計(jì)算機(jī)仿真在制造業(yè)的應(yīng)用

　　計(jì)算機(jī)仿真在制造業(yè)的應(yīng)用【1】

　　摘 要：在現(xiàn)代新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研究和開發(fā)中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)揮著巨大的作用，它是設(shè)計(jì)、研究和開發(fā)工作必要的工具和手段，為整個制造產(chǎn)業(yè)帶了一場革命。

　　未來的制造業(yè)，仿真技術(shù)和數(shù)字化設(shè)計(jì)將成為一種發(fā)展趨勢。

　　計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不僅規(guī)模越來越大，并且更加集成化、智能化、可視化和交互化。

　　計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算的發(fā)展以及在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，必將對我國制造業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)產(chǎn)生巨大的推動力，也必將對民族工業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

　　關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);仿真;制造業(yè)

　　計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)的作用越來越明顯，它在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和整個生產(chǎn)流程中都發(fā)揮著不可估量的作用。

　　這種技術(shù)的應(yīng)用為開發(fā)和制造企業(yè)節(jié)約了大量的經(jīng)費(fèi)，減少了不必要的損失，大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期并提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在日趨激烈的制造業(yè)競爭中占有越來越重要的地位。

　　現(xiàn)代制造業(yè)的飛速發(fā)展為計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)帶了新的機(jī)遇，同時也提出了新的要求。

　　我們放眼計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展歷程，它已經(jīng)突破了在傳統(tǒng)領(lǐng)域的運(yùn)用，發(fā)展到了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)以及銷售方面。

　　現(xiàn)代社會網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也為計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)開辟了新的發(fā)展空間，使得這種技術(shù)表現(xiàn)出許多新的特點(diǎn)。

　　如交互性、分布性，集成化等。

　　這也將成為計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)新的應(yīng)用趨勢。

　　1 在制造業(yè)中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用的分類

　　計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)中按照模型種類，可大致分為三種，它以產(chǎn)品模型、開發(fā)模型以及制造系統(tǒng)模型為中心進(jìn)行拓展。

　　1.1 仿真技術(shù)以產(chǎn)品模型為中心的應(yīng)用。

　　在產(chǎn)品模型中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用對產(chǎn)品的靜態(tài)與動態(tài)性能，可制造型、可裝配性進(jìn)行分析。

　　因?yàn)樵O(shè)計(jì)者在開發(fā)產(chǎn)品的時候，不僅要考慮它的實(shí)用功能和需求，還要考慮諸如外形，外觀以及尺寸等方面的因素，而且還要考慮產(chǎn)品的可制造性，可批量生產(chǎn)或者是在裝配、保養(yǎng)、維護(hù)等方面的因素。

　　這就需要計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在產(chǎn)品模型中發(fā)揮作用。

　　1.2 仿真技術(shù)以制造系統(tǒng)模型為中心的應(yīng)用。

　　制造系統(tǒng)模型包括制造設(shè)備的高仿真智能運(yùn)用、相對復(fù)雜的制造系統(tǒng)的模擬運(yùn)行。

　　在檢測設(shè)備的運(yùn)行能力與實(shí)際運(yùn)行狀況時，如物料供給、資源分配或者是加工流程上發(fā)揮著巨大作用。

　　1.3 仿真技術(shù)以開發(fā)過程模型為中心的運(yùn)用。

　　以開發(fā)模型為中心的仿真包括設(shè)計(jì)和制造過程的仿真。

　　很多產(chǎn)品的性能以及生產(chǎn)成本在設(shè)計(jì)階段就基本定型了，設(shè)計(jì)階段對于一種新產(chǎn)品的開發(fā)非常重要，它需要反復(fù)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，復(fù)雜的計(jì)算以及多學(xué)科的共同協(xié)作，這些特點(diǎn)決定產(chǎn)品的開發(fā)過程迫切需要一種能建立模型并仿真試驗(yàn)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。

　　而在制造過程中運(yùn)用仿真技術(shù)將制造系統(tǒng)模型和產(chǎn)品模型結(jié)合到一起，多方位模擬，整體運(yùn)算，再綜合考慮庫存、成本控制以及負(fù)載等因素，開發(fā)出合格的新產(chǎn)品。

　　2 在當(dāng)代制造業(yè)中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用

　　計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是一門高新科學(xué)技術(shù)，在當(dāng)代制造業(yè)中，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造都離不開它，尤其是一些諸如航空航天工業(yè)、國防工業(yè)等規(guī)模大，復(fù)雜性強(qiáng)的系統(tǒng)研發(fā)中，作用更加明顯。

　　它作為一種新型的科學(xué)手段和工具，有效地減少了不必要的經(jīng)濟(jì)損失，節(jié)約了大量研究經(jīng)費(fèi)，并大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期和提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)貫穿于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和測試運(yùn)行的全過程。

　　當(dāng)代企業(yè)的研發(fā)部門只有重視質(zhì)量、成本、時間、服務(wù)和環(huán)境這五項(xiàng)指標(biāo)，才能獲得更好的發(fā)展。

　　這種需求也促進(jìn)了計(jì)算機(jī)集成技術(shù)、模擬測試系統(tǒng)，仿真運(yùn)行環(huán)境等技術(shù)的相互結(jié)合。

　　他們已經(jīng)成為制造業(yè)不可缺少的重要技術(shù)手段。

　　上世紀(jì)八十年代以后，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展越來越快，應(yīng)用最為廣泛的就是“虛擬制造”。

　　通過在計(jì)算機(jī)上模擬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造過程，提前發(fā)現(xiàn)在制造中可能出現(xiàn)的問題，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

　　虛擬運(yùn)行環(huán)境，也稱虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)或者是靈境技術(shù)，它通過模擬人在自然環(huán)境中的感官和行動，實(shí)現(xiàn)高級人機(jī)互動，對產(chǎn)品的性能和運(yùn)行狀況進(jìn)行測試。

　　它綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、高仿真技術(shù)以及計(jì)算機(jī)傳感技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)手段。

　　“靈境感”和“交互感”是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征。

　　通過計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將事物內(nèi)部各種關(guān)系的交互與真實(shí)作用模擬運(yùn)行，仿真出一個幾乎真實(shí)的虛擬環(huán)境讓用戶體驗(yàn)，從而使用戶的感受更加真實(shí)，人機(jī)交流的方式更為先進(jìn)。

　　這種計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以支持產(chǎn)品的各個階段，客戶可以通過虛擬的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，驗(yàn)證產(chǎn)品的各個部件是否合格，產(chǎn)品的性能是否穩(wěn)定，功能是否能夠滿足人們的日常需要。

　　隨著當(dāng)代制造業(yè)的發(fā)展，人們開始對仿真技術(shù)的另一個應(yīng)用熱點(diǎn)，即虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)越來越重視。

　　并行工程的運(yùn)用促進(jìn)了虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展。

　　并行工程思想將現(xiàn)代哲學(xué)、文化等與現(xiàn)代先進(jìn)組織思想集合起來，將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、使用和支持過程并行運(yùn)作，進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)和開發(fā)。

　　并行工程從產(chǎn)品開發(fā)之初就將投資、制造、裝配以及銷售維護(hù)等產(chǎn)品生命周期中各種因素考慮在內(nèi)，有效地解決了產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)之間存在的矛盾。

　　而虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)就是在并行工程思想的指導(dǎo)下，將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、CS和大型的產(chǎn)品數(shù)字化管理系統(tǒng)綜合運(yùn)用，虛擬一個產(chǎn)品的開發(fā)環(huán)境。

　　方便產(chǎn)品開發(fā)人員在近乎真實(shí)的環(huán)境下進(jìn)行策劃、設(shè)計(jì)和預(yù)測產(chǎn)品在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的性能及其他狀況，將產(chǎn)品在現(xiàn)實(shí)工況下的真實(shí)運(yùn)行能力，這樣就可以避免反復(fù)設(shè)計(jì)，不斷變更設(shè)計(jì)方案，避免因反復(fù)制作樣機(jī)而造成的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失;方便對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)、指導(dǎo)和優(yōu)化，使產(chǎn)品的開發(fā)周期大大縮減，從而節(jié)省了大筆開發(fā)費(fèi)用。

　　在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展中，虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)是又一重要發(fā)展，它深入到產(chǎn)品復(fù)雜的制造過程中，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益不可小覷。

　　現(xiàn)在，仿真技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)從單一的系統(tǒng)走向開放復(fù)雜的大系統(tǒng)。

　　當(dāng)仿真對象分布于廣闊的時空領(lǐng)域，仿真任務(wù)要求將不同地理位置、不同類型(包括人在內(nèi))的仿真對象構(gòu)成一個統(tǒng)一整體進(jìn)行仿真時，產(chǎn)生了分布交互化仿真(DIS――Districted InteractiveSimulation)。

　　這種仿真系統(tǒng)里包含有不同類型的實(shí)體―虛體、真實(shí)實(shí)體和構(gòu)造實(shí)體，這些實(shí)體可以基于不同目的系統(tǒng)、不同年代的技術(shù)、不同廠商的產(chǎn)品和不同產(chǎn)品組成，并允許它們交互操作。

　　DIS實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將不同地點(diǎn)的仿真設(shè)備連接起來，通過實(shí)體間的數(shù)據(jù)交換構(gòu)成時空到合成仿真環(huán)境的一種先進(jìn)仿真技術(shù)。

　　在這種復(fù)雜的分布綜合的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時仿真時，必須提供快速、高效、大量的信息通道和相應(yīng)的處理。

　　美國是最早研究這種技術(shù)并投入使用的國家，已經(jīng)完成了多項(xiàng)基于虛擬仿真的DIS工程項(xiàng)目，相關(guān)的協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成或正在完成。

　　在制造行業(yè)，已經(jīng)產(chǎn)生了類似于DIS的虛擬研究開發(fā)中心或虛擬企業(yè)。

　　香港生產(chǎn)力促進(jìn)局和香港城市大學(xué)共建的快速科技中心就是一個虛擬研究開發(fā)中心。

　　此外，為了適應(yīng)快速變化的世界市場，克服單個企業(yè)難以在短期內(nèi)具備所需資源的局限性，出現(xiàn)了在一定時限內(nèi)，為了某一市場機(jī)遇，通過網(wǎng)絡(luò)臨時聯(lián)結(jié)的一種動態(tài)聯(lián)盟――虛擬企業(yè)。

　　美國波音(BOEING)公司可以把777飛機(jī)的研制、生產(chǎn)做到幾乎“無圖紙”的程度。

　　波音777飛機(jī)的研制、整機(jī)設(shè)計(jì)、裝配、部件測試以及各種試飛，都是由計(jì)算機(jī)完成的。

　　它能將開發(fā)周期從原來的8年縮短到5年，節(jié)約了數(shù)百萬美元經(jīng)費(fèi)。

　　3 結(jié)論

　　當(dāng)代制造業(yè)中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)成為一種綜合性的高新科學(xué)技術(shù)，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、軟件工程、數(shù)字化控制技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)，在制造業(yè)中發(fā)揮著越來越大的作用，在一些大型的復(fù)雜形同研發(fā)中，更是必不可少的重要工具，它有效地減少了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，節(jié)省了大量的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，使產(chǎn)品的開發(fā)周期大大縮減，產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著提高。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　計(jì)算機(jī)仿真在制造業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展【2】

　　摘 要

　　隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，使得我國的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)得到了質(zhì)的變化，并且，它也是當(dāng)前我國信息化社會下的產(chǎn)物。

　　另外，我國本來就是一個制造業(yè)大國，通過把計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用到我國制造業(yè)的發(fā)展中具有非常重要的作用。

　　本論文對系統(tǒng)仿真類型進(jìn)行了簡單介紹，接下來，對計(jì)算機(jī)仿真在制造業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的概述，最后對計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的熱點(diǎn)以及對我國制造業(yè)的影響進(jìn)行了研究，希望本論文的研究工作能夠?yàn)槲覈��?jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展提供一點(diǎn)借鑒意義。

　　【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 信息化 制造業(yè)

　　1 對系統(tǒng)仿真類型進(jìn)行概述

　　顧名思義，“仿真”就是對現(xiàn)實(shí)世界的物體進(jìn)行模擬的一種狀態(tài)，使其達(dá)到逼真的情形。

　　在工程技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常采用系統(tǒng)仿真技術(shù)來研究相關(guān)事物，如通過系統(tǒng)模型的相關(guān)實(shí)驗(yàn)來研究設(shè)計(jì)或者存在的某個系統(tǒng)。

　　表1為系統(tǒng)仿真分類表。

　　2 對計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行概述

　　由于我國是一個制造業(yè)大國，并且制造業(yè)在我國的國民經(jīng)濟(jì)收入中也占很大的比例，因此，國家及企業(yè)都非常重視我國制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展。

　　隨著我國科學(xué)技術(shù)及制造業(yè)的進(jìn)步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發(fā)展。

　　而系統(tǒng)仿真技術(shù)作為工程領(lǐng)域里面的一個重要手段，其被大量應(yīng)用到我國制造業(yè)進(jìn)行研究及實(shí)踐，從而產(chǎn)生出一些先進(jìn)制造技術(shù)。

　　對于系統(tǒng)仿真技術(shù)而言，如果從本質(zhì)上面來講，其就是通過建立仿真模型，然后再對仿真模型不斷進(jìn)行實(shí)踐模擬的一種先進(jìn)技術(shù)。

　　它的實(shí)現(xiàn)過程主要是由仿真語言、計(jì)算機(jī)高級語言、以及計(jì)算機(jī)仿真軟件來實(shí)現(xiàn)，具體情況如上圖2-1所示。

　　可以很明�@的看出，對于一個典型的仿真軟件來講，它主要包括程序包、仿真語言、仿真環(huán)境三種不同的形式，它的覆蓋功能也不是完全相同的，并且，從下到上是大致的反映了計(jì)算機(jī)仿真軟件的一個發(fā)展情況。

　　隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，直到上個世紀(jì)80年代后期，出現(xiàn)了一體化的仿真環(huán)境。

　　隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，開始出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮牟�發(fā)執(zhí)行機(jī)制，這樣，就非常容易的實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫管理的基礎(chǔ)之上來對實(shí)驗(yàn)及模型數(shù)據(jù)、以及實(shí)驗(yàn)仿真的結(jié)果等進(jìn)行統(tǒng)一的管理，與此同時，人工智能等相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)也開始應(yīng)用到仿真建模、運(yùn)行以及對仿真的結(jié)果進(jìn)行分析之中。

　　另外，廣義的制造系統(tǒng)的相關(guān)仿真器也開始大量出現(xiàn)，在某種程度上面很好的實(shí)現(xiàn)了對制造系統(tǒng)進(jìn)行的非語言建模、以及模型數(shù)據(jù)驅(qū)動等相關(guān)的重要功能。

　　比較典型的一體化仿真軟件有TESS等，廣義的仿真器有FATOR等。

　　3 計(jì)算機(jī)仿真研究的熱點(diǎn)以及對我國制造業(yè)的相關(guān)影響

　　自從上世紀(jì)末以來，隨著我國制造業(yè)的競爭不斷加劇，產(chǎn)品生產(chǎn)周期不斷縮短，這樣就導(dǎo)致系統(tǒng)仿真技術(shù)不斷向橫向的方向發(fā)展，在制造業(yè)里面比較典型的就是“虛擬制造技術(shù)”的發(fā)展。

　　根據(jù)虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計(jì)算機(jī)來模擬整個產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及制造過程，這樣便于發(fā)現(xiàn)各種問題，并且在產(chǎn)品制造之前就把問題解決掉，從而提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。

　　隨著制造業(yè)的發(fā)展，仿真技術(shù)在我國制造行業(yè)里面的又一個重要研究熱點(diǎn)誕生，即虛擬產(chǎn)品的開發(fā)(VPD)，它最早是來源于并行工程的思想。

　　并行工程技術(shù)(CE)在對產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)之前就對產(chǎn)品的整個生命周期進(jìn)行全面的考慮，這樣，對解決相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及開發(fā)之間的矛盾是非常有益的。

　　而虛擬產(chǎn)品開發(fā)是在并行工程的指導(dǎo)下，把大規(guī)模的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及CAD等產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)等進(jìn)行綜合起來，從而進(jìn)一步的形成虛擬產(chǎn)品的開發(fā)環(huán)境，這樣就可以在該環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品的策劃、設(shè)計(jì)等，以及預(yù)測產(chǎn)品在真實(shí)環(huán)境下的相關(guān)特征、功能及性能等，這樣在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的過程中，可以減少反復(fù)或者變更等的次數(shù)。

　　VPD技術(shù)能夠深入到各種復(fù)雜產(chǎn)品的制造之中，從而為企業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度快速發(fā)展，對仿真技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用已由單一的形式向復(fù)雜性的方向進(jìn)行發(fā)展。

　　由于現(xiàn)代制造企業(yè)面向全國甚至全世界，因此，它的仿真對象也是分布在不同的時空，在這樣的背景下就產(chǎn)生了分布交互化仿真技術(shù)(DIS)。

　　對于這種仿真系統(tǒng)來講，它所包括的內(nèi)容有：構(gòu)造實(shí)體、實(shí)體-虛體、真實(shí)方面的實(shí)體等，并且，這些實(shí)體是可以基于不同時期的相關(guān)技術(shù)、不同產(chǎn)品的相互組成、不同的系統(tǒng)方面的目的、以及不同生產(chǎn)廠家的相關(guān)技術(shù)等，對于這樣的復(fù)雜情況是允許他們進(jìn)行交換操作的。

　　分布交互化仿真技術(shù)(DIS)通過采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將分布在不同地點(diǎn)的仿真設(shè)備進(jìn)行連接起來，這樣便可以通過實(shí)體之間的數(shù)據(jù)方面的交換構(gòu)成時空到合成仿真環(huán)境的一種比較先進(jìn)的仿真技術(shù)。

　　如今，在我國制造業(yè)中已經(jīng)產(chǎn)生了虛擬企業(yè)或者類似于DIS的虛擬研究開發(fā)中心等。

　　就目前來講，比較出名的就是香港城市大學(xué)與香港生產(chǎn)力方面的促進(jìn)局共同構(gòu)建的快速科技中心，它就是虛擬研究開發(fā)中心。

　　由于當(dāng)今社會是動態(tài)快速發(fā)展變化的，人們的需求更多轉(zhuǎn)向個性化、多樣化等方向，因此，對于制造企業(yè)來講，它們就要抓住市場的需求，然后采取方式(如柔性生產(chǎn)制造)來快速響應(yīng)市場需求，這樣才能夠?yàn)槠髽I(yè)獲取更多的市場利潤，但是，通常情況之下，由于企業(yè)在短期內(nèi)存在相關(guān)資源欠缺等方面的局限性，在這樣的背景下，企業(yè)要想獲得市場機(jī)會，它們就有可能通過互聯(lián)網(wǎng)來臨時連接成一種動態(tài)方面的聯(lián)盟-也就是所謂的虛擬企業(yè)。

　　4 結(jié)束語

　　隨著我國社會的不斷發(fā)展，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展也日新月異。

　　在制造業(yè)中，對于整個產(chǎn)品的生命周期來講，仿真技術(shù)都表現(xiàn)出其強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

　　在當(dāng)今制造業(yè)競爭激烈的社會，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展在不斷的擴(kuò)展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產(chǎn)、綠色制造等方面不斷發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[2]熊光楞.計(jì)算機(jī)仿真及其在制造業(yè)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)仿真，2012，2(14)：20-27.

　　[3]鄭力，盧繼平等.虛擬制造技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，2013(09)：62-67.

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　　計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)在機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用【3】

　　摘 要：近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械加工制造技術(shù)發(fā)生了極為廣泛的變化。

　　計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)的集成，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品訂貨、設(shè)計(jì)、制造、管理和銷售過程的高度自動化和總體最優(yōu)化，從而提高企業(yè)的競爭能力和生存能力。

　　關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng);計(jì)算機(jī)輔助制造;TQCS;數(shù)據(jù)庫

　　在日趨激烈的競爭市場和科研發(fā)展的不斷推動下，機(jī)械加工制造業(yè)不斷吸收機(jī)械、電子、信息材料、能源及現(xiàn)代管理技術(shù)的最新成果，將其綜合應(yīng)用于機(jī)械制造全過程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔無污染和靈活的柔性生產(chǎn)。

　　一、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)及其特征

　　1.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)定義

　　計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(Computer Integrated Making System，簡稱CIMS)又稱計(jì)算機(jī)綜合制造系統(tǒng)。

　　在產(chǎn)品生命周期中，各項(xiàng)作業(yè)都已有了其相應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)、計(jì)算機(jī)輔助測試(CAT)、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制(CAQ)等。

　　2.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)特征

　　與傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)相比，計(jì)算機(jī)集成技術(shù)具有如下特征：

　　(1)傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)的學(xué)科、專業(yè)單一，界限分明，而計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)技術(shù)的引入及與傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)的結(jié)合，形成能駕馭生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、能量流和信息流的多學(xué)科交叉的生產(chǎn)制造系統(tǒng)。

　　(2)傳統(tǒng)制造技術(shù)一般僅指加工制造過程的工藝方法，而計(jì)算機(jī)制造系統(tǒng)技術(shù)則貫穿了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修的全過程，強(qiáng)調(diào)了“市場―產(chǎn)品設(shè)計(jì)―制造―市場”的一體化，以實(shí)現(xiàn)“TQCS”生產(chǎn)的綜合指標(biāo)為宗旨，進(jìn)而滿足不斷的多樣化需求。

　　(3)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大及最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的追求，使計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)技術(shù)更加重視技術(shù)與管理的結(jié)合，重視制造過程的組織和管理體制的簡化及合理化，產(chǎn)生了一系列技術(shù)與管理相結(jié)合的新的生產(chǎn)方式。

　　二、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)組成及應(yīng)用

　　1.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的組成

　　計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的主要技術(shù)基礎(chǔ)是柔性制造系統(tǒng)，是集成化的柔性制造系統(tǒng)。

　　作為一個復(fù)雜系統(tǒng)的集成，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)必須是有層次的。

　　其組成如圖1所示,一般分為五層：

　　(1)第一層為工廠層，它是決策工廠的整體資源、生產(chǎn)活動和經(jīng)營管理的最高層。

　　(2)第二層為車間層，又稱為區(qū)間層，這里的車間并不是目前工廠中“車間”概念，車間層僅表示它要執(zhí)行工廠整體活動中的某部分功能，進(jìn)行資源調(diào)配和任務(wù)管理。

　　(3)第三層為單元層，這一層將支配一個產(chǎn)品的加工或裝配過程。

　　(4)第四層為工作站層，這將協(xié)調(diào)站內(nèi)的一組設(shè)備。

　　(5)第五層為設(shè)備層，這是一些具體的設(shè)備，如機(jī)床、測量機(jī)等，將執(zhí)行具體的加工，裝配或測量任務(wù)。

　　按照上述層級原理組成的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，一般可看成是由管理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助工程系統(tǒng)、生產(chǎn)過程控制和管理系統(tǒng)及物料的儲存、運(yùn)輸和保障系統(tǒng)等四個子系統(tǒng)和一個數(shù)據(jù)庫組成的大系統(tǒng)。

　　如圖2所示：

　　2.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的應(yīng)用

　　(1)管理信息系統(tǒng)。

　　這是生產(chǎn)系統(tǒng)的最高層次，是企業(yè)的靈魂，它將對生產(chǎn)進(jìn)行戰(zhàn)略決策和宏觀管理。

　　它根據(jù)市場需求和物質(zhì)供應(yīng)等信息，從全局和長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)出發(fā)，通過決策模型來決定投資策略和生產(chǎn)計(jì)劃。

　　同時，將決策結(jié)果的信息和數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫和通信網(wǎng)絡(luò)與各子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系和交換，對各子系統(tǒng)進(jìn)行管理。

　　(2)計(jì)算機(jī)輔助工程系統(tǒng)。

　　這是企業(yè)產(chǎn)品研究的開發(fā)系統(tǒng)，并能進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)的準(zhǔn)備工作。

　　能根據(jù)決策信息進(jìn)行產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，對零件、產(chǎn)品的使用性能、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度等進(jìn)行分析計(jì)算，利用成組技術(shù)的方法對零件、刀具和其他信息進(jìn)行分類和編碼，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行零件加工的計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)和編制數(shù)控加工程序，以及進(jìn)行相應(yīng)的工、夾具設(shè)計(jì)等生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作。

　　(3)生產(chǎn)過程控制與管理系統(tǒng)。

　　它從數(shù)據(jù)庫中取出由管理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)輔助工程系統(tǒng)中傳出的相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時控制和管理，并把生產(chǎn)中出現(xiàn)的新信息通過數(shù)據(jù)庫反饋給有關(guān)的子系統(tǒng)，如產(chǎn)品質(zhì)量問題，生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，廢次品率等，以便決策機(jī)構(gòu)作出相應(yīng)的反應(yīng)，及時調(diào)整生產(chǎn)。

　　(4)物料的儲存、運(yùn)輸和保障系統(tǒng)。

　　這是組織原材料和配件的供應(yīng)，成品和半成品的管理與輸送及各功能部門與車間之間的物流系統(tǒng)。

　　(5)數(shù)據(jù)庫。

　　計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫涉及的部門繁多，含有不同類型、不同邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)及不同語言和不同定義等。

　　因此，除各部門經(jīng)常使用的某些信息可由中央數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理外，一般都在各部門或地區(qū)內(nèi)建立專用的數(shù)據(jù)庫，即在整個系統(tǒng)中建立一個分布或數(shù)據(jù)庫。

　　三、計(jì)算機(jī)輔助制造

　　利用計(jì)算機(jī)分析結(jié)構(gòu)將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息自動地轉(zhuǎn)換成制造信息，以控制產(chǎn)品的加工、裝配、檢驗(yàn)、試驗(yàn)、包裝等全過程，以及與這些過程有關(guān)的全部物流系統(tǒng)和初步的生產(chǎn)調(diào)度，這就是計(jì)算機(jī)輔助制造。

　　計(jì)算機(jī)輔助制造的應(yīng)用可以概括為兩大類。

　　一類是計(jì)算機(jī)直接與制造過程連接，對制造過程及其設(shè)備實(shí)施監(jiān)視和控制，這是計(jì)算機(jī)輔助制造的直接應(yīng)用。

　　另一類是計(jì)算機(jī)不直接與制造過程連接，而是用計(jì)算機(jī)提供生產(chǎn)計(jì)劃、進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備和發(fā)出各種指令和信息，以便使生產(chǎn)資源和管理更為有效，從而對制造過程進(jìn)行支持，這是計(jì)算機(jī)輔助制造的間接應(yīng)用。

　　目前，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及分布式數(shù)據(jù)庫支持下，將不同類型的計(jì)算機(jī)及設(shè)備控制器按信息共享，柔性生產(chǎn)的目的集成起來，從而形成了從工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度與控制加工制造的集成試驗(yàn)制造系統(tǒng)，建立了包括加工制造、物料儲存、刀具與夾具管理及測量等8個工作站的柔性制造單元，實(shí)現(xiàn)了車間層、工作站層、設(shè)備層的遞階調(diào)度與控制。

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