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1、敏捷制造敏捷制造 (Agile Manufacturing, AM) 敏捷制造产生背景敏捷制造产生背景20世纪9O年代，信息技术突飞猛进，信息化的浪潮汹涌而来，许多国家制订了旨在提高自己国家在未来世界中的竞争地位、培养竞争优势的先进的制造计划。在这一浪潮中，美国走在了世界的前列，给美国制造业改变生产方式提供了强有力的支持，美国想凭借这一优势重造在制造领域的领先地位。在这种背景下，一种面向对世纪的新型生产方式敏捷制造（Agile Manufacturing）的设想诞生了。 为了响应日本企业的挑战，重振美国制造业的雄风，1988年，美国通用汽车公司（GM）与美国里海大学的几位教授共同首次提出了一种
2、新的制造企业战略敏捷制造“Agile Manufacturing”的概念。1991年，美国Iacocca研究所在美国国会和国防部的支持下，主持召开了21世纪发展战略讨论会，历时半年形成了一份著名报告“美国21世纪制造战略报告”，并向美国国会提交。这份报告对敏捷制造的概念，方法及相关技术作了全面的描述。敏捷制造是美国国防部为了指定21世纪制造业发展而支持的一项研究计划。该计划始于1991年，有100多家公司参加，由通用汽车公司、波音公司、IBM、德州仪器公司、ATT、摩托罗拉等15家著名大公司和国防部代表共20人组成了核心研究队伍。此项研究历时三年，于1994年底提出了21世纪制造企业战略。在这
3、份报告中，提出了既能体现国防部与工业界各自的特殊利益，又能获取他们共同利益的一种新的生产方式，即敏捷制造。 敏捷制造是在具有创新精神的组织和管理结构、先进制造技术（以信息技术和柔性智能技术为主导）、有技术有知识的管理人员三大类资源支柱支撑下得以实施的，也就是将柔性生产技术、有技术有知识的劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集中在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的市场需求和市场进度作出快速响应。敏捷制造比起其它制造方式具有更灵敏、更快捷的反应能力。敏捷制造的概念敏捷制造的概念美国Agility Forum（敏捷制造的研究组织）将敏捷制造AM定义为：能在不可预测的持续变化的竞
4、争环境中使企业繁荣和成长，并具有面对由顾客需求的产品和服务驱动的市场作出迅速响应的能力。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虚拟企业的建立是关键技术，其核心是虚拟制造技其核心是虚拟制造技术术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的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。 敏捷制造包括要素敏捷制造包括要素 生产技
5、术、管理和人力资源 敏捷制造关键技术敏捷制造关键技术在敏捷制造系统中，人、组织和技术是三个最基木的要素。敏捷制造模式的构筑和实施需要多种技术支持，制造模式要和先进技术相匹配才能充分发挥其优势。因此要解决关键问题首先要有关键技术作为基础，敏捷制造中主要有如下关键技术：（1）并行工程（CE）技术强调工作流程的并行进行，并非常见的串行反馈循环工作方式；强调团队工作精神，要求与工作项目有关的各方面专家共同协调，解决问题，求得各方面都满意的最佳方案。产品的设计过程、生产准备过程甚至加工过程可以同步进行，不仅可缩短新产品的开发周期，还可以及早发现并修改设计方案存在的问题，从而有效降低成本，提高产品质量。（
6、2）虚拟制造（VM）技术基木思想是将制造企业的一切活动，如设计过程、加工过程、装配过程、生产管理、企业管理等建立与现实系统完全相同的计算机模型，然后利用该模型模拟运行整个企业的一切活动并进行参数的调整，在求得最佳运行参数后再进行实际制造活动，以确保整个运行都在最佳状态。与快速原型制造技术RPM相比较，虚拟制造对提高产品质量，降低产品成本，缩短设计制造周期，改进设计运行状态都起着十分重要的作用。（3）网络技术实现敏捷制造，企业需要有通信连通性，按照企业网全国网全球网的步骤实施企业的网络技术。利用企业网实现企业内部工作小组之间的交流和并行工作，利用全国网、全球网共享资源，实现异地设计和异地制造，及
7、时地、最优地建立动态联。基于网络的企业资源计划管理系统和商品供应链系统也为敏捷制造的实施提供必需的信息。（4）模块化技术主要有组织机构的模块化、工艺系统的模块化、产品的模块化。组织机构的模块化通过多功能小组来实现。根据市场的需求的不同，企业能够动态的重构其组织结构，用多功能小组动态的、快速的重新组织设计队伍、生产队伍和管理机构，从而实现组织机构的敏捷化。工艺系统的模块化是利用模块化部件构造企业的工艺装备，可以根据生产需求的变化重新使用这些模块化部件，将生产系统升级或重新配置加工机器。预先对产品进行模块化设计，用户就可以根据自己的喜好提出诸如色彩、造型和功能等方面的要求，而制造企业可以选用合适的
8、模块迅速地组装产品并交付用户。（5）系统集成技术信息及其交换的标准化和开放式体系结构是实现系统整体集成的关键。敏捷制造的系统集成所要面对的是连续变化的动态系统，在系统集成运行的条件下，保证系统各部分功能的独立性，旨在不影响系统其它部分运行的情况下，独立进行系统的改进和升级。（6）动态联盟它是面向产品经营过程的一种动态组织结构和企业群体集成方式。作为实现敏捷制造的重要组织手段，其实质是综合社会各方而的优势，实现企业间的动态集成。它使企业新产品开发能力大大提高，能充分发挥出企业不同部门的最佳水平，减少资源的浪费。（7）产品数据管PDM技术各种商业信急、制造信急、研究信息等要有相应的合适的数据库系统
9、进行管理，使企业管理更完善、更符合全球化的发展和竞争机制。PDM是一种从数据库基础上发展起来的信息集成技术，能管理所有与产品相关的信息和所有与产品相关的过程。从广义上讲，它可以覆盖整个企业从产品的市场需求、研究与开发、产品设计、工程制造、销售、服务与维护等各个领域、全生命周期中的产品信息。敏捷制造技术的特点敏捷制造技术的特点（1）与其他先进制造模式的对比）与其他先进制造模式的对比与其他先进制造模式（如准时生产、精益生产等）相比较，敏捷制造的主要特征为：以满足敏捷性用户需求，获得利润为目标。以竞争能力和信誉为依据，选择组成动态联盟的合作伙伴。敏捷制造系统促使企业采用较小规模的模块化生产设施，促使
10、企业间的合作。每一个企业都将对新的生产能力作出部分贡献。在动态联盟中，竞争和合作是相辅相成的。基于合作间的相互信任、分工协作、共同目标来有力地增强整体实力。信息技术有力地支持敏捷制造，基于开放式计算机网络的信息集成框架是敏捷制造的重要内容。根据客户需要和社会经济效益组成了未来企业组织的最高形式虚拟企业。参与虚拟企业的各个企业的组成和体系结构具有前所未有的柔性。把知识、技艺、信息投人最底层生产线。（2）与传统的大批量生产方式相比）与传统的大批量生产方式相比 与传统的大批量生产方式相比，敏捷制造的主要特征为：全新的企业合作关系虚拟企业或动态联盟。高度柔性的、模块化的、可伸缩的生产制造系统。这种柔性
11、生产系统虽然规模不大，但生产成本与批量无关，在同一系统内可生产出的产品种类却是无限的。为订单而设计，为订单而制造的生产方式。大范围的通信基础结构。在信息交换及通信联系方面，在敏捷制造中具有一个能将正确的信息、在正确的时间送给正确的人的“准时信息系统”，作为灵活的管理系统的基础，通过信息高速公路与国际互联网络将全球范围内的企业相联通。柔性化、模块化的产品设计方法。敏捷制造要求企业具备的特点敏捷制造要求企业具备的特点1、技术研发能力高技术含量的产品带来高附加值。技术成为决定产品利润的重要因素。这也正是美国企业赖以抗衡日本企业的武器。日本人提出了精益生产模式，主要是通过降低成本的方法来提高利润。而美
12、国人的敏捷制造模式认为，决定产品成本、产品利润和产品竞争能力的主要因素是开发、生产该产品所需的知识的价值而不是材料，设备或劳动力。2、生产的柔性能力现在生产潮流由大批量生产转向小批量多品种的方式，因此刚性生产模式也要改成敏捷化生产。即通过可重组的、模块化的加工单元，实现快速生产新产品及各种各样的变型产品，从而使生产小批量、高性能产品能达到与大批量生产同样的效益，达到同一产品的价格和生产批量无关。3、个性化生产敏捷制造型企业按订单组织生产，以合适的价格生产顾客的订制产品或顾客个性化产品。这种方式取代了单一品种的生产模式，满足了顾客多种多样的要求。4、企业间的动态合作敏捷制造要求企业对内部的生产工
13、艺、流程、机构能迅速进行重组，以对市场机遇作出敏捷反应，生产出用户所需要的产品。当企业发现单独不能作出敏捷反应时，就要进行企业间的合作。5、激发员工的创造精神敏捷制造型企业建立一种能充分调动员工积极性、保持员工创造性的环境，以巩固和提升企业持续的创新能力。有远见的领导者将具有创新能力的员工看成是企业的主要财富，而把对员工的培养和再教育作为企业长期投资行为。6、新型的用户关系敏捷制造型企业强调与用户建立一种崭新的“战略依存关系”，强调用户参与制造的全过程。敏捷制造的组织方式敏捷制造的组织方式 虚拟公司是最为理想的一种形式。虚拟公司就像专门完成特定计划的一家公司一样，只要市场机会存在，虚拟公司就存
14、在；市场机会消失了，虚拟公司也随之解体。能够经常形成虚拟公司的能力将成为企业一种强有力的竞争武器。 只要能把分布在不同地方的企业资源集中起来，敏捷制造企业就能随时构成虚拟公司。在美国，虚拟公司将运用国家的工业网络全美工业网络，把综合性工业数据库与服务结合起来，以便能够使公司集团创建并运作虚拟公司。 敏捷制造企业必须具有高度柔性的动态组织结构。根据产品不同，采取内部团队、外部团队（供应商，用户均可参与）与其它企业合作或虚拟公司等不同形式，来保证企业内部信息达到瞬时沟通，又能保证迅速抓住企业外部的市场，而进一步做出灵敏反映。敏捷制造的管理手段敏捷制造的管理手段在管理理念上要求具有创新和合作的突出意
15、识，不断追求创新。除了内部资源的充分利用，还要利用外部资源和管理理念。在管理方法上要求重视全过程的管理，运用先进的科学的管理方法和计算机管理技术以及BRP等管理。 敏捷制造追求实现理论上生产管理的目标，是适应未来社会发展的21世纪生产模式。敏捷制造的企业具有以下特征敏捷制造的企业具有以下特征 1、产品系列具有相当长的寿命、产品系列具有相当长的寿命 2、信息交换迅速准确、信息交换迅速准确 3、以订单定生产、以订单定生产 敏捷制造企业的现状敏捷制造企业的现状 敏捷制造企业自1991年12月提出后，这几年来美国各个公司自觉应用敏捷制造与动态联盟的思想进展得很快，已成为世界制造业的热点。现代企业向敏捷
16、制造企业的发展是历史发展的必然。人们认识了这规律，就从必然王国中解放出来，向自由王国迈进，极大地推动生产向前发展。由于经济发展有共同的规律，在我国高新技术的新兴产业群中，有不少不自觉、而自发地运用这基本规律取得了很大的成功的，例如：深圳的华为公司、北大的方正公司、神龙通信工程公司等等。中国企业家总结为“两头在内，中间在外”（两头指研究开发及市场开拓，中间指制造），这实质上是一种敏捷制造的雏形。 敏捷制造的应用敏捷制造的应用工业压缩机的设计工业压缩机的设计美国Ingersoll-R公司主要生产工业压缩机，原来开发新产品时间长，费用高。仅设计就耗时812个月，从样机制造到试验评定花1年到1年半，耗
17、资50万美元。1988年，采用敏捷制造方式，建立虚拟动态公司，利用其它合作伙伴的长处，开发技术水平更高的压缩机只需原来的1/3到1/2的时间，花费只是12.5万到25万美元。敏捷制造方式使Ingersoll-R公司的新产品开发时间缩短了一半，费用降低了一半以上。遥测装置的企业联盟遥测装置的企业联盟遥测装置生产的敏捷制造示范项目采用虚拟企业方式，联盟了联合信号公司堪萨斯城分部，加利福尼亚的圣地亚国家实验室和新墨西哥的圣地亚国家实验室以及机械主箱、印刷电路板供应商。这些联盟企业为产品的实现提供了从原料到技术设备等支持，弥补了单一企业资源的不足。生产时间减少50，生产效益提高了好几倍。敏捷制造的研究
18、现状敏捷制造的研究现状1993年，美国国家自然科学基金会和国防部联合在New York, Illinois, Texas等州建立了3个敏捷制造国家研究中心，分别研究电子工业、机床工业和航天国防工业中的敏捷制造问题。除此之外，还配套支持了工业界进行的7项敏捷化商务实践(Agile Business Practice)，4项敏捷企业决策支持研究(Agile Enterprise Decision Support)，8项敏捷化智能设计与制造系统(Agile Intelligent Design and Manufactluring System)和10项敏捷供应链管理系统(Agile Supply
19、Chain Management)。从1994年开始，有近百家公司和大学研究机构就敏捷制造的6个领域(集成产品与过程开发/并行过程、人的问题、虚拟企业、信息与控制、过程与设备、法律障碍)进行了研究与实践相结合的深入工作。此外，在其他国家也开展了大量敏捷制造的研究，如：日本发起的MATIC计划，以汽车、电子和服装为典型对象产品开展敏捷制造的研究。我国企业的敏捷制造之路我国企业的敏捷制造之路我国专家从1993年就开始对敏捷制造进行跟踪研究，主要包括：实施敏捷制造的技术基础；虚拟公司的建立步骤及其体系结构和运行模式；虚拟公司的组织与应用等。 与国外相比，这些研究工作只能算原则性的研究工作，距离实用还
20、需要走很长的一段路。因此，在我国企业目前还不可能实现敏捷制造，但是从科学研究的角度看，我们认为需要在合适的条件下建立一个研究性的虚拟企业，加深我们对虚拟企业在实际应用中所遇难题的理解，即在实践中吸取有益的经验，为今后的发展作一定的技术储备。 敏捷制造发展趋势敏捷制造发展趋势（1）开发并完善敏捷制造参考模型（2）进一步开发支持实施敏捷制造的各种技术和工具（3）敏捷制造实际应用的探索虚拟制造虚拟制造（VMVirtual Manufacturing）虚拟制造技术产生的背景虚拟制造技术产生的背景制造业为了在竞争激烈的全球市场求得生存与发展，必须能够更好地满足市场所提出的T、Q、C、S要求，即要以最短的
21、产品开发周期(Time)，最优质的产品质量（Quality），最低廉的制造成本（Cost）和最好的技术支持与售后服务（Service）来赢得市场与用户面对不可预测、持续发展、快速多变的市场需求，企业的生产活动必须具有高度的柔性为了提高竞争能力，企业应当能够对市场需求的变化作出快速敏捷的反应，并及时地对自身的生产作出合理的调整与重新规划计算机软硬件技术及网络技术的迅速发展为实现这一目标提供了强有力的支持基于这些因素，90年代中有许多新概念、新观点应运而生，虚拟制造（VirtualManufacture)就是其中之一，它代表了一种全新的制造体系和模式在虚拟制造中，产品开发是基于数字化的虚拟产品开发
22、方式（VirtualProductDevelopment），以用户的需求为第一驱动，并将用户需求转化为最终产品的各种功能特征VPD保证了产品开发的效率和质量，提高了企业的快速响应和市场开拓能力虚拟制造的内涵虚拟制造的内涵虚拟制造是实际制造过程在计算机的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上实现产品开发、制造以及管理与控制等制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。也就是说虚拟制造是对实际制造进行抽象、分析、综合、得到实际产品的全数字化模型，其最终目标是反作用于实际制造过程，用来指导生产实践。虚拟制造技术分类虚拟制造技术分类虚拟制造技术可以分为三大类：一是以设计为中心的虚
23、拟制造技术；二是以生产为中心的虚拟制造技术；三是以控制为中心的虚拟制造技术。1产品的虚拟设计技术。面向产品的原理、结构和性能的设计、分析、模拟和评测，以优化产品本身的性能、成本为目标。2产品的虚拟制造技术。面向产品制造过程模拟、检验和优化，检验产品的可制造性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺过程、保证产品的制造质量、制造周期和最低的制造成本为目标。3虚拟制造系统。着重于生产过程的规划、组织管理、资源调度、物流、信息流等的建模、仿真与优化。如虚拟企业、虚拟研发中心等。虚拟制造的技术特征虚拟制造的技术特征虚拟制造与实际制造相比，它具有如下主要特征：(1)高度集成。虚拟制造中产品设计与制
24、造过程是在虚拟的产品数字化模型中进行产品设计、制造、测试等过程，并且在虚拟的制造环境中检验其设计、加工、装配和操作。因此，易于综合运用系统工程知识、并行工程和人机工程等多学科先进技术，实现信息集成、知识集成、串并行交错工作机制集成和人机集成。(2)敏捷灵活。开发的产品(部件)可存放在计算机里，既节省仓储费用，利于产品再次快速改型设计，从而大幅度缩短了生产准备周期，降低了成本，提高了产品从设计、制造到销售全过程的整体性和敏捷性。(3)分布合作。虚拟制造通过Internet可使分布在不同地点、不同部门的不同专业人员在同一产品模型上同时工作，相互交流，实现资源共享，发挥各自特长，实现异地设计、制造，
25、从而使产品开发以快捷、优质、低耗响应市场变化，将制造业信息化与知识化融为一体。虚拟制造特点虚拟制造特点由于计算机软硬件技术和网络技术的广泛应用，虚拟制造具有以下几个特点：（1）无须制造实物样机就可以预测产品性能，节约制造成本，缩短产品开发周期（2）产品开发中可以及早发现问题，实现及时的反馈和更正（3）以软件模拟形式进行产品开发（4）企业管理模式基于Intranet或Internet,整个制造活动具有高度的并行性虚虚 虚拟制造的一般开发流程虚拟制造的一般开发流程(1)首先从产品需求分析开始，然后进行概念设计，再对所设计的产品进行评估和优化；(2)在虚拟环境中，构造产品的虚拟模型；(3)采用相应的
26、仿真分析工具对虚拟模型的功能和性能进行仿真分析；(4)基于仿真分析的结果，通过反复建模-仿真分析-模型的改进，直到虚拟制造出的模型满足预期设计的目标，然后再进行实物制造。虚拟制造技术对发展我制造业的作用虚拟制造技术对发展我制造业的作用1.减少资源浪费，实现绿色制造。 2.规避生产要素缺乏、生产成本过高的局面。 3.敏捷转换产品生产，快速满足市场需求。 4.增强企业柔性和抗市场风险能力。 5.突破中小企业的规模瓶颈。 6.通过分析设计的可制造性，虚拟制造可以提高产品设计质量、减少设计缺陷、优化产品性能。 虚拟制造的应用虚拟制造的应用虚拟制造在工业发达国家，如美国、德国、日本等已得到了不同程度的研
27、究和应用。在这一领域，美国处于国际研究的前沿福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司在新型汽车的开发中已经应用了虚拟制造技术，大大缩短了产品的发布时间。波音公司设计的777型大型客机是世界上首架以三维无纸化方式设计出的飞机它的设计成功已经成为虚拟制造从理论研究转向实用化的一个里程碑在我国，清华大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等科研教学单位也已经开展了这一领域的研究工作当前我国虚拟制造应用的重点研究方向是基于我国国情，进行产品的三维虚拟设计、加工过程仿真和产品装配仿真，主要是研究如何生成可信度高的产品虚拟样机，在产品设计阶段能够以较高的置信度预测所设计产品的最终性能和可制造性在对产品性能具有高科技含
28、量要求的行业中，如航空航天、军事、精密机床、微电子等领域，随着研究的不断深入和相关技术的发展，虚拟制造必将得到日益广泛的应用国内的研究刚刚起步，主要集中在三个方面：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
29、型模拟、模具制造仿真等。北航与一汽用OPTRIS开发的板料成型软件已经基本能够模拟类似车门的中等复杂程度的汽车覆盖件和其他冲压成型件的冲压成型过程；沈阳铸造研究所开发的电渣熔铸工艺模拟软件包ESRD3D已经应用于水轮发电机变曲面过流部件生产中，其产品在刘家峡、李家峡、天生桥、太平役等7个电站中使用；合肥工业大学研制的双刀架数控车床加工过程模拟软件已经在马鞍山钢铁股份有限公司车轮轮箍厂应用，使数控程序现场调试时间由几个班缩短到几小时，并保证一次试切成功；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
30、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。现状及国内外发展趋势现状及国内外发展趋势 虚拟制造技术的发展首先是在其支撑技术的发展上取得进展，例如，虚拟现实技术、仿真技术等。特别是一些单元技术与制造业的紧密结合不断深入，并为其作出了巨大的贡献，更推动了这
31、些技术的进一步发展。同时，支撑技术和单元技术的不断成熟和在制造业中发挥越来越大的作用，也推动了虚拟制造技术的组合和集成。但由于各技术的相对独立性，其统一的特征模型的建立、数据共享和交换等遇到了巨大的挑战。基于STEP、EDI、TCPIP等标准的集成技术是唯一的发展方向。虚拟制造技术虽然于80年代才刚刚提出来的。但随着计算机技术的迅速发展，在90年代得到人们的极大重视而获得迅速发展。美国已经从虚拟制造的环境和虚拟现实技术、信息系统、仿真和控制、虚拟企业等方面进行了系统的研究和开发，多数单元技术已经进入实验和完善的阶段。例如，美国华盛顿大学的虚拟制造技术实验室发展的用于设计和制造的虚拟环境VEDA
32、M、用于设计和装配的虚拟环境等，已经初具规模。但虚拟制造作为一个完整的体系，尚没有进行全面的集成。特别应说明的是，虚拟企业（工厂）的研究在美国得到政府和企业界的极大关注，研究异常活跃，成为其敏捷制造技术的主要支柱之一。欧洲以大学为中心也纷纷开展了虚拟制造技术研究，如虚拟车间、建模与仿真工程等的研究。日本在6070年代的经济崛起受益于先进制造与管理技术的采用。日本对虚拟制造技术的研究也秉承其传统的特点重视应用，主要进行虚拟制造系统的建模和仿真技术以及虚拟工厂的构造环境研究。我国在虚拟制造技术方面的研究只是刚刚起步，其研究也多数是在原先的CADCAECAM和仿真技术等基础上进行的，目前主要集中在虚
33、拟制造技术的理论研究和实施技术准备阶段，系统的研究尚处于国外虚拟制造技术的消化和与国内环境的结合上。由于我国受到CADCAECAM基础软件、仿真软件、建模技术的制约，阻碍了虚拟制造技术的发展。但这几年，我国虚拟制造技术受到普遍的重视，发展很快，发展势头强劲，例如：机械科学研究院与同济大学、香港理工大学合作进行的分散网络化制造、异地设计与制造等技术的理论研究和实践活动已经取得了不少进展；清华大学进行了虚拟设计环境软件、虚拟现实、虚拟机床、虚拟汽车训练系统等方面的研究；浙江大学进行了分布式虚拟现实技术、VR工作台、虚拟产品装配等研究；西安交大和北航进行了远程智能协同设计研究；天大、北京机床所、大连
34、机床所进行了机床的虚拟设计和轴机床的研究；西北工业大学进行了虚拟样机的研究；哈工大、北京机电所、上海交大、南京理工大学等单位也进行了这方面的研究。据不完全的调查统计，国内进行虚拟制造技术研究的单位达到了100家，已经取得了一些可喜的进展。在虚拟现实技术、建模技术、仿真技术、信息技术、应用网络技术等单元技术等方面的研究都很活跃。但研究的进展和研究的深度还属于初期阶段，与国际的研究水平尚有很大的差距，除了三维建模已经有了4种商业软件外，其他方面还没有形成产业化。我国的研究多集中于高等院校和少量的研究院所，企业和公司介入的较少。 虚拟制造技术在切削加工中的应用虚拟制造技术在切削加工中的应用 绿色制造
35、绿色制造（GMGreen Manufacturing） 绿色制造的提出绿色制造的提出 在人类即将跨入21世纪的今天，当微电子技术、大规模集成电子技术和机械工业相结合，从而使古老的机械工业蓬勃发展的同时，却产生了对能源和原材料的巨大消耗和浪费及对生态环境的日益破坏，使得全世界的技术人员和环保人士都在全力解决此类问题，美国、日本、德国等发达国家在这方面都取得了不少成果。我国对该领域已经开始重视起来。目前机械制造工业存在的主要问题有： （1）废旧或闲置设备回收和再利用率较低 （2）能源和原材料的浪费现象十分严重 （3）环境保护意识在机制工业厂家头脑中还比较淡薄尤其是一些中小企业对环境的污染还比较严重
36、。 （4）产品的回收利用率很低 绿色制造技术绿色制造技术绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。 传统的制造模式是一个开环系统，即原料工业生产产品使用报废二次原料资源，从设计、制造、使用一直到产品报废回收整个寿命周期对环境影响最小，资源效率最高，也就是说要在产品整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产品环境属性，改变了原来末端处理的环境保护办法，对环境保护从源头抓起，并
37、考虑产品的基本属性，使产品在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量等。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，其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（负作用）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，要比处理工厂处理已经排放的废弃物大大节省开支。绿色制造的实现可以通过计算机仿真来达到目的，即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
38、成部分。实现绿色制造的关键技术实现绿色制造的关键技术(1)绿色材料选择技术 (2)绿色工艺规划技术 (3)绿色包装技术 (4)绿色产品使用技术 (5)面向回收和拆卸的设计 绿色制造的发展趋势绿色制造的发展趋势 (1)社会支撑系统将逐步形成 绿色制造需要全社会的共同努力和参与。绿色制造的社会支撑系统首先是立法和行政规定问题。利用相关法律和行政规定对绿色制造形成有力的支持，对相反行为做出适度惩罚。其次，政府可制定经济政策，用市场机制引导绿色制造的实施。如制定有效的资源价格政策，利用经济手段对不可再生资源的消耗严加控制等。 (2)全球化特征和趋势日益明显 制造业对环境的影响往往是超越空间的，保护地球
39、是人类的共同责任。随着世界经济的一体化，绿色产品的市场竞争将在全球范围展开。近年来，许多国家对进口产品要进行绿色认证，特别是有些国家以保护本国环境为由，制定苛刻的产品环境指标来限制国外产品进入本国市场，即设置“绿色贸易壁垒”。绿色制造将为企业提高产品的绿色水平提供技术手段，为企业消除国际贸易壁垒进入国际市场提供有力的支撑。 (3)集成系统技术将有较大发展 要真正有效地实施绿色制造，必须从系统的角度和集成的角度来考虑和研究绿色制造中的有关问题。当前，产品和工艺设计与材料选择系统的集成、用户需求与产品使用的集成、绿色制造系统中的信息集成、绿色制造的过程集成等集成技术的研究已成为重要研究内容。 (4
40、)绿色并行工程将成为绿色产品开发有效模式 绿色并行工程是现代绿色产品设计产品设计和开发的新模式。它以集成的、并行的方式设计产品及其生命周期全过程，力求使产品开发人员在设计开始就考虑到产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，如质量、成本、用户要求、环境影响、资源消耗状况等。 (5)人工智能支撑技术的应用 绿色制造的决定目标体系的优化是难以用一般数学方法处理的十分复杂的多目标优化问题，需要用人工智能方法来支撑处理。另外、绿色产品评估指标体系及评估专家系统，均需要人工智能和智能制造技术。因此，基于知识系统、模糊系统和神经网络等人工智能技术将在绿色制造中起到重要作用。 (6)绿色制造将导致一批新兴产业的形成 实施绿色制造，必然导致废弃物回收处理设备制造业、废弃物回收处理的服务产业以及绿色产品制造业的兴旺发展；另外，面向绿色制造的软件产业将逐步形成。企业实施绿色制造，需要大量实施工具和软件产品，如计算机绿色产品设计产品设计系统、绿色工艺规划系统、绿色创造决定系统、产品生产周期评估系统等，这些绿色制造工具的大量需求必将推动新兴绿色软件产业的形成与发展。
