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現代集成制造系統的技術(shù)構成及發(fā)展策略研究
現代集成制造系統的技術(shù)構成及發(fā)展策略研究 注意：本文已經(jīng)在《組合機床與自動(dòng)化加工技術(shù)》(1999,10:1～5)雜志發(fā)表使用者請注明文章內容出處 陳曉川 劉曉冰
（大連理工大學(xué)CIMS中心，大連，116023） 內容提要：近幾年新的先進(jìn)制造技術(shù)模式和哲理層出不窮，本文結合我國國情，通過(guò)分析現代集成制造系統與其它先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系，論述了我國現代集成制造系統的技術(shù)構成和發(fā)展策略及途徑，希望為我國制造業(yè)的發(fā)展做些有益的探索。 關(guān)鍵詞：現代集成制造系統，并行工程，虛擬制造，分布式網(wǎng)絡(luò )化研究中心 引言 信息技術(shù)的發(fā)展引起的革命使我們進(jìn)入了信息時(shí)代。信息革命不僅引起人們的思想觀(guān)念、生活方式的變化，而且導致了生產(chǎn)方式和制造哲理的巨大變化，可以說(shuō)近十年來(lái)提出的新的制造哲理都離不開(kāi)信息技術(shù)提供的支撐，以信息化制造技術(shù)為代表的先進(jìn)制造技術(shù)正使制造業(yè)處于重要的歷史性變革時(shí)期。多年來(lái)，我國的綜合國力不斷增強，入關(guān)在即，市場(chǎng)競爭十分激烈，國內市場(chǎng)已從賣(mài)方市場(chǎng)轉化為買(mǎi)方市場(chǎng)，而且正在迅速成為國際市場(chǎng)的一部分，許多大中型企業(yè)在競爭中處于不利地位，甚至破產(chǎn)、倒閉。本文結合我國國情，通過(guò)分析現代集成制造系統與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系，論述了我國現代集成制造系統的技術(shù)構成和發(fā)展策略及途徑，希望為我國制造業(yè)的發(fā)展做些有益的探索。 現代集成制造系統的含義與定位 現代集成制造系統（Contemporary Integrated Manufacturing System）是計算機集成制造系統新的發(fā)展階段，在繼承計算機集成制造系統優(yōu)秀成果的基礎上，它不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中的相關(guān)思想的精華，從信息集成、過(guò)程集成向企業(yè)集成方向迅速發(fā)展，在先進(jìn)制造技術(shù)中處于核心地位。具體地說(shuō)，它將傳統的制造技術(shù)與現代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統工程技術(shù)進(jìn)行有機的結合，通過(guò)計算機技術(shù)使企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營(yíng)、管理和技術(shù)有機集成和優(yōu)化運行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實(shí)現信息化、智能化、集成優(yōu)化，達到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量?jì)?yōu)、成本低的目的，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，使企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競爭中立于不敗之地。從集成的角度看，早期的計算機集成制造系統側重于信息集成，而現代集成制造系統的集成概念在廣度和深度上都有了極大的擴展，除了信息集成外還實(shí)現了企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中的各種業(yè)務(wù)過(guò)程的整體優(yōu)化，即過(guò)程集成，并發(fā)展到企業(yè)優(yōu)勢互補的企業(yè)之間的集成階段。 現代集成制造系統的研究范圍應該介于國家攀登計劃和國家攻關(guān)計劃之間。與攀登計劃研究項目相比較，它更注重成果的應用性，盡可能將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，并推動(dòng)我國制造業(yè)的現代化進(jìn)程；與國家攻關(guān)計劃相比較，它更注重解決我國制造業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵的共性問(wèn)題、前瞻性問(wèn)題和示范性問(wèn)題【1】。 現代集成制造系統的技術(shù)構成 圖1 現代集成制造系統的技術(shù)構成 先進(jìn)制造技術(shù)（AMT－Advanced Manufacturing Technology）作為一個(gè)專(zhuān)有名詞至今還沒(méi)有一個(gè)明確的、一致公認的定義。通過(guò)對其內涵和特征的研究，目前共同的認識是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統制造技術(shù)不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代管理等方面的成果，并將其綜合應用于產(chǎn)品設計、制造、檢測、管理、銷(xiāo)售、使用、服務(wù)的制造全過(guò)程，以實(shí)現優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱(chēng)【3】。它具有如下一些特點(diǎn)： 從以技術(shù)為中心向以人為中心轉變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類(lèi)社會(huì )的需要； 從強調專(zhuān)業(yè)化分工向模糊分工、一專(zhuān)多能轉變，使勞動(dòng)者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮； 從金字塔的多層管理結構向扁平的網(wǎng)絡(luò )化結構轉變，減少層次和中間環(huán)節； 從傳統的順序工作方式向并行工作方式轉變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)量； 從按照功能劃分部門(mén)的固定組織形式向動(dòng)態(tài)的自主管理的小組工作方式轉變。 通過(guò)對先進(jìn)制造技術(shù)的定義和特點(diǎn)的分析我們發(fā)現，現代集成制造系統擁有先進(jìn)制造技術(shù)的絕大部分特點(diǎn)，只不過(guò)先進(jìn)制造技術(shù)所涉及的的范圍要比現代集成制造系統大，因此通過(guò)對先進(jìn)制造技術(shù)的綜合考察，我們提出了一個(gè)現代集成制造系統的技術(shù)構成模式。如圖1所示，即在先進(jìn)制造技術(shù)中，現代集成制造系統在吸收計算機集成制造系統的優(yōu)秀成果的基礎上，繼續推動(dòng)并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的研究工作深入進(jìn)行，并不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)中的成功經(jīng)驗和先進(jìn)思想，將它們進(jìn)行推廣應用，由此使現代集成制造系統成為先進(jìn)制造技術(shù)的核心，具體說(shuō)明如下： 1、并行工程（CE－Concurrent Engineering）： 并行工程是集成地、并行地設計產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程（包括制造過(guò)程和支持過(guò)程）的系統方法。它要求產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員在一開(kāi)始就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計劃和用戶(hù)要求。為了達到并行的目的，必須建立高度集成的主模型，通過(guò)它來(lái)實(shí)現不同部門(mén)人員的協(xié)同工作；為了達到產(chǎn)品的一次設計成功，減少反復，它在許多部分應用了仿真技術(shù)；主模型的建立、局部仿真的應用等都包含在虛擬制造技術(shù)中，可以說(shuō)并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術(shù)的誕生創(chuàng )造了條件，虛擬制造技術(shù)將是以并行工程為基礎的，并行工程的進(jìn)一步發(fā)展就是虛擬制造技術(shù)。同時(shí)，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術(shù)支持下，將原來(lái)分別進(jìn)行的工作在時(shí)間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術(shù)，并吸收了當前迅速發(fā)展的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的優(yōu)秀成果，使其成為先進(jìn)制造技術(shù)中的基礎。 雖然并行工程在我國進(jìn)行的研究工作中屬于熱點(diǎn)，也取得了一些成果，但是目前還存在以下一些問(wèn)題： (1)研究的廣度和深度不夠：雖然并行工程的研究工作已經(jīng)廣泛開(kāi)展，但是無(wú)論從研究的內容上看，還是從研究的水平上說(shuō)都明顯存在差距。如：并行工程在成本和質(zhì)量上的應用才剛剛起步，與供應商的集成問(wèn)題還沒(méi)有提上日程。 (2)與并行工程有關(guān)的技術(shù)實(shí)用化不夠：在實(shí)用技術(shù)研究方面，目前還沒(méi)有商品化軟件誕生，而國外公司已經(jīng)推出商品化軟件（如：PTC的Pro-Engineering、CV的CADDS5）。 (3)并行工程的實(shí)施隊伍不夠：由于科研力量薄弱，在研究上還不能全面開(kāi)花，并行工程的實(shí)施就更是難上加難了。而且，當前國內機械行業(yè)在激烈的市場(chǎng)競爭中經(jīng)濟效益不好，CAD/CAM技術(shù)還有待普及，全面實(shí)施并行工程還缺乏基本的物質(zhì)基礎。 由于并行工程所處的基礎性地位及我國研究工作的不足，就決定了必須將它作為現代集成制造系統的基礎性研究工作不斷深入地進(jìn)行。 2、虛擬制造（VM－Virtual Manufacturing）： 虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計算機技術(shù)對現實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過(guò)程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現
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