先进制造技术概述

第六章先进制造技术6。1制造技术的新发展

6。1。1超精密加工

精密与超精密加工和制造自动化是先进制造技术的两大领域，精密与超精密加工要靠自动化技术的支持，而制造自动化有赖于精密加工才能得以实现。精密与超精密是相对而言的，在不同的时期有各不同的理解，这与科学技术水平有关。加工精度在0.1~1μm，加工表面粗糙度Ra在0.02~0.1μm之间的加工方法称为精密加工;而将加工精度高于0.1μm，加工表面粗糙度Ra小于0.01μm的加工方法称为超精密加工。

现代机械工业之所以要致力于提高加工精度其主要原因：提高产品的性能和质量，提高其稳定性和可靠性，促进产品的小型化，增加零件的互换性，提高装配生产率，并促进自动化装配。

超精密加工是尖端技术产品发展中不可缺少的关键加工手段。飞行高度----磁头与磁盘之间的距离。超精密加工担负着支持最新科学技术进步的重要使命。各国政府和军方对超精密加工技术都十分重视，并投入大量的资金和人力来开发这项技术。

一。超精密加工的领域

1。超精密切削

2。精密和超精密磨削研磨

3。精密特种加工

二。超精密加工的难点

1。工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随机的，精度难以控制。

2。工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大影响。

3。去除层越薄，被加工表面所受的切削应力越大，材料就越不容易被去除。

三。超精密加工的方法

1。切削加工

2。磨料加工(分固结磨料和游离磨料加工)

3。特种加工

4。复合加工

刀具切削加工传统加工固结磨料加工游离磨料加工非传统加工：利用电能、磁能、声能、光能、化学能、核能等对材料进行加工和处理。复合加工：多种加工方法的复合。超精密加工

四。超精密加工的实现条件

1)超精密加工的机理与工艺方法

2)超精密加工工艺装备

3)超精密加工工具4)超精密加工中的工件材料5)精密测量与误差补偿技术

6)超精密加工工作环境、条件等

在超精密加工的实施过程中，必须综合考虑上述因素，才能取得满意的效果。五。超精密加加工的典型工工艺1。金刚石镜面面切削金刚石具有无无与伦比的硬硬度，是最佳佳的切削工具具材料，金刚刚石结晶原子子间的结合力力非常坚固，，最强结晶位位置是111面。2。精密超精密密镜面磨削镜面磨削比研研磨抛光的生生产率高，形形状精度高，，特别是对脆脆硬材料的镜镜面磨削，具具有精度高特特点。3。研磨与抛光光利用研磨剂使使工件与研具具进行单纯的的对研而获得得高质量、高高精度的加工工方法。在实现超精密密切削加工中中刀具、磨具具是十分重要要的。理想的的刀具材料是是天然金刚石石。采用金刚石刀刀具切削有色色金属材料，，并使用适宜宜的切削液，，则可以不产产生刀痕。砂轮的材质十十分重要，要要求砂轮锐利利、耐磨、颗颗粒大小均匀匀、结合均匀匀。研具材料可用用铸铁、锡、、工程塑料和和玻璃等材料料。铸铁研具具用于金属零零件的加工，，沥青研具用用于光学加工工，玻璃研具具用于高平面面度平晶加工工中。超精密加工机机床是超精密密加工中最重重要、最基本本的加工设备备。在结构原原理、精度要要求、热平衡衡及抗振性能能方面与普通通机床相比有有许多特殊要要求：1)高精度2)高刚度3)高稳定性4)高自动化6。1。2微机械制造在机械装置的的小型化过程程中出现两类类机械，即小小型机械和微微型机械。划划分如下：10~1mm为小型机械，，用精密加工工方法可以制制造出来;1mm~1μm为微型机械，，需要用硅微微加工技术或或LIGA技术等微细加加工方法才能能制造出来;1μm~1nm为纳米机械，，是分子级的的零件，需采采用生物工程程的方法制造造。小型机械是传传统机械的小小型化，在工工作原理、材材料结构和设设计理论等方方面可以借鉴鉴传统机械学学。微型机械在尺尺寸、构造、、材料、制造造方法和工作作原理等方面面，都与传统统机械截然不不同，其学科科基础、研究究手段和研究究内容也与传传统机械学不不同。微型机械不是是传统机械的的简单微型化化，而是指集集微型机构、、微型传动器器以及信号处处理和控制电电路，甚至外外围接口电路路、通信电路路和电源等于于一体的微型型机电系统。。微型机械远远远超出了传统统机械的概念念和范畴，是是基于现代科科学技术，用用崭新的思维维方法指导的的产物。特点：1)体积小、精度度高、重量轻轻2)性能稳定，可可靠性高3)能耗低、灵敏敏性和工作效效率高4)多功能和智能能化5)适于大批量生生产，制造成成本低廉具有一般机械械所不能及的的优势：1)表现在活动空空间上、操作作对象和工作作环境上2)与一般机械相相比，微型机机械所表现出出来的智能化化程度更高，，实现的功能能更趋于多样样化。6。1。3超高速切削超高速切削----比常规高5~10倍以上的切削削。切削温度通常常随切削速度度升高而升高高，但超过一一定温度后，，切削温度反反而随切削速速度的升高而而下降。超高速切削可可以提高加工工质量和生产产率，节约能能耗，是一项项有综合效益益的机械加工工技术。超高速切削目目前主要用于于飞机、汽车车及模具工业业。超高速切削希希望刀具强度度高，耐热性性能好。刀具材料一般般根据工件材材料来选择。。常用的刀具具材料有：带带涂层的硬质质合金刀具、、陶瓷刀具、、立方氮化硼硼或聚晶金刚刚石刀具。在在同等情况下下，其寿命往往往比常规速速度下的刀具具寿命还要长长。超高速切削对对机床的主要要要求：1)要有一个适应应于超高速运运转的主轴部部件及其驱动动系统。2)要有一个快速速反应的数控控伺服系统和和进给部件。。超高速机床床必须是精密密的数控机床床。3)高压大流量喷喷射冷却系统统。4)要有一个“三三刚”(静刚度、动刚刚度、热刚度度)特性都很好的的机床支承件件。超高速加工技技术的发展趋趋势：前提：刀具技技术关键设备：数数控机床、加加工中心1)有必要实现干干切削或准干干切削状态的的绿色超高速速加工。2)有必必要要在在重重切切削削工工艺艺中中引引入入超超高高速速切切削削加加工工3)有必必要要开开发发和和完完善善各各种种超超高高速速加加工工工工艺艺方方法法4)如何何有有效效地地采采用用超超高高速速加加工工机机床床来来加加工工难难加加工工材材料料，，是是一一个个有有待待解解决决的的问问题题。。5)有必必要要监监控控加加工工工工况况。。监监控控内内容容主主要要有有加加工工质质量量、、加加工工过过程程稳稳定定性性和和安安全全性性。6。2制造造哲哲理理与与生生产产模模式式6。2。1制造造哲哲理理在大大批批量量制制造造模模式式下下，，提提高高工工序序效效率率可可以以显显著著提提高高生生产产率率，，制制造造技技术术的的许许多多研研究究都都致致力力于于切切削削速速度度的的提提高高。。在大大批批量量生生产产情情况况下下，，生生产产准准备备终终结结时时间间占占的的比比例例很很少少，，加加工工辅辅助助时时间间也也经经过过精精确确的的设设计计，，因因而而基基本本时时间间占占的的比比例例较较大大。。提提高高切切削削速速度度，，加加大大吃吃刀刀量量，，这这些些单单工工序序优优化化措措施施取取得得了了良良好好的的效效率率。。近年年来来在在欧欧、、美美、、日日的的制制造造业业中中，，产产品品的的70%~75%己按按多多品品种种、、小小批批量量的的生生产产方方式式组组织织。。二十十世世纪纪初初叶叶至至中中期期，，以以Ford生产产方方式式为为代代表表的的典典型型大大批批量量生生产产模模式式占占主主导导地地位位。。由HenryFord在汽汽车车生生产产中中开开创创了了机机械械自自动动流流水水线线生生产产之之先先河河，，出出现现了了““少少品品种种大大批批量量生生产产”的模模式式(又称称为为底底特特律律式式自自动动化化)，成成为为各各国国纷纷纷纷仿仿效效的的制制造造生生产产模模式式。。在在这这种种生生产产模模式式中中，，专专用用设设备备、、刚刚性性生生产产线线、、以以互互换换性性和和质质量量统统计计分分析析为为主主的的质质量量保保证证体体系系代代表表了了其其结结构构特特征征，，大大大大提提高高了了生生产产效效率率，，从从而而降降低低了了产产品品的的成成本本。。但但这这是是以以损损失失产产品品的的多多样样性性为为代代价价的的。。然而而在在多多品品种种、、小小批批量量生生产产类类型型中中，，Ford生产产方方式式中中所所采采取取的的措措施施就就不不再再是是那那么么显显著著，，因因为为辅辅助助时时间间占占了了较较大大的的比比重重，，如如何何缩缩短短辅辅助助时时间间才才是是至至关关重重要要的的。。管理理专专家家注注意意两两个个现现象象：：1)企业业的的在在制制品品相相当当多多，，在在制制品品放放在在机机床床上上进进行行切切削削加加工工的的时时间间占占全全部部通通过过时时间间(从购购进进材材料料到到产产品品销销售售)的比比少少于于5%。2)机床床开开动动加加工工的的时时间间利利用用率率也也仅仅占占5%~10%在制制品品通通过过时时间间，，直直接接影影响响企企业业流流动动资资金金的的利利用用率率，，而而设设备备利利用用率率则则关关系系到到固固定定资资产产的的利利用用率率。。在分分析析在在制制品品滞滞留留时时间间，，发发现现存存在在如如下下问问题题：：1)批量量制制造造中中，，为为防防止止质质量量事事故故、、设设备备故故障障等等因因素素的的超超量量投投料料。。2)工序序进进度度不不平平衡衡，，设设备备有有闲闲置置时时间间。。3)生产产准准备备时时间间长长。。如如消消化化图图样样、、准准备备工工装装卡卡具具、、编编制制及及输输入入数数控控程程序序、、对对刀刀等等。。4)工件件装装夹夹时时间间5)工件件在在机机床床工工序序间间的的运运输输时时间间6)工件件检检测测时时间间。。采用用计计算算机机数数控控机机床床(CNC)，可可以以减减少少对对刀刀及及消消化化图图样样时时间间。。采用用加加工工中中心心，，实实行行工工序序集集中中，，可可以以减减少少生生产产准准备备时时间间。。采用用柔柔性性制制造造系系统统在在统统一一调调度度、、物物流流控控制制及及CNC程序序的的存存储储与与输输入入等等项项均均有有节节省省，，取取得得效效益益。。柔性性制制造造系系统统的的另另一一个个优优势势是是，，一一次次投投资资，，长长期期受受益益。。扩扩大大了了设设备备对对市市场场变变化化的的适适应应性性。。计算算机机集集成成制制造造系系统统(CIMS)更是是将将制制造造中中的的信信息息(技术术、、管管理理、、控控制制等等)集成成，，保保证证了了统统一一的的计计划划与与调调度度，，进进一一步步缩缩短短了了在在制制品品通通过过时时间间和和设设备备利利用用率率。。统计计表表明明：：制制造造业业采采用用CIMS的实实际际效效益益与与期期望望值值尚尚有有距距离离。。CIMS实际际上上是是快快速速按按定定单单生生产产的的自自动动化化系系统统，，其其硬硬件件设设备备的的柔柔性性是是有有限限的的，，它它只只能能针针对对某某一一类类型型的的产产品品才才保保持持柔柔性性。。产产品品市市场场一一旦旦疲疲软软，，其其巨巨额额投投资资则则可可能能成成为为企企业业的的包包袱袱。。6。2。2生产产模模式式一。。准准时时生生产产1。准准时时生生产产的的概概念念准时时生生产产JIT(JustinTime)是二二十十世世纪纪七七十十年年代代由由日日本本丰丰田田汽汽车车制制造造公公司司创创立立并并实实施施的的一一种种现现代代企企业业生生产产管管理理模模式式。。宗旨旨：：使使用用最最少少量量的的设设备备、、装装置置、、物物料料和和人人力力资资源源，，在在规规定定的的时时间间、、地地点点，，提提供供必必要要数数量量的的零零部部件件，，达达到到以以最最低低的的成成本本、、最最高高的的效效益益、、最最好好的的质质量量、、零零库库存存进进行行生生产产和和完完成成交交货货的的目目的的。。准时时生生产产方方式式在在最最初初引引起起人人们们的的注注意意时时曾曾被被称称为为““丰丰田田生生产产”方式式，，后后来来随随着着这这种种生生产产方方式式的的独独特特性性以以及及有有效效性性而而被被人人们们广广泛泛地地认认识识、、研研究究和和应应用用，，特特别别是是引引起起西西方方国国家家的的广广泛泛注注意意以以后后，，人人们们开开始始把把它它称称为为JIT生产产方方式式。。2。准准时时生生产产的的目目标标传统统的的生生产产管管理理方方式式一一般般是是上上一一道道工工序序向向下下一一道道工工序序供供应应零零部部件件，，采采取取增增加加在在制制品品的的储储备备量量以以应应付付生生产产中中的的失失调调或或事事故故导导致致的的需需求求变变化化。。准时时生生产产方方式式认认为为：：传传统统的的生生产产管管理理方方式式掩掩盖盖了了生生产产中中的的矛矛盾盾，，久久而而久久之之，，那那些些不不能能用用或或不不再再用用的的在在制制品品积积压压量量会会越越来来越越大大，，导导致致在在制制品品的的过过剩剩和和积积压压，，占占用用过过多多的的资资金金，，不不利利于于降降低低成成本本，，影影响响产产品品的的竟竟争争力力，，最最终终影影响响企企业业的的经经营营效效果果。。目标标：：尽尽量量减减少少库库存存或或实实现现零零库库存存生生产产。。强调调：：只只在在必必要要的的时时侯侯，，按按必必要要的的数数量量，，生生产产必必要要的的产产品品(零件件、、部部件件、、成成品品)。使使生生产产现现场场实实物物流流通通处处于于最最佳佳状状态态，，做做到到““准准时时领领取取”，““准准时时运运送送”和““准准时时生生产产”。3。准准时时生生产产的的基基本本思思想想1)由后后工工序序向向前前工工序序领领取取零零部部件件：：整个个生生产产过过程程的的联联系系方方式式是是以以装装配配为为起起点点，，下下道道工工序序向向上上道道工工序序提提取取零零部部件件，，而而上上道道工工序序向向更更上上道道工工序序提提取取同同样样的的在在制制品品进进行行加加工工，，以以补补充充被被下下道道工工序序提提走走的的零零部部件件，，如如此此层层层层向向上上推推动动，，把把各各道道工工序序连连结结起起来来，，形形成成一一个个准准时时生生产产的的加加工工系系统统。。2)按件件传传送送在在制制品品：：各车车间间与与各各道道工工序序一一般般都都避避免免成成批批生生产产或或成成批批搬搬运运，，尽尽可可能能做做到到必必要要时时只只生生产产一一件件，，只只传传送送一一件件，，只只储储备备一一件件，，任任何何工工序序不不准准额额外外多多生生产产，，把把在在制制品品减减至至最最低低限限度度。。3)均衡生生产：：即平均均制造造产品品，使使物流流在各各作业业之间间、生生产线线之间间、工工序之之间，，工厂厂之间间平稳稳、均均衡地地流动动。均均衡化化生产产是杜杜绝浪浪费的的前提提。4)质量保保证：：在传统统的生生产系系统中中，都都规定定了可可接受受的废废品百百分数数，用用在制制品库库存来来弥补补不合合格品品和机机器故故障所所引起起的问问题，，以保保证稳稳定生生产。。JIT生产方方式认认为，，这不不是揭揭露问问题的的本质质和解解决问问题的的方法法，是是治标标不治治本上上的方方法。。JIT方式中中强调调全面面质量量控制制(TQC)，将质质量管管理贯贯穿每每一工工序之之中，，目标标是消消除不不合格格品，，消除除可能能引起起不合合格品品的根根源，，并想想办法法解决决问题题。其其做法法是：：(1)使设备备或生生产线线能够够自动动检测测出不不良产产品，，当不不合格格产品品或不不正常常情况况发生生时，，能自自动停停机或或停线线。(2)生产第第一线线的设设备操操作人人员发发现产产品或或设备备的问问题时时，有有权自自行停停止生生产。。这样可可迫使使人们们重视视问题题，调调查问问题的的原因因，进进行改改正活活动，，防止止类似似异常常情况况再发发生，，杜绝绝类似似的不不良产产品的的再产产生，，这与与在最最后一一道工工序对对产品品进行行检测测的质质量保保证方方法不不同。。5)弹性配配置作作业人人数：：根据生生产量量的变变动，，弹性性地增增减各各生产产线的的作业业人数数，尽尽量用用较少少的人人力完完成较较多的的生产产，它它与历历来生生产系系统中中的““定员员制”完全不不同，，是一一种全全新的的人员员配置置方法法。。6)用最后后的装装配工工序调调整和和平衡衡全部部生产产过程程：准时生生产是是以最最后的的装配配工序序作为为组织织生产产的起起点，，因而而装配配工序序实际际上起起着调调节和和平衡衡全部部生产产的作作用。。实现准准时生生产方方式的的具体手手段是是看板板管理理。4。看看板管管理准时生生产是是按市市场的的要求求安排排生产产，生生产的的产品品应能能马上上销售售掉，，强调调准时时。反反之，，如果果没有有确定定的需需要就就不生生产。。把后工工序看看成用用户，，只有有后工工序提提出要要求时时，前前工序序才允允许生生产，，看板板充当当传递递生产产指令令的角角色。。在生产产中由由看板板来严严格控控制零零部件件的制制造和和领取取，以以防止止过量量生产产和降降低库库存。。1)看板形形式看板实实际上上就是是一种种记载载着生生产信信息的的卡片片。传送看看板(即取货货看板板)看板生产看看板(即定货货看板板)传送看看板标标明后后一道道工序序向前前一道道工序序拿取取工件件的种种类和和数量量，起起着取货指指令的作用用，生生产人人员接接到““取货货看板板”后，就就应该该按看板板上的的零件件种类类及数数量立立及发发货。。生产看看板则则标明明前一一道工工序应应生产产的工工件的的种类类和数数量，，起着着生产指指令的作用用。当当前工工序接接到后后工序序发来来的““生产看看板”后，就立即即生产产卡片片上规规定数数量的的零件件。2)看板使使用方方式这是一一种““拉动动式”的生产产，即即以销销售(面向订订货单单位)为整个个企业业工作作的起起点，，从后后道工工序拉拉动前前道工工序，，一环环一环环地““拉动动”各个环环节，，以市市场需需要的的产品品品种种、数数量、、时间间和质质量来来组织织生产产，从从而消消除生生产过过程中中的一一切松松驰点点，实实现产产品““无多多余库库存”以至零零库存存，从从而最最大限限度地地提高高生产产过程程的有有效性性。JIT生产中中还有有一些些其它它的看看板，，如用用于工工厂和和工厂厂之间间的“外协协看板板”;用于标标明生生产批批量的的“信号号看板板”;用于零零部件件短缺缺场合合的“快捷捷看板板”;用于发发现次次品或或机器器故障障等突突发事事件的的“紧急急看板板”等。二。敏敏捷制制造1。敏捷捷制造造的概概念敏捷制制造最最初是是由美美国里里海大大学(LehighUniversity)在《21世纪制制造企企业战战略》的报告告中提提出的的。该报告告有两两个最最重要要的结结论：：①影响企企业生生存发发展的的共性性问题题是：：目前前竞争争环境境的变变化太太快，，而制制造企企业自自我调调整与与之适适应的的速度度跟不不上。。②依靠对对现有有大规规模生生产模模式和和系统统的逐逐步改改进和和完善善，不不能实实现重重振美美国制制造业业雄风风的目目标。。报告建建议综综合利利用计计算机机技术术、信信息集集成技技术和和通信信技术术来构构造一一个全全新的的竞争争系统统，即即一种种新的的制造造模式式----敏捷制制造，，并描描绘了了巳经经开始始出现现的敏敏捷制制造的的未来来全景景，指指出要要在下下世纪纪初以以前，，通过过采用用敏捷捷制造造夺回回美国国制造造工业业在世世界上上的领领先地地位。。敏捷制制造是是将柔柔性的的先进进制造造技术术、熟熟练掌掌握生生产技技能有有知识识的劳劳动力力、以以及促促进企企业内内部和和企业业之间间的灵灵活管管理三三者集集成在在一起起，对对千变变万化化的消消费者者的市市场时时机作作出快快速响响应。。敏捷制制造包包含了了许多多新思思想，，新概概念。。1)可重构构的和和不断断改变变的生生产系系统;2)以信息息为主主和批批量无无关的的制造造系统统;3)充分调调动人人的积积极因因素和和发挥挥人的的创造造性;4)向基层层下放放权力力，简简化领领导层层次和和组织织结构构;5)虚拟公公司和和插件件兼容容式的的企业业;6)利用信信息高高速公公路，，建立立全国国工厂厂网络络;7)模块化化的、、柔性性的、、分布布式的的制造造单元元;8)并行工工作方方式和和快速速产品品开发发等。。美国USM汽车公公司是是一家家以国国防部部为主主要用用户的的汽车车公司司，它它向用用户承承诺：：(1)每辆USM汽车都都按用用户要要求制制造(2)每辆USM汽车从从订货货起三三天内内交货货(3)在整个个寿命命周期期内，，有责责任使使用户户满意意。这这种车车能够够重新新改造造，使使用寿寿命长长。尽管USM公司的的每年年产量量不超超过18万辆，，它还还是成成功的的，它它成功功的关关键因因素是是，设计与与制造造能力力相匹匹配。。在该公公司，，产品品设计计和工工艺设设计是是并行行进行行的，，借助助计算算机对对全车车的设设计和和制造造过程程进行行仿真真。敏捷性性首先先是以以产品品模块块化的的形式式引入入，随随着成成组技技术的的普及及程度度逐步步成长长，成成为整整个分分布式式、网网络化化制造造企业业的一一种特特征，，因此此它不不会导导致很很大的的额外外投资资。最重要要的问问题是是：急需开开发具具有迅迅速响响应能能力的的管理理系统统，从而将将企业业经营营管理理从那那种缓缓慢而而古老老的批批量生生产的的思想想桎梏梏中解解放出出来，，实现现经营营管理理的重重组。。这种新新的生生产模模式将将改变变许多多观念念，包包括生生产机机器的的认识识。过过去在在设计计一台台机器器时，，主要要考虑虑的是是机器器本身身，其其次才才考虑虑与控控制部部分怎怎样连连接。。而今今天，，与控控制部部分的的连接接，是是机器器设计计中的的首要要因素素。2。敏捷捷制造造企业业的特特点1)企业能能够迅迅速推推出全全新的的产品品，积积极消消化吸吸收外外单位位的经经验和和技术术成果果，不不断改改进它它的产产品。。2)将一些些可重重新编编写、、可重重新组组合、、可不不断更更新的的生产产系统统结合合成新新的、、信息息密集集的制制造系系统，，使生生产成成本与与批量量无关关。3)企业的的制造造是按按照定定单进进行生生产的的，产产品在在质量量上也也有明明显的的提高高。。敏捷制制造企企业是是一种种高度度集成成的组组织，，信息息在制制造工工程、、市场场、采采购、、财务务、仓仓储、、销售售、研研究等等部门门之间间连续续地流流动，，各项工工作是是同时时进行行的，，而不不是按按顺序序进行行的。。开发新新产品品，编编制生生产工工艺规规程，，进行行产品品销售售是同同时进进行的的。设设计工工作不不仅属属于技技术部部门，，也不不只是是工程程与制制造的的结合合，从从用原原材料料制造造产品品到最最终报报废的的整个个产品品生命命周期期内，，每一一个阶阶段的的代表表都要要参与与产品品的设设计，，信息息不仅仅要在在敏捷捷制造造企业业与其其用户户之间间连续续的流流动，，而且且也要要在敏敏捷制制造企企业与与供应应厂家家之间间连续续地流流动。。在敏捷捷制造造中，，用户户和配配件供供应厂厂家在在产品品设计计和开开发中中都起起积极极作用用，每每一产产品的的生产产都可可能要要使用用具有有高度度交互互性的的计算算机网网络，，与在在技术术上分分散，，在组组织上上分离离的企企业内内部成成员彼彼此合合作，，并且且也可可以与与其它它企业业的成成员合合作。。职业道道德是是以合合作为为基础础的相相互信信赖，，把合合作视视为解解决问问题与与项目目所有有合作作者共共享信信息的的首要要途径径。三。虚虚拟企企业VE(VirtualEnterprise)新产品品投放放市场场的速速度是是重要要的竞竞争优优势，，推出出新产产品最最快的的办法法是利利用不不同企企业的的资源源，把把它们们综合合成一一种没没有围围墙的的、超超越空空间约约束的的、靠靠电子子手段段联系系的、、统一一的经经营实实体----虚拟企企业。。分布在在不同同企业业内的的人力力资源源和某某些物物质能能够互互换，，即能能把它它们组组织起起来去去完成成特定定的任任务，，就有有可能能通过过信息息联网网运作作，实实现社社会资资源的的优化化。当有了了好的的产品品设计计后，，不需需要像像常规规的方方法那那样组组织生生产，，而是是通过计计算机机网络络在全全球范范围内内选取取最优优的制制造资资源，，组成成联盟盟或称称虚拟拟公司司，，通过过网络络、数数据库库、多多媒体体等技技术的的支撑撑，来来协调调设计计、制制造、、装配配、销销售活活动。。各加加盟单单位根根据贡贡献和和合同同分享享利润润，当当该产产品的的市场场寿命命结束束了，，虚拟拟公司司就解解体了了。1。虚拟拟企业业(动态联联盟)的概念念虚拟企企业----根据市市场需需求，，通过过信息息技术术和网网络技技术将将不同同地域域具有有不同同资源源与优优势的的若干干企业业联系系在一一起，，组成成一个个统一一指挥挥的生生产与与经营营的动动态组组织。。虚拟企企业的的出现现常常常是参参与联联盟的的企业业追求求一种种完全全靠自自身能能力达达不到到的超超常目目标，，即这这种目目标高高于企企业运运用自自身资资源可可以达达到的的限度度，因因而企企业要要求突突破自自身的的组织织界限限，必必须与与其它它对此此目标标有共共识的的企业业，实实现全全方位位的战战略联联盟。。2。虚虚拟企企业带带来的的好处处：①常规生生产组组织方方式是是可行行性分分析、、吸引引投资资、征征地建建厂或或扩大大生产产线、、工艺艺设计计、设设备招招标引引进、、安装装调试试、产产品试试制、、工装装准备备等，，逐渐渐形成成批量量生产产能力力。这这是一一个长长周期期的过过程，，而虚拟公公司充充分利利用现现有资资源与与技术术，大大大缩缩短了了产品品上市市周期期。②虚拟公公司在在全球球范围围内优优化组组织制制造资资源，，因而而可以以获得最最好的的质量量及较较低的的经济济成本本。③不需要要固定定资产产的再再投资资，避避免了了固定定资产产的投投资风风险及及贷款款利率率，虚拟企企业可可以获获得稳稳定的的利润润。3。虚虚拟企企业的的特点点①组织构构成的的动态态性和和灵活活性虚拟企企业是是一个个为实实现市市场机机遇而而临时时组成成的具具有企企业功功能的的组织织形式式，一一旦合合作目目的达达到，，这种种组织织形式式便可可能宣宣告结结束，，该企企业也也随之之消失失。虚虚拟企企业正正是以以这种种动态态的、、结构构灵活活的方方式，，来适适应市市场快快速的的变化化。②地理位位置的的分布布性一个企企业在在规模模上不不可能能足够够大到到拥有有所需需要的的所有有资源源，所所以为为实现现某个个市场场机遇遇而组组成的的虚拟拟企业业的成成员，，往往往来自自于拥拥有为为实现现该市市场机机遇所所需资资源并并在该该资源源方面面具有有相对对优势势的不不同企企业和和部门门，这这些成成员可可能位位于不不同的的地区区，甚甚至不不同的的国家家，在在地理理位置置上呈呈现明明显的的分布布特点点。③结构的的可重重构性性虚拟企企业的的成员员组织织可以以根据据需要要进入入或退退出该该虚拟拟企业业，也也可以以同时时参与与多个个项目目而成成为多多个虚虚拟企企业的的成员员，灵灵活地地重构构出不不同的的虚拟拟企业业。④资源的的互补补性虚拟企企业的的各个个成员员组织织为虚虚拟企企业贡贡献出出各自自的优优势资资源，，共同同构成成实现现市场场机遇遇所需需的所所有资资源，，形成成优势势资源源互补补的统统一体体，产产生强强大的的资源源优势势和竞竞争优优势。。⑤对信息息的依依赖性性虚拟企企业的的形成成基础础是企企业网网络，，其成成员通通过信信息网网络联联系在在一起起，没没有信信息技技术的的支持持，各各成员员便不不能进进行及及时的的沟通通与交交流。。4。建建立立虚拟拟企业业应考考虑的的主要要问题题①在一个个针对对某一一新产产品的的虚拟拟企业业中，，基本本设施施资源源、研研究和和开发发费用用以及及产品品生产产风险险是否否被合合理地地分配配?②一个虚虚拟企企业的的产品品开发发能力力是否否由于于将自自己的的核心心作用用与外外部因因素结结合而而得到到提高高?③一个虚虚拟组组织能能否通通过集集成跨跨越企企业的的分散散的知知识而而缩短短开发发过程程?④一个虚虚拟企企业组组织能能否通通过所所建立立的伙伙伴关关系打打入新新的市市场，，是否否可能能赢得得新客客户的的信任任?⑤一个虚虚拟企企业组组织能能否支支持本本身的的变革革过程程直至至找到到解决决问题题的方方法，，而不不依赖赖于产产品销销售者者?要实现现这一一思想想，需需要一一些技技术支支撑，，同时时还需需要在在企业业管理理观念念上发发生一一些变变更。。1)加入动态态联盟的的可能不不是企业业的整体体，而是是其制造造资源的的一部分分，这一部分分可称为为参组单单元。2)决策权要要充分下下放，使参组单单元在技技术上、、经济上上、管理理上有较较大的决决策权，以便在在动态联联盟内及及时对话话、及时时决策，，而不必必再事事事请示原原企业职职权代表表。3)虚拟企业业的运行行方式是是扁平的的，即参组单单元实现现网络化化通信、、协商和和交流，，而不再再是树状状的集中中决策与与控制方方式;它强调信息息的管理理主要是是分布式式的，而而不是是以集成成为特色色;它的控制是并并行的，，而不在在是递阶阶方式。。4)虚拟企业业的研发发甚至也也是分布布式的，，设计阶段段可能是是盟主主主持，加加盟单元元参加的的;也可能是是加盟单单元为主主，盟主主仅参加加意见(尤其是零零部件的的设计)，这样更更有利于于获得敏敏捷的设设计及实实现设计计与制造造并行。。大量生产产方式的的支配地地位形成成后，使使那些不不能或不不愿意采采用新的的生产技技术和管管理结构构的小型型企业时时刻面临临破产的的危险，，而虚拟拟企业则则为中、、小型企企业创造造了新的的发展机机会(因为它们们可以利利用全国国制造网网络提供供各种服服务，打打破了单单个企业业纵向联联合的局局限性)。由小型零零配件供供应商、、机械装装配厂和和专业化化生产厂厂家组成成的联合合体，在在不久的的将来会会构成了了一个国国家的工工业实体体，形成成新的工工业资源源。6。3自动化制制造系统统6。3。1柔性制造造系统Ford开创的大大批量生生产时代代，以刚刚性自动动化生产产线为主主要模式式，专用用设备、、组合机机床、专专用工夹夹量具，，以协调调的节拍拍设计组组成生产产线。这这种自动动化制造造系统缺缺点是适适应性差差，产品品略作修修改，生生产线便便要大规规模改造造，花费费很大的的代价，，因此阻阻碍了产产品的改改进和多多品种生生产。数控机床床以软件件的修改改来适应应零件几几何形状状的变化化，具有有较大的的柔性。。加工中中心一般般由带有有数十把把刀具的的刀库管管理刀具具的更换换，用工工作台的的转动节节约了夹夹具的使使用，更更大程度度地提高高了柔性性。柔性制造造系统FMS(FlexibleManufacturingSystem)是通过局局域网把把数控机机床(加工中心心)、坐标测测量机、、物料输输送装置置、对刀刀仪、立立体刀库库、工件件装卸站站、机器器人等设设备联结结起来，，在计算算机及软软件的控控制下，，形成一一个加工工系统。。FMS----是一种在在中央计计算机控控制下，，由二台台以上配配有自动动刀具交交换和自自动工件件托盘交交换装置置的数控控机床及及自动化化物料运运送装置置组成的的，并且且有生产产负荷平平衡、生生产调度度、对制制造过程程实时控控制与监监控功能能的可加加工多族族零件的的柔性自自动化生生产系统统。本质上：：许多制造造单元结结合成的的一个大大规模的的高柔性性(包括生产产柔性和和工艺柔柔性)的、制造造一个新新产品需需要较少少劳动力力和时间间的、能能为多品品种中、、小批生生产提供供大量生生产的、、高效率率的、可可降低中中、小批批量方式式生产零零件成本本的制造造系统。。主体：制制造单元元，并且制造造单元中中应用最最广泛的的是卧式加工工中心和和车削中中心，卧式加工工中心特特别适合合加工大大箱体及及重型零零件，并并且转台台的分度度功能保保证工件件在一次次装夹中中能进行行多面加加工，具具有更多多的柔性性。工作原理理：每个制造造单元均均有一台台工业机机器人服服务于若若干台CNC数控机床床或加工工中心以以及其它它独立系系统，各各个制造造单元沿沿着一个个中央物物料输送送系统来来分布，，而传送送带上可可以传送送许多不不同的工工件和零零件，每每个零件件的生产产需要组组合不同同的制造造单元来来进行加加工，并并且多数数情况下下需要一一个以上上的制造造单元才才能完成成一个给给定的加加工步骤骤。当当一个特特定的工工件在传传送带上上趋近所所需的制制造单元元时，相相应的机机器人将将其拾取取并将它它安装在在制造单单元的某某台CNC数控机床床上进行行加工;在某制造造单元经经过加工工后，机机器人会会把半成成品或成成品零件件返回到到传送带带上;半成品零零件将在在传送带带上移动动到下一一个顺序序制造单单元处，，继续进进行加工工。这样样的工作作顺序将将沿着传传送带重重复进行行，直至至到达规规定路线线的终点点，才将将加工完完的零件件卸下，，并按规规定的路路线送到到自动检检验站，，最后离离开FMS。各个制造造单元之之间的协协调和零零件在传传送带上上的流程程控制均均在一台台中央计计算机的的统一管管理下完完成。先进的FMS系统除了了上述配配置外，，还包括括：高功功率激光光站，它它主要用用于热处处理、金金属板材材切割、、钻孔和和焊接等等;中央计算算机中还还配备有有一个加加工数据据库，方方便用户户依据机机床，刀刀具，工工件材料料来选择择合理的的切削参参数及可可更换的的主轴箱箱等。主要特点点：提高生产产率、缩缩短新产产品的准准备时间间、减少少工厂的的库存零零件、节节约劳动动成本、、提高产产品质量量、操作作人员安安全性提提高、制制造新产产品的高高柔性或或灵活性性以及大大幅度降降低中小小批零件件的成本本。FMS系统的分分类：柔性制造造单元FMC根据规模模大小分分柔柔性制制造系统统FMS柔性生产产线FML机械加工工FMS装配FMS根据工艺艺钣钣金加工工FMS特点分激激光加工工FMS热处理FMS焊接FMS6。3。2计算机集集成制造造系统CIMS一。CIM概念的发发展1。计算机机集成制制造概念念的出现现计算机集集成制造造CIM(ComputerIntegratedManufacturing)是随着计计算机技技术在制制造领域域中广泛泛应用而而产生的的一种生生产模式式。CIM是一种概概念，一一种哲理理，是用用来组织织现代工工业生产产的指导导思想。。由美国的的JosephHarrington博士在1974年出版的的《ComputerIntegratedManufacturing》》一书中正正式提出出的。CIM中有两个个基本观观点：①系统观企业生产产经营的的各个环环节，从从市场分分析、产产品开发发、加工工制造、、经营管管理、销销售及服服务的全全部生产产活动都都是一个个不可分分割的整整体。②制造信息息观企业生产产经营过过程实质质上是一一个数据据的采集集、传递递和加工工的处理理过程。。所产生生的最终终产品是是信息的的物资表表现。比较共同同的认识识是：CIM是一种新新的制造造思想和和技术形形态，是是未来工工厂的一一种模式式：是信信息技术术与制造造技术相相结合的的自动化化技术与与科学。。通俗地说说，CIM是CAD、CAPP、CAM、MRPⅡ等自动化化技术发发展的继继续和更更高水平平上的集集成。2。CIM的初始概概念20世纪70年代时CIM系统的初初始概念念3。CIM的发展以以人和管管理为核核心从20世纪70年代至90年代初期期，工业业发达国国家付出出了极大大努力，，将制造造业的系系统观点点、CIM系统的概概念和技技术加以以发展，，并付诸诸实践，，以期获获得CIM的潜在效效益。但但大多数数实施CIMS的企业并并未取得得预期的的效果。人们在生生产实践践中遂渐渐认识到到，制造造企业缺缺乏足够够的合格格工程师师是一个个重要的的原因。。CIMS技术对于于忽视人人力资源源要素造造成的影影响特别别敏感，，因而产产生了制制造系统统运作的的新观点点，即培养CIMS企业的人人的能力力，进而而开发出出新的制制造技术术。利用人的的能力来来支持技技术，这这意味着着CIM概念从以以技术为为中心开开始转向向以管理理为中心心。4。中国对对CIM概念发展展的贡献献我国在1986年开始实施旨旨在振兴高科科技实力国家家的863计划。863/CIMS主题提出：1)CIM是一种组织、、管理和运行行现代制造类类企业的理念念，它将传统的制制造技术与现现代信息技术术、管理技术术、自动化技技术、系统工工程技术等有有机结合，使使企业产品全全生命周期各各阶段活动中中有关人/组织、经营管管理和技术三三要素及信息流、物物流和价值流流这三流有机机集成并优化化运行，以达达到产品上市市快、高质质、低耗、服服务好、环境境清洁，进而而提高企业的的柔性、健壮壮性、敏捷性性，使企业赢赢得市场竟争争。2)CIMS是一种基于CIM理念构成的数数字化、信息息化、智能化化、绿色化、、集成优化的的制造系统，，是信息时代的的一种新型生生产制造模式式。3)CIMS通常由经营管管理与决策子子系统、工程程分析与设计计子系统、加加工生产系统统、质量保证证子系统及支支撑平台子系系统(如网络/数据库/集成框架)组成。二。CIMS的结构体系CIMS一般采用分级级控制系统结结构，也称递递阶控制结构构。生产管理：跟踪主要项目目，制定长期期生产计划，，明确生产资源源需求，确定定所需要的的投资，算出剩剩余生产能力力，汇总质量性能数据。。生产计划数数据用来确定给下一级的的生产指令。。信息管理：通过用户接口口实现必要的的行政或经营营管理功能，如如成本估算、、库存统计、、用户定单处理理、采购、人人事管理和工工资处理等。制造工程：制造工程包括括CAD、CAPP、CAM，其功能一般都都是通过用户户和数据接口口在人的干预下下实现的。工厂层控制系系统1。任务管理模块块负责安排生产产能力计划，，对定单进行分批，，把任务及资资源分配给单元，跟跟踪定单直到到完成。同时安排排所有刀具、、夹具、机器、人人、机床及物物料运输设备的预防防性维修以及及其它辅助性工作作。资源分配模块块负责分配各单单元进行各项项具体加工时所需需的工作站、、储存站、托盘、、刀具及材料料等车间层控制系系统2。排队管理模块块向上与操作命命令模块接口口，向下与调度模块接接口。调度模块每个工作站都都配有一个调调度模块，它向上与与排队模块接接口，向下与本单元元的分配模块块接口。分配模块每个工作站都都有分配模块块，它向上与调度模块块接口，向下下直接与有关的工作站站控制器接口口。分配模块有两两个基本功能能：①把经过选择的的任务用适当当的命令结构构分配给工作作站。②通过工作站的的反馈、监控控该命令的执执行情况，对对工作站的反反馈进行处理理，调度模抉抉利用经过这这种处理的信信息，适时修修改排队和工工作站状态。单元层控制系系统3。4。工作站层控控制系统负责指挥和协协调车间中一一个设备小组组的活动。一个典型的加加工工作站由由一台机器人人、一台机床床、一个物料料储运器和一一台控制计算算机组成。它它负责处理由由物料储运系系统交来的零零件托盘。控控制器将工件件调整、零件件夹紧、切削削加工、切屑屑清除、加工工检验、拆卸卸工件以及清清理工作台等等设备级各子子系统排序。。单元至工作站站的控制接口口设计成可用用于各种型式式的工作站。。5。设备层控制制系统这一层是“前前沿”系统，是各种设备如如机器人、机机床坐标测量量机、小车、、传送装置及及储存/检索系统等的的控制器。这一层控制系系统向上与工工作站控制系系统接口连接接，向下与厂厂家供应的设设备控制器接接口连接。设备控制器的的功能：