先进制造导论

1、先进制造技术的发展趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展。 2、很多国家特别是美国把制定制造业发展战略列为重中之重，原因是：①世界经济发展的趋势表明，制造业是一个国家经济发展的基石，也是增强国家竞争力的基础；②制造业是解决就业矛盾的一个重要领域，也是21世纪提高一个国家整体就业水平的重要基础；③制造业不仅是高新技术的载体，而且也是高新技术发展的动力。 3、对2020年制造业所面临的形势提出了如下六大挑战或基本目标：（1）快速响应市场竞争的挑战——实现制造环节并行（2）全球化竞争的挑战——技术资源集成（3）信息时代的挑战——信息向知识的转变（4）环境保护压力的挑战——可持续发展（5）制造全球化和贸易自由化的挑战——可重组工程（6）技术创新的挑战——全新制造工艺及产品的开发 4、先进制造技术归纳如下几个学科方面：（1）先进设计技术（2）先进制造工艺技术（3）制造自动化技术（4）先进生产制造模式和制造系统 1、信息化制造的特点： (1)基于Internet／Intranet的网络化。(2)产品设计、制造进程中的全程数字化。(3)制造设备的信息化、智能化、柔性化。(4)制造组织的全球化、敏捷化。(5)制造资源的分布性、共享性。(6)制造过程的并行化、协同化。(7)设计制造各要素全球性的分布和集成化。(8)设计制造各个环节的并行协作与智能化。 1、FMS的基本构成框架主要由三部分组成，即计算机控制与管理层、以NC为主的多台加工设备和物料运输装置。 2、一般来说，一个CAD／CAM集成系统应包括以下几个主要方面：产品方案与设计(CAD)； 结构及工程分析(CAE)；工艺过程设计(CAPP)；数控加工编程(NC)；分布式数据库；系统接口及数据交换标准。 3、计算机仿真的定义- 所谓计算机仿真，又称为计算机模拟或计算机实验，就是建立系统模型(系统包括所有工程和非工程的系统)的仿真模型，进而在计算机上对该仿真模型进行模拟实验(仿真实验)研究，以达到通过模拟实际系统的行为而认识其本质规律的目的的过程。 4、PDM系统的主要模块有： 1)文档管理。2)模型和工程图管理。3)零件管理。4)零件分类。5)产品结构管理。6)变型管理(配置管理)。7)过程管理(工作流管理)。8)项目管理(进度计划管理和任务计划管理)。9)通用接口。 1、CIMS的定义：CIMS是在CIM哲理指导下建立的人机系统，是一种新型制造模式。它从企业的经营战略目标出发，将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机结合，将产品从创意策划、设计、制造、营销到售后服务全过程中有关的人和组织、经营管理和技术三要素有机结合起来，使制造系统中的各种活动、信息有机集成并优化运行，以达到产品上市快、成本低、质量高、能耗少，提高企业的创新设计能力和市场竞争力。 3、反求工程的关键技术： （1）数据采集（2）数据处理 （3）三维CAD模型重构 （4）原始设计参数还原和精度设计。 3、现代集成制造系统的关键技术：(1)快速进行产品开发的CAD／CAM／CAE／PDM技术。(2)促进企业现代化管理的MRPII／ERP技术。(3)信息技术引入到生产加工，提高生产效率、产品质量、快速响应的数控、快速原型制造、工业机器人技术等。(4)基于设计过程重组和优化的并行工程技术。(5)加快产品开发的虚拟制造技术。(6)基于网络的异地设计、制造的网络化、协同生产技术。(7)基于企业、企业间物流优化的供应链管理技术、电子商务技术。(8)系统运行的先进控制技术。 2、CIMS通常主要由五大功能分系统构成：管理信息分系统(MIS)；技术信息分系统(TIS)；制造自动化分系统(MAS)；质量信息分系统(QIS)；网络／数据库分系统(NET&DB)。 1、并行工程的定义： 并行工程CE是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。这种工作模式力图使开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期中的各种因素，包括质量、成本、进度及用户需求。 2并行工程的核心内容：（简述） 1．产品开发队伍重构 并行工程首先必须打破传统的、按部门划分的组织形式，组成以产品开发为对象的集成产品开发团队IPT。它包含三类人员：企业管理决策者、团队领导和团队成员。 IPT的规模一般分为： (1) 任务级（2）项目级（3）工程级（4）企业级 2．过程重构 在深入分析了企业现有产品开发流程中对TQCSE(时间、质量、成本、服务、环境)构成障碍的各种因素之后，企业决策者必须下决心对传统的产品开发模式进行改革，组建在并行工程哲理下所需要的IPT（集成产品开发团队）。这种方法可称为产品开发过程重构(Product Development Process Re-engineering)。它包括市场分析、确定产品开发信息流程和开发进程。过程重构应按任务级、项目级、工程级和企业级分层次实施。随着团队规模的增大，过程重构的复杂程度成倍增长。过程重构应当考虑下列因素： (1)明确责任，划分的产品开发数据流程。(2)产品开发过程由串行改为并行。(3)对IPT成员素质的要求。(4)不同层次的IPT对协同环境的要求。(5)尽量利用已有的资源。 其主要工作有： 1)确定任务规划树。 2)制订信息流。 3．数字化产品定义 工作内容包括产品整个生命周期，诸进程的数字化产品模型和产品生 命周期数据管理以及数据化工具集成和信息集成。 (1)产品数据定义与管理。 (2)工具集成和信息集成。 4．协同工作环境 协同工作环境是用于支持IPT协同工作的网络与计算机平台。 以上四点内容再加上以下： 并行工程CE作为一种崭新的设计“哲理”，是以缩短产品开发周期、降低成本、提高产品质量和提高产品设计一次成功率为目标，把先进的管理思想和先进的自动化技术结合起来，采用集成化和并行化的思想设计产品及其相关过程。它是对产品及其相关过程(包括制造和支持过程)进行集成地并行地设计的系统化工作模式。它在产品设计阶段，实时并行地模拟产品在制造过程中各环节的运作；在决定产品结构的同时能模拟产品在实际工作中的运转情况，预测产品的性能、产品可制造性(含可装配性)及其对结构设计的影响，评价制造过程的可行性及企业集团资源分配的合理性；以及对可能取得的效益及所承担的风险评估等等进行模拟运作。这种模式力图使产品开发人员从设计一开始就考虑到产品全生命周期中的各种因素，包括质量、成本、进度及用户需求。 并行工程的哲理和技术不是简单的发明或创造，而是集成了制造业中许多新的技术、模式、思想，经过系统化的抽象发展而成的，实现产品生命周期内的过程集成。多品种小批量生产模式中的一体化设计与制造、大规模生产模式中的标准化零部件开发、精良生产模式中的综合产品开发团队、面向制造的设计、CIMS中的信息集成，以及集成化、智能化、网络化、可视化、 CAD／CAE／CAPP／CAM等都对并行工程的产生有着直接的影响 1、反求工程的概念：反求工程又称为逆向工程或逆工程，是近年发展起来的引进、消化、吸收和提高先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合。它以已有的产品或技术为研究对象，以现代设计理论、生产工程学、材料学、计量学、计算机技术及计算机图形学和有关专业知识为基础，以解剖、掌握对象的关键技术为目的，最终实现对研究对象的认识、再现及创造性地开发。 1、产品驱动的企业动态联盟的概念 ：企业动态联盟有时亦称为虚拟企业，它是敏捷制造的一种主要实现模式。它以具有共同利益的产品开发与制造为凝聚核心，将不同企业中具有技术与经验优势的相关部分组合在一起，构成了如图6-4所示的企业链形态。其中，企业动态联盟形态的构成主要依赖于计算机网络技术。因此可以说，在某种程度上计算机网络尤其是Internet是企业动态联盟构成的纽带。 在企业动态联盟中，所有的企业均称为成员企业，根据成员企业所起的作用不同，可划分成盟主企业和盟员企业。盟主企业是企业动态联盟的发起者，掌握着产品设计与制造等的核心技术，具备面向市场的核心竞争力，并决定着将邀请哪些企业作为盟员企业加入。此外，盟主企业有责任控制与调度相关的制造链、供应链等。盟员企业则是由盟主企业根据相关条件或通过招投标机制在双赢的前提下选择确定的。

1、绿色设计的含义：绿色设计是获得绿色产品的基础。它是指在产品生命周期的全过程中，充分考虑对资源和环境的影响，在考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，优化有关设计因素，使得产品及其制造过程对环境的影响和资源的消耗到最小。 2、目前逆向工程在制造业的应用领域大致可分为以下几种情况：(1)在没有设计图样或者设计图样不完整以及没有CAD模型的情况下，在对零件原型进行测量的基础上，使其原型再现，形成零件的数字化模型，通过性能分析及结构改进，最后形成CAD模型，并以此为依据进行快速原型制造或编制数控加工的NC代码，加工复制出一个相同的零件。(2)对现有的产品某个零件进行修复时，需用反求工程获得现有产品零件的CAD模型，对CAD模型进行各种性能及尺寸分析，从而确定该零件结构信息和工艺信息，或者借助于逆向工程技术抽取零件原型的设计思想，指导新的设计。这是由实物逆向推理找出设计思想的一种渐进过程。（3)当设计必须通过实验测试才能定型的工件时，通常也采用反求工程的方法。譬如在航天航空领域，为了满足产品对空气动力学等的性能要求，首先要求在初始设计模型的基础上经过各种性能测试(如风洞实验等)与修改，建立符合要求的试验模型。为将这种试验模型转换为产品模型，应用反求工程技术能够很好地满足这个要求。(4)对于外型难以直接用计算机进行三维造型的设计(如复杂的艺术造型)，一般用黏土、木材或者塑料进行初试外形设计，并经反复修改形成最终的事物模型。这时就需要通过逆向工程将实物转化为三维CAD模型。(5)当设计制作人体拟合产品时，如头盔、太空服、假肢以及人体活性骨骼等，也正是应用反求工程的技术之处。 2、面向回收的设计DFR的几种方式：（具体分析） 1)重用。即将回收的零部件直接用于另一种用途，如电动机等2)再加工。指回收的零部件在经过简单的修理或检修后，应用在相同或不同的场合。3)高级回收。指经过重新处理的零件材料被应用在另一更高价值的产品中。4)次级回收。指将回收的零部件用于低价值产品中，如计算机的电路板用于玩具上。5)三级回收。也称化学分解回收，指将回收的零部件的聚合物通过化学方式分解为基本元素或单元体，用于生产新材料，也可用于生产其他产品，如石油、沥青等。6)四级回收。也称燃烧回收，即燃烧回收的材料用以生产或发电。 7)处理。主要指填埋。