世纪的先进生产制造方式.docVIP

面向21世纪的“先进制造与管理模式” 随着全球化市场竞争日趋激烈，顾客应用要求的个性化，产品需求向多元化发展，促使企业生产规模从单品种大批量朝多品种变批量的方向发展，给企业提出了新的要求。制造企业要在竞争中立于不败，必须要采用先进的制造技术与先进的管理方法，降低生产成本，缩短生产周期，并能快速响应市场需求的变化。同时，制造企业为提高竞争力，快速占领市场，在竞争的同时还需不断促成有关企业之间的区域性联合或跨国合作，以形成动态联盟。在这种背景下，一些先进的制造模式和管理模式不断出现和发展。本文就目前国内外所关注的有关先进制造模式和管理模式给予简单介绍。 第一部分 先进制造模式 一、虚拟制造(VM-Virtual Manufacturing) 20世纪80年代就提出了虚拟制造(VM)的概念，到90年代得到广泛重视和发展。VM是一种新的制造技术，它以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持，在产品设计或制造实现之前，就能使人感到未来产品的性能或制造过程状态，从而可以提前作出决策与优化实施方案。 1．VM的概念 虚拟制造是一个处于发展中的新概念，目前还没有一个完全统一的定义，又因为VM研究的出发点，侧重面及应用场合的不同，所以，VM就有各种不同的定义。 1）Kimura、Onosato等定义：VM是现实制造系统上虚拟环境下的映射，是针对现实制造环境的虚拟模型，该模型为生产规划、调度和管理提供测试环境。 2）Chetan Shukla等定义：VM是一个发展中的研究领域，其目的是通过虚拟现实技术将各种与制造者有关的技术集成起来。 3）Hitchcock等定义：VM是一个用于提高制造业内各级决策和控制能力的集成的，虚拟的制造环境。 4）Nahavandi、Preece等定义：VM是已经存在或不存在的制造系统的仿真模型，该模型具有与制造过程，过程控制和管理以及产品有关的所有信息。 5）Lin定义：VM是应用计算机模型和制造过程来辅助产品的设计和制造。 6）Iwata定义：VM是实现沟通制造工程和信息基础结构建立新型信息基础结构最有希望的方法。 K．I．Lee和S．D．Noh定义：VM系统是表示现实制造系统物理和逻辑结构与特性的一种集成计算机模型。 近几年来，我国一些单位，特别是863/CIMS主题项目，对虚拟制造也进行了不少研究，并结合企业进行了不同程度的实施，取得了一定的效果。 2．VM的关键技术 VM的关键技术主要包括：各种建模技术、仿真技术、控制技术及所需的支持技术等。 1）建模技术 ·产品、过程及生产系统建模； ·虚拟公司的建模； ·虚拟制造环境与现实环境之间的结构、功能等的映射关系的管理、维护、监控、更新等问题； ·基于分布式并行处理环境下的虚拟制造开放式体系结构模型； ·面向整个产品生命周期的综合经济模型和产品评价体系模型。 2）仿真技术 指运行和操作构成VM系统各种模型的所有仿真方法和技术及多模型集成的仿真技术。 3）控制技术 ·模型部件的组织、调度策略及交换技术； ·仿真过程的工作流程与信息流程的控制； ·概念设计与制造方法、加工过程、成本估算集成技术； ·将动态的、分布的、协作模型的集成技术； ·实现最佳设计的冲突求解技术； ·基于仿真的推理技术； ·模型及仿真结果的验证，确认技术； ·虚拟制造环境下，产品开发过程中的高度与控制机制，以及面向产品开发过程中的组织与管理问题。 4）支持技术 ·数据库技术 ·产品数据管理技术 ·人工智能在企业各级组织、产品生命周期各阶段决策中的应用； ·虚拟环境下多种协同机制技术； ·综合可视化技术； ·计算机软硬件集成技术及网络通讯技术。 二、并行工程(CE-Concurrent Engineering) 1988年美国国防分析研究所(IDA)的R.I.Winner提交了题为“并行工程(Concurrent Engineering)在武器系统采购中的作用”的研究报告中提出了并行工程的概念。并行工程的出现是为了解决传统的产品开发模式由于不能在设计早期很好地考虑产品生命周期中的各种因素，致使设计更改频繁，延长了产品开发周期，增加了产品的成本，并且还不能得到用户需求的满足这一难题。从而为企业赢得市场竞争提供了先进的制造模式。 1．并行工程的概念 并行工程的定义为：并行工程是为达到产品及其相关的各种过程(包括制造过程和支持过程)的一体化并行设计而采取的一种系统性的方法。这种方法力图使开发者从一开始就要考虑到整个产品的生命周期的所有要素，从方案开始直到各方面的安排包括质量、成本、进度以及用户需求等。 这一定义有两个主要观点：一是并行工程要求设计和制造过程的多项计划任务同时平行交叉进行；二是在设计阶段中很早就要考虑到一项产品的所有要素。这就是说，CE是关于设计过程的方法，它要在设计过程中全面地考虑到相关过程