造9.1.3智能制造研究的支撐技術(shù)429.1智能制造9.1.4智能制造研究的內(nèi)容1.智能制造理論和系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)2.智能制造單元技術(shù)的集成1)智能設(shè)計。應用并行工程和虛擬制造技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品的并行智能設(shè)計。

2)生產(chǎn)過程的智能規(guī)劃。在現(xiàn)有的檢索式、半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究和開發(fā)創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)，使之面向IMS。

3)生產(chǎn)過程的智能調(diào)度。

4)智能監(jiān)測、診斷和補償。

5)生產(chǎn)過程的智能控制。

6)智能質(zhì)量控制。

7)生產(chǎn)與經(jīng)營的智能決策。9.1智能制造9.1.4智能制造研究的內(nèi)容439.1智能制造

3.智能機器的設(shè)計

智能機器是IMS中模擬人類專家智能活動的工具之一，因此，對智能機器的研究在IMS研究中占有重要的地位。IMS常用的智能機器包括智能機器人、智能加工中心、智能數(shù)控機床和自動引導小車(AGV)等。9.1智能制造

3.智能機器的設(shè)計449.1智能制造9.1.5日本智能制造系統(tǒng)國際合作計劃從1995年開始，IMS計劃進入全面實施階段，總投資為40億美元，到目前為止共批準了12個項目：

1)面向21世紀的全球制造業(yè)的企業(yè)集成——全球人21（Globeman21）。

2)具有分布、自律、敏捷、仿生、分形等特點的下一代制造系統(tǒng)（NGMS）。

3)全能制造系統(tǒng)（HMS）。

4)知識系統(tǒng)化（GNOSIS）。

5)變結(jié)構(gòu)物料儲運系統(tǒng)（MMHS）。

6)快速產(chǎn)品開發(fā)（RPD）。

7)人機共存系統(tǒng)的組織問題（HUMACS）。

8)創(chuàng)新型和智能型現(xiàn)場工廠建設(shè)研究（IGT）。

9)數(shù)字化模具設(shè)計系統(tǒng)（3DS）。

10)智能復合產(chǎn)品。

11)人的感覺因素對產(chǎn)品全生命周期的影響（INCOMPRO）。

12)適用于全球分布式企業(yè)設(shè)計、規(guī)劃、運行的建模與仿真環(huán)境（MISSION）。9.1智能制造9.1.5日本智能制造系統(tǒng)國際合作計劃459.1智能制造9.1.6中國國家自然科學基金重點項目“智能制造技術(shù)基礎(chǔ)”的研究項目背景研究成果與特色9.1智能制造9.1.6中國國家自然科學基金重點項目“智能制469.2敏捷制造9.2.1基本概念定義以柔性生產(chǎn)技術(shù)和動態(tài)組織結(jié)構(gòu)為特點，以高素質(zhì)、協(xié)同良好的工作人員為核心，實施企業(yè)間網(wǎng)絡(luò)集成，形成快速響應市場的社會化制造體系。9.2敏捷制造9.2.1基本概念479.2敏捷制造9.2.2敏捷制造的特征(1)與其他先進制造模式相比較，敏捷制造的主要特征

1)以滿足用戶要求，獲得利潤為目標。

2)以競爭能力和信譽為依據(jù)，選擇組成動態(tài)公司的合作伙伴。

3)基于合作間的相互信任、分工協(xié)作、共同目標來有力地增強整體實力。

4)把知識、技藝、信息投入最底層生產(chǎn)線。

9.2敏捷制造9.2.2敏捷制造的特征489.2敏捷制造(2)與傳統(tǒng)的大量生產(chǎn)方式相比，敏捷制造主要特征

1)全新的企業(yè)合作關(guān)系——虛擬企業(yè)(virtualenterprise)或動態(tài)聯(lián)盟。

2)大范圍的通訊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在信息交換和通訊聯(lián)系方面，必須有一個能將正確的信息在正確的時間送給正確的人的“準時信息系統(tǒng)”(justintimeinformationsystem)，作為靈活的管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通過信息高速公路與國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將全球范圍的企業(yè)相聯(lián)。

3)為訂單而設(shè)計、為訂單而制造的生產(chǎn)方式。

4)高度柔性的、模塊化的、可伸縮的生產(chǎn)制造系統(tǒng)。這種柔性生產(chǎn)系統(tǒng)往往規(guī)模有限，但成本與批量無關(guān)，在同一系統(tǒng)內(nèi)可生產(chǎn)出的產(chǎn)品品種是無限的。

5)柔性化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計方法。

6)“高質(zhì)量”的產(chǎn)品。敏捷制造的質(zhì)量觀念已變成使整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)的用戶滿意，企業(yè)將質(zhì)量跟蹤持續(xù)到產(chǎn)品報廢為止。

9.2敏捷制造(2)與傳統(tǒng)的大量生產(chǎn)方式相比，敏捷制造主要499.2敏捷制造

7)有知識、有技術(shù)的人是企業(yè)成功的關(guān)鍵因素。在敏捷企業(yè)中，認為解決問題靠的是人，不是單純的技術(shù)，敏捷制造系統(tǒng)的能力將不受限于設(shè)備，而只受限于勞動者的想像力、創(chuàng)造力和技能。

8)基于信任的雇傭關(guān)系。雇員與雇主之間將建立一種新型的“社會合同”的關(guān)系，大家能意識到為了長遠利益而和睦相處。

9)基于任務的組織與管理。敏捷制造企業(yè)的基層單位是“多學科群體”(multidisciplineteam)的項目組，是以任務為中心的一種動態(tài)組合，敏捷企業(yè)強調(diào)權(quán)力分散，把職權(quán)下放到項目，提倡“基于統(tǒng)觀全局的管理”模式，要求各個項目組都能了解全局的遠景，胸懷企業(yè)全局，明確工作的目標和任務的時間要求，而完成任務的中間過程則完全可以自主。

10)對社會的正效應。大量生產(chǎn)方式通常只關(guān)心企業(yè)本身效益，不關(guān)心對社會的影響，所以通常會帶來不同程度的環(huán)境污染，能源浪費及失業(yè)等社會問題。而敏捷制造則要全面消除企業(yè)生產(chǎn)給社會造成的不利影響，企業(yè)必須完全服務于社會。9.2敏捷制造

7)有知識、有技術(shù)的人是企業(yè)成功的關(guān)鍵因509.2敏捷制造圖9-1一個跨國虛擬企業(yè)的結(jié)構(gòu)

9.2敏捷制造圖9-1一個跨國虛擬企業(yè)的結(jié)構(gòu)519.2敏捷制造虛擬企業(yè)的特點1)功能的虛擬化。2)組織的虛擬化。3)地域的虛擬化。9.2敏捷制造虛擬企業(yè)的特點529.2敏捷制造9.2.3敏捷制造研究的內(nèi)容分布式數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)；分布式群決策軟件子系統(tǒng)；智能控制子系統(tǒng)；智能傳感器子系統(tǒng)；基于知識的人工智能研究；快速合作子系統(tǒng)；工廠網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)；企業(yè)集成子系統(tǒng)；用戶交互子系統(tǒng)；人與技術(shù)接口子系統(tǒng)；教育培訓子系統(tǒng)；模塊化可重構(gòu)的硬件子系統(tǒng)；仿真與建模子系統(tǒng)；廢物處理和消除子系統(tǒng)；零故障方法學子系統(tǒng)；節(jié)能子系統(tǒng)；動態(tài)合作子系統(tǒng)；性能測量與評價子系統(tǒng)。9.2敏捷制造9.2.3敏捷制造研究的內(nèi)容539.2敏捷制造9.2.4國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及應用(1)國外研究現(xiàn)狀及應用(2)我國敏捷制造的發(fā)展策略9.2敏捷制造9.2.4國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及應用549.3并行工程9.3.1基本概念定義并行工程(concurrentengineering，CE)是近年來國際制造業(yè)中興起的一種新型企業(yè)組織管理理論，旨在提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和縮短開發(fā)周期。目前，人們普遍采用R.I.Winner在國防分析研究所(IDA)R338研究報告中的定義：“并行工程是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造過程和支持過程)進行并行，一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化的工作模式。這種工作模式力圖使開發(fā)者們從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期(從概念形成到產(chǎn)品報廢)中的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度與用戶要求。”9.3并行工程9.3.1基本概念559.3并行工程并行工程的特點與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比，并行工程主要特點為：設(shè)計的出發(fā)點是產(chǎn)品的整個生命周期的技術(shù)要求；并行設(shè)計組織是一個包括設(shè)計、制造、裝配、市場銷售、安裝及維修等各方面專業(yè)人員在內(nèi)的多功能設(shè)計組，其設(shè)計手段是一套具有CAD、CAM、仿真、測試功能的計算機系統(tǒng)，它既能實現(xiàn)信息集成，又能實現(xiàn)功能集成，可在計算機系統(tǒng)內(nèi)建立一個統(tǒng)一的模型來實現(xiàn)以上功能；并行設(shè)計能與用戶保持密切對話，可以充分滿足用戶要求；可縮短新產(chǎn)品投放市場的周期，實現(xiàn)最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量、成本和可靠性。9.3并行工程并行工程的特點569.3并行工程并行工程的基礎(chǔ)技術(shù)研究目前主要集中在以下幾方面：

1)面向并行工程的組織機構(gòu)研究。

2)面向并行工程的管理決策支持系統(tǒng)。

3)面向并行工程的新設(shè)計學科。

4)面向并行工程機制的CAD/CAPP/CAM/CAE。

5)建模與仿真技術(shù)。

6)基于計算機的知識信息、工具集成技術(shù)。9.3并行工程并行工程的基礎(chǔ)技術(shù)研究目前主要集中在以下幾方面579.3并行工程CE的理論基礎(chǔ)與運行機制CE的理論基礎(chǔ)

從本質(zhì)上講，CE是一種以空間換取時間、處理系統(tǒng)復雜性的系統(tǒng)化方法(systematicapproach)，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、人機交互等工具及集成上述工具的智能技術(shù)支持下，按多學科、多層次協(xié)同(synergy)一致的組織方式工作。與傳統(tǒng)串行工作模式相比，它大大地擴大了系統(tǒng)狀態(tài)空間，大大地縮短了復雜問題交互式求解進程的迭代次數(shù)，促使最終目標一次成功(dorightfirst)，以非線性的管理機制和整體性(holism)思想，贏得集成附加的協(xié)同效益。9.3并行工程CE的理論基礎(chǔ)與運行機制589.3并行工程9.3并行工程599.3并行工程9.3.2并行工程的實施CE環(huán)境實施CE的必要條件與步驟CE的實施框架

9.3.3并行工程在我國的研究進展9.3并行工程9.3.2并行工程的實施609.4虛擬制造系統(tǒng)9.4.1基本概念虛擬制造技術(shù)虛擬制造技術(shù)(virtualmanufacturingtechnology，VMT)可以通俗而形象地理解為：在計算機上模擬產(chǎn)品的制造和裝配全過程。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。9.4虛擬制造系統(tǒng)9.4.1基本概念619.4虛擬制造系統(tǒng)虛擬制造系統(tǒng)

虛擬制造系統(tǒng)(virtualmanufacturingsystem，VMS)是基于VMT實現(xiàn)的制造系統(tǒng)，是現(xiàn)實制造系統(tǒng)(realmanufacturingsystem，RMS)在虛擬環(huán)境下的映射，而現(xiàn)實制造系統(tǒng)是物質(zhì)流、信息流、能量流在控制機的協(xié)調(diào)與控制下在各個層次上進行相應的決策，實現(xiàn)從投入到輸出的有效的轉(zhuǎn)變，而其中物質(zhì)流及信息流協(xié)調(diào)工作是其主體。9.4虛擬制造系統(tǒng)虛擬制造系統(tǒng)629.4虛擬制造系統(tǒng)VMS的要求

功能一致性結(jié)構(gòu)相似性組織的柔性集成化智能化9.4虛擬制造系統(tǒng)VMS的要求639.4虛擬制造系統(tǒng)9.4.2VMS研究內(nèi)容及其關(guān)鍵技術(shù)VMS研究內(nèi)容

虛擬制造系統(tǒng)的理論體系基于分布式并行處理環(huán)境下的虛擬制造系統(tǒng)的開放式體系結(jié)構(gòu)(VMS-OSA)的研究虛擬環(huán)境下的產(chǎn)品主模型技術(shù)虛擬環(huán)境下并行處理的分布式智能協(xié)同求解技術(shù)與系統(tǒng)虛擬環(huán)境下系統(tǒng)全局最優(yōu)決策理論與技術(shù)RMS和VMS之間的映射，虛擬設(shè)備、虛擬傳感器、虛擬單元、虛擬生產(chǎn)線、虛擬車間及虛擬工廠(公司)的建立，以及各種虛擬設(shè)備的重用性和重組性技術(shù)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)應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)虛擬環(huán)境及虛擬制造過程中的人機協(xié)同求解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)虛擬公司的組織、調(diào)度及控制策略與技術(shù)9.4虛擬制造系統(tǒng)9.4.2V