發(fā)布時間：2023-01-13 03:57:10
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的虛擬制造技術論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
[摘要]隨著現(xiàn)代科學技術的快速發(fā)展，機械制造業(yè)面臨著不同方面的發(fā)展要求：最大程度地和計算機技術、信息技術相結合以實現(xiàn)智能化、自動化、高產(chǎn)、高效、低能耗、無污染的目標，本文從幾個方面介紹先進制造技術，指明機械制造業(yè)的發(fā)展方向。
[關鍵詞]先進制造技術機械制造業(yè)發(fā)展方向
機械制造業(yè)作為一個傳統(tǒng)的領域已經(jīng)發(fā)展了很多年，積累了許多理論和實踐經(jīng)驗，但隨著當今社會的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，各個方面的個性化需求越來越強烈。作為已經(jīng)深入到各行各業(yè)并已成為基礎工業(yè)的機械制造業(yè)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。先進制造技術這個概念的提出為機械制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。雖然這個名詞沒有確定的定義，但目前被公認的認識是：先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應用于產(chǎn)品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術經(jīng)濟效果的制造技術的總稱。它具有如下一些特點：
1．從以技術為中心向以人為中心轉變，使技術的發(fā)展更加符合人類社會的需要。
2．從強調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉變，使勞動者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮。
3．從金字塔的多層管理結構向扁平的網(wǎng)絡化結構轉變，減少層次和中間環(huán)節(jié)。
4．從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉變，縮短工作周期，提高工作質量。
5．機械制造技術的發(fā)展趨勢可以概括為：（1）機械制造自動化。（2）精密工程。（3）傳統(tǒng)加工方法的改進與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。
下面對自動化技術給予論述和展望。機械制造自動化技術自本世紀20年代出現(xiàn)以來，經(jīng)歷了三個階段，即剛性自動化、柔性自動化和綜合自動化。綜合自動化常常與計算機輔助制造、計算集成制造等概念相聯(lián)系，它是制造技術、控制技術、現(xiàn)代管理技術和信息技術的綜合，旨在全面提高制造企業(yè)的勞動生產(chǎn)率和對市場的響應速度。
一、集成化
計算機集成制造（CIMS）被認為是21世紀制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。CIMS作為一個由若干個相互聯(lián)系的部分（分系統(tǒng)）組成，通?？蓜澐譃?部分：
1．工程技術信息分系統(tǒng)包括計算機輔助設計（CAD），計算機輔助工程分析（CAE），計算機輔助工藝過程設計（CAPP），計算機輔助工裝設計（CATD）數(shù)控程序編制（NCP）等。
2．管理信息分系統(tǒng)（MIS）包括經(jīng)營管理（BM），生產(chǎn)管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），財務管理（FM）等。
3．制造自動化分系統(tǒng)（MAS）包括各種自動化設備和系統(tǒng)，如計算機數(shù)控（CNC），加工中心（MC），柔性制造單元（FMS），工業(yè)機器人（Robot），自動裝配（AA）等。
4．質量信息分系統(tǒng)包括計算機輔助檢測（CAI），計算機輔助測試（CAT），計算機輔助質量控制（CAQC），三坐標測量機（CMM）等。
二、智能化
智能制造系統(tǒng)可被理解為由智能機械和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)在制造過程中能進行智能活動，如分析、推理、判斷、構思、決策等。在智能系統(tǒng)中，“智能”主要體現(xiàn)在系統(tǒng)具有極好的“軟”特性（適應性和友好性）。在設計和制造過程中，采用模塊化方法，使之具有較大的柔性；對于人，智能制造強調(diào)安全性和友好性；對于環(huán)境，要求作到無污染，省能源和資源充分回收；對于社會，提倡合理協(xié)作與競爭。
三、敏捷化
敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求做出快速反應，以滿足用戶的需要。為了達到快速應變能力，虛擬企業(yè)的建立是關鍵技術，其核心是虛擬制造技術，即敏捷制造是以虛擬制造技術為基礎的。敏捷制造是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)從信息集成發(fā)展到企業(yè)集成的必由之路，它的發(fā)展水平代表了現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展水平，是現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展方向。
四、虛擬化
“虛擬制造”的概念于20世紀90年代初期提出。虛擬制造以系統(tǒng)建模和計算機仿真技術為基礎，集現(xiàn)代制造工藝、計算機圖形學、信息技術、并行工程、人工智能、多媒體技術等高新技術為一體，是一項由多學科知識形成的綜合系統(tǒng)技術。虛擬制造利用信息技術、仿真計算機技術對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取預防的措施，從而達到產(chǎn)品一次性制造成功，來達到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(chǎn)品競爭力的目的。
五、綠色制造技術的應用及綠色設計
若從節(jié)能、降耗、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的角度出發(fā)，諸如快速成形技術、并行工程及敏捷制造、虛擬制造、智能制造和網(wǎng)絡制造等先進制造技術都可納入綠色制造技術的應用范疇。不過目前能將綠色制造技術真正應用于企業(yè)生產(chǎn)的，也是較為成功的應用，只要集中在汽車、家電等支柱產(chǎn)業(yè)上。如綠色制造技術在汽車行業(yè)上的應用。
（1）節(jié)約資源方面：將“綠色燃料”天然氣作為汽車的能源，它的燃料同汽油相比，CO降低70%，非甲烷類降低80%等，同時也消除了鉛、苯等有害物質的產(chǎn)生。
（2）采用新設計的加工工藝方面：2000年3月，博世、康明斯、卡特彼勒等國外著名的汽車發(fā)動機公司，發(fā)動了“綠色柴油機行動”，在技術上作了較大的改進，大大降低了汽車尾氣的排放。
（3）適用于環(huán)境友好的材料方面：世界上著名的汽車生產(chǎn)企業(yè)，使用新材料來替代以前使用的石棉、汞、鉛等有害物質，采用輕型材料——鋁材制造車身，使汽車重量減少40%，能耗也降低了。
（4）部件回收在制造方面：從1990年中期，美國僅汽車零件回收、拆卸、翻新、出售一項，每年就可獲利數(shù)十億美元。
六、清潔化
上世紀90年代中期,互聯(lián)網(wǎng)作為一種新型的信息載體出現(xiàn)在世人面前,并在短短幾年之內(nèi)席卷世界。在本身迅速發(fā)展的同時,它還迅速與商業(yè)結合,宣告了基于互聯(lián)網(wǎng)的電子商務的誕生。在隨后幾年之中,大批商業(yè)網(wǎng)站迅速興起,網(wǎng)絡化成為一種時尚,電子商務也一時成為學術界和實務界的熱門話題。與此同時,電子商務的理論研究也受到了學術界的廣泛關注,涌現(xiàn)了大批的研究成果。
2001年互聯(lián)網(wǎng)泡沫的破裂,打碎了電子商務的虛幻光環(huán)。然而電子商務的腳步并未停止,在掠去互聯(lián)網(wǎng)泡沫的表象之后,電子商務的真正主體——企業(yè)電子商務開始浮出水面。隨著傳統(tǒng)企業(yè)對電子商務的日益重視,電子商務對企業(yè)競爭戰(zhàn)略和行業(yè)競爭結構產(chǎn)生了深遠的影響。理論界和實務界也開始深入分析和研究這個問題。實際上,雖然電子商務對社會經(jīng)濟生活的影響非常顯著,但真正的沖擊是通過對基本經(jīng)濟單位——企業(yè)的影響來實現(xiàn)的。電子商務對傳統(tǒng)信息傳遞方式和商品交易模式的沖擊只是其影響的一個表象,更重要的是,它將引起企業(yè)經(jīng)營環(huán)境的重大變遷,深刻影響眾多行業(yè)的競爭結構,并進而影響企業(yè)的競爭戰(zhàn)略和實現(xiàn)戰(zhàn)略的方式。下面,作者將詳細分析電子商務對行業(yè)競爭結構各要素的影響和作用機制,以及由此導致的企業(yè)戰(zhàn)略和行業(yè)格局的變化。
一、顧客議價能力顯著增強
俗話說,買的沒有賣的精。這句話很好地描述了交易中的信息不對稱現(xiàn)象。長期以來,企業(yè)在交易過程中總是處于信息優(yōu)勢地位。即使在買方市場為主的過剩經(jīng)濟時代,作為賣方的企業(yè)依然是交易的主導者。企業(yè)這種優(yōu)勢地位的建立是基于這樣一個事實:作為購買主力的大多數(shù)消費者對產(chǎn)品的基本信息所知非常有限,而且消費者之間幾乎隔絕,交流極少。例如,牙膏是非常普通的商品,但一般消費者幾乎不可能知道牙膏的成分配方、生產(chǎn)成本、質量標準、有無副作用等方面的情況,而且也不大可能專門與其他消費者討論一下此類問題。利用這種信息屏障,企業(yè)得以維持較高的利潤以及市場的相對穩(wěn)定。提高消費者信息地位的主要途徑就是加強消費者之間的聯(lián)合與相互交流。傳統(tǒng)經(jīng)濟條件下雖然有消費者協(xié)會等自發(fā)組織來實現(xiàn)這一目標,但由于信息成本高昂,這些組織的作用是很有限的。而在電子商務環(huán)境下,信息的傳遞更為方便、廉價和快捷,消費者之間的交流和聯(lián)合的步伐大大加快。
互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)不勝數(shù)的虛擬社區(qū)中或多或少都會與某些產(chǎn)品或服務相關聯(lián),所以,每一個消費者的點滴信息都能參與交流,最終結果就是每個消費者都很容易獲得比較全面的產(chǎn)品信息。出于種種利益驅動,社區(qū)主持者還經(jīng)常尋求各種專業(yè)力量的協(xié)助,使消費者得到的信息更為準確和詳盡。因此,許多虛擬社區(qū)自然地演變成為自發(fā)的或營利性的消費者集團JohnHagelIII,ArthurG.Armstrong,1997)。例如,許多網(wǎng)站和大學的BBS上都有數(shù)量眾多的討論區(qū),在相關版面一般都可以快速地免費找到相關商品的信息。即使是電腦、電器等技術含量較高的商品,也會有許多專業(yè)化的講解、質量鑒別方法以及其他消費者的購買經(jīng)驗可供參考。電子商務的普及還帶來了一些新型的信息平臺。這些平臺提供實時的分類商品信息,并進行大規(guī)模的信息加工,大大降低了信息搜尋的成本。例如,許多消費網(wǎng)站(如eBay、易趣、雅寶等)都提供廣泛的搜索服務,消費者只要輸入簡單的需求信息,不但可以得到相關商品的幾乎所有品牌、生產(chǎn)廠商、質量特點、各地當前零售價等詳細信息,還可以看到其他消費者的經(jīng)驗之談;有的網(wǎng)上銷售商甚至提供自動比價功能,能自動搜索其他網(wǎng)站上同一商品的報價,消費者因信息不明而當“冤大頭”的可能性大大降低。對于較大額的需求,許多網(wǎng)站還提供反向拍賣和集團購買的形式,代表消費者參與交易,進一步提高了消費者在交易中的地位。由此可見,電子商務雖然沒有徹底消除信息不對稱現(xiàn)象,但已經(jīng)使不對稱程度大大降低。隨著電子商務的開展,購買方作為一支強勢力量迅速崛起,企業(yè)憑借信息優(yōu)勢獲取額外利潤的能力將大大削弱。對多數(shù)行業(yè)而言,以賣方為核心的傳統(tǒng)模式將逐漸改變,企業(yè)與顧客討價還價的能力將顯著降低,本論文由整理提供最終使行業(yè)整體經(jīng)營環(huán)境受到影響,企業(yè)為了維持市場地位不得不更加激烈地相互競爭。
二、企業(yè)競爭模式多樣化
傳統(tǒng)經(jīng)濟條件下,企業(yè)間的競爭以規(guī)模效益的競爭為主。規(guī)模優(yōu)勢一旦確立,其他企業(yè)就很難再對其形成挑戰(zhàn)。根據(jù)波特的競爭戰(zhàn)略理論,在一個成熟的市場中,各種規(guī)模的企業(yè)會形成不同的戰(zhàn)略集團,每個戰(zhàn)略集團都有不同的市場層次定位,使整體行業(yè)結構保持相對穩(wěn)定。處于同一戰(zhàn)略集團的競爭者之間,爆發(fā)激烈競爭的可能性很大;而處于不同戰(zhàn)略集團的企業(yè)很少爆發(fā)激烈競爭。只有在市場處于高速發(fā)展的情況下,才會發(fā)生企業(yè)之間不管規(guī)模大小都參與全方位競爭的局面(MichaelE.Porter,1980)。在傳統(tǒng)經(jīng)濟條件下,由于信息傳播不通暢,小規(guī)模的企業(yè)即使在某些方面取得領先于大企業(yè)的優(yōu)勢,也無法在短時間內(nèi)占領市場,發(fā)展壯大,而大企業(yè)則可以從容地進行趕超。例如,在20世紀六七十年代IBM一直是計算機行業(yè)的領導者。雖然其競爭對手經(jīng)常在產(chǎn)品技術、服務方式、功能設計等方面超過IBM,但由于這些企業(yè)規(guī)模太小,外部條件所限,它們的創(chuàng)新很難迅速轉化為市場競爭優(yōu)勢。最終,這些創(chuàng)新被IBM以技術模仿、人才挖取甚至企業(yè)收購的方式獲得,反而成為IBM的競爭利器。雖然20世紀80年代IBM在PC機大潮中遭到重創(chuàng),但其真正原因是領導層的極端保守,實際上當時IBM仍有足夠的時間和實力故伎重演,并重新取得優(yōu)勢。電子商務的出現(xiàn)打破了這種競爭模式,行業(yè)競爭更多地從“大魚吃小魚”變?yōu)椤翱祠~吃慢魚”,即從單純的規(guī)模效益之爭轉向速度效益與規(guī)模效益并重的競爭模式。
由于信息的迅速傳播,市場的反應速度也明顯加快,領先的產(chǎn)品與服務創(chuàng)新能迅速被市場接受(JohnM.DeFigueiredo,2001)。再加上一些有利的外部因素,如市場需求不斷變化,產(chǎn)品生命周期不斷縮短,融資條件日趨便利,以及銷售渠道的多樣化,一個能對市場需求和變化作出快速反應并創(chuàng)新出質優(yōu)價廉產(chǎn)品的企業(yè)可以迅速擴張,占領市場;而規(guī)模較大的企業(yè),如果只會后發(fā)制人式的模仿而不會創(chuàng)新,將逐漸被市場淘汰。因此,隨著電子商務的引入,企業(yè)規(guī)模在提升企業(yè)競爭力方面的作用明顯下降?？梢?電子商務為所有企業(yè)提供了一個全面競爭的舞臺。小企業(yè)可以憑借某一方面的突出優(yōu)勢迅速崛起,挑戰(zhàn)大企業(yè)的地位。由于這種“一招鮮”的獲勝機會大增,行業(yè)的競爭結構將不再像以前那樣穩(wěn)固,尤其是領先者的地位更難以保持。在這樣的競爭環(huán)境下,只有致力于不斷創(chuàng)新的企業(yè)才能長久立于不敗之地。
三、流通環(huán)節(jié)大幅壓縮
流通環(huán)節(jié)是傳統(tǒng)經(jīng)濟中至關重要的一環(huán),層層的分銷網(wǎng)絡是商品和信息的雙重載體。電子商務最初就是從流通領域開始的,隨著電子商務的普及,流通環(huán)節(jié)的重要性雖然未變,但本身卻面臨著巨大的變革。信息的快速傳遞和覆蓋全世界的配送網(wǎng)絡不再需要多層的中間分銷商,直銷或一級渠道將成為主要的分銷方式,流通環(huán)節(jié)的簡化趨勢不可避免。這對傳統(tǒng)的流通企業(yè)可以說是一個滅頂之災。比如,以亞馬遜書店為代表的網(wǎng)上書店的興起,使美國的連鎖書店遭到慘重打擊,獨立式書店更是紛紛關門。其他產(chǎn)品也有類似的現(xiàn)象。流通環(huán)節(jié)對企業(yè)競爭戰(zhàn)略選擇有重要的意義,控制分銷渠道是傳統(tǒng)企業(yè)最重要的競爭戰(zhàn)略之一(MichaelE.Porter,1980)。眾所周知,大規(guī)模的分銷渠道需要花費大量的人力物力和較長的時間才能建立,而這種渠道一旦建成,就成為一項重要的資源。許多大企業(yè)正是利用自己的分銷網(wǎng)絡控制客戶群,同時阻止競爭對手的進入。而在電子商務環(huán)境下,流通方式發(fā)生劇變,建立分銷網(wǎng)的時間和成本都大大降低,渠道的壟斷性不復存在,這意味著渠道資源大幅度貶值。例如,IBM和康柏等傳統(tǒng)計算機廠商花了十幾年的時間才建立起世界范圍的計算機銷售網(wǎng)絡,并一直以此來阻擋其他競爭者的進入。然而,電子商務出現(xiàn)后,以Dell為代表的網(wǎng)上定制直銷模式迅速崛起,在很短時間內(nèi)就建立起了相當規(guī)模的世界網(wǎng)絡。
在這種極具優(yōu)勢的新型模式面前,IBM和康柏苦心經(jīng)營的傳統(tǒng)銷售網(wǎng)絡在一夜之間就成了食之無味、棄之可惜的雞肋,個人計算機市場持續(xù)多年的格局很快就被打破。地區(qū)性和全球性的配送網(wǎng)絡是電子商務環(huán)境下流通領域的發(fā)展趨勢,這也意味著企業(yè)的競爭將突破地域界限,短兵相接。過去,地理距離曾經(jīng)是許多弱勢企業(yè)的一道堅強屏障,一般產(chǎn)品都有明顯的地域分布,即所謂的“強龍不壓地頭蛇”。但隨著電子商務的推行和生產(chǎn)要素,如人員、資金和信息的自由流動,企業(yè)跨地區(qū)甚至跨國經(jīng)營的能力逐漸增強,地理屏障也不再不可逾越,弱勢企業(yè)無法再憑借地利偏安一隅。電子商務的這個特點是一種典型的馬太效應,優(yōu)勢企業(yè)在一定區(qū)域內(nèi)形成“勝者通吃”局面的可能性大增。對多數(shù)行業(yè)而言,行業(yè)的集中程度將迅速提高,甚至形成壟斷或寡頭壟斷的局面,企業(yè)之間將呈現(xiàn)強者更強、弱者更弱的兩極分化現(xiàn)象。
四、虛擬采購改變供應鏈管理方式
采購是企業(yè)重要的活動之一,也是構成產(chǎn)業(yè)價值鏈的重要一環(huán)。對于許多制造業(yè)企業(yè)來說,穩(wěn)定的原料供應是企業(yè)正常運作的必要條件之一,采購成本構成了產(chǎn)品成本的很大部分。過去,為了保持生產(chǎn)的穩(wěn)定性,許多企業(yè)以價格讓步為代價建立了長期的供應商關系。而電子商務的普及,尤其是BtoB模式的廣泛應用,為企業(yè)間交易提供了一個虛擬的、無邊界的平臺。企業(yè)與供應商之間的關系因此變得更加微妙,供求雙方之間的主從關系變得更加清晰。根據(jù)雙方地位的不同,虛擬采購通常有3種形式。在買方主導的供應關系中,虛擬采購通常采用競價式采購的方式,從而使買方降低了對長期合作伙伴的依賴程度,增加了企業(yè)討價還價的能力。如通用電氣、通用汽車、福特汽車、Cisco等大型企業(yè)建立的虛擬采購市場,把供應商范圍擴大到了全球,簡化了采購流程,降低了采購成本,同時加強了對采購過程的控制,使自身競爭力得以提高。而在賣方主導的供應關系中,一般采用類似于拍賣的形式,賣方藉此能獲得最高的收益。如石油制品、芯片等行業(yè)就是如此。第三種形式是第三方建立的虛擬市場,如Com-merceOne、Ariba、eSteel等等。這種形式往往存在于有眾多買家和眾多賣家的供求關系中,供求雙方的地位大致平等,定價模式與傳統(tǒng)市場類似,主要目的是簡化采購流程,降低信息成本?？梢?電子商務下的供求關系同樣呈現(xiàn)出一種強者更強、弱者更弱的馬太效應。雖然供求雙方都享受到了信息成本降低帶來的好處,但獲得的好處并不是對等的。在電子商務方式下,供求關系的主導一方議價能力得到了增強,而從屬的一方地位削弱。由于現(xiàn)代經(jīng)濟中大多數(shù)的市場都是買方主導,總體而言企業(yè)對供應商的議價能力得到了增強。五、電子商務增加了虛擬制造的可行性虛擬制造早在20世紀70年代就已出現(xiàn),最典型的企業(yè)是耐克公司。所謂虛擬制造是指公司本身主要負責產(chǎn)品設計和市場開拓,而幾乎所有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)都采用外包的方式來進行。因此,虛擬制造本質上是另一種形式的供應商關系。因為不需要負擔巨大規(guī)模的生產(chǎn)投資,虛擬制造企業(yè)機制靈活,對市場需求反應靈敏,有很強的適應性。但這種運作模式也有致命的弱點,就是要求公司具備超強的信息處理能力,能迅速協(xié)調(diào)分布于世界各地的市場營銷、產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)活動。在傳統(tǒng)的信息環(huán)境下,這意味著巨大的管理成本。只有像耐克公司這樣的大企業(yè)才可能用品牌優(yōu)勢所帶來的超額利潤作為支撐,但一般的企業(yè)是難以承受的。因此,雖然耐克公司的虛擬制造聞名已久,但模仿者寥寥?；ヂ?lián)網(wǎng)和電子商務的出現(xiàn),使信息傳遞、儲存、處理的時間和成本大大降低,從而為虛擬制造的普遍應用開創(chuàng)了良好的前景。這是因為協(xié)作成本的降低可以使企業(yè)專注于其最為擅長的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié),而將弱勢環(huán)節(jié)交給其他企業(yè)進行協(xié)作,以此來提高經(jīng)營效率。因此,虛擬制造的開展必然導致產(chǎn)業(yè)資源的重新配置和產(chǎn)業(yè)價值鏈的重新整合,產(chǎn)業(yè)內(nèi)的專業(yè)化程度更高,產(chǎn)業(yè)鏈的效率也同時會得到提高。很明顯,對崇尚大而全、小而全的傳統(tǒng)企業(yè)來說,虛擬制造對企業(yè)制造系統(tǒng)的構造提出了更高的要求,企業(yè)必須專注于自身優(yōu)勢,迅速找準自己在產(chǎn)業(yè)鏈中的定位,否則將面臨“樣樣通,樣樣松”的尷尬境地。超級秘書網(wǎng)
六、行業(yè)壁壘的變化
由于信息的迅速傳播、流通環(huán)節(jié)的大幅減少和地域限制的逐漸消失,許多人預言電子商務將使企業(yè)進入“無邊界競爭”的時代,認為行業(yè)的界限將變得更為寬松,甚至消失,企業(yè)的市場選擇更加自由(ThomasM.Siebel,PatHouse,1999)。從表面上看,企業(yè)進入和退出一個市場所受到的限制的確少了很多,行業(yè)壁壘似乎顯著地降低了。例如,在常規(guī)模式下開一個書店,就必須有合適的地段空隙,還需要較大的資金投入和較長的準備時間;而在電子商務方式下,只需要建立一個售書網(wǎng)站,雇幾個送書工人就行了。然而正是這種“無邊界競爭”,使得多數(shù)行業(yè)的進入壁壘反而升高。在傳統(tǒng)經(jīng)濟下,雖然新的市場進入者大多沒有能力在短期內(nèi)勝過現(xiàn)有競爭對手,但通常都能找準市場空隙分一杯羹。然而,在電子商務環(huán)境下,雖然進入限制少了,但先行者優(yōu)勢卻擴大了,有優(yōu)勢的企業(yè)可以覆蓋整個市場,留給其他企業(yè)的生存空間很小,新進入者只有超越現(xiàn)有競爭者才能在行業(yè)內(nèi)立足。因此,雖然有優(yōu)勢的進入者可以迅速在市場中占有一席之地,但不能超越現(xiàn)有競爭者的新進入者想分一杯羹卻更難了。網(wǎng)絡界有一句名言:“只有第一,沒有第二”,說明在電子商務環(huán)境下,單純模仿而不創(chuàng)新是沒有出路的。還是以書店為例,如果在傳統(tǒng)經(jīng)濟條件下,一家新開的書店即使在地段、價格、質量、服務等方面都不占優(yōu)勢,總也會吸引一定量的客戶群,可以慘淡經(jīng)營;但是,如果是在電子商務環(huán)境下,這樣的網(wǎng)上書店很可能連一個顧客都不會有。因為各個網(wǎng)上書店的報價和服務條件就出現(xiàn)在同一個計算機屏幕上,任何理性的消費者都不可能選擇一個各方面都比較差的書店。與進入壁壘不同的是,退出壁壘呈現(xiàn)普遍下降趨勢。由于電子商務的應用,企業(yè)立足一個市場的初期投入明顯減少,企業(yè)退出市場的代價也就相對變小,不會難以割舍。進入壁壘和退出壁壘的這種相反變化趨勢,最終會導致行業(yè)集中度的上升。七、企業(yè)的整體外部環(huán)境的變化電子商務的普及,不但在行業(yè)結構層次上深刻地影響企業(yè)戰(zhàn)略實施,而且逐漸改變了企業(yè)所處的整體外部環(huán)境。幾年前電子商務對企業(yè)來說還是遙遠的事情,但今天許多企業(yè)已經(jīng)不可避免的涉足電子商務。由于電子商務能提供個性化和全天候的服務,可以預見在不久的將來,網(wǎng)絡媒介會成為顧客的主要購買方式之一,企業(yè)為了占領市場不得不緊跟電子商務的步伐。金融系統(tǒng)、物流配送等一系列經(jīng)濟服務部門和政府政務逐漸實現(xiàn)網(wǎng)絡化,這些都為企業(yè)開展電子商務提供了基礎。隨著互聯(lián)網(wǎng)的逐漸普及,沒有“觸網(wǎng)”的企業(yè)將逐漸顯示出與外部環(huán)境的反差。其他企業(yè),尤其是同行業(yè)企業(yè)的電子商務化更是給這些企業(yè)造成了一種不進則退的局面,促使他們加速電子商務化的進程。從前面的論述中可以看到,電子商務不僅僅只是簡單地改變傳統(tǒng)的信息傳遞方式和交易模式,而且將深刻影響企業(yè)的市場格局和行業(yè)競爭結構。電子商務使市場參與者的力量對比發(fā)生了很大的變化,改變了企業(yè)的生存環(huán)境,創(chuàng)造出一次“重新洗牌的機會。對于企業(yè)來說,這既是一次迅速發(fā)展的機遇,也是一場事關生死的挑戰(zhàn)。因此,如何明確電子商務對傳統(tǒng)經(jīng)濟的沖擊,把握電子商務的發(fā)展方向并進而正確制定企業(yè)在新環(huán)境下的競爭戰(zhàn)略,是所有企業(yè)面臨的一個重要課題。
參考文獻:
[1]JohnHagelIII,Gain:ExpandingMarketsthroughVirtualCommunities[M]Boston:HarvardBusinessSchoolPress,1997.1018
[2]ThomasM.Siebel,PatHouse.CyberRules.CurrentDoubleday,1999.3046.
論文關鍵詞:虛擬現(xiàn)買技術 培訓 作用
論文摘要:我國石油行業(yè)發(fā)展迅速，職工的素質直接影響到石油企業(yè)的效益及安全生產(chǎn)狀況，因此，企業(yè)對職工的技術要求越來越嚴格。鉆井模擬器采用基于虛擬現(xiàn)實的虛擬制造技術，開發(fā)過程運用多種先進的計算機技術，并結合了鉆井工程的實際工藝，改變了原有的鉆井培訓方法。作為針對油田具體情況開發(fā)的新型培訓系統(tǒng)。鉆井模擬器有著積極的意義。本文重點分析了該系統(tǒng)的開發(fā)過程，詳述了虛擬現(xiàn)實技術在油田培訓鉆井井控人員過程中的作用。
1．引 言
我國石油行業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)場地質情況等密不可分，充滿著危機和挑戰(zhàn)。對于員工的能力和安全意識要求很高，傳統(tǒng)的進場培訓有一定的局限性，例如：職業(yè)培訓效果是否良好主要依賴于教師的水平，培訓過程沒有明確統(tǒng)一的評價標準，針對性差，沒有可重用性等?？梢妭鹘y(tǒng)的培訓技術不但受時間、空間的限制，而且在人力、資源、經(jīng)費、組織實施等方面都存在很大問題。尤其對于危險作業(yè)或不具備實驗條件的高級培訓，傳統(tǒng)的培訓方式更是難以實現(xiàn)。傳統(tǒng)培訓模式的局限性制約了人們所期望的培訓質量和培訓效率，滿足不了現(xiàn)代社會的需求。
鉆井模擬器采用虛擬制造技術的概念，開發(fā)過程基于現(xiàn)代計算機控制技術、計算機仿真技術、計算機圖形技術、計算機網(wǎng)絡技術，并結合了鉆井工程的實際工藝，改變了原有的鉆井培訓方法。它為用戶提供了起下鉆、鉆進、井控和鉆井事故及復雜情況處理等作業(yè)的操作過程模擬，主要用于鉆井司鉆、鉆井技術人員的操作培訓和安全培訓，并為學員培訓考核提供了教師評分系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)培訓過程中客觀上無法解決的技術難題。作為新型的針對油田具體情況開發(fā)的培訓系統(tǒng)，鉆井模擬器有著積極的意義。
2．基于虛擬現(xiàn)實技術的虛擬培訓
該設備是以控制為中心的VM設備，主要用于鉆井人才的培訓。這套虛擬培訓設備運用虛擬現(xiàn)實技術 ，真實生動的模擬了鉆井工藝流程的細節(jié)。學員能夠通過對仿真鉆機設備的操作，直接觀察到鉆井平臺上的活動以及操作結果，最終達到讓培訓人員掌握正確操作過程的效果。虛擬培訓有以下特征：
2．1 仿真性
在虛擬現(xiàn)實技術支持下，虛擬培訓設施與真正的培訓設施功能相同，操作方法也一樣，學員通過虛擬培訓設施訓練技能與現(xiàn)實培訓基地里同樣方便。這是因為虛擬培訓環(huán)境無論是現(xiàn)實的環(huán)境還是構想的環(huán)境，都是虛擬的但又是逼真的。理想的虛擬環(huán)境應該達到使受訓者難以分辨真假的程度。
2．2 開放性
虛擬培訓環(huán)境可以為所有受訓者在任何時間、地點提供各種培訓的場所。實際上，虛擬培訓環(huán)境的內(nèi)涵是廣泛的，它不同于傳統(tǒng)的培訓基地概念，它具備可以進行類似于傳統(tǒng)培訓項目的環(huán)境，但更擅長的是使學員置身于培訓項目對象中的逼真環(huán)境。凡是受訓者可以通過有關器具操作，來學習或訓練某種技能的虛擬環(huán)境，并都歸之于虛擬培訓環(huán)境。
2．3 超時空性
虛擬培訓環(huán)境具有超時空的特點，它能夠將過去世界、現(xiàn)在世界、未來世界、微觀世界、宏觀世界、客觀世界、主觀世界幻想世界等擁有的物體和發(fā)生的事件單獨呈現(xiàn)或進行有機結合，并可隨時隨地提供給學員進行培訓。
2．4 可操作性
受訓者可通過使用專門設備，用人類的自然技能實現(xiàn)對虛擬環(huán)境的物體進行操作，就像在現(xiàn)實世界中一樣。
2．5 對應性
學員的培訓內(nèi)容與虛擬環(huán)境是密切對應的。例如，學員要學習飛行器駕駛技術，那么虛擬環(huán)境就是飛行器飛行的模擬環(huán)境。對應性將能為受訓者設定各種復雜的情況，以提高受訓者的應變能力，從而使得他們在實際環(huán)境下能得心應手的處理各種情況。另外，虛擬現(xiàn)實技術能按每個學員的基礎和能力，對應性的開展個性化的教育培訓。
3．鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的分析與設計
計算機圖形學是研究現(xiàn)實場景計算機顯示的科學，也是利用計算機處理人類所能看見的圖景的手段和方法。視景仿真技術是以計算機圖形學為理論基礎的三維模型動態(tài)顯示技術，基本原理是：根據(jù)觀察點及觀察方向對場景進行實時計算和實現(xiàn)，并做到對三維復雜環(huán)境中物體運動的實時交互控制，產(chǎn)生良好的動畫效果。實現(xiàn)三維模型視景的實時動態(tài)顯示，一方面要求計算機硬件有高速運算能力和很強的三維圖形處理功能；另一方面還要求在算法和軟件上有所發(fā)展，以便在硬件平臺上取得更好的實時動態(tài)顯示效果。視景仿真系統(tǒng)是鉆井模擬器的重要組成部分，它提供給用戶一個三維的真實感視覺環(huán)境。
3．1 鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)分析
鉆井模擬器在虛擬培訓過程中需要模擬井場環(huán)境和操作結果，這就需要視景仿真系統(tǒng)根據(jù)鉆井模擬器司鉆控制臺的操作過程，實時模擬出井場環(huán)境的變化和司鉆、井控操作對鉆井過程的影響。在現(xiàn)實的司鉆和井控過程中，操作錯誤和地質環(huán)境變化都是事故的誘因，在鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)中也模擬了事故發(fā)生過程和事故排除的情況。實時地顯示鉆井過程中的數(shù)據(jù)，計算參數(shù)。根據(jù)司鉆臺操作的具體行為，依照物理模型和數(shù)學模型來模擬設備運動的過程，使得鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的三維動畫過程更貼近現(xiàn)實。
鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)需要對井場設備、自然環(huán)境、井下情況進行實時的動態(tài)模擬，使培訓者在培訓過程中除了學習操作知識 ，還能更有效、直觀的學習到理論知識。硬件設施和三維圖形軟件的結合實現(xiàn)了虛擬模擬系統(tǒng) ，培訓人員能夠通過這套虛擬培訓設備完成所有鉆井工作人員所需要的專業(yè)知識和實際操作技術。
3．2 實時場景系統(tǒng)組成
根據(jù)鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的需要，開發(fā)過程在Windows xP平臺上，建模部分使用3D MAX完成機械部件的模擬，模型的管理由3D Explorer~成，并實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)文件的轉換導出。程序對模型的控制由C++Builder6．0實現(xiàn)，整個開發(fā)過程基于OpenGL2．0。
鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的實時場景組成包括以下幾個部分：三維圖形實體模型、鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)控制程序、GLSL編寫的渲染效果。
在整個組成部分中，最重要的是鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)控制程序，在程序中完成了以下工作：場景初始化、工藝動畫控制、與主控機通信、參數(shù)顯示、碰撞處理以及特效渲染。
場景初始化：由于鉆井工藝的復雜性和虛擬培訓的操作性，每個作業(yè)當前場景都有所不同。在一個新的作業(yè)開始前，圖形程序在接收到控制機發(fā)出的作業(yè)指令后初始化當前場景，例如：鉆井平臺上各操作部件當前的數(shù)量、狀態(tài)以及位置。
工藝動畫控制：在完成規(guī)定工藝作業(yè)的過程中，司鉆控制臺做出的每一個動作都將轉換成數(shù)字信號傳遞給主控機，再由主控機發(fā)送協(xié)議數(shù)據(jù)給圖形程序，圖形程序得到參數(shù)后，做出具體反映。在圖形機上體現(xiàn)出鉆臺上各種控制系統(tǒng)的運動參數(shù)、具體動作、視圖選擇(包括上視角、井下視角、防噴器視角、多視圖顯示等)等。
與主控機通信及參數(shù)顯示：主控機的設計主要由鉆井模擬器設計的需求決定，由于這套儀器主要用于虛擬培訓 ，教師和學生之間有教與學的關系，主控機能夠提供給教師一個教育平臺，提供作業(yè)調(diào)度、控制、評分等功能，與此同時，傳遞司鉆控制臺上發(fā)來的各項數(shù)據(jù)，并把與操作有關的數(shù)據(jù)發(fā)給圖形機，即鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)，兩方通信，傳遞參數(shù)并進行數(shù)據(jù)處理，在屏幕上顯示操作過程中需要操作者了解的參數(shù)值。
碰撞處理：在三維圖形的運動仿真過程中是不允許有“穿墻而過”的狀況發(fā)生的，因此要對運動物體作碰撞檢測的處理。為了遵循模型運動的真實感，鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)當然也包括碰撞的檢測與處理部分。
渲染特效：實現(xiàn)對火焰 、氣泡 、液體噴涌效果的模擬，使用GLSL實現(xiàn)電影級的光照效果，可以分別模擬白天，夜晚，探照燈等光照模式，大大地提高了圖形效果和真實感。
3．3 鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)設計
一個性能優(yōu)越、功能完備的系統(tǒng)需要在設計階段就進行詳細的設計規(guī)劃。這樣，在后期的開發(fā)過程中才能完成高質量的軟件項目。鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的設計遵循面向對象的原則，在系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可擴展性和兼容性等方面都有突出的表現(xiàn)。
3．4 系統(tǒng)特點及設計目標
鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)要求有以下特點：
1)可以生成高質量的圖形，實現(xiàn)實時的可控動畫。
2)圖形的生成快速穩(wěn)定，對圖形硬件要求不高。目前，系統(tǒng)配置為NVIDA6800，NVIDA6系列以上顯卡都可以實現(xiàn)高質量的圖形動畫。
3)提供給用戶多角度、多視圖的工作窗口，方便用戶定位觀測，在操作過程中既能觀察整個場面，又能集中觀察工藝作業(yè)下重要部件的工作過程。
4)建立模型細致、真實 ，宏觀模型和微觀模型通過軟件和程序分別建模，真實感程度高。
經(jīng)過分析鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的系統(tǒng)特點后，設定該系統(tǒng)要達到以下目標 ：
可擴展性：對于新模型、新器件、新工藝的增加，方便快捷，可以在短時間內(nèi)完成對系統(tǒng)的擴展。
兼容性 ：系統(tǒng)可以用于Windows2000／XP平臺，兼容于各種圖形加速硬件。
敏捷性：圖形生成迅速、穩(wěn)定，一般的圖形加速硬件既可滿
足要求；系統(tǒng)應達到反應迅速、操作靈敏的功效。
3．5 基于面向對象的系統(tǒng)設計
鉆井模擬器圖形系統(tǒng)的設計是基于面向對象的，系統(tǒng)規(guī)模較大，設計復雜。基于在鉆井工藝中涉及到的物體較多，并且各個物體在不同的方面有不同的特性，因此在設計之前，應確定設計類的準則。對本系統(tǒng)而言 ，這里關心的是用物體如何展現(xiàn)工藝流程 ，所有類的設計應該圍繞物體的動畫功能需要來進行。
在鉆井各工藝流程中，大鉤、鉆桿等物體是系統(tǒng)動畫的載體，具有物體自身的方法和屬性，因此 ，可以將其封裝成類。根據(jù)圍繞物體的運動功能來設計類的思想 ，將液壓大鉗和液壓大鉗的活塞、吊卡的主體和活頁設計成不同的類，這樣設計不僅可以使動畫更加逼真，還能提高系統(tǒng)靈活性。
關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術；展示空間設計；教學設計
伴隨著科學技術的飛速發(fā)展，人類已經(jīng)跨入數(shù)字時代。虛擬現(xiàn)實作為一種新興技術，在很多領域得到了非常廣泛的應用。而在展示空間設計領域，虛擬現(xiàn)實已經(jīng)作為一種非常重要的技術手段，滲入整個行業(yè)。其可以有效地解決抽象思維與展示空間設計實體間的聯(lián)系問題。讓人身臨其境的感受、體會展示空間落成后的效果，讓觀者充分理解展示空間設計師的意圖，達到實效溝通。因此也大大受到展示空間設計師們的青睞，并在展示空間設計領域得到了初步的應用。
1 展示空間設計教學的內(nèi)容和原則
展示空間設計是指展示空間在施工建造之前，設計者按照施工要求，把使用過程和施工過程中存在的問題或者可能發(fā)生的問題，做好全面的設計設想，擬定好解決這些問題的方案，用圖紙表現(xiàn)出來。而展示設計教學則是將該設計過程放入課堂教學中，使學生明白如何實現(xiàn)展示空間設計的優(yōu)化過程。最終落成，充分滿足使用者的各種要求。下面就展示設計教學的基本原則、展示設計教學的基本內(nèi)容做一闡述。
1.1 展示空間設計教學的基本原則
把抽象的問題形象化、具體化，從而讓學生更快速的理解教師的設計意圖、調(diào)動學生的積極性和主動性，使教學更有效，使學生更容易建構新知識。
1.2 展示空間設計教學的基本內(nèi)容
一個優(yōu)秀的展示空間設計作品要求滿足空間環(huán)境的構造設計和展示空間空間環(huán)境的組合設計。要達到空間環(huán)境的構造設計和組合設計，在展示空間設計教學中，我們更需要做到為學生創(chuàng)設有效的情境，讓學生有強烈的臨場感、沉浸感，從而讓學生在設計作品時不僅在功能、要求上創(chuàng)造良好的空間環(huán)境以滿足人們生產(chǎn)生活文化等各種活動的需要，而且在內(nèi)外形勢上，創(chuàng)造良好的展示空間形象以滿足人們的審美要求，最終達到讓課堂教學更有效的目的。
2 信息時代展示設計教學中存在的問題
展示空間設計教學是一門比較新興的學科，一直以來不斷發(fā)展和完善，在以往的展示空間設計教育中，教師大都是以尺子、圖板、鉛筆、工作模型等來展開的，教師通過手繪草圖、電腦繪圖（二維或三維）或向學生展示展示空間的模型，以向學生傳達基本的展示設計構思。這種教學方法雖然快捷，但是過多依賴于二維圖形，對于二維形體的推敲就顯得捉襟見肘。
3 虛擬現(xiàn)實技術應用于展示空間設計教學中的優(yōu)勢
虛擬現(xiàn)實技術非常有利于以學習者為虛擬學習情境創(chuàng)設一個良好的環(huán)境。 教學是一門藝術，它強調(diào)學生的獨特情感體驗，要求教師在課堂上能夠引導學生進行自主、積極的學習?？梢赃@樣說，情境教學在課堂教學實施過程中起到非常重要的作用。用情境教學法也更便于引出新內(nèi)容，通過構建展示空間情境，教師用語言描繪展示空間理論和設計理念的同時，師生能共同進入角色，讓學生在不知不覺中進入新知識的掌握和學習中。
4 虛擬展示空間設計教學過程的組織
學生完成了以上的知識和技術儲備的基礎上，我們?nèi)绾蝸硪龑W生實現(xiàn)虛擬展示空間設計呢？從教學方式上，選擇的是任務驅動的教學模式，有利于學生克服單向思維，學會多向思維，綜合運用知識，不斷增強學生的創(chuàng)新能力。任務驅動教學分為以下四個步驟：
第一步：展示計劃。在這一部分中，教師創(chuàng)建情景，演示整個展示空間設計的任務。教師通過創(chuàng)建虛擬展示空間設計作品的任務情景，在情景中理解展示空間設計的新問題，教師提出總體設計目標，學生一邊體驗虛擬情景，一邊提取自己知識結構中的相關經(jīng)驗，嘗試用已有的知識解決教學情境中的問題。從而激發(fā)學生的探究欲和求知欲。
第二步：分析計劃。在第一個步驟中，教師演示的展示空間設計總任務一般較繁雜、信息量也較多，學生不能立刻理解并設計出合理方案。這時需要教師帶領學生共同分析教學任務書，并讓學生用自己已有的經(jīng)驗將總設計任務分解成一個個小任務，并且這些小任務要環(huán)環(huán)相扣，滿足展示空間設計總任務書的要求。
第三階段：解決疑問。在這個步驟中，主要目的是讓教師引導學生，發(fā)揮自身本有的主觀能動性，主動探究問題，將上一步分解出來的小任務逐個完成。這時學生需要結合自己的初始能力，完成新知識的建構，并建立各個小任務之間的相互聯(lián)系，然后再去驗證，從中獲得完成總任務所需的知識、能力。
第四階段：效果反饋。學習的過程就是一個不斷反思、不斷提高的過程，在探究性學習獲得結果之后，學生應該對自己的學習效果有一個比較客觀的評價。比如：我完成了什么內(nèi)容、完成的效果自己是否滿意、哪些地方還需進一步改進和提高、是否有更好的方法實現(xiàn)教學內(nèi)容等。通過反思，學生不斷地對設計作品作出調(diào)整和反饋，從而獲得新的知識和經(jīng)驗，增強、豐富經(jīng)驗。
總之，在展示空間設計教學的過程中，利用虛擬現(xiàn)實技術進行展示空間設計，不能單單只建立在虛擬場景基礎上的模像直觀教學，而缺乏語言準確性、生動性、形象性的表述。如果那樣虛擬場景也僅僅起到一種陳列作用，學生難以獲得確切的感性認知。因而，在展示空間設計教學過程中要根據(jù)教學內(nèi)容、學生素質、教學環(huán)境等靈活運用虛擬現(xiàn)實技術構建虛擬場景，同時輔以語言直觀教學，就會有更好的教學效果。
參考文獻：
[1] 王柯.基于虛擬現(xiàn)實技術的三維漫游系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D].西南交通大學研究生學位論文，2003.
[2] 申蔚，曾文琪.虛擬現(xiàn)實技術[M].清華大學出版社，2009：8-9.
[3] 劉志菊.淺談虛擬現(xiàn)實技術及其應用技術[J].山西建筑，2008（3）.
[4] 盛群力，等.教學設計[M].高等教育出版社，2006.
關鍵詞：機械設計，CAD技術，應用，發(fā)展趨勢
〔正文〕
機械設計是機械類各專業(yè)的專業(yè)基礎課。同時，該課程也是工科類專業(yè)的基礎必修課。本課程在教學內(nèi)容方面，著重基本知識、基本理論和基本方法，在培養(yǎng)實踐能力方面，著重設計構思和設計技能的基本訓練。在本課程學習中，綜合運用先修課程中所學的有關知識和技能，結合各種教學實踐環(huán)節(jié)及課程設計的基本鍛煉，為順利地過渡到學習有關專業(yè)課程及進行專業(yè)畢業(yè)設計打下良好的基礎。
機械設計課程設計是機械類專業(yè)和近機類專業(yè)學生在學完機械設計及同類課程以后所設置的一個重要的教學實踐環(huán)節(jié)，也是學生第一次較全面、規(guī)范地進行設計訓練機械設計教學的一個重要實踐環(huán)節(jié)。其主要目的是培養(yǎng)學生的理論聯(lián)系實際的設計能力，訓練學生綜合運用機械設計課程和其他先修課程的基礎理論并結合生產(chǎn)實際進行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴展學生有關機械設計方面的知識；通過對通用機械傳動或簡單機械的設計，使學生掌握一般機械設計的程序和方法，樹立正確的工程設計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學的工程設計能力等；在課程設計實踐中，對學生進行設計基本技能的訓練，培養(yǎng)學生查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及相關技術資料的能力以及計算、繪圖、數(shù)據(jù)處理和計算機輔助設計等方面的能力等。
基于以上認識，結合近年我校機械設計課程體系、課程內(nèi)容以及立體化教學模式的改革和重點課程建設，在學生機械設計課程設計和畢業(yè)設計實踐中，主要從機械設計課程設計的設計方法和手段的改進等方面進行了大膽的改革與實踐，逐步實施了從手工繪圖到二維AUTOCAD的應用最終到三維 CAD的過渡，在提高學生的設計能力和綜合素質方面得到了較好的效果。
一. 機械設計實踐的現(xiàn)狀
幾個世紀以來，人們用手工繪圖來表達自己的設計理念。圖紙作為工程師的語言，為工程設計技術人員之間進行有效的交流帶來極大方便。然而，隨著科學技術的發(fā)展，特別是計算機技術的廣泛應用，手工繪圖已不能滿足機械設計的要求。現(xiàn)在，機械設計手段從20世紀70年代的手工繪圖轉向計算機繪圖，大大提高了繪圖效率和繪圖質量。
目前，CAD技術主要以二維繪圖軟件AUTOCAD為代表，在機械設計實踐中只是教會學生操作和繪制簡單的零件圖，而用AUTOCAD繪制裝配圖以及進行有關的工程分析是非常不便的且很難實現(xiàn)。為此，為了能夠方便地繪制裝配圖，在機械設計實踐教學和畢業(yè)設計中逐步地采用了CAXA電子圖版、開目CAD等二維繪圖軟件作為繪圖工具，輔助完成零部件設計。 當前，我國制造業(yè)已全面完成甩圖板工程，二維CAD技術的普及結束了手工繪圖的歷史，對減輕人工勞動強度，提高經(jīng)濟效益起到了很明顯的作用。隨著技術的發(fā)展，CAD技術正從二維CAD向三維CAD過渡，有相當一部分CAD應用較早的企業(yè)已完成了從二維CAD向三維CAD轉換，并取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。企業(yè)需要掌握三維CAD技術的專業(yè)人才，掌握三維CAD技術已成為工科院校畢業(yè)生最基本的要求。因此，在機械設計實踐教學中采用三維 CAD技術，已成為我們現(xiàn)在機械設計實踐教學改革的重要內(nèi)容和亟待解決的問題。
二. 三維CAD關鍵技術
三維CAD造型技術也稱建模技術，它是CAD技術的核心。從20世紀60年代至今，三維建模技術的發(fā)展經(jīng)歷了線框建模、曲面建模、實體建模、特征建模、參數(shù)化建模、變量化建模，以及當今正在研究的產(chǎn)品集成建模、行為建模等發(fā)展過程。三維CAD以三維造型設計為基礎，只要形成了三維模型，各種二維視圖唾手可得。三維CAD技術在產(chǎn)品的三維造型、虛擬裝配、工程圖生成、動態(tài)干涉檢驗、機構運動分析和動態(tài)仿真、有限元分析等方面帶來了革命性得突破，提高了設計效率和設計質量。三維設計的真正意義不僅僅在于設計模型本身，而是設計出模型的后處理工作。
三維CAD技術主要包括以下內(nèi)容：三維造型/三維設計、計算機輔助工程分析、機構運動分析/仿真、裝配干涉檢驗、三維轉二維、圖樣檔案管理等。科技論文。科技論文。利用這種全過程的三維CAD系統(tǒng)完成設計以后，不僅使設計對象的幾何形狀和性能滿足要求，而且使各方面的指標（強度、剛度、重量和成本等）都達到最佳狀態(tài)，這是計算機輔助設計和輔助工程分析的根本目的。三維CAD符合設計者的思維習慣，可以充分發(fā)揮設計者創(chuàng)造力和想象力。三維 CAD技術不僅解決了產(chǎn)品設計和工程圖繪制的問題，更重要的是利用三維CAD技術實現(xiàn)產(chǎn)品的虛擬設計、運動仿真和優(yōu)化設計，所生產(chǎn)的三維零件可以直接與CAE/CAM/CAPP等CIMS技術進行數(shù)據(jù)交換和銜接，是將來實現(xiàn)無圖樣生產(chǎn)的關鍵技術之一，是實現(xiàn)虛擬制造的重要手段。掌握三維CAD技術的使用，已經(jīng)逐步同使用計算機進行文字處理一樣，成為產(chǎn)品開發(fā)、設計人員的一種基本技能。
三、CAD技術的發(fā)展趨勢
隨著計算機性能的提高，網(wǎng)絡通訊的普及化、信息處理的智能化，CAD三維技術正向規(guī)范化、智能化、集成化的方向發(fā)展。
1. 規(guī)范化。ス娣痘(標準化)的趨勢體現(xiàn)在幾個方面：數(shù)據(jù)模型的規(guī)范化(標準化)、數(shù)據(jù)交換格式的標準化和CAD資源的規(guī)范化等。數(shù)據(jù)模型應采用STEP標準體系。隨著STEP標準體系的逐步完善，它對于幾何數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)模型的思想將作為新一代CAD系統(tǒng)的開發(fā)指南。靠以前的一些標準接口已經(jīng)無法完全滿足CAD數(shù)據(jù)交換的要求。目前，參數(shù)化特征模型的傳輸還是一個世界難題，在STEP標準基礎上，相信這一點能有所突破。
2.智能化。ヌ卣髟煨禿筒問設計的采用即是智能化方面的進步。軟件不僅僅是提供一些繪制的工具由人們?nèi)ナ褂?，也不再將占線面數(shù)據(jù)存儲在一起，而忽略其內(nèi)在聯(lián)系。特征和參數(shù)的引入使得軟件似乎成為人類(用戶)一個更聰明的助手?？萍颊撐摹AD軟件應該更大限度地將工程數(shù)據(jù)概念集成到數(shù)據(jù)模型中，例如目前，CAD軟件的特征模型主要是解決零件幾何造型的問題，而對于后續(xù)分析、CAPP和加工的需要還考慮得不夠。
3.集成化。ゼ成化是當今CAD技術發(fā)展的又一大趨勢。CAD技術不是孤立的。首先，它集成了計算機軟硬件、數(shù)據(jù)庫、外圍設備、圖形學、網(wǎng)絡及各個應用領域的技術。同時，它又不斷和CAM(計算機輔助制造)、CAPP(計算機輔助工藝流程規(guī)劃)、MIS（管理信息系統(tǒng))、PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)以及MRP(制造資源管理)等系統(tǒng)相集成。由于Internet的發(fā)展，使得這些設想得以實現(xiàn)。如何構造在Internet體系上的CAD/CAM集成化系統(tǒng)將會是人們追蹤的熱點。特別是在全球經(jīng)濟一體化的背景下，并行工程、異地設計制造等概念的發(fā)展和應用，基于網(wǎng)絡、基于WEB的協(xié)同設計制造系統(tǒng)大受青睞?，F(xiàn)在已有一些標準，如解決異構系統(tǒng)平臺的XML和XML-3D，以及解決三維圖形、圖像在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸共享的VRML標準相繼出臺，已經(jīng)為我們在互聯(lián)網(wǎng)的構架下，建立協(xié)同設計和協(xié)同工作的環(huán)境打下了基礎。
參考文獻
[1]徐剛濤主編.機械設計基礎. 〔M〕北京:高等教育出版社.2008.
[2] 葛海霞,劉村.AutoCAD2004/2005輔助設計[M].上海:上?？茖W普及出版社,2004.
[3] 董超.Auto CAD三維制圖在機械設計中的應用［J］. 試驗技術與試驗機，2004，（3）.
[4] 董云飛 .淺談CAD技術在工程設計中的應用 [J] -山西建筑2007(07)
[5] 趙志.Auto CAD在機械設計中的應用［J］. 同煤科技，2007（4）.
[6]おね跗浞 三維CAD技術對機械設計的影響 [J].煤礦機械2007(4)
關鍵詞：先進制造技術；教學內(nèi)容；考核方式
【中圖分類號】G712
制造業(yè)是國民經(jīng)濟中重要的支柱產(chǎn)業(yè)，制造技術的水平和制造業(yè)的實力反映一個國家的生產(chǎn)力水平，決定著國家的經(jīng)濟競爭力和綜合國力的強弱。由于傳統(tǒng)的以大批量生產(chǎn)為特征的制造技術和制造模式已無法適應現(xiàn)代市場環(huán)境的嚴峻挑戰(zhàn)，從而引發(fā)了制造技術、制造模式和管理技術的劇烈變革，先進制造技術就是在這樣的環(huán)境下提出來的新觀點。先進制造技術是制造業(yè)在不斷吸收信息技術及現(xiàn)代化管理技術等方面的成果，并將其綜合應用于產(chǎn)品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務直至回收的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔、敏捷的生產(chǎn)，從而提高企業(yè)市場競爭力的制造技術的總稱。
隨著我國制造業(yè)的迅猛發(fā)展，先進制造技術和現(xiàn)代管理方法在生產(chǎn)中的應用越來越多，我院機械類專業(yè)開設了《先進制造技術》課程，目的是拓寬學生專業(yè)視野，掌握制造技術最新發(fā)展。由于先進制造技術課程涉及的內(nèi)容多，哲理深奧，覆蓋面廣等原因，使得學生在學習的過程中理解和掌握比較困難，學生的感性認識欠缺，對學習的興趣不高，普遍感到枯燥難懂，學習注意力難以持久，因而學習效果不好。怎樣使學生在有限的時間內(nèi)學到更多的知識，培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，對先進制造技術課程進行教學內(nèi)容和教學手段的改革就顯得十分重要。
一、《先進制造技術》課程的特點
1.課程的內(nèi)容多，覆蓋面廣
《先進制造技術》課程的內(nèi)容十分繁雜，覆蓋面廣，包括柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)、快速成型技術、先進生產(chǎn)管理技術、特種加工技術、超精加工技術、納米加工技術、生物加工技術和綠色制造等先進的制造工藝技術和成組技術、并行工程、精益生產(chǎn)、準時生產(chǎn)、敏捷制造、虛擬制造、可重構制造、網(wǎng)絡制造、智能制造等先進的制造模式，以及現(xiàn)代生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、企業(yè)供應鏈管理和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等先進的管理技術等。
2.課程內(nèi)容上既繼承又發(fā)展，具有動態(tài)性
《先進制造技術》課程所講授的內(nèi)容中有很多的先進技術是既繼承又發(fā)展的。如在物料需求計劃的基礎上，將企業(yè)的經(jīng)營、銷售、財務、成本管理納入，則發(fā)展為制造資源計劃，而制造資源計劃經(jīng)過擴充和進一步完善則發(fā)展成為企業(yè)資源計劃。同時，隨著時間的推移，各種先進制造技術不斷吸收各種最新技術成果，并不斷發(fā)展和創(chuàng)新。故本課程的內(nèi)容也具有動態(tài)性，需要不斷地更新。
3.教材內(nèi)容的滯后性
先進制造技術發(fā)展迅速，而教材的內(nèi)容大多是已經(jīng)成熟或即將成熟的知識，與相關學科的最新進展相比存在一定的滯后性。因此，授課教師必須及時檢索、查閱相關技術的最新研究成果，并補充到教學內(nèi)容中，使學生能夠掌握制造技術的最新知識。
4.教材內(nèi)容的概述性
由于該課程涉及的內(nèi)容多、課時少（一般為40課時），對于每一種先進制造技術，本課程都不能進行深入、詳細的講解，而只介紹其基本原理、特點、應用和發(fā)展趨勢等。
二、教學改革
1.教學內(nèi)容
作為高等教育的重要組成部分，高等職業(yè)教育以造就新型工業(yè)化需要的能力強、素質高的高端技能型人才為目標，不僅要培養(yǎng)大量能夠勝任現(xiàn)場操作的高技能人才，而且要為潛在的未來能夠擔當企業(yè)推動技術創(chuàng)新和實現(xiàn)科技成果轉化的高端技能人才營造訓練環(huán)境。未來先進制造技術要求從業(yè)者既有較強的實踐動手能力，又有一定的理論知識和智力技能，必須具有較強的自主學習能力和創(chuàng)新能力，具有對新知識、新技術的快速學習、吸收和創(chuàng)造性的應用能力，能夠把高新技術和設計成果迅速轉化為實踐、產(chǎn)品，促進制造企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新和技術創(chuàng)新。先進制造技術作為一種動態(tài)技術，不斷吸收各種最新的技術成果，那么作為介紹先進制造技術的《先進制造技術》課程也應該是一門動態(tài)的課程，隨著新科技、新理念的不斷出現(xiàn)而不斷更新、充實和發(fā)展。另外，由于先進制造技術涉及產(chǎn)品的整個生命周期，從市場調(diào)研、產(chǎn)品設計、工藝設計、加工制造、生產(chǎn)管理、售前售后服務到產(chǎn)品的回收等方方面面的內(nèi)容，因此先進制造技術課程的內(nèi)容十分龐雜，涉及許多其它學科的知識，如管理科學、電子科學、材料科學、信息科學等，在短時間內(nèi)全部掌握是不可能的。對于教學內(nèi)容的安排就顯得尤為重要，先進制造技術包含的內(nèi)容非常廣泛，教學課時內(nèi)不能全部介紹，課堂教學只能選擇有限的部分內(nèi)容講解。重點介紹現(xiàn)代設計技術、先進成形制造技術、先進制造工藝技術、制造自動化、先進制造的模式與管理技術等核心內(nèi)容。同時，教師應注意收集各種先進制造技術最新的研究成果，及時補充教學內(nèi)容，確保教學內(nèi)容的前瞻性。
2.課堂教學方式
如何增加學生學習的動力，激發(fā)學生學習新知識和新技術的興趣。要轉變傳統(tǒng)的教師觀與學生觀，教師不能只單純地傳授知識，為人師表，把學生當作被動受教育的客體。在課堂教學中，從以教師為中心向以教師為主導，學生為主體的轉變，從單一的專業(yè)教育向綜合素質教育和通識教育的轉變，從以傳授知識為主向全面地培養(yǎng)能力為主的轉變，從單一的培養(yǎng)模式向多層次、多方位的立體培養(yǎng)和因材施教的轉變，從封閉式教學向開放式教學轉變。經(jīng)過一段時間的學習，確立引導學生自主學、激勵學生合作學、培養(yǎng)學生創(chuàng)造學三個學習目標。
（1）教師應引導學生自主學習
知識更新速度的加快，知識總量急劇增加，教育的重點要從傳授知識轉變?yōu)橹嘏囵B(yǎng)能力，特別是學習能力和思維能力。教師在教學過程中，要充分發(fā)揮學生的主觀能動作用，引導和啟發(fā)學生主動認知、質疑問題，重點掌握研究和解決問題的思路和方法。注意指導學生對所學知識的思考、歸納、總結、應用，從而了解學習過程，認識學習規(guī)律，尋找和總結適合自己的、靈活而高效的學習方法，發(fā)展學生的自主學習能力，為學生的再學習和繼續(xù)發(fā)展奠定基礎。教學中引導學生明確想學什么和應該知道什么，然后讓學生選擇自己感興趣的部分內(nèi)容自主學習，在課余的時候收集相關的新知識和新技術，在課堂中給予學生機會講解。學生選擇學習內(nèi)容，掌握了學習的主動權，激發(fā)了學習興趣。同時應及時修訂和充實教學的內(nèi)容，擴大課程教學資源，提高課堂教學的柔性。
（2）在課堂上引入案例教學法
通過企業(yè)生產(chǎn)實例提出需要解決的問題，然后介紹解決問題的方法，最后總結必要的結論和概念，避免傳統(tǒng)的提出概念、解釋概念、舉例說明這一知識學習的三段論，這樣可以讓學生從死啃理論教學和書本中走出來。在課堂上中通過給定的問題情景，鼓勵學生以小組活動的形式運用已學的知識，模擬解決問題的方法，通過討論共同找出結論。學習能力弱的同學碰到自己解決不好的問題時，可以由能力較強的小組成員討論解決，也可以在其他小組同學的幫助下完成。小組討論既可以讓學生互補知識，同時也鍛煉了學生團隊合作精神。
（3）合理應用多媒體教學課件
那種以教師為中心、課堂為中心、書本為中心的教學模式已經(jīng)不能適應現(xiàn)代課堂的需要，而多媒體教學課件能較好地將文字、圖像、聲音、動畫和視頻信息等眾多媒體的信息集于一體，給學生提供一個生動逼真、內(nèi)容豐富、交互性好的人機界面，使學生的各個感官能夠同時接受到大量的教學信息和豐富的知識，能培養(yǎng)學生的想象能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識。雖然計算機輔助教學帶來了許多新的變化，但多媒體只不過是學習和教學的-種工具，也不是所有的內(nèi)容都適合應用多媒體，教師需要適時地講解難點和提醒學生在演示過程中注意觀察重點，并及時加以引導、啟發(fā)、歸納和總結。
（4）培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力
創(chuàng)新能力是21世紀從業(yè)者的基本要素。要從授課指導思想、學習環(huán)境、課程評估、學習氣氛等多種因素考慮，把課堂教育中的不同教學環(huán)節(jié)、教學方法、課外活動的作用結合起來，激發(fā)學生的創(chuàng)新動機和創(chuàng)新精神。教師應注意給學生營造不同智力要求又有挑戰(zhàn)性的問題情景，讓學生通過自己一系列思維的加工，發(fā)展自己的創(chuàng)新思維和能力；給學生以主動探究、自主學習的空間，通過各種途徑、形式搜集、整理資料，通過質疑、思考、論證、解決問題，得出結論；采用啟發(fā)式、討論式等多種教學類型和組織形式，注意激發(fā)學生多方面的思維，使其智力活動多樣化、豐富化；給學生以心理安全的教學氣氛，鼓勵和尊重學生的提出的各種問題和想法，讓學生知道他們的觀點是有價值的，并從因果關系上展開評價。
3.考核方法
考核方法主要表現(xiàn)在考核內(nèi)容和考核形式兩個方面。在考核內(nèi)容上盡量涉及先進制造技術的各個方面，知識覆蓋面寬，考核內(nèi)容全面，同時要抓住重點，選擇那些廣泛應用于我國生產(chǎn)實際的先進制造技術，如數(shù)控技術、激光技術等。在考核形式上可以采取上課討論、平時查閱文獻、課后布置作業(yè)、實踐環(huán)節(jié)、小論文等多種形式，變考知識為考能力，按照一定比例權重來決定本課程的最終成績，這樣可以改變過去"一張試卷定終身"的局面。同時給學生在學習本課程時很大的自由度，鍛煉學生的查閱文獻、信息獲取，論文寫作、實踐和操作等方面的能力。另外，可以采用合適的方式讓學生對本課程進行評價，一方面對教師的教學方法、教學效果提出一些建設性的意見，以便教師根據(jù)反饋意見進行改進；同時可以根據(jù)課程評價內(nèi)容反映學生對本課程的參與程度，將其作為考核學生的一種輔助方式。
三、小結
先進制造技術具有先進性、廣泛性、實用性、系統(tǒng)集成性和動態(tài)性等特點，是在傳統(tǒng)制造技術、信息技術、自動化技術、現(xiàn)代管理技術等相互滲透、融合而形成的。《先進制造技術》這門課程也要隨著先進制造技術的發(fā)展而與時俱進，從教學內(nèi)容、教學方法、考核方法等方面進行改革。使課堂教學質量得到變革性的提高，從而培養(yǎng)出具備更強創(chuàng)新能力、綜合能力、能適應環(huán)境變化的高端技能型型人才。
參考文獻：
[1]賈晨輝，馬文鎖，任小中.先進制造技術課程教學方法研究[J].科技資訊，2009.
筆者所在的國有大型企業(yè)研究所，研究范圍涵蓋了制造業(yè)鑄鍛、機加、化工、裝備自動化等12個專業(yè)，在其新材料，新工藝、新技術、新裝備開發(fā)研制及推廣應用中，積累了大量科研檔案，特別是近年來承擔完成了十余項國家“863”計劃、國際科技合作專項、國家科技重大專項等。目前已擁有106項專利授權，制定頒布實施的國家、行業(yè)、企業(yè)標準近百個；年發(fā)表科技論文200余篇，在推動企業(yè)工藝水平提升、制造技術進步及行業(yè)科技發(fā)展過程中以每年產(chǎn)生50余項科研項目檔案遞增，傳統(tǒng)的面向文字圖紙信息的結構化關系型數(shù)據(jù)庫已不適應多媒體、網(wǎng)絡化技術發(fā)展，作為數(shù)字檔案館信息資源組成部分的電子文件、電子圖紙等新型載體的出現(xiàn)，在特性上也與傳統(tǒng)檔案有著根本改變?；诖耍诮梃b企業(yè)檔案管理先進技術和管理經(jīng)驗基礎上，探索建設企業(yè)數(shù)字檔案館、構建項目管理和檔案信息化管理于一體的PLM 項目管理系統(tǒng)，使科研全生命周期中產(chǎn)生的科技檔案的管理日趨科學化、規(guī)范化。
2技術架構
2.1 構建企業(yè)數(shù)字檔案館建設平臺。制造業(yè)檔案信息集成已成為勢在必行的發(fā)展趨勢，在科研環(huán)境下，產(chǎn)品生命周期管理（Production Lifecycle Management，PLM） 自?Q生之日起就扮演著企業(yè)數(shù)字檔案館管理平臺的角色，成為企業(yè)追逐的焦點，而企業(yè)數(shù)字檔案館是適應信息社會日益增長的對檔案信息資源管理、利用需求，運用計算機技術與手段，以電子檔案為對象，進行采集、加工、存儲、管理，實現(xiàn)網(wǎng)絡檔案收集、整理、保護及信息共享的管理系統(tǒng)。通過PLM信息化網(wǎng)絡平臺以期實現(xiàn)企業(yè)研發(fā)全過程管控與檔案信息資源協(xié)同共享的無縫集成。
2.2實現(xiàn)以紙介質管理中心向電子數(shù)據(jù)為中心管理的轉變。以PLM為平臺建立企業(yè)科研項目BOM管理中心，通過計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫技術，以科研項目為核心，應用項目結構與配置管理把與之相關數(shù)據(jù)及檔案信息資源和過程集成統(tǒng)一管理，使檔案信息資源在其生命周期內(nèi)保持一致、完整和安全，建立企業(yè)數(shù)字檔案館技術數(shù)據(jù)管理中心，提高檔案信息資源的重用度和通用性。
2.3通過工作流管理系統(tǒng)體現(xiàn)其特性
2.3.1擴展性。通過柔性、開放的平臺化建設和多層分布體系結構，將數(shù)據(jù)、業(yè)務邏輯與使用者界面分開，并根據(jù)技術需求集成相應的應用系統(tǒng)。系統(tǒng)集設計、仿真、管理于一體，在提供較完善的設計管理功能基礎上進行二次開發(fā)與集成，開放通用規(guī)范的API接口。項目資源可方便使用動態(tài)權限管理。在設計過程中使用分布式資源數(shù)據(jù)庫架構，實現(xiàn)資源庫動態(tài)擴充，借助平臺API接口，將設計、仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。
2.3.2有效性。系統(tǒng)自動記錄項目檔案資料生命周期狀態(tài)以及所處階段，并按照系統(tǒng)流程自動保存歷史版本和記錄并有序地動態(tài)變化?？纱_定檔案來源的真實性、合法性，并可追溯。通過系統(tǒng)完整性檢查功能設置及規(guī)則制定，確保檔案資料完整和沒有被有意或無意地篡改。
2.3.3安全性。從技術、管理和標準法規(guī)等方面，以積極防御和動態(tài)保障為原則，以等級保護制度下的風險評估為手段，保障系統(tǒng)安全的持續(xù)性。根據(jù)權限設置，使非合法授權者不得使用?？呻S時進行各種數(shù)據(jù)備份功能和快速系統(tǒng)重建、數(shù)據(jù)恢復功能。
2.3.4 協(xié)同性。使不同階段不同參與角色在相同平臺下進行協(xié)作，構造單一研發(fā)管理和協(xié)同平臺，協(xié)同筆記簿和線上討論功能支持項目成員合作建立新的文檔，實時獲取/交換團隊相關的意見、記錄、評論、鏈接和文檔，促進知識共享與創(chuàng)新效率。
3創(chuàng)新實踐
3.1搭建PLM系統(tǒng)運行環(huán)境、基本模型、流程、制度、權限。針對科研項目實施過程中形成的檔案資料設置文檔大類，規(guī)定圖檔錄入方式、圖紙變更、下載申請等技術規(guī)范，制定PLM圖文檔管理、錄入、系統(tǒng)權限劃分、審批流程等相關使用規(guī)范。
3.2管理推進
3.2.1圖檔管理。建立電子數(shù)據(jù)庫，采用樹形管理結構，安全、高效進行項目檔案資料的存儲、創(chuàng)建、瀏覽、編輯、修改、備份等操作，保證數(shù)據(jù)存放合理、主次分明、瀏覽有序、結構清晰，圖檔數(shù)據(jù)由原來保存在個人電腦上統(tǒng)一至服務器上集中管理。瀏覽文件格式為主流二維AutoCAD、三維格式（ugnx、Pro-E等）、工藝仿真分析、虛擬制造、office各版本、txt、各種圖片格式、pdf等。
3.2.2版本控制。根據(jù)需求自動生成保留版本和臨時版本，并對修訂版本進行簡短修改說明，實現(xiàn)檔案資料交換與追蹤。
3.2.3借用引用功能。在原有圖紙基礎上可進行借用、引用操作，保持和原有圖紙一致。
3.2.4圖文檔查詢。根據(jù)查詢條件，對系統(tǒng)管理文檔進行快速查詢，減少信息定位時間，提高研發(fā)效率。
3.2.5清單管理。完成設計后系統(tǒng)可直接從CAD中提取產(chǎn)品BOM清單信息，并可添加CAPP等工藝信息和工藝仿真信息，為以后的信息化項目輔助制造CAM、數(shù)字化制造DNC/MES等提供準確的產(chǎn)品原始數(shù)據(jù)。
3.2.6流程管理。根據(jù)工作流程實行電子數(shù)據(jù)電子化審批。可在各種格式文件中進行紅線批注功能并自動歸檔、永久記錄審批過程意見，實現(xiàn)無紙化審閱文件。PDM流程滿足多人中任一人審核即可通過的能力。
3.2.7編碼管理。對進入系統(tǒng)的各類檔案資料，按其屬性自動進行編碼，保證系統(tǒng)內(nèi)文檔做到一物一碼。
3.2.8日志管理。提供對系統(tǒng)的運行狀態(tài)和所有用戶的操作進行細致完善的記錄，可以對系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，同時建立安全事故有據(jù)可查的證據(jù)。
3.2.9權限管理。權限控制分為通過角色直接賦權、對文檔屬性進行設定、在工作流程中權限設置三種模式。不同人員工作桌面及產(chǎn)品樹不同，互相屏蔽，針對不同人員分配權限，并進行工作記錄以杜絕非法操作。
3.2.10過程控制。通過過程中產(chǎn)生的文件審批流程控制和生效檔案資料的更改、項目完成后權限重置、項目歸檔流程控制形成整體閉環(huán)。
3.2.11使用規(guī)范。系統(tǒng)審批流程的使用規(guī)范按照項目及圖文檔檢入后的校對、批準審核等相互關聯(lián)、銜接有序的工作方法，設定項目、圖紙、文檔、圖文檔下載申請、圖文檔打印五類審批流程。
4實施效果及突顯特性
4.1實施效果。經(jīng)過近5年的努力，檔案人員協(xié)助對該所科研項目及其成果（專利、獎項、論文等）進行了PLM系統(tǒng)的應用實施，將所內(nèi)圖文檔分成8大類69個小類以及基本流程8個，建立系統(tǒng)用戶和注冊用戶132人、系統(tǒng)角色36個、各類項目100項、項目資料9706件、業(yè)務流程模板12個、運行審批流程107個。并以此形成了以項目為龍頭、以紙介質管理中心向電子數(shù)據(jù)為中心管理的轉變，實現(xiàn)了基于業(yè)務規(guī)則的科研協(xié)同和電子數(shù)據(jù)自動分發(fā)，在線查詢，推動了檔案信息化管理模式創(chuàng)新及信息功能發(fā)揮，使科研環(huán)境、檔案信息資源保障環(huán)境發(fā)生了改變，檔案管理工作轉移到基于需求、基于科研過程、基于知識發(fā)現(xiàn)與集成形態(tài)為利用者檔案信息服務的學科化。為檔案信息資源的科學保管和開發(fā)利用共享平臺創(chuàng)造了技術條件，推動了檔案安全保障服務體系由注重檔案實體靜態(tài)安全向檔案實體動態(tài)使用安全與檔案信息安全并重的轉變。隨著科研項目檔案管理的有序推進，PLM系統(tǒng)也在不斷完善。
4.2突顯特性
4.2.1共享與網(wǎng)絡化。根據(jù)系統(tǒng)權限設置可全程資源共享，支持多途徑、多角度檢索和利用方式，滿足各類查檔需求。系統(tǒng)可運行在網(wǎng)絡環(huán)境下并保證數(shù)據(jù)的一次存儲，支持在網(wǎng)絡環(huán)境下產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)的共享和各不同層次人員網(wǎng)絡環(huán)境下的項目協(xié)同。
This paper studies on the subject of production line, as well as the optimization methods, and then uses the simulation software Flexsim to make a model and simulate on sofa production line of the Sheng'Ao company, at last, analyse the simulation result, then found the bottlenecks of this production line. On this basis, optimize upon this bottlenecks, not only the operating rate improved dramatically, but also the final output increased a lot. Through the application of the simulation technology, a lot of problems in the modern enterprise can be solved, it can also solve some problems that simple mathematical methods can't, and on this basis to optimize it so the problems can be adequately highlighted in order to be resolved.
KEYWORDS: simulation technology、production line、Flexsim、optimize
正文目錄
第一章 引言 1
第一節(jié) 研究背景與現(xiàn)狀 1
第二節(jié) 選題的意義 2
第二章 生產(chǎn)線概論 3
第一節(jié) 生產(chǎn)線的基本理念 3
一、生產(chǎn)線的概念 3
二、流水式生產(chǎn)線的概念 3
第二節(jié) 生產(chǎn)瓶頸 4
一、生產(chǎn)線上的約束 4
二、節(jié)拍和瓶頸 4
第三節(jié) 生產(chǎn)線評價指標 5
一、生產(chǎn)線最終產(chǎn)量 5
二、操作器的利用率 5
第四節(jié) 生產(chǎn)線物流系統(tǒng)仿真方法的優(yōu)勢 6
一、傳統(tǒng)生產(chǎn)線物流分析方法 6
二、仿真方法的優(yōu)勢 6
第三章 仿真技術的發(fā)展和應用 7
第一節(jié) 仿真技術的發(fā)展歷史及其特點 7
一、仿真技術的發(fā)展歷史 7
二.仿真技術的特點 7
第二節(jié) 仿真技術在生產(chǎn)系統(tǒng)中的應用與分類 8
一.仿真技術的應用 8
二.仿真技術的分類 9
第三節(jié) 物流相關仿真軟件介紹 10
一、AUTOMOD 10
二、ARENA 10
三、EXTEND 11
四、FLEXSIM 11
第四章 生產(chǎn)線仿真建模 13
第一節(jié) 生產(chǎn)線仿真的基本過程 13
一 明確仿真目的 13
二 收集數(shù)據(jù) 14
三 建立系統(tǒng)的物理模型 14
四 建立系統(tǒng)的邏輯模型 14
五 模型確認 14
六 仿真模型運行 14
七 模型運行結果分析 14
第二節(jié) 模型介紹 15
一、圣奧沙發(fā)流水線簡介 15
二、沙發(fā)制造部工藝流程圖 15
三、模型實體 16
第三節(jié) 模型運行及其結果 23
一、仿真模型 23
二、仿真結果 25
第四節(jié) 結果分析以及模型改造 31
一、結果分析 31
二、模型改造 32
三、模型改進后的分析 38
第五章 結論與展望 39
參考文獻 40
致 謝 42
第一章 引言
第一節(jié) 研究背景與現(xiàn)狀
近年來，隨著國內(nèi)外市場競爭的激烈，我國加入WTO，企業(yè)面臨巨大的挑戰(zhàn)。物流的現(xiàn)代化越來越受到人們的關注。傳統(tǒng)物流是一個流通與制造過程的附屬品，其基本任務僅僅是完成商品流通或制造過程中物料的物理位置的轉移，以確保流通或生產(chǎn)過程的正常運行，因此，物流的各個功能環(huán)節(jié)長期以來是相互分散和孤立的。現(xiàn)代流通與生產(chǎn)過程則是更加注重整體的效益。物流作為一個多因素、多目標的復雜系統(tǒng)，追求其整體的優(yōu)化是一個復雜的系統(tǒng)分析問題?，F(xiàn)代物流越來越多的強調(diào)物流的系統(tǒng)化合綜合化，現(xiàn)代物流和傳統(tǒng)物流的本質區(qū)別逐漸顯現(xiàn)出來。正式由于現(xiàn)代物流的這一特點，尤其需要運用系統(tǒng)分析的方法對其進行分析研究。
生產(chǎn)線即產(chǎn)品生產(chǎn)過程所經(jīng)過的路線，即從原料進入生產(chǎn)現(xiàn)場開始，經(jīng)過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產(chǎn)活動所構成的路線。生產(chǎn)線需要接收和處理大量的產(chǎn)品設計、加工、制造資源等信息，合理調(diào)度加工零件。傳統(tǒng)的經(jīng)驗分析和人工調(diào)度不能適應復雜系統(tǒng)和現(xiàn)代管理的要求。過去，一個企業(yè)有十幾輛、幾十輛車負責產(chǎn)成品的運輸。車輛的調(diào)度完全依靠管理人員、調(diào)度人員的已有經(jīng)驗。今后，企業(yè)物流逐步走向社會化。企業(yè)要降低成本，縮短供貨期，對物流提出了更高的要求。不僅僅滿足于車輛的調(diào)配，更需要合理選擇運輸路線、合理配載和返程貨物搭載等。而且，由于生產(chǎn)的逐漸多樣化，服務的客戶化，不再有一成不變的計劃生產(chǎn)，市場不斷變化的生產(chǎn)和供貨，需要管理人員動態(tài)調(diào)整計劃。人工的、經(jīng)驗式的管理必須用科學的控制管理方式代替。系統(tǒng)仿真正是適應了物流系統(tǒng)的復雜化、物流目標的多樣化的發(fā)展需要。 人們在研究一個較為復雜的系統(tǒng)時，通?？梢圆捎脙煞N辦法:一種是直接在實際系統(tǒng)上進行研究;另一種就是在系統(tǒng)的模型上進行研究。在實際系統(tǒng)上研究固然有其真實可信的有點，但是很多情況下是不合適甚至不可行的。這主要有以下幾方面的原因:
(1)、需要考慮安全性。在研究重要的，涉及人身安全或設備安全的系統(tǒng)時，不允許在實際系統(tǒng)上進行試驗，例如宇航系統(tǒng)，核能系統(tǒng)，航空系統(tǒng)等。
(2)、系統(tǒng)具有不可逆性。有很多系統(tǒng)是不可逆的，例如已經(jīng)發(fā)生的災害，生態(tài)系統(tǒng)等。
(3)、投資風險過大。一些重大的工程項目，重大設備系統(tǒng)很復雜，投資巨大，不允許在實際系統(tǒng)上進行破壞性的實驗。
(4)、研究時間過長。多數(shù)情況下，在實際系統(tǒng)上研究問題往往需要較長的時間。例如研究復雜的生態(tài)系統(tǒng)一般需要數(shù)十年;研究一個交通運輸系統(tǒng)也至少需要數(shù)天甚至數(shù)月。
(5)、真實的系統(tǒng)尚未建成。如果希望在系統(tǒng)規(guī)劃設計階段評價方案的優(yōu)劣，顯然無法在真實系統(tǒng)上進行。
出于以上主要原因，利用模型來研究系統(tǒng)不僅是必要的甚至在某些情況下是唯一可行的方法。
第二節(jié) 選題的意義
生產(chǎn)物流系統(tǒng)是企業(yè)物流系統(tǒng)的子系統(tǒng)，同時也是制造系統(tǒng)的重要組成部分。生產(chǎn)物流系統(tǒng)的優(yōu)化不但可以提高企業(yè)生產(chǎn)中物流的順暢程度、提高生產(chǎn)效率，還可以降低物料搬運成本；進而提高企業(yè)的成本、質量、交貨期等各項系統(tǒng)性能指標。由于生產(chǎn)系統(tǒng)的復雜性、動態(tài)性和隨機性，數(shù)學解析方法無法對整個生產(chǎn)系統(tǒng)的諸多特征進行建模，也就無法準確地進行投產(chǎn)方案的計算和優(yōu)化。而系統(tǒng)仿真以相似論、計算機科學、概率論、數(shù)理統(tǒng)計和時間序列分析等為理論基礎，能夠真實地仿真隨即時間，實時模擬生產(chǎn)系統(tǒng)的動態(tài)特性[1]，再現(xiàn)或預測所需的生產(chǎn)系統(tǒng)特征。
而Flexsim是一套系統(tǒng)仿真模型設計、制作與分析工具軟件。它集計算機三維圖像處理技術、仿真技術、人工智能技術、數(shù)據(jù)處理技術為一體，專門面向制造、物流等領域。運用Flexsim系列仿真軟件，可在計算機內(nèi)建立研究對象的系統(tǒng)三位模型，然后對模型進行各種系統(tǒng)分析和工程驗證，最終獲得優(yōu)化設計或改造方案。
本文以圣奧有限公司沙發(fā)生產(chǎn)線為例，通過仿 真軟件Flexsim建立生產(chǎn)線仿真模型，進行物流和調(diào)度仿真，瓶頸設備和故障分析與生產(chǎn)線能力評估，為生產(chǎn)線規(guī)劃與布局及生產(chǎn)調(diào)度計劃制定提供可靠的科學依據(jù)。而用仿真軟件做生產(chǎn)線優(yōu)化還可以可以減少成本，三維效果好，最重要的是仿真優(yōu)化結果明顯。第二章 生產(chǎn)線概論
第一節(jié) 生產(chǎn)線的基本理念
一、生產(chǎn)線的概念
產(chǎn)品生產(chǎn)過程所經(jīng)過的路線，即從原料進入生產(chǎn)現(xiàn)場開始，經(jīng)過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產(chǎn)活動所構成的路線。狹義的生產(chǎn)線是按對象原則組織起來的，完成產(chǎn)品工藝過程的一種生產(chǎn)組織形式，即按產(chǎn)品專業(yè)化原則，配備生產(chǎn)某種產(chǎn)品（零、部件）所需要的各種設備和各工種的工人，負責完成某種產(chǎn)品（零、部件）的全部制造工作，對相同的勞動對象進行不同工藝的加工。
生產(chǎn)線的主要產(chǎn)品或多數(shù)產(chǎn)品的工藝路線和工序勞動量比例，決定了一條生產(chǎn)線上擁有為完成某幾種產(chǎn)品的加工任務所必需的機器設備，機器設備的排列和工作地的布置等。生產(chǎn)線具有較大的靈活性，能適應多品種生產(chǎn)的需要；在不能采用流水生產(chǎn)的條件下，組織生產(chǎn)線是一種比較先進的生產(chǎn)組織形式；在產(chǎn)品品種規(guī)格較為復雜，零部件數(shù)目較多，每種產(chǎn)品產(chǎn)量不多，機器設備不足的企業(yè)里，采用生產(chǎn)線能取得良好的經(jīng)濟效益。
二、流水式生產(chǎn)線的概念
流水線是指勞動對象按照一定的工藝路線，順序的通過各個工作地，并按照統(tǒng)一的生產(chǎn)速度(節(jié)拍)完成工藝作業(yè)連續(xù)的、重復的生產(chǎn)過程。
流水生產(chǎn)方式是把高度的對象專業(yè)化生產(chǎn)和勞動對象的平行移動方式有機結合起來的一種先進的生產(chǎn)組織方式。
單品種流水生產(chǎn)線又稱不變流水線，指流水線上只固定生產(chǎn)一種制品。要求制品的數(shù)量足夠大，以保證流水線上的設備有足夠的復合。
多對象流水生產(chǎn)有兩種基本形式。一種是可變流水線，其特點是在計劃期內(nèi)，按照一定的間隔期，成批輪番生產(chǎn)多種產(chǎn)品;在間隔期內(nèi)，只生產(chǎn)一種產(chǎn)品;在完成規(guī)定的批量后，轉生產(chǎn)另一種產(chǎn)品。另一種是混合流水線，其特點是:在同一時間內(nèi)，流水線上混合生產(chǎn)多種產(chǎn)品。按固定的混合產(chǎn)品組組織生產(chǎn)，即將不同的產(chǎn)品按固定的比例和生產(chǎn)順序編程產(chǎn)品組。一個組一個組地在流水線上進行生產(chǎn)。
第二節(jié) 生產(chǎn)瓶頸
一、生產(chǎn)線上的約束
生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程是一個按照生產(chǎn)工藝安排的有序過程。因此，可完成生產(chǎn)作業(yè)要素受到一定程度上的限制。例如，在安裝儀器或者設備外殼前需要裝上電動機。進行生產(chǎn)線平衡時，除了考慮優(yōu)先約束之外還應考慮非生產(chǎn)工藝的約束：
(1)區(qū)域約束。它時與生產(chǎn)工位布置有關的限制，分為正區(qū)域約束和負區(qū)域約束。正區(qū)域約束是指某些確定的作業(yè)要素應該彼此就近設置;負區(qū)域約束是指作業(yè)要素之間相互干涉，在位置上不應靠近的限制條件。
(2)位置約束。在大型的生產(chǎn)線上，如汽車的裝配線上，由于產(chǎn)品比作業(yè)人員可完成的裝配作業(yè)空間大，不能完成其周邊的裝配作業(yè)，產(chǎn)品裝配作業(yè)受到空間的限制。
二、節(jié)拍和瓶頸
流程的“節(jié)拍 ”（Cycle time）是指連續(xù)完成相同的兩個產(chǎn)品（或兩次服務，或兩批產(chǎn)品）之間的間隔時間。換句話說，即指完成一個產(chǎn)品所需的平均時間。節(jié)拍通常只是用于定義一個流程中某一具體工序或環(huán)節(jié)的單位產(chǎn)出時間。如果產(chǎn)品必須是成批制作的，則節(jié)拍指兩批產(chǎn)品之間的間隔時間。在流程設計中，如果預先給定了一個流程每天（或其它單位時間段）必須的產(chǎn)出，首先需要考慮的是流程的節(jié)拍。
而通常把一個流程中生產(chǎn)節(jié)拍最慢的環(huán)節(jié)叫做“瓶頸”（Bottleneck）。流程中存在的瓶頸不僅限制了一個流程的產(chǎn)出速度，而且影響了其它環(huán)節(jié)生產(chǎn)能力的發(fā)揮。更廣義地講，所謂瓶頸是指整個流程中制約產(chǎn)出的各種因素。例如，在有些情況下，可能利用的人力不足、原材料不能及時到位、某環(huán)節(jié)設備發(fā)生故障、信息流阻滯等，都有可能成為瓶頸。正如“瓶頸”的字面含義，一個瓶子瓶口大小決定著液體從中流出的速度，生產(chǎn)運作流程中的瓶頸則制約著整個流程的產(chǎn)出速度。瓶頸還有可能“漂移”，取決于在特定時間段內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品或使用的人力和設備。因此在流程設計中和日后的日常生產(chǎn)運作中都需要引起足夠的重視， 注意生產(chǎn)線平衡的持續(xù)改善。
與節(jié)拍和瓶頸相關聯(lián)的另一個概念是流程中的“空閑時間”（idle time）?？臻e時間是指工作時間內(nèi)沒有執(zhí)行有效工作任務的那段時間，可以指設備或人的時間。當一個流程中各個工序的節(jié)拍不一致時，瓶頸工序以外的其它工序就會產(chǎn)生空閑時間。這就需要對生產(chǎn)工藝進行平衡。制造業(yè)的生產(chǎn)線多半是在進行了細分之后的多工序流水化連續(xù)作業(yè)生產(chǎn)線，此時由于分工作業(yè)，簡化了作業(yè)難度，使作業(yè)熟練度容易提高，從而提高了作業(yè)效率。然而經(jīng)過了這樣的作業(yè)細分化之后，各工序的作業(yè)時間在理論上，現(xiàn)實上都不能完全相同，這就勢必存在工序間節(jié)拍不一致出現(xiàn)瓶頸的現(xiàn)象。除了造成的無謂的工時損失外，還造成大量的工序堆積即存滯品發(fā)生，嚴重的還會造成生產(chǎn)的中止。
為了解決以上問題就必須對各工序的作業(yè)時間平均化，同時對作業(yè)進行標準化，以使生產(chǎn)線能順暢活動。“生產(chǎn)線工藝平衡”即是對生產(chǎn)的全部工序進行平均化，調(diào)整各作業(yè)負荷，以使各作業(yè)時間盡可能相近。是生產(chǎn)流程設計與作業(yè)標準化必須考慮的最重要的問題。生產(chǎn)線工藝平衡的目的是通過平衡生產(chǎn)線使用現(xiàn)場更加容易理解“一個流”的必要性及“小單元生產(chǎn)”（Cell production）的編制方法，它是一切新理論新方法的基礎。
第三節(jié) 生產(chǎn)線評價指標
在生產(chǎn)線平衡中，通?？梢允褂蒙a(chǎn)線最終產(chǎn)量、工作時間、利用率、空閑率、阻塞率等幾個指標來比較和評價生產(chǎn)線平衡的結果，而本文中主要用到生產(chǎn)線最終產(chǎn)量和操作器利用率這兩個指標。
一、生產(chǎn)線最終產(chǎn)量
生產(chǎn)線的評價指標之一為該條生產(chǎn)線最終的產(chǎn)量。一般而言，最終產(chǎn)量越多越好，本文中模型改進前后對比的評價指標之一就是生產(chǎn)線的最終產(chǎn)量。不過，現(xiàn)實生活中，企業(yè)還是要考慮到生產(chǎn)成本問題。如果生產(chǎn)成本投入很大，相對而言，最終產(chǎn)量增加不多，那么就不一定值得投入更多的生產(chǎn)成本的。
二、操作器的利用率
生產(chǎn)線中機器的利用率也是一個很重要的生產(chǎn)線評價指標，一般利用率較高的生產(chǎn)線比較好。試想，如果一條生產(chǎn)線上的機器大多時間都處于空閑或等待之類的 非處理狀態(tài)，那就說明這條生產(chǎn)線的利用率不高，存在很大的浪費。本文中模型的第二個評價指標就是機器的利用率，通過模型改造，使得生產(chǎn)線上的各個機器的利用率有大大的提高，充分的使用了其生產(chǎn)能力，沒有造成浪費。
第四節(jié) 生產(chǎn)線物流系統(tǒng)仿真方法的優(yōu)勢
一、傳統(tǒng)生產(chǎn)線物流分析方法
傳統(tǒng)對企業(yè)的生產(chǎn)流程的優(yōu)化，主要集中在生產(chǎn)流程、生產(chǎn)節(jié)拍和工藝流程方面的優(yōu)化，且主要由工藝員根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有的規(guī)模，建立實體模型，通過改變其中幾個瓶頸設備來達到優(yōu)化的目的。這種優(yōu)化在很大程度上來說，沒有相關理論為指導，多是從生產(chǎn)實際中總結出的一些經(jīng)驗中得出的，常常是局部的優(yōu)化，可以說只是些修修補補，并不能從根本上解決企業(yè)整體存在的問題。針對企業(yè)優(yōu)化問題，目前用的較多的傳統(tǒng)生產(chǎn)線物流分析方法是對所研究系統(tǒng)建立起相關數(shù)學模型，通過數(shù)學工具對系統(tǒng)進行優(yōu)化。
而對生產(chǎn)線進行分析的數(shù)學方法包括有運籌學、系統(tǒng)工程等學科。其內(nèi)容包含有排隊論、目標規(guī)劃法、模糊綜合評判法、層次分析法、關系矩陣法等等。不過類似于這些方法，計算量過大，而且有些時候不一定能得出結果，所以存在一定的弊端。隨著生產(chǎn)系統(tǒng)越來越復雜，越來越多采用仿真方法。
二、仿真方法的優(yōu)勢
對于比較復雜的工藝流程，僅用數(shù)學方法往往不能發(fā)現(xiàn)工藝流程中的瓶頸，因而也無法為系統(tǒng)優(yōu)化提供依據(jù)。因此，需要通過仿真技術的應用，對工藝流程建立仿真模型、設置參數(shù)，來實現(xiàn)工藝流程的仿真，從而找到瓶頸，再通過優(yōu)化方法消除流程中的瓶頸。因為對物流系統(tǒng)的仿真能將制造廠內(nèi)生產(chǎn)的實際情況逼真的再現(xiàn)出來，并結合虛擬制造、虛擬物流的思想，通過對各種模型設備的工作時間、利用率、空閑率、阻塞率等的分析，找出制約整個系統(tǒng)物流的瓶頸因素，再通過改變相關制約因素來達到系統(tǒng)整體的最優(yōu)，這不僅有效的解決了傳統(tǒng)的數(shù)學模型優(yōu)化不能真實、具體、全面地反映系統(tǒng)運作情況的缺陷，又巧妙的回避了大量不必要的計算，操作起來十分經(jīng)濟方便。
仿真技術綜合集成了計算機、網(wǎng)絡技術、圖形圖像技術、多媒體、軟件工程、信息處理、自動控制的多個高新科技領域的知識，是以相似原理、信息技術、系統(tǒng)技術及其應用領域有關的專業(yè)為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用系統(tǒng)模型對實際的或設想的系統(tǒng)進行實驗研究的一門綜合性技術?？捎行У慕鉀Q這種多因素、多目標、多層次的系統(tǒng)優(yōu)化問題。
第三章 仿真技術的發(fā)展和應用
第一節(jié) 真技術的發(fā)展歷史及其特點
一、仿真技術的發(fā)展歷史
系統(tǒng)仿真是建立在系統(tǒng)理論、控制理論、相似理論、數(shù)理統(tǒng)計、信息技術和計算機技術等理論基礎之上，以計算機和其他專用物理效應設備為工具，利用系統(tǒng)模型對真實或假想的系統(tǒng)進行試驗，并借助于專家經(jīng)驗知識、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和系統(tǒng)資料對實驗結果進行分析研究，做出決策的一門綜合性和實驗性的學科。
早在幾千年前，我們的先人就懂得了系統(tǒng)仿真的基本原理。中國象棋就是用于仿真古代戰(zhàn)爭的游戲;軍事沙盤用來仿真兩軍對戰(zhàn)的戰(zhàn)略;建筑中用木模研究實際建筑物的結構與承載性能等。知道20世紀40年代，馮。諾依曼正式提出了系統(tǒng)仿真的概念，隨后1952年美國成立了仿真學會，1963年出版了仿真領域最具權威性的學術刊物《SIMULATION》后，系統(tǒng)仿真之間變成了一門獨立的學科。
二、仿真技術的特點
系統(tǒng)仿真技術是模型(物理的、數(shù)學的或非數(shù)學的)的建立、驗證和實驗運行技術?，F(xiàn)代仿真技術的特點可以歸納為以下幾點:
(1)、系統(tǒng)仿真技術是一門通用的支撐性的技術。在決策者們面對一些重大的，棘手的問題時， 能以其他方法無法代替的特殊功能， 為其提供關鍵性的見解和創(chuàng)新的觀點
(2)、系統(tǒng)仿真技術學科的發(fā)展具有相對的獨立性， 同時又與光、機、電、聲， 特別是信息等眾多專業(yè)技術領域的發(fā)展互為促進。因此系統(tǒng)仿真技術具有學科面廣、綜合性強、應用領域寬、無破壞性、可多次重復、安全、經(jīng)濟、可控、不受氣候條件和場地空間的限制等獨特優(yōu)點， 這是其他技術無法比擬的。
(3)、系統(tǒng)仿真技術的發(fā)展與應用緊密相關。應用需求倩影、系統(tǒng)帶技術、技術促系統(tǒng)、系統(tǒng)服務于應用，這是一個辯證的關系。應用需求是推動系統(tǒng)仿真技術發(fā)展的原動力， 系統(tǒng)仿真技術應用效益不但與其技術水平的高低有關， 還與應用領域的發(fā)展密切相關。大量實例證明， 系統(tǒng)仿真技術的有效應用必須依托于先進的仿真系統(tǒng)， 只有服務于應用的仿真系統(tǒng)向前發(fā)展了， 才能帶動系統(tǒng)仿真技術的發(fā)展。
(4)、系統(tǒng)仿真技術應用正向全系統(tǒng)、系統(tǒng)全生命周期、系統(tǒng)全方位管理發(fā)展， 這些都給予仿真技術的發(fā)展。
第二節(jié) 仿真技術在生產(chǎn)系統(tǒng)中的應用與分類
一、仿真技術的應用
仿真在生產(chǎn)中的應用，主要依賴于生產(chǎn)力發(fā)展水平的提高。對簡單的生產(chǎn)過程和系統(tǒng)， 以人工操作為主的生產(chǎn)，仿真顯示不出其突出的優(yōu)點。然而，隨著生產(chǎn)自動化水平不斷提高， 生產(chǎn)系統(tǒng)越來越復雜。生產(chǎn)節(jié)奏越來越快，生產(chǎn)管理者對生產(chǎn)改進的每一決策，都需謹慎考慮。措施不當，往往需付出高昂的代價。而正是由于系統(tǒng)的復雜性、快節(jié)奏和柔性，要想預測每一種決策給系統(tǒng)帶來的后果。已是人的大腦無法勝任的了。仿真技術正是彌補了這一不足，成為現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)的有用工具，成為生產(chǎn)管理人員的得力助手。仿真在制造業(yè)中的應用，主要有以下幾方面：
1．生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)劃設計
在一個新的生產(chǎn)系統(tǒng)建立時，往往要對該生產(chǎn)系統(tǒng)的方案設計進行評價。除了其它的系統(tǒng)設計與評價方法外，仿真是最常用的一種方法。對新系統(tǒng)建立模型，動態(tài)運行此模型，從而找到系統(tǒng)方案存在的問題。多次修改參數(shù)與運行，可以尋求一個較優(yōu)的設計方案。
2．物料的管理
復雜、快節(jié)奏的生產(chǎn)系統(tǒng)。物料的管理往往是十分復雜的。不同的物料管理策略，會產(chǎn)生不同的效果。策略得當，可以保證生產(chǎn)系統(tǒng)均衡的生產(chǎn)，保證物料適時、適量的供應。反之，會造成生產(chǎn)物流的失調(diào)，或出現(xiàn)積壓浪費，或出現(xiàn)供料不足。通過物料管理策略仿真， 可以確定出最恰當?shù)奈锪瞎芾矸桨浮?/p>
3．生產(chǎn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)
多工序、多設備的復雜生產(chǎn)線。各加工工序生產(chǎn)節(jié)奏一般是不協(xié)調(diào)的。這種不協(xié)調(diào)會嚴重影響生產(chǎn)系統(tǒng)整體效率。協(xié)調(diào)各工序的生產(chǎn)節(jié)拍，充分發(fā)揮所有生產(chǎn)設備和人力資源的潛力， 力求系統(tǒng)生產(chǎn)的總體高效率，是生產(chǎn)中最常見的難題。仿真可以幫助人們迅速 找到生產(chǎn)的瓶頸，通過采取相應措旖，消除瓶頸，協(xié)調(diào)生產(chǎn)。
4．生產(chǎn)計劃摸擬
企業(yè)、公司在制訂計劃時，為了預測計劃下達后的效果，一般都采用定量分析的方法，通過分析來評價計劃的合理性。仿真是定量分析方法中應用最廣泛的。
5．生產(chǎn)成本分析
仿真可以模擬生產(chǎn)的動態(tài)過程。如果將成本作為一個基本變量，生產(chǎn)過程的模擬可以得到生產(chǎn)成本的統(tǒng)計性能。改變參數(shù)，多次仿真可以尋求降低成本提高生產(chǎn)率的較優(yōu)方案。
生產(chǎn)線作為生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，仿真技術在其中的應用同樣十分廣闊，從原料管理，工具管理，生產(chǎn)設備規(guī)劃，控制生產(chǎn)吞吐等。
二、仿真技術的分類
系統(tǒng)仿真可以有很多種分類方法。
①．按模型的類型可以分為連續(xù)系統(tǒng)仿真、離散事件系統(tǒng)仿真、連續(xù)/離散混合系統(tǒng)仿真和定性系統(tǒng)仿真;
②．按仿真的實現(xiàn)方法和手段及模型的種類，可以分為物理仿真和數(shù)學仿真;
③．根據(jù)人和設備的真實程度，可以分為實況仿真、虛擬仿真和構造仿真等;
連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散時間系統(tǒng)仿真是根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)變化的不同而進行分類的。連續(xù)系統(tǒng)仿真是指系統(tǒng)狀態(tài)隨時間連續(xù)變化的系統(tǒng)的方針;離散事件系統(tǒng)仿真則是指系統(tǒng)狀態(tài)值在一些時間點上發(fā)生變化的系統(tǒng)的方針。在系統(tǒng)仿真技術的發(fā)展歷史中，連續(xù)系統(tǒng)仿真較早得到發(fā)展和成熟的應用。最為成熟的領域包括自動控制，電力系統(tǒng)，宇航，航空等。離散事件系統(tǒng)仿真是隨著管理科學的不斷發(fā)展和先進制造系統(tǒng)的發(fā)展而逐漸被重視和發(fā)展起來的。目前，在交通運輸管理，誠實規(guī)劃設計，庫存控制，制造物流等領域都開展了離散事件系統(tǒng)仿真的理論和應用研究。
物理仿真是建立系統(tǒng)的物理模型。最早的仿真起源于物理仿真，例如航空飛行用空洞實驗研究氣流對飛機飛行的影響。數(shù)字仿真則是通過建立系統(tǒng)的數(shù)學模型進行研究。數(shù)學仿真又分為模擬仿真和數(shù)字仿真。數(shù)字仿真就是建立系統(tǒng)的數(shù)字模型。由于數(shù)字仿真依賴于計算機，并需要處理大量數(shù)據(jù)，要求能快速計算，因此數(shù)字仿真是隨著計算機的發(fā)展而形成和不斷成熟起來的。隨著計算機的發(fā)展，數(shù)字仿真的研究和應用在系統(tǒng)仿真中占有越來越大的比重。
國外工業(yè)發(fā)達國家系統(tǒng)仿真技術的應用非常普遍。20世紀90年代初，美國提出了22項國家關鍵技術，系統(tǒng)仿真技術被列為16項;美國國防部提出了21項國防關鍵技術，系統(tǒng)仿真技術被列為第6項。美國已經(jīng)嚴格規(guī)定所有重要的武器研究，必須進行仿真實驗后才可投入正式生產(chǎn)和使用。
根據(jù)20世紀80年代末的統(tǒng)計，比人企業(yè)運用系統(tǒng)工程解決管理和決策問題時，采用系統(tǒng)仿真方法的已經(jīng)超過80%。英國制造業(yè)也普遍采用系統(tǒng)仿真方法解決無聊控制、人力配置、調(diào)度評估、投資策略以及均衡生產(chǎn)等問題。根據(jù)國外應用統(tǒng)計，運用系統(tǒng)仿真油畫系統(tǒng)設計規(guī)劃可減少投資約30%，在庫存控制方面科減少庫存約15%。
第三節(jié) 物流相關仿真軟件介紹
一、AutoMod
AutoMod仿真軟件是由美國Brooks Automation公司出品，目前最新版本是11.2。 其研發(fā)基地位于猶他州的鹽湖城，于上世紀80年代開始研發(fā)，目前已成為國際上產(chǎn)品較成熟、應用較廣泛的仿真軟件之一。 AutoMod的應用覆及汽車、家電、造船、化工、煙草、圖書等制造業(yè)領域，軍事、核工業(yè)等國防領域，以及郵政通信、港口、航空、倉儲、配送、物料操作等物流及其他服務行業(yè)和領域。AutoMod是一款比較成熟的離散事件系統(tǒng)仿真軟件，可完成對制造系統(tǒng)、倉儲系統(tǒng)、物料處理、企業(yè)內(nèi)部物流、港口、車站、空港、配送中心，以及控制系統(tǒng)等的仿真分析、評價和優(yōu)化設計等。
二、Arena
Arena是美國System Modeling公司于1993年開始就基于仿真語言SIMAN
及可視化環(huán)境CINEMA研制開發(fā)的可視化交互級城市商業(yè)化仿真軟件，為不同需求的用戶開發(fā)有多種產(chǎn)品類型。
作為通用的可視化仿真環(huán)境，Arena的應用范圍十分廣泛，集合覆蓋了可視化仿真的所有領域。在物流領域，Arena的應用涉及從供應商到客戶的整個供應鏈，包括供應商管理、庫存管理、制造過程、分銷物流、商務過程以及客戶服務等。在制造過程仿真應用中，Arena常用來進行四個方面的仿真分析:①生產(chǎn)過程中的工藝過程計劃、設備布置等;②生產(chǎn)管理中的生產(chǎn)計劃、庫存管理(如庫存規(guī)劃、庫存控制機制)等;③制造過程的經(jīng)濟性、風險性分析，降低成本或輔助企業(yè)投資決策等;④各種先進制造模式如虛擬組織與敏捷供應鏈管理的可視化仿真等。
三、Extend
Extend系統(tǒng)仿真軟件是由美國Imagine That公司開發(fā)的通用仿真平臺。Extend目前有連續(xù)、離散、工業(yè)和套裝四個版本的商業(yè)產(chǎn)品。Extend提供了自成一體的集成環(huán)境，為不同層次的用戶提供了多種工具，并且Extend的模塊可以很容易地搭建并組合在一起，大大方便了建模。Extend在眾多行業(yè)得到企業(yè)、學校和政府的廣泛認可。其應用領域包括通訊、制造、服務、衛(wèi)生、物流和軍事等行業(yè)。
Extend提供了輸入建模、運行仿真模型、數(shù)據(jù)分析等基本功能。Extend提供了模塊化的建模功能，用戶可以采用軟件提供的基本模塊，或者自己建立的模塊搭建模型。此外，Extend包含了以個基于消息傳遞的仿真引擎，提供迅速的模型運行機制和靈活建模機制。Extend采用2D的建模與仿真顯示功能，建立的模型和方針運行都顯示二維的畫面。Extend的方針運行支持及時的參數(shù)修改，能夠及時看到修改參數(shù)后的運行情況。Extend也停工了專門的StatFit數(shù)據(jù)你和功能，輔助用戶進行各種類型的輸入數(shù)據(jù)的處理和分析。
四、Flexsim
Flexsim是一款通用離散仿真軟件，被用來對若干不同行業(yè)不同系統(tǒng)進行建模和仿真。據(jù)粗略估計，大約500個Fortune企業(yè)中的一般為Flexsim的客戶，包括General Mills， Daimler Chrysler， FedEx等一些著名企業(yè)。
Flexsim是一套系統(tǒng)仿真模型設計、制作與分析工具軟件。它集計算機三維圖像處理技術、仿真技術、人工智能技術、數(shù)據(jù)處理技術為一體，專門面向制造、物流等領域。運用Flexsim系列仿真軟件，可在計算機內(nèi)建立研究對象的系統(tǒng)三位模型，然后對模型進行各種系統(tǒng)分析和工程驗證，最終獲得優(yōu)化設計或改造方案。
Flexsim是新一代離散時間系統(tǒng)仿真的有效工具。面向對象的建模方式使得建模過程更為快捷，只需通過圖形的拖動和必要的附加程序就可以快速的建立起系統(tǒng)的模型。軟件提供了豐富的物理單元，如處理器、操作員、堆垛機、貨架等，大大方便了用戶的建模。所建立的物理仿真模 型可以用三維動畫方式表現(xiàn)出來。
目前，F(xiàn)lexsim軟件已經(jīng)在物流及生產(chǎn)制造領域里成功的進行了多種系統(tǒng)的建模與仿真分析，如配送中心的揀選仿真、倉儲出入庫仿真、產(chǎn)品庫分揀仿真、生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真、高速公路交通仿真、集裝箱碼頭仿真、機場仿真、城市應急系統(tǒng)仿真等。
以下是運用Flexsim成功解決的一些問題：
• 提高設備的利用率
• 減小等待時間和排隊長度
• 有效分配資源
• 消除缺貨問題
• 把故障的負面影響減至最低
• 把廢棄物的負面影響減至最低
• 研究可替換的投資概念
• 決定零件經(jīng)過的時間
• 研究降低成本計劃
• 建立最優(yōu)批量和工件排序
• 解決物料發(fā)送問題
• 研究設備預置時間和改換工具的影響
• 優(yōu)化貨物和服務的優(yōu)先次序與分派邏輯
• 在系統(tǒng)全部行為和相關作業(yè)中訓練操作人員
• 展示新的工具設計和性能
• 管理日常運作決策
Flexsim采用面向對象技術，并具有3D顯示功能。建?？旖莘奖愫惋@示能力強是Flexsim仿真軟件的重要特點。該軟件提供了原始數(shù)據(jù)擬合、輸入建模、圖形化的模型構建、虛擬現(xiàn)實顯示、運行模型進行仿真實驗、對結果進行優(yōu)化、生成3D動畫影像文件等的功能，也提供了與其他工具軟件的方便接口。第四章 生產(chǎn)線仿真建模
第一節(jié) 生產(chǎn)線仿真的基本過程
生產(chǎn)線仿真的基本流程如圖4-1:
圖4-1 生產(chǎn)線仿真基本流程
一、明確仿真目的
建立生產(chǎn)線仿真首先要明確仿真的目的，這樣才能避免對仿真過程中不必要細節(jié)的糾纏，突出問題的重點。
二、收集數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)收集包括收集與系統(tǒng)輸入輸出有關的數(shù)據(jù)以及反應系統(tǒng)各部分之間關系的數(shù)據(jù):包括各個生產(chǎn)線的相互關系、生產(chǎn)時間、準備時間、加工零件路徑關系等。這是保證以后Flexsim生產(chǎn)線模型能真正反映真實生產(chǎn)線模型的必要條件。
三、建立系統(tǒng)的物理模型
由Flexsim 中提供的各類資源來模擬生產(chǎn)線設備及產(chǎn)品。
四、建立系統(tǒng)的邏輯模型
通過connect 屬性連接各實體， 以及對各實體參數(shù)的設置及編程， 實現(xiàn)一定產(chǎn)品加工順序及不同品種的生產(chǎn)順序。
五、模型確認
確認是確定模型是否正確代表實際系統(tǒng)，把模型及其特性與現(xiàn)實的系統(tǒng)及其特性比較的全過程。對模型的確認工作往往是通過對模型的矯正來完成，比較模型和實際系統(tǒng)的特性是一個迭代的過程。這個過程重復進行直到認為模型準確為止。
六、仿真模型運行
仿真運行就是將系統(tǒng)的仿真模型放在計算機上運行。在運行過程中了解模型對各種不同的輸入數(shù)據(jù)以及不同的仿真機制輸出響應的情況。
七、模型運行結果分析
對仿真結果分析是確定仿真實驗中所獲得的數(shù)據(jù)是否合理和充分，是否滿足系統(tǒng)的目標要求，同時將仿真結果整理成報告，確定比較系統(tǒng)不同方案的準則、實驗結果、數(shù)據(jù)的評價標準和問題可能的解，為系統(tǒng)方案的最終決策提供輔助支持。
第二節(jié) 模型介紹
一、圣奧沙發(fā)流水線簡介
本模型以圣奧集團有限公司旗下的沙發(fā)流水線為實體模型。圣奧現(xiàn)有各類沙發(fā)共33款，其中6款為外購產(chǎn)品，25款為自行研發(fā)生產(chǎn)，淘汰2款。主要產(chǎn)品類別有: 厚重、氣派沙發(fā)系列；高層主管(皮質) 穩(wěn)重、時尚、簡約沙發(fā)系列；各階層(皮質及仿皮)貴賓、休閑沙發(fā)系列:訪客、會客(布藝及皮質)。
二、沙發(fā)制造部工藝流程圖
圖4-2 沙發(fā)制造工藝流程圖
該生產(chǎn)線的流程為圖4-2所示。主要步驟有來料檢驗、材料入庫、開料、釘架、打帶、裁綿、裁剪、車縫、噴膠貼綿、成型安裝、包裝。而開料、釘架和打帶是對板材進行處理的。裁綿和車縫是對皮料進行處理的。而各流程的先后順序以及組合方式就如圖4-2所示。
三、模型實體
表4-1 模型實體介紹
模型元素 系統(tǒng)元素 備注
Flowitem 原料 默認生成原料
Processor
機器 進行不同的參數(shù)定義以表征不同機器組中的機器
Queue 暫存區(qū) 暫時存放貨物的區(qū)域
Conveyor 傳送帶 用來傳送被加工對象
Source 原材料庫 原材料的始發(fā)處
Sink 成品庫 原料加工后的最終去向
(一)加工工藝及設備:
開料------根據(jù)產(chǎn)品、設計、工藝技術要求畫板、用開料鋸、帶鋸將板材鋸成所需求規(guī)格形狀(數(shù)量、品質)，機械設備及工具:帶鋸機、推臺鋸、橫截鋸、壓刨機。
開綿------根據(jù)設計技術、樣板要求，用電剪將海綿簡稱所需求規(guī)格的產(chǎn)品部件，機械設備及工具:電剪
裁剪------根據(jù)技術設計要求，用裁剪工具將皮料和面料裁成所需規(guī)格的產(chǎn)品部件，機械設備及工具:電剪，剪刀
車縫------根據(jù)設計技術要求，對各型號的產(chǎn)品進行縫合，機械設備及工具:縫紉機、鎖邊機、雙針機
釘架------根據(jù)工藝技術要求，對已開好的料進行拼接，機械設備及工具:馬釘槍、直釘槍
貼綿------根據(jù)設計技術要求，對已釘好的沙發(fā)架加貼海綿、造型
成型------對已貼好綿的沙發(fā)進行們皮和組裝，對沙發(fā)進行初步的成型
安裝------根據(jù)工藝要求對需要組裝的產(chǎn)品進行安裝固定以達到工藝要求
包裝------根據(jù)工藝要求對檢驗合格的產(chǎn)品進行包裝以達到工藝需求。
(二)模型假定:
由于工序較多，所以我將生產(chǎn)線中對板材的操作步驟(開料-釘架-打帶)合并為一個過程，簡稱為板材操作，假定存在一板材處理器，能完成此三個程序。同理，將對皮料進行操作的步驟(剪裁-車縫)合并為一個過程，簡稱為皮料處理器。由于貼綿過程只有一道，所以就不需要合并。此外，圣奧沙發(fā)生產(chǎn)流水線上是一個流程一個人負責的。所以因為我把對板材的處理合并為一個流程，所以設定有1個操作員操作該流程。同理可得，裁綿區(qū)1人操作，皮料處理區(qū)1人操作。綜上，整條沙發(fā)生產(chǎn)線所需的操作員共有6人。
表4-2 車間生產(chǎn)線機器與操作人員明細表
機器名稱 數(shù)量 操作人員數(shù)
板材處理器 1 1
裁綿器 1 1
皮料處理器 1 1
噴膠器 1 1
成型安裝器 1 1
包裝器 1 1
沙發(fā)生產(chǎn)線首先從原料倉庫取材料。由于生產(chǎn)線流程中有來料檢驗這一步驟，我假設原材料的產(chǎn)品合格率為99%，即只有1%的產(chǎn)品，由發(fā)生器隨機發(fā)送。而與發(fā)生器連接的第一個暫存區(qū)是存放合格品的，第二個暫存區(qū)是存放不合格品的，進入生產(chǎn)線的原材料是由第一個暫存區(qū)發(fā)出的，因此就不存在有出現(xiàn)有次品進入生產(chǎn)線的問題。板材處理的總時間為各步驟的總和(即開料時間+釘架時間+打帶時間)為702s。裁綿時間為78s，皮料處理時間(即裁剪時間+車縫時間)為367s。當板材和綿料都處理完畢后，以1:1的比例進 行噴膠貼綿操作，該過程處理時間為345s。完成后，與處理完畢的皮料進行成型安裝，需要時間380s。最后進行成品包裝，需時256s。當上述步驟都完成后，將成品入庫。
模型的布局如圖4-3:
圖4-3 模型布局圖
圖4-4 模型透視圖
(三)運行時間:
假定沙發(fā)生產(chǎn)線是一周7天都工作，每天工作時間為24個小時，采用班組輪換制度進行運作。總計一次仿真時間為168小時(7*24=168)，即604800s(168*60*60=604800s)。
(四)參數(shù)設置:
1.發(fā)生器source的參數(shù)設置為服從正態(tài)分布，均值為50，方差為2。
2.操作器處理時間服從常數(shù)分布。
3.除了裝載廢品的暫存區(qū)最大容量為1000，其他暫存區(qū)最大容量均為100。
4.由于有來料檢驗環(huán)節(jié)，我假定來自原料倉庫的材料合格率為99%，所以在發(fā)生器的臨時實體流分頁中的送往端進行設定。如圖4-5:
圖4-5 發(fā)生器參數(shù)設置圖
5.設定第一臺合成器操作之后實體顏色改為黃色，自定義顏色為(R=255，G=255，B=0)。
6.第一臺合成器設置:
圖4-6 合成器一設置圖
圖4-7合成器一參數(shù)設置圖
7.第二臺合成器處理過后顏色設置為白色，即(R=255，G=255，B=255)。
圖4-8 合成器二參數(shù)設置圖
第三節(jié) 模型運行及其結果
一、仿真模型
由于本文的模型是以一周為一個模型周期的，因此我們用到Flexsim實驗控制器的這個功能，實驗控制器的參數(shù)設定如圖4-9:
圖4-9 實驗控制器設置圖
運行中的模型截圖4-10。
圖4-10 運行中的模型立體圖
仿真結束時間為604813.30s。
圖4-11 運行中的模型俯視圖
該模型場景運行五次之后，觀察的最終產(chǎn)量為860。如圖4-12:
圖4-12 最終產(chǎn)量圖
二、仿真結果
(一)板材處理器:
由于在該生產(chǎn)線仿真模型中，我們假設的原料供應是得到充分保證的。如圖4-13所示，板材處理器基本上處于滿負荷狀態(tài)，即一直在進行操作。
圖4-13 板材處理器狀態(tài)圖
(二)裁綿器:
從圖4-14可以看出裁綿器有大量空閑，空閑率超過50%。
圖4-14 裁綿器狀態(tài)圖
(三)皮料處理器:
皮料處理器利用率也不高，大部分時間還是處于空閑狀態(tài)。
圖4-15 皮料處理器狀態(tài)圖
(四)噴膠貼綿器:
噴膠貼綿器的工作效率也不高，處理率只有近50%，大部分時間都是在收集。有前面幾個操作器的狀態(tài)可知，由于板材操作器的工作時間過長，導致裁綿器已經(jīng)工作完成而它還沒有操作完成。此外，噴膠貼綿器又是要由板材操作器和裁綿器都工作完后才能將處理過后的材料進行合成，所以它大部分時間都在等待經(jīng)板材操作器處理過后的材料。
圖4-16 噴膠貼綿器狀態(tài)圖
(五)成型安裝器:
成型安裝器的狀態(tài)和上一個噴膠貼綿器狀態(tài)相差不多，原因也相似。由于皮料處理器工作時間相對不是特別長，且工序只有一道，而噴膠貼綿器以及之前的操作不僅操作時間久，而且工序也有兩道，所以成型安裝器這里大部分時間都在等待噴膠處理過后的材料。皮料處理過后的材料也得閑置著，等待著進行合并。
圖4-17 成型安裝器狀態(tài)圖
(六)包裝器:
由于成型安裝器那里大部分時間都在等待，所以會造成包裝器大部分時間都是空閑的，只有等待成型安裝器安裝完成之后才能進行操作，所以利用率不高，空閑率過高。
圖4-18包裝器狀態(tài)圖
第四節(jié) 結果分析以及模型改造
一、結果分析
由上述狀態(tài)圖可以看出，由于板材操作器的處理時間相對于裁綿器和皮料處理器的時間過長，所以導致同一層次的裁綿器和皮料處理器的空閑時間太大，操作率不高。而且，由于板材操作器的處理時間過長，導致噴膠貼綿器的大部分時間都在等待它操作完成。連鎖反應，最后的成型安裝器大部分時間久在等噴膠貼綿器操作結束。這樣以來，最后的包裝器大多時間都是空閑的。只有前一步驟的成型包裝器完成了之后它才運作。
因此，這條生產(chǎn)線的生產(chǎn)瓶頸就在板材操作器那里。由于生產(chǎn)時間過長，導致整條生產(chǎn)線的利用率不高。其他操作器空閑率過大，利用率很低，而且合成器的大部分時間都是在等待。因此，本文的模型改造主要對板材操作器進行改造的。
下圖就可以看出裁綿器后的暫存區(qū)十分擁堵。
圖4-19運行中的模型圖
二、模型改造
針對上述的結果分析，本文對模型進行以下改造:
(一)由于板材操作器是生產(chǎn)瓶頸，所以在模型中增加一臺同類型操作器。此外進行技術革新，使其操作時間簡短，改造后每臺機器的操作時間為300s。
(二)在皮料處理器之后使用一跳傳送帶，并設定速度為1m/s。這樣就使得皮料處理完成之后不會馬上擁堵到暫存區(qū)。
模型改造后的立體圖如下:
圖4-20改造后的模型立體圖
改造后的模型運行中的圖:
圖4-21改造后的模型運行圖
模型運行結果中各操作器的狀態(tài):
板材操作器1:
圖4-22改造后的板材操作器一的狀態(tài)圖
板材操作器2:
圖4-23改造后的板材操作器二的狀態(tài)圖
裁棉器:
圖4-24改造后的裁綿作器的狀態(tài)圖
皮料處理器:
圖4-25改造后的皮料器的狀態(tài)圖
噴膠貼綿器器:
圖4-26改造后的合成器一的狀態(tài)圖
成型安裝器:
圖4-27改造后的合成器二的狀態(tài)圖
包裝器:
圖4-28改造后的包裝器的狀態(tài)圖
最終產(chǎn)量:
圖4-29改造后的最終產(chǎn)量圖
三、 模型改進后的分析
從上面的狀態(tài)圖中可以發(fā)現(xiàn)，各操作器的操作率有明顯提高，并且最終產(chǎn)量提高了將近一倍。原先一次仿真結果產(chǎn)量為860。增加一臺板材處理器之后仿真后的產(chǎn)量為1586，產(chǎn)量增加了84.4%。這個結果十分理想。因此，在設備和人員方面增加投入，換來產(chǎn)量的飛速增長是很值得的。
改造前后的產(chǎn)量比較:
圖4-30改造前的最終產(chǎn)量圖
圖4-31改造后的最終產(chǎn)量圖
第五章 結論與展望
通過對中國圣奧有限公司的沙發(fā)制造車間的生產(chǎn)線調(diào)查，運用Flexsim軟件進行該生產(chǎn)線的模擬仿真，并設置參數(shù)，從最終的仿真結果中發(fā)現(xiàn)該生產(chǎn)線的不足。如板材處理器的生產(chǎn)瓶頸，經(jīng)過仔細分析，最終在板材處理該環(huán)節(jié)上提高其生產(chǎn)能力，即增加一臺板材處理器，分擔部分原材料，并且進行技術革新，使得單板材處理環(huán)節(jié)的處理時間有所剪斷。改造后的模型運行結果十分理想，不僅各個操作器的忙閑率有所提高，處理率增加了，空閑率降低了，最明顯的改進結果就是其最終產(chǎn)量，由原先的860增加到1586，將近增加了一倍，表明使用仿真軟件能夠用方便的找出瓶頸，并且可以明顯的對比改造前后的結果。
實體制造企業(yè)的生產(chǎn)線是一個十分復雜的系統(tǒng)，其決 策變量十分多，并且一般不是單一目標的系統(tǒng)，而是個多目標的系統(tǒng)。此外，會有很多不定性因素，所以單純的數(shù)學方法很難對其進行準確分析并且找出不足。因而對生產(chǎn)線的建模和仿真是必不可少的。Flexsim的特點就是三位可視化效果好，操作也比較簡便，實體類型豐富，數(shù)據(jù)選擇也比較齊全，對于生產(chǎn)線仿真十分適合。
【參考文獻】
[1]王雪蘭,常治斌,唐秋華,朱傳軍,基于Flexsim的混流生產(chǎn)線生產(chǎn)順序仿真[J].湖北汽車工業(yè)學院學報.2007-12,21（4）：50-52
[2]林鑫,基于Flexsim的混合生產(chǎn)線投產(chǎn)方案的研究[J].湖北工業(yè)大學學報.2008-6,23 (3):70-72
[3]鄧子瓊,李小寧,何沛仁,等. 柔性制造系統(tǒng)建模及仿真[M].北京:國防工業(yè)出版社,1993 :12 - 17.
[4]趙建輝, 王. 基于Flexsim 的混流裝配線投產(chǎn)順序的仿真[J].微計算機信息, 2007, 23( 8- 3) : 29- 31.
[5]張衛(wèi)德, 洪森, 徐成. 基于Flexsim 的生產(chǎn)線仿真和應用[J].工業(yè)控制計算機, 2005, 18( 9) : 46- 47.
[6]李曉雪. 基于Flexsim 的生產(chǎn)線的建模與仿真[J].機械工程師, 2007, ( 6) : 90- 91.
[7]程光,鄔洪邁,陳永剛. 工業(yè)工程與系統(tǒng)仿真[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2007 :200.
[8]劉曉萍,劉玉坤,石偉. 物流系統(tǒng)仿真原理與應用[M].北京:中國物資出版社,2005:
90 - 91.
[9]袁軍,羅亞波.基于Flexsim的工藝流程仿真和優(yōu)化[J].湖北工業(yè)大學報.2007-6.22(3):81-82
[10]石偉,鄭曉海. 物流配送中心的系統(tǒng)仿真[J].權威論壇,2006(12):86 - 87.
[11]張漢江,肖偉.輔助自動化立體倉庫設計的可視化物流仿真[J].系統(tǒng)工程, 2006 (3) :15 - 17.
[12]劉利軍,阮建敏.基于仿真的自動化立體倉庫運行效率研究[J].煤礦機械,2006 (10) :66 - 68.
[13]張磽萍。仿真技術及其在生產(chǎn)中的應用 [J]。計算機輔助設計和制造。1995
[14]孫小明．生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真[M]．上海：上海交通大學出版社．2006．
[15]熊光楞，等．仿真技術在制造業(yè)中的應用和發(fā)展[J]．系統(tǒng)仿真報，1999，(6)：145—151．
[16]賈啟君，王鳳岐，郭偉．生產(chǎn)系統(tǒng)的計算機仿真研究[J]．計算機仿真，2003，20(10)：111—113．
[17]汪應洛，系統(tǒng)工程理論、方法與應用[M]。高等教育出版社。1992。
[19]張曉亭．仿真技術及其在生產(chǎn)中的應用[J]．天津大學學報，1997，30(2)：193—198．
[20]張曉萍，劉玉坤。Flexsim 3。0 實用教程[M]。清華大學出版社，2006。
[21]David A。 Tremblay。Using Simulation Technology to Improve Profitability In the Polymer Industry[J]。 Aspen Technology Inc。Ten Canal Park Cambridge MA， 02141-2201
[22]Szykman S，Cagan J．A simulated annealing approach to three•
dimensional component packing[J]．ASME Journal of Mechincal Design，1995，117(2)：308—279．
．北京：清華大學出版社，2005．
致 謝
本學位論文是在我的導師曹玉華老師的親切關懷和悉心指導下完成的。無論是從課題的選擇到論文的完成，都包含了曹老師的細心的指導和不懈的支持。完成論文所需的Flexsim軟件正是通過曹老師的幫助才得以使用，對于完成論文中實證部分起到了至關重要的作用。在論文的完成過程中，曹老師給予了我很多的指導，并指正了我在論文寫作過程的錯誤；在論文完成后，曹老師又幫助我查找了論文中出現(xiàn)的錯誤。在這里謹向曹老師致以最真誠的謝意和崇高的敬意。
