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現代集成制造系統的技術構成及發展策略研究
現代集成制造系統的技術構成及發展策略研究 注意：本文已經在《組合機床與自動化加工技術》(1999,10:1～5)雜志發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CIMS中心，大連，116023） 內容提要：近幾年新的先進制造技術模式和哲理層出不窮，本文結合我國國情，通過分析現代集成制造系統與其它先進制造技術的關系，論述了我國現代集成制造系統的技術構成和發展策略及途徑，希望為我國制造業的發展做些有益的探索。 關鍵詞：現代集成制造系統，并行工程，虛擬制造，分布式網絡化研究中心 引言 信息技術的發展引起的革命使我們進入了信息時代。信息革命不僅引起人們的思想觀念、生活方式的變化，而且導致了生產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提供的支撐，以信息化制造技術為代表的先進制造技術正使制造業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，入關在即，市場競爭十分激烈，國內市場已從賣方市場轉化為買方市場，而且正在迅速成為國際市場的一部分，許多大中型企業在競爭中處于不利地位，甚至破產、倒閉。本文結合我國國情，通過分析現代集成制造系統與先進制造技術的關系，論述了我國現代集成制造系統的技術構成和發展策略及途徑，希望為我國制造業的發展做些有益的探索。 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展階段，在繼承計算機集成制造系統優秀成果的基礎上，它不斷吸收先進制造技術中的相關思想的精華，從信息集成、過程集成向企業集成方向迅速發展，在先進制造技術中處于核心地位。具體地說，它將傳統的制造技術與現代信息技術、管理技術、自動化技術、系統工程技術進行有機的結合，通過計算機技術使企業產品在全生命周期中有關的組織、經營、管理和技術有機集成和優化運行，在企業產品全生命周期中實現信息化、智能化、集成優化，達到產品上市快、服務好、質量優、成本低的目的，進而提高企業的柔性、健壯性和敏捷性，使企業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現了企業產品全生命周期中的各種業務過程的整體優化，即過程集成，并發展到企業優勢互補的企業之間的集成階段。 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，盡可能將技術產業化，并推動我國制造業的現代化進程；與國家攻關計劃相比較，它更注重解決我國制造業發展中的關鍵的共性問題、前瞻性問題和示范性問題【1】。 現代集成制造系統的技術構成 圖1 現代集成制造系統的技術構成 先進制造技術（AMT－Advanced Manufacturing Technology）作為一個專有名詞至今還沒有一個明確的、一致公認的定義。通過對其內涵和特征的研究，目前共同的認識是：先進制造技術是傳統制造技術不斷吸收機械、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品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產，并取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱【3】。它具有如下一些特點： 從以技術為中心向以人為中心轉變，使技術的發展更加符合人類社會的需要； 從強調專業化分工向模糊分工、一專多能轉變，使勞動者的聰明才智能夠得到充分發揮； 從金字塔的多層管理結構向扁平的網絡化結構轉變，減少層次和中間環節； 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，提高工作質量； 從按照功能劃分部門的固定組織形式向動態的自主管理的小組工作方式轉變。 通過對先進制造技術的定義和特點的分析我們發現，現代集成制造系統擁有先進制造技術的絕大部分特點，只不過先進制造技術所涉及的的范圍要比現代集成制造系統大，因此通過對先進制造技術的綜合考察，我們提出了一個現代集成制造系統的技術構成模式。如圖1所示，即在先進制造技術中，現代集成制造系統在吸收計算機集成制造系統的優秀成果的基礎上，繼續推動并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動態聯盟的研究工作深入進行，并不斷吸收先進制造技術中的成功經驗和先進思想，將它們進行推廣應用，由此使現代集成制造系統成為先進制造技術的核心，具體說明如下： 1、并行工程（CE－Concurrent Engineering）： 并行工程是集成地、并行地設計產品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）的系統方法。它要求產品開發人員在一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢的所有因素，包括質量、成本、進度計劃和用戶要求。為了達到并行的目的，必須建立高度集成的主模型，通過它來實現不同部門人員的協同工作；為了達到產品的一次設計成功，減少反復，它在許多部分應用了仿真技術；主模型的建立、局部仿真的應用等都包含在虛擬制造技術中，可以說并行工程的發展為虛擬制造技術的誕生創造了條件，虛擬制造技術將是以并行工程為基礎的，并行工程的進一步發展就是虛擬制造技術。同時，并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術支持下，將原來分別進行的工作在時間和空間上交叉、重迭，充分利用了原有技術，并吸收了當前迅速發展的計算機技術、網絡技術的優秀成果，使其成為先進制造技術中的基礎。 雖然并行工程在我國進行的研究工作中屬于熱點，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廣泛開展，但是無論從研究的內容上看，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量上的應用才剛剛起步，與供應商的集成問題還沒有提上日程。 (2)與并行工程有關的技術實用化不夠：在實用技術研究方面，目前還沒有商品化軟件誕生，而國外公司已經推出商品化軟件（如：PTC的Pro-Engineering、CV的CADDS5）。 (3)并行工程的實施隊伍不夠：由于科研力量薄弱，在研究上還不能全面開花，并行工程的實施就更是難上加難了。而且，當前國內機械行業在激烈的市場競爭中經濟效益不好，CAD/CAM技術還有待普及，全面實施并行工程還缺乏基本的物質基礎。 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行。 2、虛擬制造（VM－Virtual Manufacturing）： 虛擬制造利用信息技術、仿真技術、計算機技術對現實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發現
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