第章++先進制造技術(shù)新概念

先進制造技術(shù)機電及自動化學(xué)院第六章先進制造新概念智能制造敏捷制造并行工程虛擬制造快速原型技術(shù)綠色制造先進制造技術(shù)發(fā)展趨勢一、智能制造智能制造的定義

智能制造是研究制造活動中的信息感知與分析、知識表達與學(xué)習(xí)、智能決策與執(zhí)行的一門綜合交叉技術(shù)，是實現(xiàn)知識屬性和功能的必然手段。智能制造是人類的智慧向制造裝備轉(zhuǎn)移的過程。？智能制造的技術(shù)體系智能制造：感知與測控網(wǎng)絡(luò)機器學(xué)習(xí)與制造知識發(fā)現(xiàn)面向制造的綜合推理圖形化建模與仿真智能全息人機交互智能制造設(shè)備：工況感知與智能識別性能預(yù)測與智能維護智能規(guī)劃與智能編程智能數(shù)控與伺服驅(qū)動智能制造系統(tǒng)：系統(tǒng)建模與自組織智能制造執(zhí)行系統(tǒng)智能企業(yè)管控智能供應(yīng)鏈管理流程智能控制智能制造服務(wù)：服務(wù)感知與控制的互聯(lián)工業(yè)產(chǎn)品智能服務(wù)服務(wù)過程的智能運控物聯(lián)網(wǎng)與物流智能服務(wù)制造與服務(wù)的集成共享一、智能制造新型光機電傳感系統(tǒng)、嵌入式控制系統(tǒng)等；數(shù)字制造技術(shù)：CNC/CAD、CAM、CAE、CIMS；傳感與控制技術(shù)；人工智能技術(shù)：知識表示、機器學(xué)習(xí)、自動推理、智能計算；互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及射頻識別技術(shù)（RFID，電子標(biāo)簽）數(shù)學(xué)：數(shù)理邏輯、數(shù)學(xué)機械化、隨機過程與統(tǒng)計分析、運籌與決策分析、計算幾何、非線性系統(tǒng)動力學(xué)等。智能制造的支持技術(shù)一、智能制造

無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機械或光學(xué)接觸。一、智能制造

知識經(jīng)濟時代的必然選擇

與設(shè)備、資本投入作為經(jīng)濟增長模式不同，知識含量起著越來越重要的因素。市場的必然選擇

可以提高能源和原材料的利用率，降低污染排放水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量。是先進生產(chǎn)力的重要體現(xiàn)

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，而智能制造技術(shù)是先進科學(xué)技術(shù)在制造領(lǐng)域的集中體現(xiàn)。智能制造是制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢一、智能制造智能制造與制造智能制造智能的涵義

制造智能指制造過程中的知識、知識的發(fā)現(xiàn)和推理能力、智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)演化能力。是智能制造的基礎(chǔ)和共性技術(shù)，包括以下關(guān)鍵技術(shù)：

感知與測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；

機器學(xué)習(xí)與制造知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)；

面向制造的綜合推理技術(shù)；

圖形化建模與仿真技術(shù)；

智能全息人機交互技術(shù)。一、智能制造1）感知與測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

感知：各種智能傳感器，智能儀表

測控網(wǎng)絡(luò)：通過計算機實時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)感知到的信息的收集、傳輸、管理、使用的技術(shù)。

研究目標(biāo)：研究微型多功能集成智能傳感器與傳輸技術(shù)，RFID和物聯(lián)網(wǎng)智能終端技術(shù)；開發(fā)基于工業(yè)總線的即插即用技術(shù)和實時網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，開發(fā)基于M2M和制造物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、管理和服務(wù)技術(shù)。制造智能的關(guān)鍵技術(shù)一、智能制造

機器學(xué)習(xí)：把人類的知識教給計算機

知識發(fā)現(xiàn)：計算機通過機器學(xué)習(xí)、知識發(fā)掘從數(shù)據(jù)和信息中自動提煉知識并升華為制造策略。

研究目標(biāo)：解決異構(gòu)數(shù)據(jù)庫/知識庫間的沖突和一致性維護問題，實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫/知識庫間的透明訪問，針對特定的制造活動，開發(fā)工藝知識庫系統(tǒng)，研究高效、分布、異構(gòu)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)。2）機器學(xué)習(xí)與制造知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)制造智能的關(guān)鍵技術(shù)一、智能制造3））面面向向制制造造的的綜綜合合推推理理技技術(shù)術(shù)制造造過過程程中中的的推推理理：制制造造過過程程中中的的推推理理是是不不確確定定、、不不精精確確、、不不完完整整的的推推理理問問題題。。研究究目目標(biāo)標(biāo)：建建立立不不確確定定、、不不精精確確、、非非完完整整信信息息的的分分布布/混混合合推推理理技技術(shù)術(shù)；；研研究究抽抽象象代代數(shù)數(shù)、、計計算算幾幾何何、、微微分分幾幾何何在在數(shù)數(shù)控控加加工工、、自自動動裝裝配配、、逆逆向向工工程程、、機機器器視視覺覺、、形形位位測測量量與與誤誤差差評評定定中中的的應(yīng)應(yīng)用用。。制造智能能的關(guān)鍵鍵技術(shù)一、智能能制造4）圖形形化建模模與仿真真技術(shù)圖形化建建模與仿仿真：圖形操操作代替替符號、、數(shù)字操操作實現(xiàn)現(xiàn)制造過過程中的的建模和和仿真。。研究目標(biāo)標(biāo)：建立制制造資源源不同屬屬性以及及資源間間互相作作用/約約束的抽抽象的統(tǒng)統(tǒng)一描述述方法，，建立面面向制造造資源庫庫的圖形形化建模模、規(guī)劃劃、編程程與仿真真集成開開發(fā)平臺臺。制造智能能的關(guān)鍵鍵技術(shù)一、智能能制造5）智能能全息人人機交互互技術(shù)目前交互互方法：鍵盤、、鼠標(biāo)、、圖形、、視頻、、語音、、觸摸屏屏、數(shù)據(jù)據(jù)手套等等。研究目標(biāo)標(biāo)：研究實實時魯棒棒處理技技術(shù)和基基于機器器視覺的的剛/柔柔體空間間狀態(tài)感感知和運運動識別別技術(shù)；；研究視視網(wǎng)膜掃掃描、腦腦機接口口、生機機接口和和生理信信號識別別技術(shù)；；最終實實現(xiàn)全浸浸入式的的“人在在場景中中”智能能人機交交互系統(tǒng)統(tǒng)。制造智能能的關(guān)鍵鍵技術(shù)一、智能能制造智能制造造裝備智能制造造裝備的的涵義智能制造造裝備具具有感知知、決策策、執(zhí)行行功能，，其技術(shù)術(shù)特征是是：自行行感知分分析和處處理運行行環(huán)境；；自行規(guī)規(guī)劃、控控制、決決策，故故障自行行診斷和和修復(fù)，，主動分分析自身身性能力力劣化和和維護，，能夠參參與網(wǎng)絡(luò)絡(luò)集成和和網(wǎng)絡(luò)協(xié)協(xié)調(diào)。未來市場場需求及及產(chǎn)品（1）智智能機機床（（2）智智能成成形制造造設(shè)備（3）特特種智能能制造設(shè)設(shè)備（（4）智能能機器人人（5）智智能工程程機械一、智能能制造智能制造造裝備的的關(guān)鍵技技術(shù)1）裝備備運行狀狀態(tài)和環(huán)環(huán)境的感感知與識識別技術(shù)術(shù)對于金屬屬切削機機床指：：加工精精度、溫溫度、切切削力、、熱變形形、應(yīng)力力應(yīng)變、、圖像信信息等。。研究目標(biāo)標(biāo)：新型傳感感器技術(shù)術(shù)：高靈敏、、高可靠靠、高精精度的檢檢測環(huán)境境信息；；感知系統(tǒng)統(tǒng)的組網(wǎng)網(wǎng)：高速、、高精度度數(shù)據(jù)傳傳輸、安安全處理理和容錯錯能力，，異構(gòu)信信息的無無縫交換換能力；；基于機器器視覺的的多元環(huán)境境建模和和圖像理理解能力力。一、智能能制造2）性能能預(yù)測和和智能維維護技術(shù)術(shù)內(nèi)容容：刀具磨磨損情況況、機床床故障狀狀態(tài)、振振動狀態(tài)態(tài)、精度度退化狀狀態(tài)等。。研究目標(biāo)標(biāo)：建立狀態(tài)態(tài)表征體體系（振振動、負負載、熱熱變形、、溫度、、壓力等等）與裝裝備性能能表征指指標(biāo)間的的映射關(guān)關(guān)系；研究損傷傷智能識識別，自自愈合和和智能維維護技術(shù)術(shù)，完善善損傷特特征提取取方法和和實時處處理技術(shù)術(shù)，最終終實現(xiàn)對對故障自自診斷和和自修復(fù)復(fù)；實現(xiàn)重大大技術(shù)裝裝備的壽壽命測試試和壽命命預(yù)測，，對可靠靠性和壽壽命精確確評估。。一、智能能制造3）智能能工藝規(guī)規(guī)劃和智智能編程程技術(shù)問題題：現(xiàn)有的的工藝規(guī)規(guī)劃基本本是依靠靠經(jīng)驗的的派生式式，現(xiàn)有有的編程程系統(tǒng)主主要是面面向零件件幾何的的編程，，沒有綜綜合考慮慮機床工工裝和零零件材料料特性，，智能工工藝規(guī)劃劃和編程程主要是是由計算算機模擬擬專家處處理上述述情況。。研究目標(biāo)標(biāo)：研究工藝藝系統(tǒng)和和子系統(tǒng)統(tǒng)間的復(fù)復(fù)雜界面面行為和和耦合關(guān)關(guān)系，建建立工藝藝系統(tǒng)和和作業(yè)環(huán)環(huán)境的集集成數(shù)學(xué)學(xué)模型和和標(biāo)定方方法；建立面向向典型行行業(yè)的工工藝數(shù)據(jù)據(jù)庫和工工藝知識識庫，完完善機床床、機器器人、工工程機械械模型庫庫，實現(xiàn)現(xiàn)多目標(biāo)標(biāo)工藝優(yōu)優(yōu)化；完善專家家經(jīng)驗與與計算智智能的融融合，建建立規(guī)劃劃與編程程的智能能推理和和決策方方法。一、智能能制造4）智能能數(shù)控系系統(tǒng)與智智能數(shù)控控驅(qū)動技技術(shù)內(nèi)容容：數(shù)控功功能的提提高，如如視覺伺伺服功能能、力反反饋與力力/位反反饋混合合控制功功能、振振動控制制功能、、負荷控控制功能能、質(zhì)量量調(diào)控功功能、伺伺服參數(shù)數(shù)和插補補參數(shù)自自調(diào)整功功能、各各種誤差差補償功功能等。。研究目標(biāo)標(biāo)：完善伺服服控制技技術(shù)，實實現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)參數(shù)自自動識別別、控制制參數(shù)自自動配置置、多軸軸參數(shù)的的自動優(yōu)優(yōu)化、振振動主動動控制；；完善基于于視覺感感知的伺伺服控制制，實現(xiàn)現(xiàn)防碰撞撞技術(shù)，，實現(xiàn)自自律運動動、無人人駕駛和和靈巧操操作；運用虛擬擬現(xiàn)實和和人工智智能技術(shù)術(shù)，實現(xiàn)現(xiàn)語音控控制和基基于虛擬擬現(xiàn)實環(huán)環(huán)境的操操作，發(fā)發(fā)展智能能化人機機交互技技術(shù)。一、智能能制造制造造智智能能技技術(shù)術(shù)目標(biāo)：智智能感知知、學(xué)習(xí)習(xí)、推理、決決策、執(zhí)執(zhí)行智能終端端技術(shù)、、機器學(xué)習(xí)習(xí)/數(shù)據(jù)挖掘掘/知識發(fā)現(xiàn)現(xiàn)技術(shù)、、綜合推理理/決策支持持技術(shù)智能人機機交互技技術(shù)、圖形化建建模與仿仿真技術(shù)術(shù)目標(biāo)：即即插即用用即插即用用技術(shù)、、嵌入式操操作系統(tǒng)統(tǒng)技術(shù)、、實時網(wǎng)絡(luò)絡(luò)操作系系統(tǒng)技術(shù)術(shù)、M2M(Machine-to-Machine/Man)制造物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)術(shù)2010年2020年2030年制造智能能技術(shù)一、智能能制造智能制造造裝備技技術(shù)智能制制造造裝備備技技術(shù)目標(biāo)：智智能感知知、智能能決策、、智能執(zhí)行行工況感知知技術(shù)、、智能維護護技術(shù)、、智能工藝藝規(guī)劃技技術(shù)智能伺服服驅(qū)動技技術(shù)目標(biāo)：學(xué)學(xué)習(xí)、推推理、自自律智能編程程技術(shù)、、智能數(shù)控控技術(shù)2010年2020年2030年一、智能能制造智能制造造系統(tǒng)技技術(shù)智能制制造造系統(tǒng)統(tǒng)技技術(shù)目標(biāo)：智智能決策策、智能能調(diào)度、、智能管控控智能制造造執(zhí)行技技術(shù)、企業(yè)智能能管控技技術(shù)、智能儀表表/執(zhí)行器技技術(shù)FCS與智能控控制技術(shù)術(shù)目標(biāo)：可可重構(gòu)、、自組織織、協(xié)調(diào)優(yōu)化化建模與自自組織技技術(shù)、智能供應(yīng)應(yīng)鏈管理理、全生產(chǎn)線線的在線線協(xié)調(diào)優(yōu)化控制制技術(shù)2010年2020年2030年一、智能能制造智能制造造服務(wù)技技術(shù)智能制制造造服務(wù)務(wù)技技術(shù)目標(biāo)：智智能感知知與智能能服務(wù)服務(wù)狀態(tài)態(tài)感知技技術(shù)、產(chǎn)品智能能服務(wù)技技術(shù)、生產(chǎn)智能能服務(wù)技技術(shù)目標(biāo)：制制造物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)制造物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)術(shù)、智能物流流技術(shù)、、制造與服服務(wù)智能能集成與與共享2010年2020年2030年一、智能能制造智能制造造實例———磨削削力適應(yīng)應(yīng)控制智能制造造實例———凸輪輪自動定定位智能制造造實例——基于計計算機視視覺的數(shù)數(shù)控加工工先進制造造新概念念智能制造造敏捷制造造并行工程程虛擬制造造快速原型型技術(shù)綠色制造造先進制造造技術(shù)發(fā)發(fā)展趨勢勢二、敏捷捷制制造敏捷制造造（AgileManufacturing）這這一概念念是1991年年美國國國防部為為解決國國防制造造能力問問題而委委托美國國里海（（Lehigh）大學(xué)學(xué)亞柯卡卡（Iacocca））研究所所，擬定定的一個個同時體體現(xiàn)工業(yè)業(yè)界和國國防部共共同利益益的中長長期制造造技術(shù)規(guī)規(guī)劃框架架。它包括如如下特征征：（1）敏敏捷制造造是信息息時代最最有競爭爭力的生生產(chǎn)模式式。（2）敏敏捷制造造具有靈靈活的動動態(tài)組織織機構(gòu)。。（3））敏捷捷制造造采用用了先先進制制造技技術(shù)。。（4））敏捷捷制造造必須須建立立開放放的基基礎(chǔ)結(jié)結(jié)構(gòu)。。敏捷制制造的的內(nèi)涵涵敏捷制制造模模式的的創(chuàng)立立人認認為，，隨著著生活活水平平的日日趨提提高，，對產(chǎn)產(chǎn)品的的需求求和評評價標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)從從質(zhì)量量、價價格、、功能能轉(zhuǎn)變變?yōu)樽钭疃探唤回浧谄?、最最大客客戶滿滿意、、資源源保護護和污污染控控制等等方面面，是是一種種繼大大量生生產(chǎn)時時代后后的制制造產(chǎn)產(chǎn)品、、分配配產(chǎn)品品和提提供服服務(wù)的的新的的制造造模式式。它強調(diào)調(diào)將許許多柔柔性的的、先先進的的、實實用的的制造造技術(shù)術(shù)，高高素質(zhì)質(zhì)的勞勞動者者以及及企業(yè)業(yè)之間間和企企業(yè)內(nèi)內(nèi)部靈靈活的的管理理三者者有機機地結(jié)結(jié)合起起來，，對顧顧客需需求的的產(chǎn)品品和服服務(wù)驅(qū)驅(qū)動的的市場場，迅迅速做做出快快速響響應(yīng)。。二、敏敏捷捷制制造造敏捷制制造企企業(yè)的的主要要特征征1．高度度柔性性2．先進進的技技術(shù)系系統(tǒng)3．高素素質(zhì)人人員4．用戶戶的參參與二、敏敏捷捷制制造造敏捷制制造基基本思思想：：通過將將高素素質(zhì)的的員工工、動動態(tài)靈靈活的的組織織結(jié)構(gòu)構(gòu)、企企業(yè)內(nèi)內(nèi)及企企業(yè)間間的靈靈活管管理以以及柔柔性的的先進進生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)術(shù)進行行全面面集成成，使使企業(yè)業(yè)能對對連續(xù)續(xù)變化化、不不可預(yù)預(yù)測的的市場場需求求作出出快速速反應(yīng)應(yīng)，由由此而而獲得得長期期的經(jīng)經(jīng)濟效效應(yīng)。。敏捷制制造的的出發(fā)發(fā)點是是多樣樣化、、個性性化的的市場場需求求和瞬瞬息萬萬變的的經(jīng)營營機遇遇，是是一種種“定定單式式”的的制造造方式式。敏敏捷性性反映映的是是制造造業(yè)駕駕御變變化、、把握握機遇遇和發(fā)發(fā)動創(chuàng)創(chuàng)新的的能力力。敏捷制制造是是推行行面向向產(chǎn)品品過程程的小小組工工作式式，企企業(yè)間間由機機遇驅(qū)驅(qū)動而而形成成動態(tài)態(tài)聯(lián)盟盟。虛虛擬制制造是是敏捷捷制造造的一一種實實現(xiàn)手手段.二、敏敏捷捷制制造造100多年年前，，福特特汽車車公司司為了了確保保汽車車各零零件之之間的的互換換性和和嚴格格的交交貨周周期，，建立立了縱縱向一一體化化的大大而全全的企企業(yè)，，利用用嚴格格管理理，實實現(xiàn)大大批量量、低低成本本、高高效率率的生生產(chǎn)目目標(biāo)。。隨著社社會的的進步步，福福特等等公司司也隨隨之變變成了了只掌掌握設(shè)設(shè)計及及總裝裝的企企業(yè)，，汽車車的大大多數(shù)數(shù)配件件都是是協(xié)作作廠生生產(chǎn)的的。經(jīng)經(jīng)驗證證明，，大而而全的的企業(yè)業(yè)王國國，縱縱向一一層一一層的的結(jié)構(gòu)構(gòu)，容容易產(chǎn)產(chǎn)生官官僚主主義，，對市市場的的響應(yīng)應(yīng)也慢慢。企企業(yè)集集成的的發(fā)展展道路路就是是充分分針對對某種種產(chǎn)品品開發(fā)發(fā)的企企業(yè)動動態(tài)聯(lián)聯(lián)盟，，并以以最快快最省省的方方式開開發(fā)產(chǎn)產(chǎn)品，，推向向市場場。美國把敏捷捷制造看成成21世紀(jì)紀(jì)的制造戰(zhàn)戰(zhàn)略，是重重振美國制制造業(yè)雄風(fēng)風(fēng)的關(guān)鍵。。我國一一直提倡的的“專業(yè)化化協(xié)作生產(chǎn)產(chǎn)”就是樸樸素的敏捷捷制造的思思想，但技技術(shù)手段則則是十分原原始的。二、敏捷捷制造造先進制造新新概念智能制造敏捷制造并行工程虛擬制造快速原型技技術(shù)綠色制造先進制造技技術(shù)發(fā)展趨趨勢三、并行工工程需求結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝設(shè)計制造a）串行工程b）串行工程ΔT1988年，美國防防御分析研研究所以武武器生產(chǎn)為為背景，對對傳統(tǒng)的生生產(chǎn)模式進進行了分析析，首次提提出了并行行工程的概概念。1992年引入我國國。串行的產(chǎn)品品設(shè)計方法法存在的問題題各下游開發(fā)發(fā)部門所具具有的知識識難以加入入到早期設(shè)設(shè)計。各部門目標(biāo)標(biāo)和評價標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的差異異和矛盾降降低了整體體效率部門之間難難溝通；設(shè)設(shè)計改動量量大；產(chǎn)品開發(fā)周周期長；產(chǎn)產(chǎn)品成本高高。概而言之：以部門為為基礎(chǔ)的組組織機構(gòu)嚴嚴重地妨礙礙了產(chǎn)品開開發(fā)的速度度和質(zhì)量三、并行工工程并行工程(CE)概概述市場競爭日日趨激烈,而唯有提提高產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量、縮短短產(chǎn)品開發(fā)發(fā)周期、降降低成本才才能使企業(yè)業(yè)在競爭中中取勝。因因此，并行行工程(CE)應(yīng)運運而生。并并行工程自自提出以來來，引起各各國的政府府部門、學(xué)學(xué)術(shù)界和工工業(yè)界的高高度重視，，并迅速由由研究走向向應(yīng)用開發(fā)發(fā)。我國對對此也非常常重視，國國家科委從從戰(zhàn)略的高高度出發(fā)，，將并行工工程設(shè)立為為(CIMS)關(guān)鍵技技術(shù)攻關(guān)項項目，作為CIMS進進一步發(fā)展展的方向。。三、并行行工程程并行的產(chǎn)品品設(shè)計方法法1）并行工工程主要思思想并行工程是是一種強調(diào)調(diào)各階段領(lǐng)領(lǐng)域?qū)＜夜补餐瑓⒓拥牡南到y(tǒng)化產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計方方法；設(shè)計時同時時考慮產(chǎn)品品生命周期期的所有因因素。設(shè)計過程中中各活動并并行交叉進進行。不同領(lǐng)域技技術(shù)人員的的全面參與與和協(xié)同工工作。三、并行工工程設(shè)計時同時時考慮產(chǎn)品品生命周期期的所有因因素（研制）研究市場制定產(chǎn)品規(guī)格設(shè)計開發(fā)適用性供應(yīng)單位采購制定工藝研究銷售生產(chǎn)檢驗工序控制測試儀器儀表以及設(shè)備裝置服務(wù)市場并行工程---過程程重構(gòu)三、并行行工程程并行工程設(shè)設(shè)計時同時考慮慮產(chǎn)品生命命周期的所有因素三、并行行工程程并行工程可制造性可裝配性質(zhì)量保證顧客滿意可靠性環(huán)境保護功能并行工程設(shè)設(shè)計時同時考慮慮產(chǎn)品生命命周期的所有因素三、并行行工程程概念設(shè)計結(jié)構(gòu)概念設(shè)計工藝概念設(shè)計初步設(shè)計產(chǎn)品初步方案工藝初步方案詳細設(shè)計產(chǎn)品詳細方案工藝詳細方案企業(yè)各職能部門設(shè)計過程中中各種活動動并行交叉進行三、并行行工程程環(huán)保人員開發(fā)小組顧客供應(yīng)商質(zhì)量人員制造人員裝配人員營銷人員設(shè)計人員跨職能小組生產(chǎn)財務(wù)供應(yīng)采購用戶設(shè)計工藝其他不同領(lǐng)域技技術(shù)人員的的全面參與三、并行行工程程總經(jīng)理設(shè)計生產(chǎn)制造銷售財務(wù)、人力等供應(yīng)商服裝經(jīng)銷商其他相關(guān)人員時裝開發(fā)并行工程項目組時裝開發(fā)的的并行工程程工作模式式的組織結(jié)結(jié)構(gòu)平臺時裝設(shè)計公公司并行工工程案例三、并行行工程程三、并行行工程程并行式設(shè)計模塊綠色度評估指標(biāo)概念設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝設(shè)計加工裝配儲運銷售使用維護廢棄后處理考慮環(huán)保條件下的并并行式綠色色設(shè)計的產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)過過程資源性指標(biāo)標(biāo)能耗性指標(biāo)標(biāo)環(huán)境性指標(biāo)標(biāo)經(jīng)濟性指標(biāo)標(biāo)三、并行行工程程并行工程中中的主要問題包括：①并行工程—系統(tǒng)化、、集成化產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)方方法與技術(shù)術(shù)。②產(chǎn)品開發(fā)過過程--并行工工程實施的的引擎。③產(chǎn)品數(shù)據(jù)管管理系統(tǒng)功能與與應(yīng)用分析析和PDM的功能。。④產(chǎn)品數(shù)據(jù)集集成--并行工工程的核心心思想是在在CIMS信息集成成的基礎(chǔ)礎(chǔ)上實現(xiàn)產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)過過程的集成成，其基本本支條件之之一是各種種計算機輔輔助工具之之間必須實實現(xiàn)產(chǎn)品信信息的數(shù)字字化定義及及信息集成成。⑤并行行工工程程集集成成框框架架--并并行行工工程程重重要要的的支支撐撐系系統(tǒng)統(tǒng)之之一一是是集集成成框框架架。。三、、并并行行工工程程制造造業(yè)業(yè)第第一一要要旨旨：使使?jié)M滿足足用用戶戶需需求求的的新新產(chǎn)產(chǎn)品品盡盡快快上上市市而而贏贏得得市市場場競競爭爭。。傳統(tǒng)統(tǒng)的的開開發(fā)發(fā)模模式式不能能在在設(shè)設(shè)計計的的早早期期就就對對產(chǎn)產(chǎn)品品生生命命周周期期中中的的各各種種因因素素考考慮慮周周全全，，致致使使設(shè)設(shè)計計頻頻繁繁更更改改，，因因而而延延長長了了開開發(fā)發(fā)周周期期，，增增加加了了產(chǎn)產(chǎn)品品成成本本，，并并且且用用戶戶需需求求還還得得不不到到滿滿足足。。并行行工工程程(CE)的的出出現(xiàn)現(xiàn)解解決決了了這這一一難難題題,是是一一種種集集成成、、并并行行地地設(shè)設(shè)計計產(chǎn)產(chǎn)品品及及相相關(guān)關(guān)過過程程的的系系統(tǒng)統(tǒng)化化方方法法，，通通過過組組織織多多學(xué)學(xué)科科產(chǎn)產(chǎn)品品開開發(fā)發(fā)隊隊伍伍，，改改進進產(chǎn)產(chǎn)品品開開發(fā)發(fā)流流程程，，利利用用各各種種計計算算機機輔輔助助工工具具等等手手段段，，使使產(chǎn)產(chǎn)品品開開發(fā)發(fā)在在初初期期階階段段就就能能及及早早考考慮慮下下游游的的各各種種因因素素，，以以達達到到縮縮短短產(chǎn)產(chǎn)品品開開發(fā)發(fā)周周期期、、提提高高產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)量量、、降降低低產(chǎn)產(chǎn)品品成成本本，，從從而而增增強強企企業(yè)業(yè)競競爭爭能能力力的的目目標(biāo)標(biāo)。。三、并行工工程運用領(lǐng)域：航空、航天天、電子、汽汽車等領(lǐng)域，，對我國的制制造業(yè)既是挑挑戰(zhàn)，也是機機遇。組織結(jié)構(gòu)形式式：矩陣制（攻攻關(guān)小組，開開發(fā)小組）開發(fā)小組：將不同的專專業(yè)人員（包包括設(shè)計、工工藝、制造、、銷售、市場場、維修等））組成的開發(fā)發(fā)小組，在同同一計算機輔輔的環(huán)境支持持下協(xié)同工作作（甚至可以以做到異地設(shè)設(shè)計）；將原原來的串行過過程盡可能并并行進行，以以保證在產(chǎn)品品設(shè)計階段盡盡量消除各種種不必要的返返工，使產(chǎn)品品開發(fā)一次成成功，從而進進一步縮短產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)時間間，降低開發(fā)發(fā)成本，以優(yōu)優(yōu)良的性能價價格比參與競競爭。虛擬制造支持持三、并行工工程并行工程的核核心內(nèi)容：（1）產(chǎn)品開開發(fā)隊伍重構(gòu)構(gòu)將傳統(tǒng)的的部門制或?qū)I(yè)組變成以以產(chǎn)品（型號號）為主線的的多功能集成成產(chǎn)品開發(fā)團團隊（IPT）（2）過程重重構(gòu)下流流過程在產(chǎn)品品開發(fā)的早期期即參與過程程，過程精簡簡，以使信息息流動與共享享的效率更高高（3）數(shù)字化化產(chǎn)品定義數(shù)數(shù)字化產(chǎn)品模模式和產(chǎn)品生生命周期數(shù)據(jù)據(jù)管理（PDM）；數(shù)字字化工具定義義和信息集成成，如DFM、CAD/CAE/CAM等。（4）協(xié)同工工作環(huán)境用用于支持產(chǎn)品品開發(fā)團隊（（IPT）協(xié)協(xié)同工作的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)與計算機機平臺。三、并行工工程并行工程的重重要性：提高新產(chǎn)品品開發(fā)能力“并行工程作作為企業(yè)的基基本戰(zhàn)略，對對提高企業(yè)的的競爭能力已已變得絕對重重要，企業(yè)高高層領(lǐng)導(dǎo)的重重視程度對并并行工程是否否能夠應(yīng)用成成功起著重要要的作用”。。早在20世紀(jì)紀(jì)50年代我我國曾經(jīng)提出出過的“兩參參一改三結(jié)合合”的管理模模式，可以說說是并行工程程最初的樸素素哲理?？上Ш髞砦茨軓膹睦碚撋霞右砸猿鋵?、完善善，以致逐步步失去了昔日日的光彩。三、并行工工程并行工程應(yīng)用實例：（1）洛克希希德公司新型型導(dǎo)彈的開發(fā)發(fā)1992.10.洛克希希德LMSC接受了美國國國防部用于于“戰(zhàn)區(qū)高空空防御”的新新型號導(dǎo)彈開開發(fā)計劃，開開發(fā)經(jīng)費為6.88億美美圓，要求在在24個月內(nèi)內(nèi)完成任務(wù)，，而過去一般般需要5年，，采用并行工工程的方法，，最終得以將將產(chǎn)品開發(fā)周周期縮短了60%，完成成了預(yù)定的目目標(biāo)。洛克希德公司司實施并行工工程的主要方方法和技術(shù)有有：改進產(chǎn)品開發(fā)發(fā)流程實現(xiàn)信息集成成與共享組織綜合的產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)隊伍伍為群組工作提提供網(wǎng)絡(luò)通信信環(huán)境，支持持異地的電子子評審三、并行工工程（2）波音公公司的應(yīng)用波音企業(yè)于1991年開開始開發(fā)新型型的777雙雙發(fā)動機大型型客機。傳統(tǒng)統(tǒng)的串行開發(fā)發(fā)流程大型客客機從設(shè)計到到原型制造一一般需要多則則十年，少則則七八年，采采用了全新的的并行產(chǎn)品定定義的概念，，實現(xiàn)了五年年從設(shè)計到一一次試飛成功功的目標(biāo)。波音實施并行行工程的主要要方法和技術(shù)術(shù)有：按飛機的部件件組成了200多個集成成產(chǎn)品開發(fā)團團隊通過并行產(chǎn)品品定義（CPD）技術(shù)，，實施改進的的產(chǎn)品開發(fā)流流程大量應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，做到到無圖紙生產(chǎn)產(chǎn)應(yīng)用仿真技術(shù)術(shù)與虛擬現(xiàn)實實技術(shù)三、并行工工程先進制造新概概念智能制造敏捷制造并行工程虛擬制造快速原型技術(shù)術(shù)綠色制造先進制造技術(shù)術(shù)發(fā)展趨勢虛擬加工技術(shù)術(shù)虛擬裝配技術(shù)術(shù)虛擬車間技術(shù)術(shù)四、虛擬制制造虛擬加工技術(shù)術(shù)早在20世紀(jì)60年代，數(shù)控機機床就已經(jīng)獲獲得了應(yīng)用。。70年代就有了自自動編程技術(shù)術(shù)APT。70年代后期CAD也獲得了廣泛泛的的錯誤率率應(yīng)用。但是是實現(xiàn)CAD和CAM的集成是一種種始終復(fù)雜的的工作。所以以在實際的制制造系統(tǒng)中，，經(jīng)過CAD/CAM的零件，在正正式加工之前前，一般要進進行試切這一一步驟。試切切的過程也就就是CAD/CAM/NC系統(tǒng)生成的NC程序的檢驗過過程。隨著NC編程的復(fù)雜化化，NC代碼也越來越越高。如果NC程序生成不正正確，就會造造成過切、少少切，或加工工出廢品，也也可能發(fā)生零零件與刀具，，刀具與夾具具，刀具與工工作臺的干涉涉和碰撞，這這顯然是十分分危險的。傳傳統(tǒng)的試切時時采用塑模、、臘?；蚰灸ＤＴ趯Ｓ迷O(shè)備備上進行的。。這不但浪費費人力物力，，而且延緩了了生產(chǎn)周期，，增加了產(chǎn)品品開發(fā)成本，，降低了生產(chǎn)產(chǎn)效率，極大大影響系統(tǒng)性性能。四、虛擬制制造虛擬加工是實際加工在在計算機上的的本質(zhì)實現(xiàn)，，一般采用三三維實體仿真真技術(shù)。在三三維實體仿真真軟件(亦稱為加工過過程仿真器)的支持下，以以NC代碼為驅(qū)動，，數(shù)控指令翻翻譯器對輸入入的Nc代碼進行語法法檢查、翻譯譯。根據(jù)指令令生成相應(yīng)的的刀具掃描體體，并在指令令的驅(qū)動下，，對刀具掃描描體與被加工工零件的幾何何體進行求交交運算、碰撞撞干涉檢查、、材料切除等等，并生成指指令執(zhí)行后的的中間結(jié)果，，所有這些虛虛擬加工過程程均可以在計計算機屏幕上上通過三維動動回顯示出來來。指令不斷斷執(zhí)行，每一一條指令的執(zhí)執(zhí)行結(jié)果均可可保存，以便便查驗，直到到所有指令執(zhí)執(zhí)行完畢，虛虛擬加工任務(wù)務(wù)結(jié)束。四、虛擬制制造虛擬加工過程程仿真器應(yīng)包包括以下幾個個主要的功能能模塊(1)幾何建模?？蛇M行加工工中心設(shè)備的的幾何建模，，包括簡單體體宏定義和裝裝配以形成構(gòu)構(gòu)成加工中心心設(shè)備的主軸軸(箱)、工作臺、換換刀機械手、、導(dǎo)軌及其他他部分幾何模模型，可對簡簡單零件和毛毛坯進行幾何何建棋或從其其他cAD／cAPP／cAM系統(tǒng)轉(zhuǎn)換零件件的幾何模型型，可實現(xiàn)工工件毛坯及夾夾具在拖盤上上的裝夾定義義。(2)機床定定義。對機機床幾幾何模模型賦賦予加加工鈾鈾、刀刀庫、、主軸軸、工工作臺臺等邏邏輯定定義。。(3)刀庫定定義?？蓪︾H、、銑、、鉆、、車削削等用用的各各類刀刀具參參數(shù)進進行定定義和和管理理。四、虛虛擬擬制制造造(4)加工任任務(wù)設(shè)設(shè)置。。包括刀刀庫定定義、、工件件裝夾夾、零零偏設(shè)設(shè)置、、NC代碼加加載等等。(5)Nc代碼翻翻譯轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。?？芍С殖侄喾N種控制制器的的Nc代碼解解釋，，不僅僅可提提取出出驅(qū)動動加工工中心心設(shè)備備模型型運動動的數(shù)數(shù)據(jù)，，而且且可提提取各各種加加工狀狀態(tài)信信息和和工步步信息息，以以支持持工件件材料料切除除的計計算。。(6)加工過過程仿仿真。。用動畫畫展現(xiàn)現(xiàn)加工工過程程中材材料切切除的的過程程和設(shè)設(shè)備的的工作作狀態(tài)態(tài)，并并支持持Nc代碼窗窗口調(diào)調(diào)試能能力，，檢查查刀具具與夾夾具和和工作作臺的的碰撞撞及過過切、、少切切現(xiàn)象象．檢檢查無無效的的NC代碼動動作、、進給給和切切削用用量的的合理理性。。(7)成品檢檢驗。。對加工工后的的工件件幾何何模型型進行行各種種測量量。四、虛虛擬擬制制造造虛擬加加工——數(shù)控機機床的的幾何何建摸摸機械設(shè)設(shè)備的的幾何何建模模包括括零件件的幾幾何建建模和和設(shè)備備的幾幾何建建摸。。在單單個零零件的的幾何何建模模方面面，一一般以以csG和B—rep表示或或兩者者的混混合表表示為為基礎(chǔ)礎(chǔ)。建建模方方法中中有簡簡潔易易行的的平掃掃法、、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)法，，還有有特征征造型型和參參數(shù)化化造型型方法法。在在機械械設(shè)備備建模模方面面，一一般采采用兩兩種方方法來來表示示裝配配體中中組成成元件件之間間的相相互關(guān)關(guān)系。。一類類是宜宜接存存儲元元件之之間的的相互互位置置信息息，如如齊次次變換換矩陣陣35一種方方法是是只存存儲組組件之之間的的配合合、連連接等等裝配配信息息。對對數(shù)控控機床床的幾幾何表表示目目前還還沒有有一個個較為為治確確酌模模型，，數(shù)控控機床床有它它自己己的結(jié)結(jié)構(gòu)特特點，，它的的幾何何模型型既要要適應(yīng)應(yīng)加工工過程程中的的快速速顯示示，又又要便便于描描述它它的運運動，，建立立它的的運動動模型型。四、、虛虛擬擬制制造造虛擬擬加加工工————數(shù)控控機機床床的的運運動動學(xué)學(xué)模模型型和和刀刀具具管管理理目前前，，機機械械系系統(tǒng)統(tǒng)的的運運動動學(xué)學(xué)建建模模方方法法很很多多，，但但對對于于數(shù)數(shù)控控機機床床的的仿仿真真運運動動模模型型的的描描述述研研究究還還比比較較少少。。對對于于刀刀具具的的管管理理，，目目前前已已有有一一些些研研究究．．主主要要集集中中在在刀刀庫庫存存儲儲管管理理、、刀刀具具標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化化、、刀刀具具的的加加工工設(shè)設(shè)置置、、對對刀刀具具員員優(yōu)優(yōu)化化加加工工條條件件、、刀刀具具在在刀刀架架上上的的排排列列和和刀刀具具的的磨磨損損監(jiān)監(jiān)控控等等何何題題，，人人們們也也作作了了研研究究。。雖雖然然刀刀具具涉涉及及的的問問題題報報復(fù)復(fù)雜雜，，但但針針對對具具體體情情況況提提出出的的理理論論和和方方法法往往往往是是有有效效的的。。四、、虛虛擬擬制制造造虛擬擬加加工工———數(shù)控控程程序序約約分分析析處處理理Nc代碼碼翻翻譯譯器器用用于于指指揮揮虛虛擬擬機機床床的的動動作作和和狀狀態(tài)態(tài)，，機機床床的的一一切切動動作作和和狀狀態(tài)態(tài)都都要要受受NC代碼碼翻翻譯譯器器的的控控制制。。20世紀(jì)70年代以來來，隨著著數(shù)控圖圖形編程程和實體體顯示技技術(shù)的迅迅速發(fā)展展，對Nc代碼翻譯譯器的需需求也日日益強烈烈。目前前的Nc代碼翻譯譯器為專專用翻譯譯器，即即只適用用于其一一類數(shù)控控系統(tǒng)。。四、虛擬擬制制造虛擬加工工——運動物體體的碰撞撞檢測和和加工件件的逐步步成形運動物體體的幾何何碰撞十十涉檢驗驗算法的的研究在在圖形學(xué)學(xué)、起動動物體仿仿真和規(guī)規(guī)劃，以以及制造造系統(tǒng)的的編程與與控制中中占據(jù)著著極其重重要的地地位。碰碰撞檢測測算法一一般可根根據(jù)其采采用的表表示模型型來劃分分。成形形的算法法大都是是以B—，eP幾何表示示模型為為基礎(chǔ)的的，碰撞撞檢測是是由連續(xù)續(xù)的表面面和形體體的相交交測試來來實現(xiàn)的的。顯然然，這種種算法計計算時間間取決于于物體表表而的數(shù)數(shù)量，運運算效率率比較低低。為了了提高效效率．人人們在八八叉樹的的基礎(chǔ)上上提出一一種快速速算法和和以層次次球狀為為基礎(chǔ)的的碰撞檢檢驗算法法。四、虛擬擬制制造四、虛擬擬制制造虛擬裝配配技術(shù)裝配是產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)發(fā)活動中中最具影影響力的的一個環(huán)環(huán)節(jié)。現(xiàn)現(xiàn)代產(chǎn)品品的競爭爭是性能能、質(zhì)量量、價格格、上市市時間、、外觀形形狀、售售后服務(wù)務(wù)等多種種因素的的綜合競競爭，所所有這些些因素?zé)o無不與裝裝配存在在密切聯(lián)聯(lián)系。產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)質(zhì)量是由由設(shè)計師師設(shè)計擬擬定的，，由制造造階段提提供保證證，并由由裝配階階段具體體落實的的。裝配配質(zhì)量的的好壞直直接反映映在產(chǎn)品品的性能能、質(zhì)量量上。四、虛擬擬制制造20世紀(jì)90年代，并行工程程(CE)和虛擬制造造(VM)技術(shù)的興興起導(dǎo)致致了產(chǎn)品品設(shè)計的的廣義化化，許多多處于下下游階段段的活動動如制造造、裝配配、測試試、質(zhì)量量控制等等都可望望在產(chǎn)品品設(shè)計的的同時并并行考慮慮。在此此背景下下，裝配配設(shè)計范范圍自然然擴展為為產(chǎn)品生生命周期期中與裝裝配有關(guān)關(guān)的各種種活動。。從這個個意義上上講，產(chǎn)產(chǎn)品裝配配結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計、裝裝配公差差分析與與綜合、、裝配工工藝規(guī)劃劃(APP)、裝配系系統(tǒng)規(guī)劃劃(ASP)等，均應(yīng)應(yīng)是廣義義的裝配配設(shè)計范范圍，實實際上，，它是一一種基于于三維數(shù)數(shù)字模型型的集成成化裝配配設(shè)計，，亦稱為為虛擬裝配配。四、虛擬擬制制造虛擬裝配配技術(shù)的的內(nèi)涵虛擬裝配配是虛擬擬產(chǎn)品開開發(fā)過程程中至關(guān)關(guān)重要的的一環(huán)，，是一項項涉及到到零部件件構(gòu)型與與布局、、材料選選擇、裝裝配工藝藝規(guī)劃、、公差分分析與綜綜合等眾眾多內(nèi)容容的復(fù)雜雜、綜合合性工作作，其作作用和地地位可歸歸結(jié)為如如下幾個個方面，，(1)擬定結(jié)構(gòu)構(gòu)方案，，優(yōu)化裝裝配結(jié)構(gòu)構(gòu)。這是裝配配設(shè)計的的外在表表現(xiàn)，裝裝配設(shè)計計的基本本任務(wù)是是從原理理方案出出發(fā)在各各種因隸隸制約下下尋求裝裝配結(jié)構(gòu)構(gòu)的員優(yōu)優(yōu)解，由由此擬定定裝配草草圖。(2)改進裝配配性能，，降低裝裝配成本本?；疽笄笫谴_保保產(chǎn)品的的軍部件件能夠裝裝配到位位；進一一步的要要求是確確保產(chǎn)品品裝配能能夠比較較容易實實現(xiàn)，即即裝配成成本盡可可能低廉廉。四、虛擬擬制制造(3)產(chǎn)品可制制造性的的基礎(chǔ)和和依據(jù)。。制造的最最終目的的是能夠夠形成滿滿足用戶戶要求的的產(chǎn)品，，考慮可可裝配性性必須先先于可制制造性一一旦離開開了產(chǎn)品品可裝配配這一前前提，談?wù)務(wù)摽芍浦圃煨员惚闶呛翢o無意義的的，因而而虛擬裝裝配是產(chǎn)產(chǎn)品可制制造性的的出發(fā)點點。(4)產(chǎn)品并行行設(shè)計的的技術(shù)支支持和保保障。產(chǎn)品并行行設(shè)計是是讓下游游有關(guān)活活動盡早早融匯到到上游的的過程中中來，使使下游的的有關(guān)因因素能在在設(shè)計早早期加以以考慮。。這種融融匯是通通過諸如如DFx等技術(shù)來來具體實實現(xiàn)和保保證的，，裝配在在生產(chǎn)過過程中的的支配地地位確定定了虛擬擬裝配的的龍頭作作用。四、虛擬擬制制造虛擬裝配配的定義義為：虛擬擬裝配是是裝配過過程在計計算機上上的本質(zhì)質(zhì)實現(xiàn)，，是基于于產(chǎn)品的的數(shù)字化化實體模模型，在在計算機機上分析析與驗證證產(chǎn)品的的裝配性性能及工工藝過程程，從而而提高產(chǎn)產(chǎn)品的可可裝配性性。裝配配在此有有雙重合合義，一一是由零零部件組組成的好好態(tài)的裝裝配體，，二是該該裝配體體的形成成過程。。虛擬裝配配以裝配配對象(產(chǎn)品及其其零部件件)的三維實實體模型型為基礎(chǔ)礎(chǔ)，通過過虛擬的的實體模模型在計計算機上上仿真裝裝配操作作的全過過程，進進行裝配配操作及及其相關(guān)關(guān)特性的的系統(tǒng)分分析，實實現(xiàn)產(chǎn)品品的裝配配工藝規(guī)規(guī)劃，并并得到能能指導(dǎo)實實際裝配配操作的的工藝文文件。它它是實際際裝配過過程在虛虛擬環(huán)境境下的映映射，因因此，從從本質(zhì)上上講，虛虛擬裝配配就是要要在產(chǎn)品品設(shè)計階階段，利利用計算算機裝配配出“虛虛擬產(chǎn)品品”，以以可視化化方式驗驗證、展展示和完完善產(chǎn)品品及其零零部件的的可裝配配性。四、虛擬擬制制造作為一個個新興研研究領(lǐng)域域，虛擬擬裝配實實際上是是多種技技術(shù)的結(jié)結(jié)合，其其發(fā)展與與產(chǎn)品設(shè)計計方法學(xué)學(xué)、可視化技技術(shù)、仿真技術(shù)術(shù)、決策技術(shù)術(shù)、裝配和制制造技術(shù)術(shù)，以及裝配和制制造設(shè)備備的發(fā)展等等等緊密密相關(guān)。。四、虛擬擬制制造裝配信息息建模從虛擬制制造(VM)和虛擬產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)發(fā)(VPD)的觀點來來看，裝裝配模型型應(yīng)該是是一種集集成化的的信息模模型，原原則上支支持面向向全生命命周期產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計計過程中中與裝配配有關(guān)的的所有活活動和過過程，包包括產(chǎn)品品定義、、生產(chǎn)規(guī)規(guī)劃和過過程仿真真中與裝裝配相關(guān)關(guān)的各個個子過程程。四、虛擬制制造裝配模型的信信息組成建立產(chǎn)品裝配配模型的目的的是為面向裝裝配的產(chǎn)品設(shè)設(shè)計提供信息息來源和存取取機制。裝配配模型不僅要要處理設(shè)計系系統(tǒng)的輸入信信息，還應(yīng)能能處理設(shè)計過過程的中可信信息和結(jié)果信信息，因此裝裝配模型信息息應(yīng)隨設(shè)計過過程的推進而而逐漸豐富和和完善。裝配模型信息息主要由6個方面的內(nèi)容容組成:1、管理信息；；2、幾何信息；；3、拓撲信息；；4、工程語義信信息；5、裝配工藝信信息；6、裝配資源信信息四、虛擬制制造裝配資源是用以實施裝裝配／拆卸操操作的各種工工具、夾具和和輔具等，它它們在裝配／／拆卸操作中中對裝配元件件起到夾取、、運輸、操縱縱和測試的作作用，在產(chǎn)品品生命周期的的制造、維護護和回收等環(huán)環(huán)節(jié)中有著非非常重要的意意義。某些情況下，，由于產(chǎn)品設(shè)設(shè)計階段沒能能充分考慮裝裝配資源這一一因素的制約約，后續(xù)階段段為了實施產(chǎn)產(chǎn)品或部件的的裝配／拆卸卸操作，往往往不得不設(shè)計計出專用的工工具、夾具或或輔具，用以以解決遇到的的各種問題，，這無疑在很很大程度上增增加了產(chǎn)品實實現(xiàn)的成本。。因此，產(chǎn)品品的設(shè)計者和和裝配工藝規(guī)規(guī)劃人員必須須充分考慮裝裝配資源的合合理配置，才才能實現(xiàn)裝配配工藝規(guī)程的的員優(yōu)化，保保證裝配質(zhì)量量和裝配效率率，從而降低低產(chǎn)品裝配成成本和產(chǎn)品的的總成本。四、虛擬制制造裝配資源建模模的目的裝配資源建模模的主要目的的，是為了確定定一種機制，，使裝配資源源能夠快捷有有效地介入、、操作和退出出，從而為考考慮裝配資源源約束的裝配配工藝規(guī)劃和和仿真提供虛虛擬裝配工作作環(huán)境。四、虛擬制制造四、虛擬制制造虛擬車間技術(shù)術(shù)虛擬車間定為各種類型型的軟件、建建模工具及支支持在制造領(lǐng)領(lǐng)域內(nèi)解決各各種問題的方方法學(xué)集成的的一種隱喻。。它保證產(chǎn)品品設(shè)計在制造造階段的成功功實施，是一一個計劃仿仿真優(yōu)優(yōu)化生產(chǎn)系系統(tǒng)的過程，，具有設(shè)計、、測試、分析析、優(yōu)化生產(chǎn)產(chǎn)布局、生產(chǎn)產(chǎn)線的可靠度度的能力，實實現(xiàn)快速、低低成本、高質(zhì)質(zhì)量地完成所所設(shè)計的產(chǎn)品品的制造生產(chǎn)產(chǎn)。他研究如如何在企業(yè)已已有資源的約約束下，進行行生產(chǎn)環(huán)境的的布局及設(shè)備備集成、企業(yè)業(yè)生產(chǎn)計劃及及調(diào)度的優(yōu)化化、基于虛擬擬樣機的工藝藝規(guī)劃及生產(chǎn)產(chǎn)過程仿真等等研究。四、虛擬制制造虛擬車間研究的內(nèi)容包包括虛擬車間的設(shè)設(shè)計、分析及其支撐平臺技術(shù)術(shù)。虛擬車間設(shè)計計的主要任務(wù)是把生產(chǎn)設(shè)備備、刀具、夾夾具、工件、、生產(chǎn)計劃、、調(diào)度單等生生產(chǎn)要素有機機地組織起來來。它與車間間中設(shè)備的利利用率、產(chǎn)品品的生產(chǎn)效率率等密切相關(guān)關(guān)，如果設(shè)計計不當(dāng)，就會會造成設(shè)備利利用率低、產(chǎn)產(chǎn)量低、操作作人員空閑多多。在車間設(shè)設(shè)計的初步階階段，設(shè)計者者根據(jù)用戶需需求，確定車車間的功能需需求、車間的的模式、主要要加工設(shè)備、、刀具和夾具具的類型和數(shù)數(shù)量，提出一一組候選方案案。在詳細設(shè)設(shè)計階段，設(shè)設(shè)計者完成對對各個組成單單元的完整描描述，運用虛虛擬車間技術(shù)術(shù)生成各個組組成單元的虛虛擬表示，并并進而用這些些虛擬單元布布置整個車間間，其中還可可加上自動引引導(dǎo)小車、機機器人倉庫等等車間常用設(shè)設(shè)備，虛擬車車間技術(shù)幫助助設(shè)計者評價價、修改設(shè)計計方案，得到到最佳結(jié)果，，提高設(shè)計的的成功率。四、虛擬擬制造造虛擬車間分分析的主要要任務(wù)是研究虛擬擬車間的調(diào)調(diào)度模型、、投料策略略與排序策策略的協(xié)同同機制、多多目標(biāo)的調(diào)調(diào)度算法，，包括投料料策略、排排序策略等等，以直觀觀的形式顯顯示調(diào)度方方案的執(zhí)行行過程，并并對制造單單元內(nèi)部各各設(shè)備之間間的協(xié)調(diào)控控制進行設(shè)設(shè)計和優(yōu)化化，實現(xiàn)信信息、設(shè)計計與控制的的集成。虛擬車間支支撐平臺的的主要任務(wù)務(wù)在于研究和和開發(fā)支持持虛擬車間間設(shè)計和分分析的開放放式的仿真真平臺，建建立支持生生產(chǎn)過程快快速重組的的生產(chǎn)線模模型庫、決決策知識庫庫和產(chǎn)品與與設(shè)備資源源數(shù)據(jù)庫，，為開展虛虛擬車間的的設(shè)計與分分析提供集集成的仿真真環(huán)境和針針對仿真結(jié)結(jié)果的分析析評價機制制。四、虛擬擬制造造四、虛擬擬制造造先進制造新新概念智能制造敏捷制造并行工程虛擬制造快速原型技技術(shù)綠色制造先進制造技技術(shù)發(fā)展趨趨勢快速原型制制造技術(shù)產(chǎn)產(chǎn)生的背景景市場變化客戶要求計算機技術(shù)術(shù)材料科學(xué)CAD/CAM能源科學(xué)RP五、快速速原型型技術(shù)術(shù)快速成型(RapidPrototyping)技術(shù)術(shù)是近年來來發(fā)展起來來的直接根根據(jù)CAD模型快速速生產(chǎn)樣件件或零件的的成組技術(shù)術(shù)總稱，它它集成了CAD技術(shù)術(shù)、數(shù)控技技術(shù)、激光光技術(shù)和材材料技術(shù)等等現(xiàn)代科技技成果，是是先進制造造技術(shù)的重重要組成部部分。與傳統(tǒng)制造造方法不同同，快速成型從零件的CAD幾何何模型出發(fā)發(fā)，通過軟軟件分層離離散和數(shù)控控成型系統(tǒng)統(tǒng)，用激光光束或其他他方法將材材料堆積而而形成實體體零件。由由于它把復(fù)復(fù)雜的三維維制造轉(zhuǎn)化化為一系列列二維制造造的疊加，，因而可以以在不用模模具和工具具的條件下下生成幾乎乎任意復(fù)雜雜的零部件件，極大地地提高了生生產(chǎn)效率和和制造柔性性。五、快速速原型型技術(shù)術(shù)一個更為人人們關(guān)注的的問題是一一個產(chǎn)品從從概念到可可銷售的成成品的流程程速度。同同時，還有有一個更為為令人關(guān)心心的問題是是產(chǎn)品的高高質(zhì)量生產(chǎn)產(chǎn)。由于這這些原因，，努力使高高質(zhì)量的產(chǎn)產(chǎn)品快速的的進入市場場就顯得極極為重要。。快速成型技技術(shù)問世這這些年，已已實現(xiàn)了相相當(dāng)大的市市場，發(fā)展展非常迅速速。五、、快快速速原原型型技技術(shù)術(shù)快速速原原型型技技術(shù)術(shù)的的優(yōu)優(yōu)點點：：1.快速速原原型型作為為一一種種使使設(shè)設(shè)計計概概念念可可視視化化的的重重要要手手段段，，計計算算機機輔輔助助設(shè)設(shè)計計的的零零件件的的實實物物模模型型可可以以在在很很短短時時間間內(nèi)內(nèi)被被加加工工出出來來，，從從而而可可以以很很快快對對加加工工能能力力和和設(shè)設(shè)計計結(jié)結(jié)果果進進行行評評估估。。2.由由于于它它是是將將復(fù)復(fù)雜雜的的三三維維型型體體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為兩兩維維截截面面來來解解決決，，因因此此，，它它能能制制造造任任意意復(fù)復(fù)雜雜型型體體的的高高精精度度零零件件，，而而無無須須任任何何工工裝裝模模具具。。五、、快快速速原原型型技技術(shù)術(shù)3.快速速原原型型作為為一一種種重重要要的的制制造造技技術(shù)術(shù)，，采采用用適適當(dāng)當(dāng)?shù)牡牟牟牧狭?，，這這種種原原型型可可以以被被用用在在后后續(xù)續(xù)生生產(chǎn)產(chǎn)操操作作中中以以獲獲得得最最終終產(chǎn)產(chǎn)品品。。4.快速原原型操操作可以應(yīng)應(yīng)用于于模具具制造造，可可以快快速、、經(jīng)濟濟地獲獲得模模具。。5.產(chǎn)產(chǎn)品品制造造過程程幾乎乎與零零件的的復(fù)雜雜性無無關(guān)，，可實實現(xiàn)自自由制制造(FreeFormFabrication)，這這是傳傳統(tǒng)制制造方方法無無法比比擬的的。五、快快速速原原型型技技術(shù)術(shù)快速成成型的的基本本原理理基于材材料累累加原原理的的快速速成型型的操操作過過程實實際上上是一一層一一層地地離散散制造造零件件?？炜焖俪沙尚陀杏泻芏喽喾N工工藝方方法，，但所所有的的快速速成型型工藝藝方法法都是是一層層一層層地制制造零零件，，區(qū)別別是制制造每每一層層的方方法和和材料料不同同而已已。五、快快速速原原型型技技術(shù)術(shù)快速成成型的的一般般工藝藝過程程原理理如下下：1.三三維維模型型的構(gòu)構(gòu)造在三維維CAD設(shè)設(shè)計軟軟件（（如Pro/E、UG、、SolidWorks、SolidEdge等））中獲獲得描描述該該零件件的CAD文件件。目前一一般快快速成成型支支持的的文件件輸出出格式式為STL模型型，即即對實實體曲曲面近近似處處理,即所所謂面面型化化(Tessallation)處理理,是是用平平面三三角面面片近近似模模型表表面。。這樣樣處理理的優(yōu)優(yōu)點是是大大大地簡簡化了了CAD模模型的的數(shù)據(jù)據(jù)格式式,從從而便便于后后續(xù)的的分層層處理理。五、快快速速原原型型技技術(shù)術(shù)在三維維CAD設(shè)設(shè)計軟軟件對對CAD模模型進進行面面型化化處理理時,一般般軟件件系統(tǒng)統(tǒng)中有有輸出出精度度控制制參數(shù)數(shù)，通通過控控制該該參數(shù)數(shù)，可可減小小曲面面近似似處理理誤差差。如如Pro/E軟軟件是是通過過選定定弦高高值(ch-chordheight)作作為逼逼近的的精度度參數(shù)數(shù)，如如圖為為一球球體,給定定的兩兩種ch值值所轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化的的情況況。五、快快速速原原型型技技術(shù)術(shù)2.三三維模模型的的離散散處理理通過專專用的的分層層程序序?qū)⑷S實實體模模型分分層，，通過過一簇簇平行行平面面沿制制作方方向與與CAD模模型相相截,所得得到的的截面面交線線就是是薄層層的輪輪廓信信息,而實實體信信息是是通過過一些些判別別準(zhǔn)則則來獲獲取的的?？焖俪尚驮韴D(a)零件的三維模型(b)零件被分層離散(c)支撐材料(d)采用熔積法對圖(e)A-A截面加工的擠壓路徑五、快快速速原原型型技技術(shù)術(shù)分層切切片是在選選定了了制作作(堆堆積)方向向后,需對對CAD模模型進進行一一維離離散,獲取取每一一薄層層片截截面輪輪廓及及實體體信息息。平行平平面之之間的的距離離就是是分層層的厚厚度,也就就是成成型時時堆積積的單單層厚厚度。。輪廓是由求求交后后的一一系列列交點點順序序連成成的折折線段段構(gòu)成成。由于分分層，，破壞壞了切切片方方向CAD模型型表面面的連連續(xù)性性,不不可避避免地地丟失失了模模型的的一些些信息息,導(dǎo)導(dǎo)致零零件尺尺寸及及形狀狀誤差差的產(chǎn)產(chǎn)生。。切片片層的的厚度度直接接影響響零件件的表表面粗粗糙度度和整整個零零件的的型面面精度度。五、快快速速原原型型技技術(shù)術(shù)分層后后所得得到的的模型型輪廓廓是近近似的的,而而層層層之間間的輪輪廓信信息已已經(jīng)丟丟失,層厚厚大,丟失失的信信息多多,導(dǎo)導(dǎo)致在在成型型過程程中產(chǎn)產(chǎn)生了了型面面誤差差。為為提高高零件件精度度,應(yīng)應(yīng)該考考慮更更小的的切片片層厚厚度。。3.層層截面面的制制造與與累加加在計算算機控控制下下，快快速成成型系系統(tǒng)中中的成成型頭頭在X-Y平面面內(nèi)自自動按按截面面輪廓廓進行行層制制造，，得到到一層層層截截面。。每層層截面面成型型后，，下一一層材材料被被送至至已成成型的的層面面上，，進行行后一一層的的成型型，并并與前前一層層相粘粘接，，從而而一層層層的的截面面累加加疊合合在一一起，，形成成三維維零件件。五、快快速速原原型型技技術(shù)術(shù)RP技技術(shù)的的基本本原理理圖五、快快速速原原型型技技術(shù)術(shù)快速原原型制造技技術(shù)發(fā)發(fā)展歷歷史1892年美國層合方法制作三維地圖圖模型1979年日本本東京大學(xué)中川威雄雄發(fā)明疊層層模型造型型法1980年日本本名古古屋工業(yè)大學(xué)學(xué)小玉秀男男提出光光造型法法(立體印刷成型型)1984年美國UVP公司完成成了StereoLithographyApparatus系統(tǒng)SLA-1（3DSystem）1984年美國MFeygin提出層合實體制造造（Helisys）1986年美國得克薩斯大學(xué)C.Deckard提出選區(qū)激光光燒結(jié)（DTM）1988年美國S.Crump提出熔融融沉積造型五、快速速原原型技技術(shù)術(shù)液體材料SLALTPBISHISRP工藝方法及其分類粉狀材料BMP3DWFDMSDMSLSGPD3DPTSFSF片狀材料LOMSFPSGCES目前快速成型主要工藝方法及其分類液體樹脂固化熔融材料固化激光熔合材料粘結(jié)劑粘結(jié)材料粘性片材的粘結(jié)UV粘結(jié)片狀材料快速成型型的工藝藝方法五、快速速原原型技技術(shù)術(shù)1.熔積積成型法法（FusedDepositionModeling））在熔積成型型法（FDM）的過過程中龍龍門架式式的機械械控制噴噴頭可以以在工作作臺的兩兩個主要要方向移移動，工工作臺可可以根據(jù)據(jù)需要向向上或向向下移動動。熱塑塑性塑料料或蠟制制的熔絲絲從加熱熱小口處處擠出。。最初的的一層是是按照預(yù)預(yù)定的軌軌跡以固固定的速速率將熔熔絲擠出出在泡沫沫塑料基基體上形形成的。。當(dāng)?shù)谝灰粚油瓿沙珊?，工工作臺下下降一個個層厚并并開始迭迭加制造造一層。。五、快速速原原型技技術(shù)術(shù)(b)熔積成型5000，熔積成型設(shè)備。(a)熔積法成型的示意圖熔積成型型法原理理圖五、快速速原