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現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成及發(fā)展策略研究
現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成及發(fā)展策略研究 注意：本文已經(jīng)在《組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)》(1999,10:1～5)雜志發(fā)表使用者請注明文章內(nèi)容出處 陳曉川 劉曉冰
（大連理工大學(xué)CIMS中心，大連，116023） 內(nèi)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(jié)合我國國情，通過分析現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與其它先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系，論述了我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)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(xiàn)代集成制造系統(tǒng)，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)入了信息時代。信息革命不僅引起人們的思想觀念、生活方式的變化，而且導(dǎo)致了生產(chǎn)方式和制造哲理的巨大變化，可以說近十年來提出的新的制造哲理都離不開信息技術(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期。多年來，我國的綜合國力不斷增強(qiáng)，入關(guān)在即，市場競爭十分激烈，國內(nèi)市場已從賣方市場轉(zhuǎn)化為買方市場，而且正在迅速成為國際市場的一部分，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(jié)合我國國情，通過分析現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)系，論述了我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)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(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的含義與定位 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（Contemporary Integrated Manufacturing System）是計算機(jī)集成制造系統(tǒng)新的發(fā)展階段，在繼承計算機(jī)集成制造系統(tǒng)優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)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，它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，通過計算機(jī)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、管理和技術(shù)有機(jī)集成和優(yōu)化運(yùn)行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達(dá)到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(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)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。從集成的角度看，早期的計算機(jī)集成制造系統(tǒng)側(cè)重于信息集成，而現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的集成概念在廣度和深度上都有了極大的擴(kuò)展，除了信息集成外還實(shí)現(xiàn)了企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中的各種業(yè)務(wù)過程的整體優(yōu)化，即過程集成，并發(fā)展到企業(yè)優(yōu)勢互補(bǔ)的企業(yè)之間的集成階段。 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究范圍應(yīng)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(yīng)用性，盡可能將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，并推動我國制造業(yè)的現(xiàn)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)鍵的共性問題、前瞻性問題和示范性問題【1】。 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成 圖1 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成 先進(jìn)制造技術(shù)（AMT－Advanced Manufacturing Technology）作為一個專有名詞至今還沒有一個明確的、一致公認(rèn)的定義。通過對其內(nèi)涵和特征的研究，目前共同的認(rèn)識是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)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(jì)效果的制造技術(shù)的總稱【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(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會的需要； 從強(qiáng)調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)變，使勞動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(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，減少層次和中間環(huán)節(jié)； 從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)量； 從按照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方式轉(zhuǎn)變。 通過對先進(jìn)制造技術(shù)的定義和特點(diǎn)的分析我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)擁有先進(jìn)制造技術(shù)的絕大部分特點(diǎn)，只不過先進(jìn)制造技術(shù)所涉及的的范圍要比現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)大，因此通過對先進(jìn)制造技術(shù)的綜合考察，我們提出了一個現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成模式。如圖1所示，即在先進(jìn)制造技術(shù)中，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)在吸收計算機(jī)集成制造系統(tǒng)的優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)推動并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動態(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(yīng)用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進(jìn)制造技術(shù)的核心，具體說明如下： 1、并行工程（CE－Concurrent Engineering）： 并行工程是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個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)度計劃和用戶要求。為了達(dá)到并行的目的，必須建立高度集成的主模型，通過它來實(shí)現(xiàn)不同部門人員的協(xié)同工作；為了達(dá)到產(chǎn)品的一次設(shè)計成功，減少反復(fù)，它在許多部分應(yīng)用了仿真技術(shù)；主模型的建立、局部仿真的應(yīng)用等都包含在虛擬制造技術(shù)中，可以說并行工程的發(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(chǔ)的，并行工程的進(jìn)一步發(fā)展就是虛擬制造技術(shù)。同時，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術(shù)支持下，將原來分別進(jìn)行的工作在時間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術(shù)，并吸收了當(dāng)前迅速發(fā)展的計算機(jī)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(chǔ)。 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)廣泛開展，但是無論從研究的內(nèi)容上看，還是從研究的水平上說都明顯存在差距。如：并行工程在成本和質(zhì)量上的應(yīng)用才剛剛起步，與供應(yīng)商的集成問題還沒有提上日程。 (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花，并行工程的實(shí)施就更是難上加難了。而且，當(dāng)前國內(nèi)機(jī)械行業(yè)在激烈的市場競爭中經(jīng)濟(jì)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(chǔ)。 由于并行工程所處的基礎(chǔ)性地位及我國研究工作的不足，就決定了必須將它作為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)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(jī)技術(shù)對現(xiàn)實(shí)制造活動中的人、物、信息及制造過程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)
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