1、敏捷制造和虛擬制造楊美嬋虛擬制造在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)全球化、貿(mào)易自由化和社會(huì)信息化的形勢(shì)下，制造業(yè)的經(jīng)營戰(zhàn)略發(fā)生了很大變化，在3060年代企業(yè)追求的是規(guī)模效益，如：美國福特汽車公司、通用汽車公司相繼采用剛性流水線進(jìn)行大批量生產(chǎn)；70年代更加重視降低生產(chǎn)成本，如：日本豐田公司采用準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)；80年代提高產(chǎn)品質(zhì)量成為主要目標(biāo)；進(jìn)入90年代新產(chǎn)品開發(fā)及交貨期成為競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。由此產(chǎn)生了多種多樣的制造哲理，如：精益生產(chǎn)、并行工程、敏捷制造和虛擬制造等，它們各有側(cè)重，從不同角度研究如何增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。而虛擬制造技術(shù)是制造技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。技術(shù)簡介在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)全球化、貿(mào)易自由化和社會(huì)信息化的形勢(shì)下，制造業(yè)的

2、經(jīng)營戰(zhàn)略發(fā)生了很大變化，在3060年代企業(yè)追求的是規(guī)模效益，如：美國福特汽車公司、通用汽車公司相繼采用剛性FKSA1800虛擬機(jī)床模型FKSA1800虛擬機(jī)床模型流水線進(jìn)行大批量生產(chǎn)；70年代更加重視降低生產(chǎn)成本，如：日本豐田公司采用準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)；80年代提高產(chǎn)品質(zhì)量成為主要目標(biāo)；進(jìn)入90年代新產(chǎn)品開發(fā)及交貨期成為競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。由此產(chǎn)生了多種多樣的制造哲理，如：精益生產(chǎn)、并行工程、敏捷制造和虛擬制造等，它們各有側(cè)重，從不同角度研究如何增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。而虛擬制造技術(shù)是制造技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)1 虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）技術(shù)是使用感官組織仿真設(shè)備和真實(shí)或虛幻環(huán)境

3、的動(dòng)態(tài)模型生成或創(chuàng)造出人能夠感知的環(huán)境或現(xiàn)實(shí)，使人能夠憑借直覺作用于計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維仿真模型的虛擬環(huán)境?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬制造（Virtual Manufacturing）技術(shù)是在一個(gè)統(tǒng)一模型之下對(duì)設(shè)計(jì)和制造等過程進(jìn)行集成，它將與產(chǎn)品制造相關(guān)的各種過程與技術(shù)集成在三維的、動(dòng)態(tài)的仿真真實(shí)過程的實(shí)體數(shù)字模型之上。其目的是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，借助建模與仿真技術(shù)及時(shí)地、并行地、模擬出產(chǎn)品未來制造過程乃至產(chǎn)品全生命周期的各種活動(dòng)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響，預(yù)測(cè)、檢測(cè)、評(píng)價(jià)產(chǎn)品性能和產(chǎn)品的可制造性等等。從而更加有效地、經(jīng)濟(jì)地、柔性地組織生產(chǎn)，增強(qiáng)決策與控制水平，有力地降低由于前期設(shè)計(jì)給后期制造帶來的回溯更改，達(dá)到產(chǎn)

4、品的開發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最大化。主要特征1.產(chǎn)品與制造環(huán)境是虛擬模型，在計(jì)算機(jī)上對(duì)虛擬模型進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試，甚至設(shè)計(jì)人員或用戶可“進(jìn)入”虛擬的制造環(huán)境檢驗(yàn)其設(shè)計(jì)、加工、裝配和操作，而不依賴于傳統(tǒng)的原型樣機(jī)的反復(fù)修改；還可將已開發(fā)的產(chǎn)品(部件)存放在計(jì)算機(jī)里，不但大大節(jié)省倉儲(chǔ)費(fèi)用，更能根據(jù)用戶需求或市場(chǎng)變化快速改變?cè)O(shè)計(jì)，快速投入批量生產(chǎn)，從而能大幅度壓縮新產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間，提高質(zhì)量、降低成本。2.可使分布在不同地點(diǎn)、不同部門的不同專業(yè)人員在同一個(gè)產(chǎn)品模型上同時(shí)工作，相互交流，信息共享，減少大量的文檔生成及其傳遞的時(shí)間和誤差，從而使產(chǎn)品開發(fā)以快捷、優(yōu)質(zhì)、低耗

5、響應(yīng)市場(chǎng)變化。重大作用虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)對(duì)未來制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，它的重大作用主要表現(xiàn)為：1、運(yùn)用軟件對(duì)制造系統(tǒng)中的五大要素（人、組織管理、物流、信息流、能量流）進(jìn)行全面仿真。2、可加深人們對(duì)生產(chǎn)過程和制造系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解。3、在虛擬制造與現(xiàn)實(shí)制造的相互影響和作用過程中4、虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用將加快企業(yè)人才的培養(yǎng)速度。背景20世紀(jì)90年代，信息技術(shù)突飛猛進(jìn)，信息化的浪潮洶涌而來，許多國家制訂了旨在提高自己國家在未來世界中的競(jìng)爭(zhēng)地位、培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的先進(jìn)的制造計(jì)劃。為重新奪回美國制造業(yè)的世界領(lǐng)先地位，美國政府把制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)瞄向21世紀(jì)。美國通用汽車公司（GM）和里海（Leigh）大學(xué)

6、的雅柯卡（Iacocca）研究所在國防部的資助下，組織了百余家公司，由通用汽車公司、波音公司、IBM、德州儀器公司、AT&T、摩托羅拉等15家著名大公司和國防部代表共20人組成了核心研究隊(duì)伍。此項(xiàng)研究歷時(shí)三年，于1994年底提出了21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略。在這份報(bào)告中，提出了既能體現(xiàn)國防部與工業(yè)界各自的特殊利益，又能獲取他們共同利益的一種新的生產(chǎn)方式，即敏捷制造。優(yōu)缺點(diǎn)敏捷制造的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)更快，成本更低，勞動(dòng)生產(chǎn)率更高，機(jī)器生產(chǎn)率加快，質(zhì)量提高，提高生產(chǎn)系統(tǒng)可靠性，減少庫存，適用于CAD/CAM操作。缺點(diǎn)：實(shí)施起來費(fèi)用高。社會(huì)影響1、競(jìng)爭(zhēng)是推動(dòng)社會(huì)前進(jìn)的動(dòng)力，但過度競(jìng)爭(zhēng)造成人力與資源的極大浪

7、費(fèi)。當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)的前期合作，已成為各大公司解決某項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)時(shí)常用的手段。隨著產(chǎn)品越來越復(fù)雜，在搶先進(jìn)入市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)下，任何一個(gè)企業(yè)再也沒有可能在較短的時(shí)間內(nèi)，制造一個(gè)產(chǎn)品的全部，甚至獨(dú)立完成一個(gè)產(chǎn)品的全部設(shè)計(jì)，因此敏捷制造將從根本上改變工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)容和意義。為了達(dá)到快速響應(yīng)市場(chǎng)的機(jī)遇，在敏捷制造企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手、合作方、供貨方、買方的關(guān)系是隨著項(xiàng)目經(jīng)常變化的，將使得競(jìng)爭(zhēng)和合作二者變得兼容。2、敏捷制造企業(yè)除了抓住市場(chǎng)機(jī)遇外，重要的是如何千方百計(jì)加大科研開發(fā)的投入，增強(qiáng)創(chuàng)新能力，擴(kuò)大創(chuàng)新隊(duì)伍，例如：AT&T每年科研開發(fā)的投入為總產(chǎn)值的17%，1994年該公司的總產(chǎn)值超過1000億美元；IBM公司多年來，

8、科研開發(fā)的投入保持在總產(chǎn)值的 10%；日立公司也基本保持在10%，這樣為了競(jìng)爭(zhēng)大大加大科技的投入，必將大大推動(dòng)科技的發(fā)展，加速社會(huì)各方面的進(jìn)步。3、未來敏捷制造企業(yè)對(duì)員工素質(zhì)的要求將大大推動(dòng)教育的發(fā)展。由于未來對(duì)科技和教育的投入將大幅度地、不斷地增大，這一切將把人類的文明以空前的速度推向新的高潮。4、但近幾年的實(shí)踐證明，作為提供給最終用戶的產(chǎn)品變化快，但作為構(gòu)成產(chǎn)品的部件相對(duì)變化較慢，以小轎車為例，外形年年變，但發(fā)動(dòng)機(jī)則若干年才變，而且變化往往是改進(jìn)性的漸變。因此，當(dāng)前社會(huì)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)正在進(jìn)行重大的改組，即部件廠和整機(jī)廠的分工，部件廠的專業(yè)化程度越來越高，部件廠和整機(jī)廠，在風(fēng)險(xiǎn)和利潤中取得某種平衡，即部件廠風(fēng)險(xiǎn)低，利潤小；而整機(jī)廠風(fēng)險(xiǎn)大，利潤高。這種專業(yè)化的再分工，在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范下越來越細(xì)，例如：電子計(jì)算機(jī)就是一例，從顯示器、芯片、CPU板、電子元器件、插接件、軟盤、光驅(qū)