现代集成制造系统的发展及展望

现代集成制造系统论文论文题目：现代集成制造系统的发展及展望

学院：机械工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

班级：机设12-S

学号： 2012301951

学生姓名：王冬冬

指导老师：刘志卫

2015年 12 月 26 日

现代集成制造系统的发展及展望

王冬冬

（安徽理工大学机械工程学院机设12-S班，安徽，淮南，232001）摘要：本文阐明了现代集成制造系统组成与发展，对该系统的关键技术进行了论述，并对该技术的发展给出几点建议。

关键字：现代集成制造系统并行工程虚拟制造敏捷制造绿色制造

1、现代集成制造系统的含义与定位

现代集成制造系统(Contemporary Integrated Manufac-turing System)是计算机集成制造系统新的发展阶段；在继承计算机集成制造系统优秀成果的基础上；它不断吸收先进制造技术中的相关思想的精华；从信息集成、过程集成向企业集成方向迅速发展；在先进制造技术中处于核心地位。具体地说，它将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机的结合；通过计算机技术使企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行；在企业产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化；达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的；进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性；使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。从集成的角度看；早期的计算机集成制造系统侧重于信息集成；而现代集成制造系统的集成概念在广度和深度上都有了极大的扩展；除了信息集成外还实现了企业产品全生命周期中的各种业务过程的整体优化；即过程集成；并发展到企业优势互补的企业之间的集成阶段。

现代集成制造系统的研究范围应该介于国家攀登计划和国家攻关计划之间。与攀登计划研究项目相比较；它更注重成果的应用性；尽可能将技术产业化；并推动我国制造业的现代化进程；与国家攻关计划相比较；它更注重解决我国制造业发展中的关键的共性问题、前瞻性问题和示范性问题。

2、现代集成制造系统的技术构成

先进制造技术(AMT－Advanced Manufacturing Technology)作为一个专有名词至今还没有一个明确的、一致公认的定义。通过对其内涵和特征的研究，目前共同的认识是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有如下一些特点：从以技术为中心向以人为中心转变，

使技术的发展更加符合人类社会的需要；从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变，使劳动者的聪明才智转变，缩短工作周期，提高工作质量；从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。通过对先进制造技术的定义和特点的分析我们发现，现代集成制造系统拥有先进制造技术的绝大部分特点，只不过先进制造技术所涉及的的范围要比现代集成制造系统大，因此通过对先进制造技术的综合考察，我们提出了一个现代集成制造系统的技术构成模式。即在先进制造技术中，现代集成制造系统在吸收计算机集成制造系统的优秀成果的基础上；继续推动并行工程、虚拟制造、敏捷制造和动态联盟的研究工作深入进行；并不断吸收先进制造技术中的成功经验和先进思想，将它们进行推广应用；由此使现代集成制造系统成为先进制造技术的核心；具体说明如下:

2.1并行工程(CE-Concurrent Engineering)

并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法。它要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。为了达到并行的目的，必须建立高度集成的主模型，通过它来实现不同部门人员的协同工作；为了达到产品的一次设计成功；减少反复，它在许多部分应用了仿真技术；主模型的建立、局部仿真的应用等都包含在虚拟制创造了条件；虚拟制造技术将是以并行工程为基础的；并行工程的进一步发展就是虚拟制造技术。同时；并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技术支持下；将原来分别进行的工作在时间和空间上交叉、重迭；充分利用了原有技术，并吸收了当前迅速发展的计算机技术、网络技术的优秀成果；使其成为先进制造技术中的基础。

虽然并行工程在我国进行的研究工作中属于热点；也取得了一些成果；但是目前还存在以下一些问题:

(1)、研究的广度和深度不够: 虽然并行工程的研究工作已经广泛开展；但是无论从研究的内容上看；还是从研究的水平上说都明显存在差距。如: 并行工程在成本和质量上的应用才刚刚起步；与供应商的集成问题还没有提上日程。

(2)、与并行工程有关的技术实用化不够: 在实用技术研究方面；目前还没有商品化软件诞生；而国外公司已经推出商品化软件(如:PTC的Pro- Engineering、CV的CADDS5等) 。

(3)、并行工程的实施队伍不够: 由于科研力量薄弱，在研究上还不能全面开花；并行工程的实施就更是难上加难了。而且；当前国内机械行业在激烈的市场竞争中经济效益不好；CAD/CAM 技术还有待普及；全面实施并行工程还缺乏基本的物质基础。由于并行工程所处的基础性地位及我国研究工作的不足；就决定了必须将它作为现代集成制造系统的基础性研究工作不断深入地进行。

2.2、虚拟制造(VM-VirtualManufacturing)

虚拟制造利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真；以发现制造中可能出现的问题；在产品实际生产前就采取预防措施；从而达到产品一次性制造成功；来达到降低成本、缩短开发周期；增强产品竞争力的目的。国内的研究刚刚起步；主要集中在三个方面：

（1)、产品虚拟设计技术主要包括虚拟产品开发平台、虚拟测试、虚拟装配以及机床、模具的虚拟设计实现等。其中清华大学利用美国国家仪器公司的Labview开发平台实现了锁相电路的虚拟；机械科学研究院采用C语言和OpenGL进行编程初步实现了立体停车库的虚拟现实下的参数化设计；可以直观地进行车库的布局、设计、分析和运动模拟。

（2)、产品虚拟制造技术主要包括材料热加工工艺模拟、加工过程仿真、板材成型模拟、模具制造仿真等。北京机床研究所、机械科学研究院、东北大学、上海交大和长沙铁道学院等单位也研制出一些这方面的仿真软件。

（3）、虚拟制造系统主要包括虚拟制造技术的体系结构、技术支持、开发策略等。其中提出了比较成熟的思想并可能实现的是由上海同济大学张曙教授提出的分散网络化生产系统和西安交通大学谢友柏院士组建的异地网络化研究中心。

从以上的论述中可以看到国内外研究水平差距是很大的；而且由于虚拟制造技术既是并行工程的发展方向又是敏捷制造的核心；这就决定我们必须以它作为现代集成制造系统的中心技术；以带动相关技术的研究工作的进行；并使它们协同一致顺利地发展。

2.3、敏捷制造(AM-AgileManufacturing)

敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础；选择合作者组成虚拟公司；分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力；对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建立是关键技术；其核心是虚拟制造技术；即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。敏捷制造是现代集成制造系统从信息集成发展到企业集成的必由之路；它的发展水平代表了现代集成制造系统的发展水平，是现代集成制造系统的发展方向。

2.4、绿色制造(GM-GreenManufacturing)

绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式；目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废的整个产品生命周期中；对环境的影响最小；资源的使用效率最高。绿色制造的提出是人们日益重视环境保护的必然选择；发展不能以环境污染为代价；国际制造业的实践表明；通过改进整个制造工艺来减少废弃物；要比处理工厂已经排放的废弃物大大节省开支。绿色制造的实现可通过计算机仿真来达到目的；它是虚拟制造的一部分。从可持续发展战略的观点看；绿色制造是必然选择，它将成为现代集成制造系统的一个重要的组成部分。

从以上的分析中我们可以看到: 各种先进制造技术是相互关联、彼此交叉