發(fā)布時(shí)間：2023-01-13 03:57:10
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的虛擬制造技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
[摘要]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化、高產(chǎn)、高效、低能耗、無(wú)污染的目標(biāo)，本文從幾個(gè)方面介紹先進(jìn)制造技術(shù)，指明機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向。
[關(guān)鍵詞]先進(jìn)制造技術(shù)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展方向
機(jī)械制造業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)的領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了很多年，積累了許多理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，各個(gè)方面的個(gè)性化需求越來(lái)越強(qiáng)烈。作為已經(jīng)深入到各行各業(yè)并已成為基礎(chǔ)工業(yè)的機(jī)械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。先進(jìn)制造技術(shù)這個(gè)概念的提出為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。雖然這個(gè)名詞沒(méi)有確定的定義，但目前被公認(rèn)的認(rèn)識(shí)是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)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(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷(xiāo)售、使用、服務(wù)的制造全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱(chēng)。它具有如下一些特點(diǎn)：
1．從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類(lèi)社會(huì)的需要。
2．從強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)化分工向模糊分工、一專(zhuān)多能轉(zhuǎn)變，使勞動(dòng)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(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)量。
5．機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為：（1）機(jī)械制造自動(dòng)化。（2）精密工程。（3）傳統(tǒng)加工方法的改進(jìn)與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。
下面對(duì)自動(dòng)化技術(shù)給予論述和展望。機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)自本世紀(jì)20年代出現(xiàn)以來(lái)，經(jīng)歷了三個(gè)階段，即剛性自動(dòng)化、柔性自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化。綜合自動(dòng)化常常與計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算集成制造等概念相聯(lián)系，它是制造技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和信息技術(shù)的綜合，旨在全面提高制造企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率和對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)速度。
一、集成化
計(jì)算機(jī)集成制造（CIMS）被認(rèn)為是21世紀(jì)制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。CIMS作為一個(gè)由若干個(gè)相互聯(lián)系的部分（分系統(tǒng)）組成，通常可劃分為5部分：
1．工程技術(shù)信息分系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE），計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（CAPP），計(jì)算機(jī)輔助工裝設(shè)計(jì)（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(yíng)管理（BM），生產(chǎn)管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），財(cái)務(wù)管理（FM）等。
3．制造自動(dòng)化分系統(tǒng)（MAS）包括各種自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC），加工中心（MC），柔性制造單元（FMS），工業(yè)機(jī)器人（Robot），自動(dòng)裝配（AA）等。
4．質(zhì)量信息分系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)（CAI），計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT），計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制（CAQC），三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）等。
二、智能化
智能制造系統(tǒng)可被理解為由智能機(jī)械和人類(lèi)專(zhuān)家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)在制造過(guò)程中能進(jìn)行智能活動(dòng)，如分析、推理、判斷、構(gòu)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(yīng)性和友好性）。在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，采用模塊化方法，使之具有較大的柔性；對(duì)于人，智能制造強(qiáng)調(diào)安全性和友好性；對(duì)于環(huán)境，要求作到無(wú)污染，省能源和資源充分回收；對(duì)于社會(huì)，提倡合理協(xié)作與競(jìng)爭(zhēng)。
三、敏捷化
敏捷制造是以競(jìng)爭(zhēng)力和信譽(yù)度為基礎(chǔ)，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標(biāo)共同努力來(lái)增強(qiáng)整體競(jìng)爭(zhēng)能力，對(duì)用戶(hù)需求做出快速反應(yīng)，以滿(mǎn)足用戶(hù)的需要。為了達(dá)到快速應(yīng)變能力，虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù)，其核心是虛擬制造技術(shù)，即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)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(jì)90年代初期提出。虛擬制造以系統(tǒng)建模和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，集現(xiàn)代制造工藝、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、信息技術(shù)、并行工程、人工智能、多媒體技術(shù)等高新技術(shù)為一體，是一項(xiàng)由多學(xué)科知識(shí)形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)。虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)制造活動(dòng)中的人、物、信息及制造過(guò)程進(jìn)行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前就采取預(yù)防的措施，從而達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功，來(lái)達(dá)到降低成本、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的目的。
五、綠色制造技術(shù)的應(yīng)用及綠色設(shè)計(jì)
若從節(jié)能、降耗、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的角度出發(fā)，諸如快速成形技術(shù)、并行工程及敏捷制造、虛擬制造、智能制造和網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)制造技術(shù)都可納入綠色制造技術(shù)的應(yīng)用范疇。不過(guò)目前能將綠色制造技術(shù)真正應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)的，也是較為成功的應(yīng)用，只要集中在汽車(chē)、家電等支柱產(chǎn)業(yè)上。如綠色制造技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)上的應(yīng)用。
（1）節(jié)約資源方面：將“綠色燃料”天然氣作為汽車(chē)的能源，它的燃料同汽油相比，CO降低70%，非甲烷類(lèi)降低80%等，同時(shí)也消除了鉛、苯等有害物質(zhì)的產(chǎn)生。
（2）采用新設(shè)計(jì)的加工工藝方面：2000年3月，博世、康明斯、卡特彼勒等國(guó)外著名的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)公司，發(fā)動(dòng)了“綠色柴油機(jī)行動(dòng)”，在技術(shù)上作了較大的改進(jìn)，大大降低了汽車(chē)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(chē)生產(chǎn)企業(yè)，使用新材料來(lái)替代以前使用的石棉、汞、鉛等有害物質(zhì)，采用輕型材料——鋁材制造車(chē)身，使汽車(chē)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(guó)僅汽車(chē)零件回收、拆卸、翻新、出售一項(xiàng)，每年就可獲利數(shù)十億美元。
六、清潔化
上世紀(jì)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(shí),它還迅速與商業(yè)結(jié)合,宣告了基于互聯(lián)網(wǎng)的電子商務(wù)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(luò)化成為一種時(shí)尚,電子商務(wù)也一時(shí)成為學(xué)術(shù)界和實(shí)務(wù)界的熱門(mén)話(huà)題。與此同時(shí),電子商務(wù)的理論研究也受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)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(wù)的虛幻光環(huán)。然而電子商務(wù)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(wù)的真正主體——企業(yè)電子商務(wù)開(kāi)始浮出水面。隨著傳統(tǒng)企業(yè)對(duì)電子商務(wù)的日益重視,電子商務(wù)對(duì)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。理論界和實(shí)務(wù)界也開(kāi)始深入分析和研究這個(gè)問(wèn)題。實(shí)際上,雖然電子商務(wù)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的影響非常顯著,但真正的沖擊是通過(guò)對(duì)基本經(jīng)濟(jì)單位——企業(yè)的影響來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電子商務(wù)對(duì)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(gè)表象,更重要的是,它將引起企業(yè)經(jīng)營(yíng)環(huán)境的重大變遷,深刻影響眾多行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)構(gòu),并進(jìn)而影響企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略和實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略的方式。下面,作者將詳細(xì)分析電子商務(wù)對(duì)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)構(gòu)各要素的影響和作用機(jī)制,以及由此導(dǎo)致的企業(yè)戰(zhàn)略和行業(yè)格局的變化。
一、顧客議價(jià)能力顯著增強(qiáng)
俗話(huà)說(shuō),買(mǎi)的沒(méi)有賣(mài)的精。這句話(huà)很好地描述了交易中的信息不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象。長(zhǎng)期以來(lái),企業(yè)在交易過(guò)程中總是處于信息優(yōu)勢(shì)地位。即使在買(mǎi)方市場(chǎng)為主的過(guò)剩經(jīng)濟(jì)時(shí)代,作為賣(mài)方的企業(yè)依然是交易的主導(dǎo)者。企業(yè)這種優(yōu)勢(shì)地位的建立是基于這樣一個(gè)事實(shí):作為購(gòu)買(mǎi)主力的大多數(shù)消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的基本信息所知非常有限,而且消費(fèi)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(fèi)者幾乎不可能知道牙膏的成分配方、生產(chǎn)成本、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、有無(wú)副作用等方面的情況,而且也不大可能專(zhuān)門(mén)與其他消費(fèi)者討論一下此類(lèi)問(wèn)題。利用這種信息屏障,企業(yè)得以維持較高的利潤(rùn)以及市場(chǎng)的相對(duì)穩(wěn)定。提高消費(fèi)者信息地位的主要途徑就是加強(qiáng)消費(fèi)者之間的聯(lián)合與相互交流。傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)條件下雖然有消費(fèi)者協(xié)會(huì)等自發(fā)組織來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),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(wù)環(huán)境下,信息的傳遞更為方便、廉價(jià)和快捷,消費(fèi)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(huì)與某些產(chǎn)品或服務(wù)相關(guān)聯(lián),所以,每一個(gè)消費(fèi)者的點(diǎn)滴信息都能參與交流,最終結(jié)果就是每個(gè)消費(fèi)者都很容易獲得比較全面的產(chǎn)品信息。出于種種利益驅(qū)動(dòng),社區(qū)主持者還經(jīng)常尋求各種專(zhuān)業(yè)力量的協(xié)助,使消費(fèi)者得到的信息更為準(zhǔn)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(yíng)利性的消費(fèi)者集團(tuán)JohnHagelIII,ArthurG.Armstrong,1997)。例如,許多網(wǎng)站和大學(xué)的BBS上都有數(shù)量眾多的討論區(qū),在相關(guān)版面一般都可以快速地免費(fèi)找到相關(guān)商品的信息。即使是電腦、電器等技術(shù)含量較高的商品,也會(huì)有許多專(zhuān)業(yè)化的講解、質(zhì)量鑒別方法以及其他消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)經(jīng)驗(yàn)可供參考。電子商務(wù)的普及還帶來(lái)了一些新型的信息平臺(tái)。這些平臺(tái)提供實(shí)時(shí)的分類(lèi)商品信息,并進(jìn)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(fèi)網(wǎng)站(如eBay、易趣、雅寶等)都提供廣泛的搜索服務(wù),消費(fèi)者只要輸入簡(jiǎn)單的需求信息,不但可以得到相關(guān)商品的幾乎所有品牌、生產(chǎn)廠商、質(zhì)量特點(diǎn)、各地當(dāng)前零售價(jià)等詳細(xì)信息,還可以看到其他消費(fèi)者的經(jīng)驗(yàn)之談;有的網(wǎng)上銷(xiāo)售商甚至提供自動(dòng)比價(jià)功能,能自動(dòng)搜索其他網(wǎng)站上同一商品的報(bào)價(jià),消費(fèi)者因信息不明而當(dāng)“冤大頭”的可能性大大降低。對(duì)于較大額的需求,許多網(wǎng)站還提供反向拍賣(mài)和集團(tuán)購(gòu)買(mǎi)的形式,代表消費(fèi)者參與交易,進(jìn)一步提高了消費(fèi)者在交易中的地位。由此可見(jiàn),電子商務(wù)雖然沒(méi)有徹底消除信息不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象,但已經(jīng)使不對(duì)稱(chēng)程度大大降低。隨著電子商務(wù)的開(kāi)展,購(gòu)買(mǎi)方作為一支強(qiáng)勢(shì)力量迅速崛起,企業(yè)憑借信息優(yōu)勢(shì)獲取額外利潤(rùn)的能力將大大削弱。對(duì)多數(shù)行業(yè)而言,以賣(mài)方為核心的傳統(tǒng)模式將逐漸改變,企業(yè)與顧客討價(jià)還價(jià)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(yíng)環(huán)境受到影響,企業(yè)為了維持市場(chǎng)地位不得不更加激烈地相互競(jìng)爭(zhēng)。
二、企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)模式多樣化
傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)條件下,企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)以規(guī)模效益的競(jìng)爭(zhēng)為主。規(guī)模優(yōu)勢(shì)一旦確立,其他企業(yè)就很難再對(duì)其形成挑戰(zhàn)。根據(jù)波特的競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略理論,在一個(gè)成熟的市場(chǎng)中,各種規(guī)模的企業(yè)會(huì)形成不同的戰(zhàn)略集團(tuán),每個(gè)戰(zhàn)略集團(tuán)都有不同的市場(chǎng)層次定位,使整體行業(yè)結(jié)構(gòu)保持相對(duì)穩(wěn)定。處于同一戰(zhàn)略集團(tuán)的競(jìng)爭(zhēng)者之間,爆發(fā)激烈競(jìng)爭(zhēng)的可能性很大;而處于不同戰(zhàn)略集團(tuán)的企業(yè)很少爆發(fā)激烈競(jìng)爭(zhēng)。只有在市場(chǎng)處于高速發(fā)展的情況下,才會(huì)發(fā)生企業(yè)之間不管規(guī)模大小都參與全方位競(jìng)爭(zhēng)的局面(MichaelE.Porter,1980)。在傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)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(lǐng)先于大企業(yè)的優(yōu)勢(shì),也無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)占領(lǐng)市場(chǎng),發(fā)展壯大,而大企業(yè)則可以從容地進(jìn)行趕超。例如,在20世紀(jì)六七十年代IBM一直是計(jì)算機(jī)行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。雖然其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手經(jīng)常在產(chǎn)品技術(shù)、服務(wù)方式、功能設(shè)計(jì)等方面超過(guò)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(zhuǎn)化為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。最終,這些創(chuàng)新被IBM以技術(shù)模仿、人才挖取甚至企業(yè)收購(gòu)的方式獲得,反而成為IBM的競(jìng)爭(zhēng)利器。雖然20世紀(jì)80年代IBM在PC機(jī)大潮中遭到重創(chuàng),但其真正原因是領(lǐng)導(dǎo)層的極端保守,實(shí)際上當(dāng)時(shí)IBM仍有足夠的時(shí)間和實(shí)力故伎重演,并重新取得優(yōu)勢(shì)。電子商務(wù)的出現(xiàn)打破了這種競(jìng)爭(zhēng)模式,行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更多地從“大魚(yú)吃小魚(yú)”變?yōu)椤翱祠~(yú)吃慢魚(yú)”,即從單純的規(guī)模效益之爭(zhēng)轉(zhuǎn)向速度效益與規(guī)模效益并重的競(jìng)爭(zhēng)模式。
由于信息的迅速傳播,市場(chǎng)的反應(yīng)速度也明顯加快,領(lǐng)先的產(chǎn)品與服務(wù)創(chuàng)新能迅速被市場(chǎng)接受(JohnM.DeFigueiredo,2001)。再加上一些有利的外部因素,如市場(chǎng)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(xiāo)售渠道的多樣化,一個(gè)能對(duì)市場(chǎng)需求和變化作出快速反應(yīng)并創(chuàng)新出質(zhì)優(yōu)價(jià)廉產(chǎn)品的企業(yè)可以迅速擴(kuò)張,占領(lǐng)市場(chǎng);而規(guī)模較大的企業(yè),如果只會(huì)后發(fā)制人式的模仿而不會(huì)創(chuàng)新,將逐漸被市場(chǎng)淘汰。因此,隨著電子商務(wù)的引入,企業(yè)規(guī)模在提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力方面的作用明顯下降。可見(jiàn),電子商務(wù)為所有企業(yè)提供了一個(gè)全面競(jìng)爭(zhēng)的舞臺(tái)。小企業(yè)可以憑借某一方面的突出優(yōu)勢(shì)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(jī)會(huì)大增,行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)構(gòu)將不再像以前那樣穩(wěn)固,尤其是領(lǐng)先者的地位更難以保持。在這樣的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下,只有致力于不斷創(chuàng)新的企業(yè)才能長(zhǎng)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(jì)中至關(guān)重要的一環(huán),層層的分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)是商品和信息的雙重載體。電子商務(wù)最初就是從流通領(lǐng)域開(kāi)始的,隨著電子商務(wù)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(luò)不再需要多層的中間分銷(xiāo)商,直銷(xiāo)或一級(jí)渠道將成為主要的分銷(xiāo)方式,流通環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)化趨勢(shì)不可避免。這對(duì)傳統(tǒng)的流通企業(yè)可以說(shuō)是一個(gè)滅頂之災(zāi)。比如,以亞馬遜書(shū)店為代表的網(wǎng)上書(shū)店的興起,使美國(guó)的連鎖書(shū)店遭到慘重打擊,獨(dú)立式書(shū)店更是紛紛關(guān)門(mén)。其他產(chǎn)品也有類(lèi)似的現(xiàn)象。流通環(huán)節(jié)對(duì)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略選擇有重要的意義,控制分銷(xiāo)渠道是傳統(tǒng)企業(yè)最重要的競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略之一(MichaelE.Porter,1980)。眾所周知,大規(guī)模的分銷(xiāo)渠道需要花費(fèi)大量的人力物力和較長(zhǎng)的時(shí)間才能建立,而這種渠道一旦建成,就成為一項(xiàng)重要的資源。許多大企業(yè)正是利用自己的分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)控制客戶(hù)群,同時(shí)阻止競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的進(jìn)入。而在電子商務(wù)環(huán)境下,流通方式發(fā)生劇變,建立分銷(xiāo)網(wǎng)的時(shí)間和成本都大大降低,渠道的壟斷性不復(fù)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(jì)算機(jī)廠商花了十幾年的時(shí)間才建立起世界范圍的計(jì)算機(jī)銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò),并一直以此來(lái)阻擋其他競(jìng)爭(zhēng)者的進(jìn)入。然而,電子商務(wù)出現(xiàn)后,以Dell為代表的網(wǎng)上定制直銷(xiāo)模式迅速崛起,在很短時(shí)間內(nèi)就建立起了相當(dāng)規(guī)模的世界網(wǎng)絡(luò)。
在這種極具優(yōu)勢(shì)的新型模式面前,IBM和康柏苦心經(jīng)營(yíng)的傳統(tǒng)銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)在一夜之間就成了食之無(wú)味、棄之可惜的雞肋,個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)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(luò)是電子商務(wù)環(huán)境下流通領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì),這也意味著企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)將突破地域界限,短兵相接。過(guò)去,地理距離曾經(jīng)是許多弱勢(shì)企業(yè)的一道堅(jiān)強(qiáng)屏障,一般產(chǎn)品都有明顯的地域分布,即所謂的“強(qiáng)龍不壓地頭蛇”。但隨著電子商務(wù)的推行和生產(chǎn)要素,如人員、資金和信息的自由流動(dòng),企業(yè)跨地區(qū)甚至跨國(guó)經(jīng)營(yíng)的能力逐漸增強(qiáng),地理屏障也不再不可逾越,弱勢(shì)企業(yè)無(wú)法再憑借地利偏安一隅。電子商務(wù)的這個(gè)特點(diǎn)是一種典型的馬太效應(yīng),優(yōu)勢(shì)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(duì)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(qiáng)者更強(qiáng)、弱者更弱的兩極分化現(xiàn)象。
四、虛擬采購(gòu)改變供應(yīng)鏈管理方式
采購(gòu)是企業(yè)重要的活動(dòng)之一,也是構(gòu)成產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的重要一環(huán)。對(duì)于許多制造業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō),穩(wěn)定的原料供應(yīng)是企業(yè)正常運(yùn)作的必要條件之一,采購(gòu)成本構(gòu)成了產(chǎn)品成本的很大部分。過(guò)去,為了保持生產(chǎn)的穩(wěn)定性,許多企業(yè)以?xún)r(jià)格讓步為代價(jià)建立了長(zhǎng)期的供應(yīng)商關(guān)系。而電子商務(wù)的普及,尤其是BtoB模式的廣泛應(yīng)用,為企業(yè)間交易提供了一個(gè)虛擬的、無(wú)邊界的平臺(tái)。企業(yè)與供應(yīng)商之間的關(guān)系因此變得更加微妙,供求雙方之間的主從關(guān)系變得更加清晰。根據(jù)雙方地位的不同,虛擬采購(gòu)?fù)ǔＳ?種形式。在買(mǎi)方主導(dǎo)的供應(yīng)關(guān)系中,虛擬采購(gòu)?fù)ǔ２捎酶?jìng)價(jià)式采購(gòu)的方式,從而使買(mǎi)方降低了對(duì)長(zhǎng)期合作伙伴的依賴(lài)程度,增加了企業(yè)討價(jià)還價(jià)的能力。如通用電氣、通用汽車(chē)、福特汽車(chē)、Cisco等大型企業(yè)建立的虛擬采購(gòu)市場(chǎng),把供應(yīng)商范圍擴(kuò)大到了全球,簡(jiǎn)化了采購(gòu)流程,降低了采購(gòu)成本,同時(shí)加強(qiáng)了對(duì)采購(gòu)過(guò)程的控制,使自身競(jìng)爭(zhēng)力得以提高。而在賣(mài)方主導(dǎo)的供應(yīng)關(guān)系中,一般采用類(lèi)似于拍賣(mài)的形式,賣(mài)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(chǎng),如Com-merceOne、Ariba、eSteel等等。這種形式往往存在于有眾多買(mǎi)家和眾多賣(mài)家的供求關(guān)系中,供求雙方的地位大致平等,定價(jià)模式與傳統(tǒng)市場(chǎng)類(lèi)似,主要目的是簡(jiǎn)化采購(gòu)流程,降低信息成本。可見(jiàn),電子商務(wù)下的供求關(guān)系同樣呈現(xiàn)出一種強(qiáng)者更強(qiáng)、弱者更弱的馬太效應(yīng)。雖然供求雙方都享受到了信息成本降低帶來(lái)的好處,但獲得的好處并不是對(duì)等的。在電子商務(wù)方式下,供求關(guān)系的主導(dǎo)一方議價(jià)能力得到了增強(qiáng),而從屬的一方地位削弱。由于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)中大多數(shù)的市場(chǎng)都是買(mǎi)方主導(dǎo),總體而言企業(yè)對(duì)供應(yīng)商的議價(jià)能力得到了增強(qiáng)。五、電子商務(wù)增加了虛擬制造的可行性虛擬制造早在20世紀(jì)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(fù)責(zé)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和市場(chǎng)開(kāi)拓,而幾乎所有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)都采用外包的方式來(lái)進(jìn)行。因此,虛擬制造本質(zhì)上是另一種形式的供應(yīng)商關(guān)系。因?yàn)椴恍枰?fù)擔(dān)巨大規(guī)模的生產(chǎn)投資,虛擬制造企業(yè)機(jī)制靈活,對(duì)市場(chǎng)需求反應(yīng)靈敏,有很強(qiáng)的適應(yīng)性。但這種運(yùn)作模式也有致命的弱點(diǎn),就是要求公司具備超強(qiáng)的信息處理能力,能迅速協(xié)調(diào)分布于世界各地的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)活動(dòng)。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(shì)所帶來(lái)的超額利潤(rùn)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。互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)的出現(xiàn),使信息傳遞、儲(chǔ)存、處理的時(shí)間和成本大大降低,從而為虛擬制造的普遍應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了良好的前景。這是因?yàn)閰f(xié)作成本的降低可以使企業(yè)專(zhuān)注于其最為擅長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié),而將弱勢(shì)環(huán)節(jié)交給其他企業(yè)進(jìn)行協(xié)作,以此來(lái)提高經(jīng)營(yíng)效率。因此,虛擬制造的開(kāi)展必然導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)資源的重新配置和產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的重新整合,產(chǎn)業(yè)內(nèi)的專(zhuān)業(yè)化程度更高,產(chǎn)業(yè)鏈的效率也同時(shí)會(huì)得到提高。很明顯,對(duì)崇尚大而全、小而全的傳統(tǒng)企業(yè)來(lái)說(shuō),虛擬制造對(duì)企業(yè)制造系統(tǒng)的構(gòu)造提出了更高的要求,企業(yè)必須專(zhuān)注于自身優(yōu)勢(shì),迅速找準(zhǔn)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(jí)秘書(shū)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(yù)言電子商務(wù)將使企業(yè)進(jìn)入“無(wú)邊界競(jìng)爭(zhēng)”的時(shí)代,認(rèn)為行業(yè)的界限將變得更為寬松,甚至消失,企業(yè)的市場(chǎng)選擇更加自由(ThomasM.Siebel,PatHouse,1999)。從表面上看,企業(yè)進(jìn)入和退出一個(gè)市場(chǎng)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(kāi)一個(gè)書(shū)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(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間;而在電子商務(wù)方式下,只需要建立一個(gè)售書(shū)網(wǎng)站,雇幾個(gè)送書(shū)工人就行了。然而正是這種“無(wú)邊界競(jìng)爭(zhēng)”,使得多數(shù)行業(yè)的進(jìn)入壁壘反而升高。在傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)下,雖然新的市場(chǎng)進(jìn)入者大多沒(méi)有能力在短期內(nèi)勝過(guò)現(xiàn)有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,但通常都能找準(zhǔn)市場(chǎng)空隙分一杯羹。然而,在電子商務(wù)環(huán)境下,雖然進(jìn)入限制少了,但先行者優(yōu)勢(shì)卻擴(kuò)大了,有優(yōu)勢(shì)的企業(yè)可以覆蓋整個(gè)市場(chǎng),留給其他企業(yè)的生存空間很小,新進(jìn)入者只有超越現(xiàn)有競(jìng)爭(zhēng)者才能在行業(yè)內(nèi)立足。因此,雖然有優(yōu)勢(shì)的進(jìn)入者可以迅速在市場(chǎng)中占有一席之地,但不能超越現(xiàn)有競(jìng)爭(zhēng)者的新進(jìn)入者想分一杯羹卻更難了。網(wǎng)絡(luò)界有一句名言:“只有第一,沒(méi)有第二”,說(shuō)明在電子商務(wù)環(huán)境下,單純模仿而不創(chuàng)新是沒(méi)有出路的。還是以書(shū)店為例,如果在傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)條件下,一家新開(kāi)的書(shū)店即使在地段、價(jià)格、質(zhì)量、服務(wù)等方面都不占優(yōu)勢(shì),總也會(huì)吸引一定量的客戶(hù)群,可以慘淡經(jīng)營(yíng);但是,如果是在電子商務(wù)環(huán)境下,這樣的網(wǎng)上書(shū)店很可能連一個(gè)顧客都不會(huì)有。因?yàn)楦鱾€(gè)網(wǎng)上書(shū)店的報(bào)價(jià)和服務(wù)條件就出現(xiàn)在同一個(gè)計(jì)算機(jī)屏幕上,任何理性的消費(fèi)者都不可能選擇一個(gè)各方面都比較差的書(shū)店。與進(jìn)入壁壘不同的是,退出壁壘呈現(xiàn)普遍下降趨勢(shì)。由于電子商務(wù)的應(yīng)用,企業(yè)立足一個(gè)市場(chǎng)的初期投入明顯減少,企業(yè)退出市場(chǎng)的代價(jià)也就相對(duì)變小,不會(huì)難以割舍。進(jìn)入壁壘和退出壁壘的這種相反變化趨勢(shì),最終會(huì)導(dǎo)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(wù)的普及,不但在行業(yè)結(jié)構(gòu)層次上深刻地影響企業(yè)戰(zhàn)略實(shí)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(wù)對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)還是遙遠(yuǎn)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(wù)。由于電子商務(wù)能提供個(gè)性化和全天候的服務(wù),可以預(yù)見(jiàn)在不久的將來(lái),網(wǎng)絡(luò)媒介會(huì)成為顧客的主要購(gòu)買(mǎi)方式之一,企業(yè)為了占領(lǐng)市場(chǎng)不得不緊跟電子商務(wù)的步伐。金融系統(tǒng)、物流配送等一系列經(jīng)濟(jì)服務(wù)部門(mén)和政府政務(wù)逐漸實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,這些都為企業(yè)開(kāi)展電子商務(wù)提供了基礎(chǔ)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的逐漸普及,沒(méi)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(wù)化更是給這些企業(yè)造成了一種不進(jìn)則退的局面,促使他們加速電子商務(wù)化的進(jìn)程。從前面的論述中可以看到,電子商務(wù)不僅僅只是簡(jiǎn)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(chǎng)格局和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)構(gòu)。電子商務(wù)使市場(chǎng)參與者的力量對(duì)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(jī)會(huì)。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō),這既是一次迅速發(fā)展的機(jī)遇,也是一場(chǎng)事關(guān)生死的挑戰(zhàn)。因此,如何明確電子商務(wù)對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的沖擊,把握電子商務(wù)的發(fā)展方向并進(jìn)而正確制定企業(yè)在新環(huán)境下的競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略,是所有企業(yè)面臨的一個(gè)重要課題。
參考文獻(xiàn):
[1]JohnHagelIII,Gain:ExpandingMarketsthroughVirtualCommunities[M]Boston:HarvardBusinessSchoolPress,1997.1018
[2]ThomasM.Siebel,PatHouse.CyberRules.CurrentDoubleday,1999.3046.
論文關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)買(mǎi)技術(shù) 培訓(xùn) 作用
論文摘要:我國(guó)石油行業(yè)發(fā)展迅速，職工的素質(zhì)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(duì)職工的技術(shù)要求越來(lái)越嚴(yán)格。鉆井模擬器采用基于虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬制造技術(shù)，開(kāi)發(fā)過(guò)程運(yùn)用多種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，并結(jié)合了鉆井工程的實(shí)際工藝，改變了原有的鉆井培訓(xùn)方法。作為針對(duì)油田具體情況開(kāi)發(fā)的新型培訓(xùn)系統(tǒng)。鉆井模擬器有著積極的意義。本文重點(diǎn)分析了該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，詳述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在油田培訓(xùn)鉆井井控人員過(guò)程中的作用。
1．引 言
我國(guó)石油行業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況等密不可分，充滿(mǎn)著危機(jī)和挑戰(zhàn)。對(duì)于員工的能力和安全意識(shí)要求很高，傳統(tǒng)的進(jìn)場(chǎng)培訓(xùn)有一定的局限性，例如：職業(yè)培訓(xùn)效果是否良好主要依賴(lài)于教師的水平，培訓(xùn)過(guò)程沒(méi)有明確統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)性差，沒(méi)有可重用性等。可見(jiàn)傳統(tǒng)的培訓(xùn)技術(shù)不但受時(shí)間、空間的限制，而且在人力、資源、經(jīng)費(fèi)、組織實(shí)施等方面都存在很大問(wèn)題。尤其對(duì)于危險(xiǎn)作業(yè)或不具備實(shí)驗(yàn)條件的高級(jí)培訓(xùn)，傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式更是難以實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)培訓(xùn)模式的局限性制約了人們所期望的培訓(xùn)質(zhì)量和培訓(xùn)效率，滿(mǎn)足不了現(xiàn)代社會(huì)的需求。
鉆井模擬器采用虛擬制造技術(shù)的概念，開(kāi)發(fā)過(guò)程基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并結(jié)合了鉆井工程的實(shí)際工藝，改變了原有的鉆井培訓(xùn)方法。它為用戶(hù)提供了起下鉆、鉆進(jìn)、井控和鉆井事故及復(fù)雜情況處理等作業(yè)的操作過(guò)程模擬，主要用于鉆井司鉆、鉆井技術(shù)人員的操作培訓(xùn)和安全培訓(xùn)，并為學(xué)員培訓(xùn)考核提供了教師評(píng)分系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)培訓(xùn)過(guò)程中客觀上無(wú)法解決的技術(shù)難題。作為新型的針對(duì)油田具體情況開(kāi)發(fā)的培訓(xùn)系統(tǒng)，鉆井模擬器有著積極的意義。
2．基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬培訓(xùn)
該設(shè)備是以控制為中心的VM設(shè)備，主要用于鉆井人才的培訓(xùn)。這套虛擬培訓(xùn)設(shè)備運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) ，真實(shí)生動(dòng)的模擬了鉆井工藝流程的細(xì)節(jié)。學(xué)員能夠通過(guò)對(duì)仿真鉆機(jī)設(shè)備的操作，直接觀察到鉆井平臺(tái)上的活動(dòng)以及操作結(jié)果，最終達(dá)到讓培訓(xùn)人員掌握正確操作過(guò)程的效果。虛擬培訓(xùn)有以下特征：
2．1 仿真性
在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下，虛擬培訓(xùn)設(shè)施與真正的培訓(xùn)設(shè)施功能相同，操作方法也一樣，學(xué)員通過(guò)虛擬培訓(xùn)設(shè)施訓(xùn)練技能與現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)基地里同樣方便。這是因?yàn)樘摂M培訓(xùn)環(huán)境無(wú)論是現(xiàn)實(shí)的環(huán)境還是構(gòu)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(yīng)該達(dá)到使受訓(xùn)者難以分辨真假的程度。
2．2 開(kāi)放性
虛擬培訓(xùn)環(huán)境可以為所有受訓(xùn)者在任何時(shí)間、地點(diǎn)提供各種培訓(xùn)的場(chǎng)所。實(shí)際上，虛擬培訓(xùn)環(huán)境的內(nèi)涵是廣泛的，它不同于傳統(tǒng)的培訓(xùn)基地概念，它具備可以進(jìn)行類(lèi)似于傳統(tǒng)培訓(xùn)項(xiàng)目的環(huán)境，但更擅長(zhǎng)的是使學(xué)員置身于培訓(xùn)項(xiàng)目對(duì)象中的逼真環(huán)境。凡是受訓(xùn)者可以通過(guò)有關(guān)器具操作，來(lái)學(xué)習(xí)或訓(xùn)練某種技能的虛擬環(huán)境，并都?xì)w之于虛擬培訓(xùn)環(huán)境。
2．3 超時(shí)空性
虛擬培訓(xùn)環(huán)境具有超時(shí)空的特點(diǎn)，它能夠?qū)⑦^(guò)去世界、現(xiàn)在世界、未來(lái)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(dú)呈現(xiàn)或進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并可隨時(shí)隨地提供給學(xué)員進(jìn)行培訓(xùn)。
2．4 可操作性
受訓(xùn)者可通過(guò)使用專(zhuān)門(mén)設(shè)備，用人類(lèi)的自然技能實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬環(huán)境的物體進(jìn)行操作，就像在現(xiàn)實(shí)世界中一樣。
2．5 對(duì)應(yīng)性
學(xué)員的培訓(xùn)內(nèi)容與虛擬環(huán)境是密切對(duì)應(yīng)的。例如，學(xué)員要學(xué)習(xí)飛行器駕駛技術(shù)，那么虛擬環(huán)境就是飛行器飛行的模擬環(huán)境。對(duì)應(yīng)性將能為受訓(xùn)者設(shè)定各種復(fù)雜的情況，以提高受訓(xùn)者的應(yīng)變能力，從而使得他們?cè)趯?shí)際環(huán)境下能得心應(yīng)手的處理各種情況。另外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能按每個(gè)學(xué)員的基礎(chǔ)和能力，對(duì)應(yīng)性的開(kāi)展個(gè)性化的教育培訓(xùn)。
3．鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景計(jì)算機(jī)顯示的科學(xué)，也是利用計(jì)算機(jī)處理人類(lèi)所能看見(jiàn)的圖景的手段和方法。視景仿真技術(shù)是以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)為理論基礎(chǔ)的三維模型動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)，基本原理是：根據(jù)觀察點(diǎn)及觀察方向?qū)?chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算和實(shí)現(xiàn)，并做到對(duì)三維復(fù)雜環(huán)境中物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)交互控制，產(chǎn)生良好的動(dòng)畫(huà)效果。實(shí)現(xiàn)三維模型視景的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，一方面要求計(jì)算機(jī)硬件有高速運(yùn)算能力和很強(qiáng)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(tái)上取得更好的實(shí)時(shí)動(dòng)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(hù)一個(gè)三維的真實(shí)感視覺(jué)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(xùn)過(guò)程中需要模擬井場(chǎng)環(huán)境和操作結(jié)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(tái)的操作過(guò)程，實(shí)時(shí)模擬出井場(chǎng)環(huán)境的變化和司鉆、井控操作對(duì)鉆井過(guò)程的影響。在現(xiàn)實(shí)的司鉆和井控過(guò)程中，操作錯(cuò)誤和地質(zhì)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(guò)程和事故排除的情況。實(shí)時(shí)地顯示鉆井過(guò)程中的數(shù)據(jù)，計(jì)算參數(shù)。根據(jù)司鉆臺(tái)操作的具體行為，依照物理模型和數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬設(shè)備運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，使得鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的三維動(dòng)畫(huà)過(guò)程更貼近現(xiàn)實(shí)。
鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)需要對(duì)井場(chǎng)設(shè)備、自然環(huán)境、井下情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)模擬，使培訓(xùn)者在培訓(xùn)過(guò)程中除了學(xué)習(xí)操作知識(shí) ，還能更有效、直觀的學(xué)習(xí)到理論知識(shí)。硬件設(shè)施和三維圖形軟件的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了虛擬模擬系統(tǒng) ，培訓(xùn)人員能夠通過(guò)這套虛擬培訓(xùn)設(shè)備完成所有鉆井工作人員所需要的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)際操作技術(shù)。
3．2 實(shí)時(shí)場(chǎng)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(kāi)發(fā)過(guò)程在Windows xP平臺(tái)上，建模部分使用3D MAX完成機(jī)械部件的模擬，模型的管理由3D Explorer~成，并實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)文件的轉(zhuǎn)換導(dǎo)出。程序?qū)δＰ偷目刂朴蒀++Builder6．0實(shí)現(xiàn)，整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程基于OpenGL2．0。
鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)場(chǎng)景組成包括以下幾個(gè)部分：三維圖形實(shí)體模型、鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)控制程序、GLSL編寫(xiě)的渲染效果。
在整個(gè)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(chǎng)景初始化、工藝動(dòng)畫(huà)控制、與主控機(jī)通信、參數(shù)顯示、碰撞處理以及特效渲染。
場(chǎng)景初始化：由于鉆井工藝的復(fù)雜性和虛擬培訓(xùn)的操作性，每個(gè)作業(yè)當(dāng)前場(chǎng)景都有所不同。在一個(gè)新的作業(yè)開(kāi)始前，圖形程序在接收到控制機(jī)發(fā)出的作業(yè)指令后初始化當(dāng)前場(chǎng)景，例如：鉆井平臺(tái)上各操作部件當(dāng)前的數(shù)量、狀態(tài)以及位置。
工藝動(dòng)畫(huà)控制：在完成規(guī)定工藝作業(yè)的過(guò)程中，司鉆控制臺(tái)做出的每一個(gè)動(dòng)作都將轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給主控機(jī)，再由主控機(jī)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(jī)上體現(xiàn)出鉆臺(tái)上各種控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、具體動(dòng)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(jī)通信及參數(shù)顯示：主控機(jī)的設(shè)計(jì)主要由鉆井模擬器設(shè)計(jì)的需求決定，由于這套儀器主要用于虛擬培訓(xùn) ，教師和學(xué)生之間有教與學(xué)的關(guān)系，主控機(jī)能夠提供給教師一個(gè)教育平臺(tái)，提供作業(yè)調(diào)度、控制、評(píng)分等功能，與此同時(shí)，傳遞司鉆控制臺(tái)上發(fā)來(lái)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并把與操作有關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)給圖形機(jī)，即鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)，兩方通信，傳遞參數(shù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在屏幕上顯示操作過(guò)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(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程中是不允許有“穿墻而過(guò)”的狀況發(fā)生的，因此要對(duì)運(yùn)動(dòng)物體作碰撞檢測(cè)的處理。為了遵循模型運(yùn)動(dòng)的真實(shí)感，鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)當(dāng)然也包括碰撞的檢測(cè)與處理部分。
渲染特效：實(shí)現(xiàn)對(duì)火焰 、氣泡 、液體噴涌效果的模擬，使用GLSL實(shí)現(xiàn)電影級(jí)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(shí)感。
3．3 鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)
一個(gè)性能優(yōu)越、功能完備的系統(tǒng)需要在設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)規(guī)劃。這樣，在后期的開(kāi)發(fā)過(guò)程中才能完成高質(zhì)量的軟件項(xiàng)目。鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循面向?qū)ο蟮脑瓌t，在系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和兼容性等方面都有突出的表現(xiàn)。
3．4 系統(tǒng)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)目標(biāo)
鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)要求有以下特點(diǎn)：
1)可以生成高質(zhì)量的圖形，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的可控動(dòng)畫(huà)。
2)圖形的生成快速穩(wěn)定，對(duì)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(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的圖形動(dòng)畫(huà)。
3)提供給用戶(hù)多角度、多視圖的工作窗口，方便用戶(hù)定位觀測(cè)，在操作過(guò)程中既能觀察整個(gè)場(chǎng)面，又能集中觀察工藝作業(yè)下重要部件的工作過(guò)程。
4)建立模型細(xì)致、真實(shí) ，宏觀模型和微觀模型通過(guò)軟件和程序分別建模，真實(shí)感程度高。
經(jīng)過(guò)分析鉆井模擬器視景仿真系統(tǒng)的系統(tǒng)特點(diǎn)后，設(shè)定該系統(tǒng)要達(dá)到以下目標(biāo) ：
可擴(kuò)展性：對(duì)于新模型、新器件、新工藝的增加，方便快捷，可以在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展。
兼容性 ：系統(tǒng)可以用于Windows2000／XP平臺(tái)，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(mǎn)
足要求；系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到反應(yīng)迅速、操作靈敏的功效。
3．5 基于面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設(shè)計(jì)
鉆井模擬器圖形系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于面向?qū)ο蟮?，系統(tǒng)規(guī)模較大，設(shè)計(jì)復(fù)雜?；谠阢@井工藝中涉及到的物體較多，并且各個(gè)物體在不同的方面有不同的特性，因此在設(shè)計(jì)之前，應(yīng)確定設(shè)計(jì)類(lèi)的準(zhǔn)則。對(duì)本系統(tǒng)而言 ，這里關(guān)心的是用物體如何展現(xiàn)工藝流程 ，所有類(lèi)的設(shè)計(jì)應(yīng)該圍繞物體的動(dòng)畫(huà)功能需要來(lái)進(jìn)行。
在鉆井各工藝流程中，大鉤、鉆桿等物體是系統(tǒng)動(dòng)畫(huà)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(lèi)。根據(jù)圍繞物體的運(yùn)動(dòng)功能來(lái)設(shè)計(jì)類(lèi)的思想 ，將液壓大鉗和液壓大鉗的活塞、吊卡的主體和活頁(yè)設(shè)計(jì)成不同的類(lèi)，這樣設(shè)計(jì)不僅可以使動(dòng)畫(huà)更加逼真，還能提高系統(tǒng)靈活性。
關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；展示空間設(shè)計(jì)；教學(xué)設(shè)計(jì)
伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類(lèi)已經(jīng)跨入數(shù)字時(shí)代。虛擬現(xiàn)實(shí)作為一種新興技術(shù)，在很多領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。而在展示空間設(shè)計(jì)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)作為一種非常重要的技術(shù)手段，滲入整個(gè)行業(yè)。其可以有效地解決抽象思維與展示空間設(shè)計(jì)實(shí)體間的聯(lián)系問(wèn)題。讓人身臨其境的感受、體會(huì)展示空間落成后的效果，讓觀者充分理解展示空間設(shè)計(jì)師的意圖，達(dá)到實(shí)效溝通。因此也大大受到展示空間設(shè)計(jì)師們的青睞，并在展示空間設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了初步的應(yīng)用。
1 展示空間設(shè)計(jì)教學(xué)的內(nèi)容和原則
展示空間設(shè)計(jì)是指展示空間在施工建造之前，設(shè)計(jì)者按照施工要求，把使用過(guò)程和施工過(guò)程中存在的問(wèn)題或者可能發(fā)生的問(wèn)題，做好全面的設(shè)計(jì)設(shè)想，擬定好解決這些問(wèn)題的方案，用圖紙表現(xiàn)出來(lái)。而展示設(shè)計(jì)教學(xué)則是將該設(shè)計(jì)過(guò)程放入課堂教學(xué)中，使學(xué)生明白如何實(shí)現(xiàn)展示空間設(shè)計(jì)的優(yōu)化過(guò)程。最終落成，充分滿(mǎn)足使用者的各種要求。下面就展示設(shè)計(jì)教學(xué)的基本原則、展示設(shè)計(jì)教學(xué)的基本內(nèi)容做一闡述。
1.1 展示空間設(shè)計(jì)教學(xué)的基本原則
把抽象的問(wèn)題形象化、具體化，從而讓學(xué)生更快速的理解教師的設(shè)計(jì)意圖、調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，使教學(xué)更有效，使學(xué)生更容易建構(gòu)新知識(shí)。
1.2 展示空間設(shè)計(jì)教學(xué)的基本內(nèi)容
一個(gè)優(yōu)秀的展示空間設(shè)計(jì)作品要求滿(mǎn)足空間環(huán)境的構(gòu)造設(shè)計(jì)和展示空間空間環(huán)境的組合設(shè)計(jì)。要達(dá)到空間環(huán)境的構(gòu)造設(shè)計(jì)和組合設(shè)計(jì)，在展示空間設(shè)計(jì)教學(xué)中，我們更需要做到為學(xué)生創(chuàng)設(shè)有效的情境，讓學(xué)生有強(qiáng)烈的臨場(chǎng)感、沉浸感，從而讓學(xué)生在設(shè)計(jì)作品時(shí)不僅在功能、要求上創(chuàng)造良好的空間環(huán)境以滿(mǎn)足人們生產(chǎn)生活文化等各種活動(dòng)的需要，而且在內(nèi)外形勢(shì)上，創(chuàng)造良好的展示空間形象以滿(mǎn)足人們的審美要求，最終達(dá)到讓課堂教學(xué)更有效的目的。
2 信息時(shí)代展示設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的問(wèn)題
展示空間設(shè)計(jì)教學(xué)是一門(mén)比較新興的學(xué)科，一直以來(lái)不斷發(fā)展和完善，在以往的展示空間設(shè)計(jì)教育中，教師大都是以尺子、圖板、鉛筆、工作模型等來(lái)展開(kāi)的，教師通過(guò)手繪草圖、電腦繪圖（二維或三維）或向?qū)W生展示展示空間的模型，以向?qū)W生傳達(dá)基本的展示設(shè)計(jì)構(gòu)思。這種教學(xué)方法雖然快捷，但是過(guò)多依賴(lài)于二維圖形，對(duì)于二維形體的推敲就顯得捉襟見(jiàn)肘。
3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于展示空間設(shè)計(jì)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)非常有利于以學(xué)習(xí)者為虛擬學(xué)習(xí)情境創(chuàng)設(shè)一個(gè)良好的環(huán)境。 教學(xué)是一門(mén)藝術(shù)，它強(qiáng)調(diào)學(xué)生的獨(dú)特情感體驗(yàn)，要求教師在課堂上能夠引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主、積極的學(xué)習(xí)?？梢赃@樣說(shuō)，情境教學(xué)在課堂教學(xué)實(shí)施過(guò)程中起到非常重要的作用。用情境教學(xué)法也更便于引出新內(nèi)容，通過(guò)構(gòu)建展示空間情境，教師用語(yǔ)言描繪展示空間理論和設(shè)計(jì)理念的同時(shí)，師生能共同進(jìn)入角色，讓學(xué)生在不知不覺(jué)中進(jìn)入新知識(shí)的掌握和學(xué)習(xí)中。
4 虛擬展示空間設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程的組織
學(xué)生完成了以上的知識(shí)和技術(shù)儲(chǔ)備的基礎(chǔ)上，我們?nèi)绾蝸?lái)引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)虛擬展示空間設(shè)計(jì)呢？從教學(xué)方式上，選擇的是任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，有利于學(xué)生克服單向思維，學(xué)會(huì)多向思維，綜合運(yùn)用知識(shí)，不斷增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)分為以下四個(gè)步驟：
第一步：展示計(jì)劃。在這一部分中，教師創(chuàng)建情景，演示整個(gè)展示空間設(shè)計(jì)的任務(wù)。教師通過(guò)創(chuàng)建虛擬展示空間設(shè)計(jì)作品的任務(wù)情景，在情景中理解展示空間設(shè)計(jì)的新問(wèn)題，教師提出總體設(shè)計(jì)目標(biāo)，學(xué)生一邊體驗(yàn)虛擬情景，一邊提取自己知識(shí)結(jié)構(gòu)中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，嘗試用已有的知識(shí)解決教學(xué)情境中的問(wèn)題。從而激發(fā)學(xué)生的探究欲和求知欲。
第二步：分析計(jì)劃。在第一個(gè)步驟中，教師演示的展示空間設(shè)計(jì)總?cè)蝿?wù)一般較繁雜、信息量也較多，學(xué)生不能立刻理解并設(shè)計(jì)出合理方案。這時(shí)需要教師帶領(lǐng)學(xué)生共同分析教學(xué)任務(wù)書(shū)，并讓學(xué)生用自己已有的經(jīng)驗(yàn)將總設(shè)計(jì)任務(wù)分解成一個(gè)個(gè)小任務(wù)，并且這些小任務(wù)要環(huán)環(huán)相扣，滿(mǎn)足展示空間設(shè)計(jì)總?cè)蝿?wù)書(shū)的要求。
第三階段：解決疑問(wèn)。在這個(gè)步驟中，主要目的是讓教師引導(dǎo)學(xué)生，發(fā)揮自身本有的主觀能動(dòng)性，主動(dòng)探究問(wèn)題，將上一步分解出來(lái)的小任務(wù)逐個(gè)完成。這時(shí)學(xué)生需要結(jié)合自己的初始能力，完成新知識(shí)的建構(gòu)，并建立各個(gè)小任務(wù)之間的相互聯(lián)系，然后再去驗(yàn)證，從中獲得完成總?cè)蝿?wù)所需的知識(shí)、能力。
第四階段：效果反饋。學(xué)習(xí)的過(guò)程就是一個(gè)不斷反思、不斷提高的過(guò)程，在探究性學(xué)習(xí)獲得結(jié)果之后，學(xué)生應(yīng)該對(duì)自己的學(xué)習(xí)效果有一個(gè)比較客觀的評(píng)價(jià)。比如：我完成了什么內(nèi)容、完成的效果自己是否滿(mǎn)意、哪些地方還需進(jìn)一步改進(jìn)和提高、是否有更好的方法實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容等。通過(guò)反思，學(xué)生不斷地對(duì)設(shè)計(jì)作品作出調(diào)整和反饋，從而獲得新的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)、豐富經(jīng)驗(yàn)。
總之，在展示空間設(shè)計(jì)教學(xué)的過(guò)程中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行展示空間設(shè)計(jì)，不能單單只建立在虛擬場(chǎng)景基礎(chǔ)上的模像直觀教學(xué)，而缺乏語(yǔ)言準(zhǔn)確性、生動(dòng)性、形象性的表述。如果那樣虛擬場(chǎng)景也僅僅起到一種陳列作用，學(xué)生難以獲得確切的感性認(rèn)知。因而，在展示空間設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生素質(zhì)、教學(xué)環(huán)境等靈活運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬場(chǎng)景，同時(shí)輔以語(yǔ)言直觀教學(xué)，就會(huì)有更好的教學(xué)效果。
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關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)，CAD技術(shù)，應(yīng)用，發(fā)展趨勢(shì)
〔正文〕
機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。同時(shí)，該課程也是工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)必修課。本課程在教學(xué)內(nèi)容方面，著重基本知識(shí)、基本理論和基本方法，在培養(yǎng)實(shí)踐能力方面，著重設(shè)計(jì)構(gòu)思和設(shè)計(jì)技能的基本訓(xùn)練。在本課程學(xué)習(xí)中，綜合運(yùn)用先修課程中所學(xué)的有關(guān)知識(shí)和技能，結(jié)合各種教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)及課程設(shè)計(jì)的基本鍛煉，為順利地過(guò)渡到學(xué)習(xí)有關(guān)專(zhuān)業(yè)課程及進(jìn)行專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)和近機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在學(xué)完機(jī)械設(shè)計(jì)及同類(lèi)課程以后所設(shè)置的一個(gè)重要的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是學(xué)生第一次較全面、規(guī)范地進(jìn)行設(shè)計(jì)訓(xùn)練機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)能力，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的基礎(chǔ)理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)；通過(guò)對(duì)通用機(jī)械傳動(dòng)或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握一般機(jī)械設(shè)計(jì)的程序和方法，樹(shù)立正確的工程設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計(jì)能力等；在課程設(shè)計(jì)實(shí)踐中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)及相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計(jì)算、繪圖、數(shù)據(jù)處理和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方面的能力等。
基于以上認(rèn)識(shí)，結(jié)合近年我校機(jī)械設(shè)計(jì)課程體系、課程內(nèi)容以及立體化教學(xué)模式的改革和重點(diǎn)課程建設(shè)，在學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，主要從機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法和手段的改進(jìn)等方面進(jìn)行了大膽的改革與實(shí)踐，逐步實(shí)施了從手工繪圖到二維AUTOCAD的應(yīng)用最終到三維 CAD的過(guò)渡，在提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和綜合素質(zhì)方面得到了較好的效果。
一. 機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐的現(xiàn)狀
幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人們用手工繪圖來(lái)表達(dá)自己的設(shè)計(jì)理念。圖紙作為工程師的語(yǔ)言，為工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員之間進(jìn)行有效的交流帶來(lái)極大方便。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，手工繪圖已不能滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)計(jì)的要求?，F(xiàn)在，機(jī)械設(shè)計(jì)手段從20世紀(jì)70年代的手工繪圖轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)繪圖，大大提高了繪圖效率和繪圖質(zhì)量。
目前，CAD技術(shù)主要以二維繪圖軟件AUTOCAD為代表，在機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐中只是教會(huì)學(xué)生操作和繪制簡(jiǎn)單的零件圖，而用AUTOCAD繪制裝配圖以及進(jìn)行有關(guān)的工程分析是非常不便的且很難實(shí)現(xiàn)。為此，為了能夠方便地繪制裝配圖，在機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中逐步地采用了CAXA電子圖版、開(kāi)目CAD等二維繪圖軟件作為繪圖工具，輔助完成零部件設(shè)計(jì)。 當(dāng)前，我國(guó)制造業(yè)已全面完成甩圖板工程，二維CAD技術(shù)的普及結(jié)束了手工繪圖的歷史，對(duì)減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益起到了很明顯的作用。隨著技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)正從二維CAD向三維CAD過(guò)渡，有相當(dāng)一部分CAD應(yīng)用較早的企業(yè)已完成了從二維CAD向三維CAD轉(zhuǎn)換，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。企業(yè)需要掌握三維CAD技術(shù)的專(zhuān)業(yè)人才，掌握三維CAD技術(shù)已成為工科院校畢業(yè)生最基本的要求。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)中采用三維 CAD技術(shù)，已成為我們現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)改革的重要內(nèi)容和亟待解決的問(wèn)題。
二. 三維CAD關(guān)鍵技術(shù)
三維CAD造型技術(shù)也稱(chēng)建模技術(shù)，它是CAD技術(shù)的核心。從20世紀(jì)60年代至今，三維建模技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了線框建模、曲面建模、實(shí)體建模、特征建模、參數(shù)化建模、變量化建模，以及當(dāng)今正在研究的產(chǎn)品集成建模、行為建模等發(fā)展過(guò)程。三維CAD以三維造型設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，只要形成了三維模型，各種二維視圖唾手可得。三維CAD技術(shù)在產(chǎn)品的三維造型、虛擬裝配、工程圖生成、動(dòng)態(tài)干涉檢驗(yàn)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)仿真、有限元分析等方面帶來(lái)了革命性得突破，提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。三維設(shè)計(jì)的真正意義不僅僅在于設(shè)計(jì)模型本身，而是設(shè)計(jì)出模型的后處理工作。
三維CAD技術(shù)主要包括以下內(nèi)容：三維造型/三維設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析/仿真、裝配干涉檢驗(yàn)、三維轉(zhuǎn)二維、圖樣檔案管理等?？萍颊撐?。科技論文。利用這種全過(guò)程的三維CAD系統(tǒng)完成設(shè)計(jì)以后，不僅使設(shè)計(jì)對(duì)象的幾何形狀和性能滿(mǎn)足要求，而且使各方面的指標(biāo)（強(qiáng)度、剛度、重量和成本等）都達(dá)到最佳狀態(tài)，這是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助工程分析的根本目的。三維CAD符合設(shè)計(jì)者的思維習(xí)慣，可以充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者創(chuàng)造力和想象力。三維 CAD技術(shù)不僅解決了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程圖繪制的問(wèn)題，更重要的是利用三維CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)，所生產(chǎn)的三維零件可以直接與CAE/CAM/CAPP等CIMS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和銜接，是將來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)圖樣生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)虛擬制造的重要手段。掌握三維CAD技術(shù)的使用，已經(jīng)逐步同使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行文字處理一樣，成為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)人員的一種基本技能。
三、CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著計(jì)算機(jī)性能的提高，網(wǎng)絡(luò)通訊的普及化、信息處理的智能化，CAD三維技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)化)的趨勢(shì)體現(xiàn)在幾個(gè)方面：數(shù)據(jù)模型的規(guī)范化(標(biāo)準(zhǔn)化)、數(shù)據(jù)交換格式的標(biāo)準(zhǔn)化和CAD資源的規(guī)范化等。數(shù)據(jù)模型應(yīng)采用STEP標(biāo)準(zhǔn)體系。隨著STEP標(biāo)準(zhǔn)體系的逐步完善，它對(duì)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(kāi)發(fā)指南?？恳郧暗囊恍?biāo)準(zhǔn)接口已經(jīng)無(wú)法完全滿(mǎn)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(gè)世界難題，在STEP標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，相信這一點(diǎn)能有所突破。
2.智能化。ヌ卣髟煨禿筒問(wèn)設(shè)計(jì)的采用即是智能化方面的進(jìn)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(chǔ)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(lèi)(用戶(hù))一個(gè)更聰明的助手?？萍颊撐?。CAD軟件應(yīng)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(wèn)題，而對(duì)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(dāng)今CAD技術(shù)發(fā)展的又一大趨勢(shì)。CAD技術(shù)不是孤立的。首先，它集成了計(jì)算機(jī)軟硬件、數(shù)據(jù)庫(kù)、外圍設(shè)備、圖形學(xué)、網(wǎng)絡(luò)及各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)。同時(shí)，它又不斷和CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)、CAPP(計(jì)算機(jī)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(shè)想得以實(shí)現(xiàn)。如何構(gòu)造在Internet體系上的CAD/CAM集成化系統(tǒng)將會(huì)是人們追蹤的熱點(diǎn)。特別是在全球經(jīng)濟(jì)一體化的背景下，并行工程、異地設(shè)計(jì)制造等概念的發(fā)展和應(yīng)用，基于網(wǎng)絡(luò)、基于WEB的協(xié)同設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)大受青睞?，F(xiàn)在已有一些標(biāo)準(zhǔn)，如解決異構(gòu)系統(tǒng)平臺(tái)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(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)，已經(jīng)為我們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)的構(gòu)架下，建立協(xié)同設(shè)計(jì)和協(xié)同工作的環(huán)境打下了基礎(chǔ)。
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關(guān)鍵詞：先進(jìn)制造技術(shù)；教學(xué)內(nèi)容；考核方式
【中圖分類(lèi)號(hào)】G712
制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要的支柱產(chǎn)業(yè)，制造技術(shù)的水平和制造業(yè)的實(shí)力反映一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)力水平，決定著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力的強(qiáng)弱。由于傳統(tǒng)的以大批量生產(chǎn)為特征的制造技術(shù)和制造模式已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，從而引發(fā)了制造技術(shù)、制造模式和管理技術(shù)的劇烈變革，先進(jìn)制造技術(shù)就是在這樣的環(huán)境下提出來(lái)的新觀點(diǎn)。先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)在不斷吸收信息技術(shù)及現(xiàn)代化管理技術(shù)等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷(xiāo)售、使用、服務(wù)直至回收的制造全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、敏捷的生產(chǎn)，從而提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的制造技術(shù)的總稱(chēng)。
隨著我國(guó)制造業(yè)的迅猛發(fā)展，先進(jìn)制造技術(shù)和現(xiàn)代管理方法在生產(chǎn)中的應(yīng)用越來(lái)越多，我院機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了《先進(jìn)制造技術(shù)》課程，目的是拓寬學(xué)生專(zhuān)業(yè)視野，掌握制造技術(shù)最新發(fā)展。由于先進(jìn)制造技術(shù)課程涉及的內(nèi)容多，哲理深?yuàn)W，覆蓋面廣等原因，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中理解和掌握比較困難，學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)欠缺，對(duì)學(xué)習(xí)的興趣不高，普遍感到枯燥難懂，學(xué)習(xí)注意力難以持久，因而學(xué)習(xí)效果不好。怎樣使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)學(xué)到更多的知識(shí)，培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段的改革就顯得十分重要。
一、《先進(jìn)制造技術(shù)》課程的特點(diǎn)
1.課程的內(nèi)容多，覆蓋面廣
《先進(jìn)制造技術(shù)》課程的內(nèi)容十分繁雜，覆蓋面廣，包括柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、快速成型技術(shù)、先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)、特種加工技術(shù)、超精加工技術(shù)、納米加工技術(shù)、生物加工技術(shù)和綠色制造等先進(jìn)的制造工藝技術(shù)和成組技術(shù)、并行工程、精益生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)、敏捷制造、虛擬制造、可重構(gòu)制造、網(wǎng)絡(luò)制造、智能制造等先進(jìn)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(yīng)鏈管理和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等先進(jìn)的管理技術(shù)等。
2.課程內(nèi)容上既繼承又發(fā)展，具有動(dòng)態(tài)性
《先進(jìn)制造技術(shù)》課程所講授的內(nèi)容中有很多的先進(jìn)技術(shù)是既繼承又發(fā)展的。如在物料需求計(jì)劃的基礎(chǔ)上，將企業(yè)的經(jīng)營(yíng)、銷(xiāo)售、財(cái)務(wù)、成本管理納入，則發(fā)展為制造資源計(jì)劃，而制造資源計(jì)劃經(jīng)過(guò)擴(kuò)充和進(jìn)一步完善則發(fā)展成為企業(yè)資源計(jì)劃。同時(shí)，隨著時(shí)間的推移，各種先進(jìn)制造技術(shù)不斷吸收各種最新技術(shù)成果，并不斷發(fā)展和創(chuàng)新。故本課程的內(nèi)容也具有動(dòng)態(tài)性，需要不斷地更新。
3.教材內(nèi)容的滯后性
先進(jìn)制造技術(shù)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(shí)，與相關(guān)學(xué)科的最新進(jìn)展相比存在一定的滯后性。因此，授課教師必須及時(shí)檢索、查閱相關(guān)技術(shù)的最新研究成果，并補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中，使學(xué)生能夠掌握制造技術(shù)的最新知識(shí)。
4.教材內(nèi)容的概述性
由于該課程涉及的內(nèi)容多、課時(shí)少（一般為40課時(shí)），對(duì)于每一種先進(jìn)制造技術(shù)，本課程都不能進(jìn)行深入、詳細(xì)的講解，而只介紹其基本原理、特點(diǎn)、應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)等。
二、教學(xué)改革
1.教學(xué)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(qiáng)、素質(zhì)高的高端技能型人才為目標(biāo)，不僅要培養(yǎng)大量能夠勝任現(xiàn)場(chǎng)操作的高技能人才，而且要為潛在的未來(lái)能夠擔(dān)當(dāng)企業(yè)推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)現(xiàn)科技成果轉(zhuǎn)化的高端技能人才營(yíng)造訓(xùn)練環(huán)境。未來(lái)先進(jìn)制造技術(shù)要求從業(yè)者既有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，又有一定的理論知識(shí)和智力技能，必須具有較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，具有對(duì)新知識(shí)、新技術(shù)的快速學(xué)習(xí)、吸收和創(chuàng)造性的應(yīng)用能力，能夠把高新技術(shù)和設(shè)計(jì)成果迅速轉(zhuǎn)化為實(shí)踐、產(chǎn)品，促進(jìn)制造企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新。先進(jìn)制造技術(shù)作為一種動(dòng)態(tài)技術(shù)，不斷吸收各種最新的技術(shù)成果，那么作為介紹先進(jìn)制造技術(shù)的《先進(jìn)制造技術(shù)》課程也應(yīng)該是一門(mén)動(dòng)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(shí)和發(fā)展。另外，由于先進(jìn)制造技術(shù)涉及產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，從市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、加工制造、生產(chǎn)管理、售前售后服務(wù)到產(chǎn)品的回收等方方面面的內(nèi)容，因此先進(jìn)制造技術(shù)課程的內(nèi)容十分龐雜，涉及許多其它學(xué)科的知識(shí)，如管理科學(xué)、電子科學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)等，在短時(shí)間內(nèi)全部掌握是不可能的。對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的安排就顯得尤為重要，先進(jìn)制造技術(shù)包含的內(nèi)容非常廣泛，教學(xué)課時(shí)內(nèi)不能全部介紹，課堂教學(xué)只能選擇有限的部分內(nèi)容講解。重點(diǎn)介紹現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)成形制造技術(shù)、先進(jìn)制造工藝技術(shù)、制造自動(dòng)化、先進(jìn)制造的模式與管理技術(shù)等核心內(nèi)容。同時(shí)，教師應(yīng)注意收集各種先進(jìn)制造技術(shù)最新的研究成果，及時(shí)補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容，確保教學(xué)內(nèi)容的前瞻性。
2.課堂教學(xué)方式
如何增加學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)和新技術(shù)的興趣。要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教師觀與學(xué)生觀，教師不能只單純地傳授知識(shí)，為人師表，把學(xué)生當(dāng)作被動(dòng)受教育的客體。在課堂教學(xué)中，從以教師為中心向以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的轉(zhuǎn)變，從單一的專(zhuān)業(yè)教育向綜合素質(zhì)教育和通識(shí)教育的轉(zhuǎn)變，從以傳授知識(shí)為主向全面地培養(yǎng)能力為主的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變，從封閉式教學(xué)向開(kāi)放式教學(xué)轉(zhuǎn)變。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，確立引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)、激勵(lì)學(xué)生合作學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造學(xué)三個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)。
（1）教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)
知識(shí)更新速度的加快，知識(shí)總量急劇增加，教育的重點(diǎn)要從傳授知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹嘏囵B(yǎng)能力，特別是學(xué)習(xí)能力和思維能力。教師在教學(xué)過(guò)程中，要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)作用，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)認(rèn)知、質(zhì)疑問(wèn)題，重點(diǎn)掌握研究和解決問(wèn)題的思路和方法。注意指導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的思考、歸納、總結(jié)、應(yīng)用，從而了解學(xué)習(xí)過(guò)程，認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)規(guī)律，尋找和總結(jié)適合自己的、靈活而高效的學(xué)習(xí)方法，發(fā)展學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，為學(xué)生的再學(xué)習(xí)和繼續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生明確想學(xué)什么和應(yīng)該知道什么，然后讓學(xué)生選擇自己感興趣的部分內(nèi)容自主學(xué)習(xí)，在課余的時(shí)候收集相關(guān)的新知識(shí)和新技術(shù)，在課堂中給予學(xué)生機(jī)會(huì)講解。學(xué)生選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，掌握了學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)應(yīng)及時(shí)修訂和充實(shí)教學(xué)的內(nèi)容，擴(kuò)大課程教學(xué)資源，提高課堂教學(xué)的柔性。
（2）在課堂上引入案例教學(xué)法
通過(guò)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)例提出需要解決的問(wèn)題，然后介紹解決問(wèn)題的方法，最后總結(jié)必要的結(jié)論和概念，避免傳統(tǒng)的提出概念、解釋概念、舉例說(shuō)明這一知識(shí)學(xué)習(xí)的三段論，這樣可以讓學(xué)生從死啃理論教學(xué)和書(shū)本中走出來(lái)。在課堂上中通過(guò)給定的問(wèn)題情景，鼓勵(lì)學(xué)生以小組活動(dòng)的形式運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)，模擬解決問(wèn)題的方法，通過(guò)討論共同找出結(jié)論。學(xué)習(xí)能力弱的同學(xué)碰到自己解決不好的問(wèn)題時(shí)，可以由能力較強(qiáng)的小組成員討論解決，也可以在其他小組同學(xué)的幫助下完成。小組討論既可以讓學(xué)生互補(bǔ)知識(shí)，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神。
（3）合理應(yīng)用多媒體教學(xué)課件
那種以教師為中心、課堂為中心、書(shū)本為中心的教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代課堂的需要，而多媒體教學(xué)課件能較好地將文字、圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)和視頻信息等眾多媒體的信息集于一體，給學(xué)生提供一個(gè)生動(dòng)逼真、內(nèi)容豐富、交互性好的人機(jī)界面，使學(xué)生的各個(gè)感官能夠同時(shí)接受到大量的教學(xué)信息和豐富的知識(shí)，能培養(yǎng)學(xué)生的想象能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。雖然計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)帶來(lái)了許多新的變化，但多媒體只不過(guò)是學(xué)習(xí)和教學(xué)的-種工具，也不是所有的內(nèi)容都適合應(yīng)用多媒體，教師需要適時(shí)地講解難點(diǎn)和提醒學(xué)生在演示過(guò)程中注意觀察重點(diǎn)，并及時(shí)加以引導(dǎo)、啟發(fā)、歸納和總結(jié)。
（4）培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力
創(chuàng)新能力是21世紀(jì)從業(yè)者的基本要素。要從授課指導(dǎo)思想、學(xué)習(xí)環(huán)境、課程評(píng)估、學(xué)習(xí)氣氛等多種因素考慮，把課堂教育中的不同教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)方法、課外活動(dòng)的作用結(jié)合起來(lái)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)機(jī)和創(chuàng)新精神。教師應(yīng)注意給學(xué)生營(yíng)造不同智力要求又有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題情景，讓學(xué)生通過(guò)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(xué)生以主動(dòng)探究、自主學(xué)習(xí)的空間，通過(guò)各種途徑、形式搜集、整理資料，通過(guò)質(zhì)疑、思考、論證、解決問(wèn)題，得出結(jié)論；采用啟發(fā)式、討論式等多種教學(xué)類(lèi)型和組織形式，注意激發(fā)學(xué)生多方面的思維，使其智力活動(dòng)多樣化、豐富化；給學(xué)生以心理安全的教學(xué)氣氛，鼓勵(lì)和尊重學(xué)生的提出的各種問(wèn)題和想法，讓學(xué)生知道他們的觀點(diǎn)是有價(jià)值的，并從因果關(guān)系上展開(kāi)評(píng)價(jià)。
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(gè)方面。在考核內(nèi)容上盡量涉及先進(jìn)制造技術(shù)的各個(gè)方面，知識(shí)覆蓋面寬，考核內(nèi)容全面，同時(shí)要抓住重點(diǎn)，選擇那些廣泛應(yīng)用于我國(guó)生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)制造技術(shù)，如數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)等。在考核形式上可以采取上課討論、平時(shí)查閱文獻(xiàn)、課后布置作業(yè)、實(shí)踐環(huán)節(jié)、小論文等多種形式，變考知識(shí)為考能力，按照一定比例權(quán)重來(lái)決定本課程的最終成績(jī)，這樣可以改變過(guò)去"一張?jiān)嚲矶ńK身"的局面。同時(shí)給學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時(shí)很大的自由度，鍛煉學(xué)生的查閱文獻(xiàn)、信息獲取，論文寫(xiě)作、實(shí)踐和操作等方面的能力。另外，可以采用合適的方式讓學(xué)生對(duì)本課程進(jìn)行評(píng)價(jià)，一方面對(duì)教師的教學(xué)方法、教學(xué)效果提出一些建設(shè)性的意見(jiàn)，以便教師根據(jù)反饋意見(jiàn)進(jìn)行改進(jìn)；同時(shí)可以根據(jù)課程評(píng)價(jià)內(nèi)容反映學(xué)生對(duì)本課程的參與程度，將其作為考核學(xué)生的一種輔助方式。
三、小結(jié)
先進(jìn)制造技術(shù)具有先進(jìn)性、廣泛性、實(shí)用性、系統(tǒng)集成性和動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)，是在傳統(tǒng)制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)等相互滲透、融合而形成的。《先進(jìn)制造技術(shù)》這門(mén)課程也要隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展而與時(shí)俱進(jìn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方法等方面進(jìn)行改革。使課堂教學(xué)質(zhì)量得到變革性的提高，從而培養(yǎng)出具備更強(qiáng)創(chuàng)新能力、綜合能力、能適應(yīng)環(huán)境變化的高端技能型型人才。
參考文獻(xiàn)：
[1]賈晨輝，馬文鎖，任小中.先進(jìn)制造技術(shù)課程教學(xué)方法研究[J].科技資訊，2009.
筆者所在的國(guó)有大型企業(yè)研究所，研究范圍涵蓋了制造業(yè)鑄鍛、機(jī)加、化工、裝備自動(dòng)化等12個(gè)專(zhuān)業(yè)，在其新材料，新工藝、新技術(shù)、新裝備開(kāi)發(fā)研制及推廣應(yīng)用中，積累了大量科研檔案，特別是近年來(lái)承擔(dān)完成了十余項(xiàng)國(guó)家“863”計(jì)劃、國(guó)際科技合作專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)等。目前已擁有106項(xiàng)專(zhuān)利授權(quán)，制定頒布實(shí)施的國(guó)家、行業(yè)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)近百個(gè)；年發(fā)表科技論文200余篇，在推動(dòng)企業(yè)工藝水平提升、制造技術(shù)進(jìn)步及行業(yè)科技發(fā)展過(guò)程中以每年產(chǎn)生50余項(xiàng)科研項(xiàng)目檔案遞增，傳統(tǒng)的面向文字圖紙信息的結(jié)構(gòu)化關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)已不適應(yīng)多媒體、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)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?，在借鑒企業(yè)檔案管理先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，探索建設(shè)企業(yè)數(shù)字檔案館、構(gòu)建項(xiàng)目管理和檔案信息化管理于一體的PLM 項(xiàng)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(xué)化、規(guī)范化。
2技術(shù)架構(gòu)
2.1 構(gòu)建企業(yè)數(shù)字檔案館建設(shè)平臺(tái)。制造業(yè)檔案信息集成已成為勢(shì)在必行的發(fā)展趨勢(shì)，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(tái)的角色，成為企業(yè)追逐的焦點(diǎn)，而企業(yè)數(shù)字檔案館是適應(yīng)信息社會(huì)日益增長(zhǎng)的對(duì)檔案信息資源管理、利用需求，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)與手段，以電子檔案為對(duì)象，進(jìn)行采集、加工、存儲(chǔ)、管理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)檔案收集、整理、保護(hù)及信息共享的管理系統(tǒng)。通過(guò)PLM信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)以期實(shí)現(xiàn)企業(yè)研發(fā)全過(guò)程管控與檔案信息資源協(xié)同共享的無(wú)縫集成。
2.2實(shí)現(xiàn)以紙介質(zhì)管理中心向電子數(shù)據(jù)為中心管理的轉(zhuǎn)變。以PLM為平臺(tái)建立企業(yè)科研項(xiàng)目BOM管理中心，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，以科研項(xiàng)目為核心，應(yīng)用項(xiàng)目結(jié)構(gòu)與配置管理把與之相關(guān)數(shù)據(jù)及檔案信息資源和過(guò)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(shù)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(guò)工作流管理系統(tǒng)體現(xiàn)其特性
2.3.1擴(kuò)展性。通過(guò)柔性、開(kāi)放的平臺(tái)化建設(shè)和多層分布體系結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)邏輯與使用者界面分開(kāi)，并根據(jù)技術(shù)需求集成相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)集設(shè)計(jì)、仿真、管理于一體，在提供較完善的設(shè)計(jì)管理功能基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)與集成，開(kāi)放通用規(guī)范的API接口。項(xiàng)目資源可方便使用動(dòng)態(tài)權(quán)限管理。在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用分布式資源數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)資源庫(kù)動(dòng)態(tài)擴(kuò)充，借助平臺(tái)API接口，將設(shè)計(jì)、仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。
2.3.2有效性。系統(tǒng)自動(dòng)記錄項(xiàng)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(dòng)保存歷史版本和記錄并有序地動(dòng)態(tài)變化。可確定檔案來(lái)源的真實(shí)性、合法性，并可追溯。通過(guò)系統(tǒng)完整性檢查功能設(shè)置及規(guī)則制定，確保檔案資料完整和沒(méi)有被有意或無(wú)意地篡改。
2.3.3安全性。從技術(shù)、管理和標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)等方面，以積極防御和動(dòng)態(tài)保障為原則，以等級(jí)保護(hù)制度下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為手段，保障系統(tǒng)安全的持續(xù)性。根據(jù)權(quán)限設(shè)置，使非合法授權(quán)者不得使用?？呻S時(shí)進(jìn)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(fù)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(tái)下進(jìn)行協(xié)作，構(gòu)造單一研發(fā)管理和協(xié)同平臺(tái)，協(xié)同筆記簿和線上討論功能支持項(xiàng)目成員合作建立新的文檔，實(shí)時(shí)獲取/交換團(tuán)隊(duì)相關(guān)的意見(jiàn)、記錄、評(píng)論、鏈接和文檔，促進(jìn)知識(shí)共享與創(chuàng)新效率。
3創(chuàng)新實(shí)踐
3.1搭建PLM系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境、基本模型、流程、制度、權(quán)限。針對(duì)科研項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中形成的檔案資料設(shè)置文檔大類(lèi)，規(guī)定圖檔錄入方式、圖紙變更、下載申請(qǐng)等技術(shù)規(guī)范，制定PLM圖文檔管理、錄入、系統(tǒng)權(quán)限劃分、審批流程等相關(guān)使用規(guī)范。
3.2管理推進(jìn)
3.2.1圖檔管理。建立電子數(shù)據(jù)庫(kù)，采用樹(shù)形管理結(jié)構(gòu)，安全、高效進(jìn)行項(xiàng)目檔案資料的存儲(chǔ)、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(jié)構(gòu)清晰，圖檔數(shù)據(jù)由原來(lái)保存在個(gè)人電腦上統(tǒng)一至服務(wù)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(dòng)生成保留版本和臨時(shí)版本，并對(duì)修訂版本進(jìn)行簡(jiǎn)短修改說(shuō)明，實(shí)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(chǔ)上可進(jìn)行借用、引用操作，保持和原有圖紙一致。
3.2.4圖文檔查詢(xún)。根據(jù)查詢(xún)條件，對(duì)系統(tǒng)管理文檔進(jìn)行快速查詢(xún)，減少信息定位時(shí)間，提高研發(fā)效率。
3.2.5清單管理。完成設(shè)計(jì)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(xiàng)目輔助制造CAM、數(shù)字化制造DNC/MES等提供準(zhǔn)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(shí)行電子數(shù)據(jù)電子化審批?？稍诟鞣N格式文件中進(jìn)行紅線批注功能并自動(dòng)歸檔、永久記錄審批過(guò)程意見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化審閱文件。PDM流程滿(mǎn)足多人中任一人審核即可通過(guò)的能力。
3.2.7編碼管理。對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)的各類(lèi)檔案資料，按其屬性自動(dòng)進(jìn)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(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和所有用戶(hù)的操作進(jìn)行細(xì)致完善的記錄，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)建立安全事故有據(jù)可查的證據(jù)。
3.2.9權(quán)限管理。權(quán)限控制分為通過(guò)角色直接賦權(quán)、對(duì)文檔屬性進(jìn)行設(shè)定、在工作流程中權(quán)限設(shè)置三種模式。不同人員工作桌面及產(chǎn)品樹(shù)不同，互相屏蔽，針對(duì)不同人員分配權(quán)限，并進(jìn)行工作記錄以杜絕非法操作。
3.2.10過(guò)程控制。通過(guò)過(guò)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(xiàng)目完成后權(quán)限重置、項(xiàng)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(xiàng)目及圖文檔檢入后的校對(duì)、批準(zhǔn)審核等相互關(guān)聯(lián)、銜接有序的工作方法，設(shè)定項(xiàng)目、圖紙、文檔、圖文檔下載申請(qǐng)、圖文檔打印五類(lèi)審批流程。
4實(shí)施效果及突顯特性
4.1實(shí)施效果。經(jīng)過(guò)近5年的努力，檔案人員協(xié)助對(duì)該所科研項(xiàng)目及其成果（專(zhuān)利、獎(jiǎng)項(xiàng)、論文等）進(jìn)行了PLM系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)施，將所內(nèi)圖文檔分成8大類(lèi)69個(gè)小類(lèi)以及基本流程8個(gè)，建立系統(tǒng)用戶(hù)和注冊(cè)用戶(hù)132人、系統(tǒng)角色36個(gè)、各類(lèi)項(xiàng)目100項(xiàng)、項(xiàng)目資料9706件、業(yè)務(wù)流程模板12個(gè)、運(yùn)行審批流程107個(gè)。并以此形成了以項(xiàng)目為龍頭、以紙介質(zhì)管理中心向電子數(shù)據(jù)為中心管理的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了基于業(yè)務(wù)規(guī)則的科研協(xié)同和電子數(shù)據(jù)自動(dòng)分發(fā)，在線查詢(xún)，推動(dòng)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(zhuǎn)移到基于需求、基于科研過(guò)程、基于知識(shí)發(fā)現(xiàn)與集成形態(tài)為利用者檔案信息服務(wù)的學(xué)科化。為檔案信息資源的科學(xué)保管和開(kāi)發(fā)利用共享平臺(tái)創(chuàng)造了技術(shù)條件，推動(dòng)了檔案安全保障服務(wù)體系由注重檔案實(shí)體靜態(tài)安全向檔案實(shí)體動(dòng)態(tài)使用安全與檔案信息安全并重的轉(zhuǎn)變。隨著科研項(xiàng)目檔案管理的有序推進(jìn)，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(luò)化。根據(jù)系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置可全程資源共享，支持多途徑、多角度檢索和利用方式，滿(mǎn)足各類(lèi)查檔需求。系統(tǒng)可運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下并保證數(shù)據(jù)的一次存儲(chǔ)，支持在網(wǎng)絡(luò)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(luò)環(huán)境下的項(xiàng)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(píng)價(jià)指標(biāo) 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(shì) 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(shì) 6
第三章 仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 7
第一節(jié) 仿真技術(shù)的發(fā)展歷史及其特點(diǎn) 7
一、仿真技術(shù)的發(fā)展歷史 7
二.仿真技術(shù)的特點(diǎn) 7
第二節(jié) 仿真技術(shù)在生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用與分類(lèi) 8
一.仿真技術(shù)的應(yīng)用 8
二.仿真技術(shù)的分類(lèi) 9
第三節(jié) 物流相關(guān)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(guò)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(rèn) 14
六 仿真模型運(yùn)行 14
七 模型運(yùn)行結(jié)果分析 14
第二節(jié) 模型介紹 15
一、圣奧沙發(fā)流水線簡(jiǎn)介 15
二、沙發(fā)制造部工藝流程圖 15
三、模型實(shí)體 16
第三節(jié) 模型運(yùn)行及其結(jié)果 23
一、仿真模型 23
二、仿真結(jié)果 25
第四節(jié) 結(jié)果分析以及模型改造 31
一、結(jié)果分析 31
二、模型改造 32
三、模型改進(jìn)后的分析 38
第五章 結(jié)論與展望 39
參考文獻(xiàn) 40
致 謝 42
第一章 引言
第一節(jié) 研究背景與現(xiàn)狀
近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，我國(guó)加入WTO，企業(yè)面臨巨大的挑戰(zhàn)。物流的現(xiàn)代化越來(lái)越受到人們的關(guān)注。傳統(tǒng)物流是一個(gè)流通與制造過(guò)程的附屬品，其基本任務(wù)僅僅是完成商品流通或制造過(guò)程中物料的物理位置的轉(zhuǎn)移，以確保流通或生產(chǎn)過(guò)程的正常運(yùn)行，因此，物流的各個(gè)功能環(huán)節(jié)長(zhǎng)期以來(lái)是相互分散和孤立的?，F(xiàn)代流通與生產(chǎn)過(guò)程則是更加注重整體的效益。物流作為一個(gè)多因素、多目標(biāo)的復(fù)雜系統(tǒng)，追求其整體的優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)分析問(wèn)題?，F(xiàn)代物流越來(lái)越多的強(qiáng)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(zhì)區(qū)別逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。正式由于現(xiàn)代物流的這一特點(diǎn)，尤其需要運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法對(duì)其進(jìn)行分析研究。
生產(chǎn)線即產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程所經(jīng)過(guò)的路線，即從原料進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)加工、運(yùn)送、裝配、檢驗(yàn)等一系列生產(chǎn)活動(dòng)所構(gòu)成的路線。生產(chǎn)線需要接收和處理大量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、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(yàn)分析和人工調(diào)度不能適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)和現(xiàn)代管理的要求。過(guò)去，一個(gè)企業(yè)有十幾輛、幾十輛車(chē)負(fù)責(zé)產(chǎn)成品的運(yùn)輸。車(chē)輛的調(diào)度完全依靠管理人員、調(diào)度人員的已有經(jīng)驗(yàn)。今后，企業(yè)物流逐步走向社會(huì)化。企業(yè)要降低成本，縮短供貨期，對(duì)物流提出了更高的要求。不僅僅滿(mǎn)足于車(chē)輛的調(diào)配，更需要合理選擇運(yùn)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(wù)的客戶(hù)化，不再有一成不變的計(jì)劃生產(chǎn)，市場(chǎng)不斷變化的生產(chǎn)和供貨，需要管理人員動(dòng)態(tài)調(diào)整計(jì)劃。人工的、經(jīng)驗(yàn)式的管理必須用科學(xué)的控制管理方式代替。系統(tǒng)仿真正是適應(yīng)了物流系統(tǒng)的復(fù)雜化、物流目標(biāo)的多樣化的發(fā)展需要。 人們?cè)谘芯恳粋€(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，通?？梢圆捎脙煞N辦法:一種是直接在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行研究;另一種就是在系統(tǒng)的模型上進(jìn)行研究。在實(shí)際系統(tǒng)上研究固然有其真實(shí)可信的有點(diǎn)，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(shè)備安全的系統(tǒng)時(shí)，不允許在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行試驗(yàn)，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(zāi)害，生態(tài)系統(tǒng)等。
(3)、投資風(fēng)險(xiǎn)過(guò)大。一些重大的工程項(xiàng)目，重大設(shè)備系統(tǒng)很復(fù)雜，投資巨大，不允許在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行破壞性的實(shí)驗(yàn)。
(4)、研究時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。多數(shù)情況下，在實(shí)際系統(tǒng)上研究問(wèn)題往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間。例如研究復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)一般需要數(shù)十年;研究一個(gè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)也至少需要數(shù)天甚至數(shù)月。
(5)、真實(shí)的系統(tǒng)尚未建成。如果希望在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段評(píng)價(jià)方案的優(yōu)劣，顯然無(wú)法在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行。
出于以上主要原因，利用模型來(lái)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(shí)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(yùn)成本；進(jìn)而提高企業(yè)的成本、質(zhì)量、交貨期等各項(xiàng)系統(tǒng)性能指標(biāo)。由于生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)性和隨機(jī)性，數(shù)學(xué)解析方法無(wú)法對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的諸多特征進(jìn)行建模，也就無(wú)法準(zhǔn)確地進(jìn)行投產(chǎn)方案的計(jì)算和優(yōu)化。而系統(tǒng)仿真以相似論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)和時(shí)間序列分析等為理論基礎(chǔ)，能夠真實(shí)地仿真隨即時(shí)間，實(shí)時(shí)模擬生產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性[1]，再現(xiàn)或預(yù)測(cè)所需的生產(chǎn)系統(tǒng)特征。
而Flexsim是一套系統(tǒng)仿真模型設(shè)計(jì)、制作與分析工具軟件。它集計(jì)算機(jī)三維圖像處理技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)為一體，專(zhuān)門(mén)面向制造、物流等領(lǐng)域。運(yùn)用Flexsim系列仿真軟件，可在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立研究對(duì)象的系統(tǒng)三位模型，然后對(duì)模型進(jìn)行各種系統(tǒng)分析和工程驗(yàn)證，最終獲得優(yōu)化設(shè)計(jì)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(guò)仿 真軟件Flexsim建立生產(chǎn)線仿真模型，進(jìn)行物流和調(diào)度仿真，瓶頸設(shè)備和故障分析與生產(chǎn)線能力評(píng)估，為生產(chǎn)線規(guī)劃與布局及生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃制定提供可靠的科學(xué)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(jié)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(guò)程所經(jīng)過(guò)的路線，即從原料進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)加工、運(yùn)送、裝配、檢驗(yàn)等一系列生產(chǎn)活動(dòng)所構(gòu)成的路線。狹義的生產(chǎn)線是按對(duì)象原則組織起來(lái)的，完成產(chǎn)品工藝過(guò)程的一種生產(chǎn)組織形式，即按產(chǎn)品專(zhuān)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(shè)備和各工種的工人，負(fù)責(zé)完成某種產(chǎn)品（零、部件）的全部制造工作，對(duì)相同的勞動(dòng)對(duì)象進(jìn)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(dòng)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(wù)所必需的機(jī)器設(shè)備，機(jī)器設(shè)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(yīng)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(jìn)的生產(chǎn)組織形式；在產(chǎn)品品種規(guī)格較為復(fù)雜，零部件數(shù)目較多，每種產(chǎn)品產(chǎn)量不多，機(jī)器設(shè)備不足的企業(yè)里，采用生產(chǎn)線能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
二、流水式生產(chǎn)線的概念
流水線是指勞動(dòng)對(duì)象按照一定的工藝路線，順序的通過(guò)各個(gè)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(fù)的生產(chǎn)過(guò)程。
流水生產(chǎn)方式是把高度的對(duì)象專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)和勞動(dòng)對(duì)象的平行移動(dòng)方式有機(jī)結(jié)合起來(lái)的一種先進(jìn)的生產(chǎn)組織方式。
單品種流水生產(chǎn)線又稱(chēng)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(shè)備有足夠的復(fù)合。
多對(duì)象流水生產(chǎn)有兩種基本形式。一種是可變流水線，其特點(diǎn)是在計(jì)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(zhuǎn)生產(chǎn)另一種產(chǎn)品。另一種是混合流水線，其特點(diǎn)是:在同一時(shí)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(gè)組一個(gè)組地在流水線上進(jìn)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(guò)程是一個(gè)按照生產(chǎn)工藝安排的有序過(guò)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(shè)備外殼前需要裝上電動(dòng)機(jī)。進(jìn)行生產(chǎn)線平衡時(shí)，除了考慮優(yōu)先約束之外還應(yīng)考慮非生產(chǎn)工藝的約束：
(1)區(qū)域約束。它時(shí)與生產(chǎn)工位布置有關(guān)的限制，分為正區(qū)域約束和負(fù)區(qū)域約束。正區(qū)域約束是指某些確定的作業(yè)要素應(yīng)該彼此就近設(shè)置;負(fù)區(qū)域約束是指作業(yè)要素之間相互干涉，在位置上不應(yīng)靠近的限制條件。
(2)位置約束。在大型的生產(chǎn)線上，如汽車(chē)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(gè)產(chǎn)品（或兩次服務(wù)，或兩批產(chǎn)品）之間的間隔時(shí)間。換句話(huà)說(shuō)，即指完成一個(gè)產(chǎn)品所需的平均時(shí)間。節(jié)拍通常只是用于定義一個(gè)流程中某一具體工序或環(huán)節(jié)的單位產(chǎn)出時(shí)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(shí)間。在流程設(shè)計(jì)中，如果預(yù)先給定了一個(gè)流程每天（或其它單位時(shí)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)到位、某環(huán)節(jié)設(shè)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(gè)瓶子瓶口大小決定著液體從中流出的速度，生產(chǎn)運(yùn)作流程中的瓶頸則制約著整個(gè)流程的產(chǎn)出速度。瓶頸還有可能“漂移”，取決于在特定時(shí)間段內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品或使用的人力和設(shè)備。因此在流程設(shè)計(jì)中和日后的日常生產(chǎn)運(yùn)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(guān)聯(lián)的另一個(gè)概念是流程中的“空閑時(shí)間”（idle time）?？臻e時(shí)間是指工作時(shí)間內(nèi)沒(méi)有執(zhí)行有效工作任務(wù)的那段時(shí)間，可以指設(shè)備或人的時(shí)間。當(dāng)一個(gè)流程中各個(gè)工序的節(jié)拍不一致時(shí)，瓶頸工序以外的其它工序就會(huì)產(chǎn)生空閑時(shí)間。這就需要對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行平衡。制造業(yè)的生產(chǎn)線多半是在進(jìn)行了細(xì)分之后的多工序流水化連續(xù)作業(yè)生產(chǎn)線，此時(shí)由于分工作業(yè)，簡(jiǎn)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(guò)了這樣的作業(yè)細(xì)分化之后，各工序的作業(yè)時(shí)間在理論上，現(xiàn)實(shí)上都不能完全相同，這就勢(shì)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(wú)謂的工時(shí)損失外，還造成大量的工序堆積即存滯品發(fā)生，嚴(yán)重的還會(huì)造成生產(chǎn)的中止。
為了解決以上問(wèn)題就必須對(duì)各工序的作業(yè)時(shí)間平均化，同時(shí)對(duì)作業(yè)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以使生產(chǎn)線能順暢活動(dòng)。“生產(chǎn)線工藝平衡”即是對(duì)生產(chǎn)的全部工序進(jìn)行平均化，調(diào)整各作業(yè)負(fù)荷，以使各作業(yè)時(shí)間盡可能相近。是生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)與作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化必須考慮的最重要的問(wèn)題。生產(chǎn)線工藝平衡的目的是通過(guò)平衡生產(chǎn)線使用現(xiàn)場(chǎng)更加容易理解“一個(gè)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(chǔ)。
第三節(jié) 生產(chǎn)線評(píng)價(jià)指標(biāo)
在生產(chǎn)線平衡中，通常可以使用生產(chǎn)線最終產(chǎn)量、工作時(shí)間、利用率、空閑率、阻塞率等幾個(gè)指標(biāo)來(lái)比較和評(píng)價(jià)生產(chǎn)線平衡的結(jié)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(gè)指標(biāo)。
一、生產(chǎn)線最終產(chǎn)量
生產(chǎn)線的評(píng)價(jià)指標(biāo)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(jìn)前后對(duì)比的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一就是生產(chǎn)線的最終產(chǎn)量。不過(guò)，現(xiàn)實(shí)生活中，企業(yè)還是要考慮到生產(chǎn)成本問(wèn)題。如果生產(chǎn)成本投入很大，相對(duì)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(jī)器的利用率也是一個(gè)很重要的生產(chǎn)線評(píng)價(jià)指標(biāo)，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(jī)器大多時(shí)間都處于空閑或等待之類(lèi)的 非處理狀態(tài)，那就說(shuō)明這條生產(chǎn)線的利用率不高，存在很大的浪費(fèi)。本文中模型的第二個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)就是機(jī)器的利用率，通過(guò)模型改造，使得生產(chǎn)線上的各個(gè)機(jī)器的利用率有大大的提高，充分的使用了其生產(chǎn)能力，沒(méi)有造成浪費(fèi)。
第四節(jié) 生產(chǎn)線物流系統(tǒng)仿真方法的優(yōu)勢(shì)
一、傳統(tǒng)生產(chǎn)線物流分析方法
傳統(tǒng)對(duì)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(shí)體模型，通過(guò)改變其中幾個(gè)瓶頸設(shè)備來(lái)達(dá)到優(yōu)化的目的。這種優(yōu)化在很大程度上來(lái)說(shuō)，沒(méi)有相關(guān)理論為指導(dǎo)，多是從生產(chǎn)實(shí)際中總結(jié)出的一些經(jīng)驗(yàn)中得出的，常常是局部的優(yōu)化，可以說(shuō)只是些修修補(bǔ)補(bǔ)，并不能從根本上解決企業(yè)整體存在的問(wèn)題。針對(duì)企業(yè)優(yōu)化問(wèn)題，目前用的較多的傳統(tǒng)生產(chǎn)線物流分析方法是對(duì)所研究系統(tǒng)建立起相關(guān)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)數(shù)學(xué)工具對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。
而對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行分析的數(shù)學(xué)方法包括有運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)工程等學(xué)科。其內(nèi)容包含有排隊(duì)論、目標(biāo)規(guī)劃法、模糊綜合評(píng)判法、層次分析法、關(guān)系矩陣法等等。不過(guò)類(lèi)似于這些方法，計(jì)算量過(guò)大，而且有些時(shí)候不一定能得出結(jié)果，所以存在一定的弊端。隨著生產(chǎn)系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，越來(lái)越多采用仿真方法。
二、仿真方法的優(yōu)勢(shì)
對(duì)于比較復(fù)雜的工藝流程，僅用數(shù)學(xué)方法往往不能發(fā)現(xiàn)工藝流程中的瓶頸，因而也無(wú)法為系統(tǒng)優(yōu)化提供依據(jù)。因此，需要通過(guò)仿真技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)工藝流程建立仿真模型、設(shè)置參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝流程的仿真，從而找到瓶頸，再通過(guò)優(yōu)化方法消除流程中的瓶頸。因?yàn)閷?duì)物流系統(tǒng)的仿真能將制造廠內(nèi)生產(chǎn)的實(shí)際情況逼真的再現(xiàn)出來(lái)，并結(jié)合虛擬制造、虛擬物流的思想，通過(guò)對(duì)各種模型設(shè)備的工作時(shí)間、利用率、空閑率、阻塞率等的分析，找出制約整個(gè)系統(tǒng)物流的瓶頸因素，再通過(guò)改變相關(guān)制約因素來(lái)達(dá)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(xué)模型優(yōu)化不能真實(shí)、具體、全面地反映系統(tǒng)運(yùn)作情況的缺陷，又巧妙的回避了大量不必要的計(jì)算，操作起來(lái)十分經(jīng)濟(jì)方便。
仿真技術(shù)綜合集成了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、多媒體、軟件工程、信息處理、自動(dòng)控制的多個(gè)高新科技領(lǐng)域的知識(shí)，是以相似原理、信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的專(zhuān)業(yè)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的一門(mén)綜合性技術(shù)?？捎行У慕鉀Q這種多因素、多目標(biāo)、多層次的系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題。
第三章 仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用
第一節(jié) 真技術(shù)的發(fā)展歷史及其特點(diǎn)
一、仿真技術(shù)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(jì)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等理論基礎(chǔ)之上，以計(jì)算機(jī)和其他專(zhuān)用物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)或假想的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，并借助于專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)資料對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析研究，做出決策的一門(mén)綜合性和實(shí)驗(yàn)性的學(xué)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(guó)象棋就是用于仿真古代戰(zhàn)爭(zhēng)的游戲;軍事沙盤(pán)用來(lái)仿真兩軍對(duì)戰(zhàn)的戰(zhàn)略;建筑中用木模研究實(shí)際建筑物的結(jié)構(gòu)與承載性能等。知道20世紀(jì)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(guó)成立了仿真學(xué)會(huì)，1963年出版了仿真領(lǐng)域最具權(quán)威性的學(xué)術(shù)刊物《SIMULATION》后，系統(tǒng)仿真之間變成了一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。
二、仿真技術(shù)的特點(diǎn)
系統(tǒng)仿真技術(shù)是模型(物理的、數(shù)學(xué)的或非數(shù)學(xué)的)的建立、驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)運(yùn)行技術(shù)?，F(xiàn)代仿真技術(shù)的特點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn):
(1)、系統(tǒng)仿真技術(shù)是一門(mén)通用的支撐性的技術(shù)。在決策者們面對(duì)一些重大的，棘手的問(wèn)題時(shí)， 能以其他方法無(wú)法代替的特殊功能， 為其提供關(guān)鍵性的見(jiàn)解和創(chuàng)新的觀點(diǎn)
(2)、系統(tǒng)仿真技術(shù)學(xué)科的發(fā)展具有相對(duì)的獨(dú)立性， 同時(shí)又與光、機(jī)、電、聲， 特別是信息等眾多專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展互為促進(jìn)。因此系統(tǒng)仿真技術(shù)具有學(xué)科面廣、綜合性強(qiáng)、應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?、無(wú)破壞性、可多次重復(fù)、安全、經(jīng)濟(jì)、可控、不受氣候條件和場(chǎng)地空間的限制等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)， 這是其他技術(shù)無(wú)法比擬的。
(3)、系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用緊密相關(guān)。應(yīng)用需求倩影、系統(tǒng)帶技術(shù)、技術(shù)促系統(tǒng)、系統(tǒng)服務(wù)于應(yīng)用，這是一個(gè)辯證的關(guān)系。應(yīng)用需求是推動(dòng)系統(tǒng)仿真技術(shù)發(fā)展的原動(dòng)力， 系統(tǒng)仿真技術(shù)應(yīng)用效益不但與其技術(shù)水平的高低有關(guān)， 還與應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展密切相關(guān)。大量實(shí)例證明， 系統(tǒng)仿真技術(shù)的有效應(yīng)用必須依托于先進(jìn)的仿真系統(tǒng)， 只有服務(wù)于應(yīng)用的仿真系統(tǒng)向前發(fā)展了， 才能帶動(dòng)系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展。
(4)、系統(tǒng)仿真技術(shù)應(yīng)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(shù)的發(fā)展。
第二節(jié) 仿真技術(shù)在生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用與分類(lèi)
一、仿真技術(shù)的應(yīng)用
仿真在生產(chǎn)中的應(yīng)用，主要依賴(lài)于生產(chǎn)力發(fā)展水平的提高。對(duì)簡(jiǎn)單的生產(chǎn)過(guò)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(diǎn)。然而，隨著生產(chǎn)自動(dòng)化水平不斷提高， 生產(chǎn)系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜。生產(chǎn)節(jié)奏越來(lái)越快，生產(chǎn)管理者對(duì)生產(chǎn)改進(jìn)的每一決策，都需謹(jǐn)慎考慮。措施不當(dāng)，往往需付出高昂的代價(jià)。而正是由于系統(tǒng)的復(fù)雜性、快節(jié)奏和柔性，要想預(yù)測(cè)每一種決策給系統(tǒng)帶來(lái)的后果。已是人的大腦無(wú)法勝任的了。仿真技術(shù)正是彌補(bǔ)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(yīng)用，主要有以下幾方面：
1．生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)
在一個(gè)新的生產(chǎn)系統(tǒng)建立時(shí)，往往要對(duì)該生產(chǎn)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。除了其它的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)方法外，仿真是最常用的一種方法。對(duì)新系統(tǒng)建立模型，動(dòng)態(tài)運(yùn)行此模型，從而找到系統(tǒng)方案存在的問(wèn)題。多次修改參數(shù)與運(yùn)行，可以尋求一個(gè)較優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。
2．物料的管理
復(fù)雜、快節(jié)奏的生產(chǎn)系統(tǒng)。物料的管理往往是十分復(fù)雜的。不同的物料管理策略，會(huì)產(chǎn)生不同的效果。策略得當(dāng)，可以保證生產(chǎn)系統(tǒng)均衡的生產(chǎn)，保證物料適時(shí)、適量的供應(yīng)。反之，會(huì)造成生產(chǎn)物流的失調(diào)，或出現(xiàn)積壓浪費(fèi)，或出現(xiàn)供料不足。通過(guò)物料管理策略仿真， 可以確定出最恰當(dāng)?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(shè)備的復(fù)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(huì)嚴(yán)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(shè)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(jiàn)的難題。仿真可以幫助人們迅速 找到生產(chǎn)的瓶頸，通過(guò)采取相應(yīng)措旖，消除瓶頸，協(xié)調(diào)生產(chǎn)。
4．生產(chǎn)計(jì)劃摸擬
企業(yè)、公司在制訂計(jì)劃時(shí)，為了預(yù)測(cè)計(jì)劃下達(dá)后的效果，一般都采用定量分析的方法，通過(guò)分析來(lái)評(píng)價(jià)計(jì)劃的合理性。仿真是定量分析方法中應(yīng)用最廣泛的。
5．生產(chǎn)成本分析
仿真可以模擬生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。如果將成本作為一個(gè)基本變量，生產(chǎn)過(guò)程的模擬可以得到生產(chǎn)成本的統(tǒng)計(jì)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(shù)在其中的應(yīng)用同樣十分廣闊，從原料管理，工具管理，生產(chǎn)設(shè)備規(guī)劃，控制生產(chǎn)吞吐等。
二、仿真技術(shù)的分類(lèi)
系統(tǒng)仿真可以有很多種分類(lèi)方法。
①．按模型的類(lèi)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(shí)現(xiàn)方法和手段及模型的種類(lèi)，可以分為物理仿真和數(shù)學(xué)仿真;
③．根據(jù)人和設(shè)備的真實(shí)程度，可以分為實(shí)況仿真、虛擬仿真和構(gòu)造仿真等;
連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散時(shí)間系統(tǒng)仿真是根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)變化的不同而進(jìn)行分類(lèi)的。連續(xù)系統(tǒng)仿真是指系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)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(shí)間點(diǎn)上發(fā)生變化的系統(tǒng)的方針。在系統(tǒng)仿真技術(shù)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(yīng)用。最為成熟的領(lǐng)域包括自動(dòng)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(xué)的不斷發(fā)展和先進(jìn)制造系統(tǒng)的發(fā)展而逐漸被重視和發(fā)展起來(lái)的。目前，在交通運(yùn)輸管理，誠(chéng)實(shí)規(guī)劃設(shè)計(jì)，庫(kù)存控制，制造物流等領(lǐng)域都開(kāi)展了離散事件系統(tǒng)仿真的理論和應(yīng)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(shí)驗(yàn)研究氣流對(duì)飛機(jī)飛行的影響。數(shù)字仿真則是通過(guò)建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究。數(shù)學(xué)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(lài)于計(jì)算機(jī)，并需要處理大量數(shù)據(jù)，要求能快速計(jì)算，因此數(shù)字仿真是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而形成和不斷成熟起來(lái)的。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，數(shù)字仿真的研究和應(yīng)用在系統(tǒng)仿真中占有越來(lái)越大的比重。
國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家系統(tǒng)仿真技術(shù)的應(yīng)用非常普遍。20世紀(jì)90年代初，美國(guó)提出了22項(xiàng)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)仿真技術(shù)被列為16項(xiàng);美國(guó)國(guó)防部提出了21項(xiàng)國(guó)防關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)仿真技術(shù)被列為第6項(xiàng)。美國(guó)已經(jīng)嚴(yán)格規(guī)定所有重要的武器研究，必須進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)后才可投入正式生產(chǎn)和使用。
根據(jù)20世紀(jì)80年代末的統(tǒng)計(jì)，比人企業(yè)運(yùn)用系統(tǒng)工程解決管理和決策問(wèn)題時(shí)，采用系統(tǒng)仿真方法的已經(jīng)超過(guò)80%。英國(guó)制造業(yè)也普遍采用系統(tǒng)仿真方法解決無(wú)聊控制、人力配置、調(diào)度評(píng)估、投資策略以及均衡生產(chǎn)等問(wèn)題。根據(jù)國(guó)外應(yīng)用統(tǒng)計(jì)，運(yùn)用系統(tǒng)仿真油畫(huà)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃可減少投資約30%，在庫(kù)存控制方面科減少庫(kù)存約15%。
第三節(jié) 物流相關(guān)仿真軟件介紹
一、AutoMod
AutoMod仿真軟件是由美國(guó)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(jì)80年代開(kāi)始研發(fā)，目前已成為國(guó)際上產(chǎn)品較成熟、應(yīng)用較廣泛的仿真軟件之一。 AutoMod的應(yīng)用覆及汽車(chē)、家電、造船、化工、煙草、圖書(shū)等制造業(yè)領(lǐng)域，軍事、核工業(yè)等國(guó)防領(lǐng)域，以及郵政通信、港口、航空、倉(cāng)儲(chǔ)、配送、物料操作等物流及其他服務(wù)行業(yè)和領(lǐng)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(duì)制造系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、物料處理、企業(yè)內(nèi)部物流、港口、車(chē)站、空港、配送中心，以及控制系統(tǒng)等的仿真分析、評(píng)價(jià)和優(yōu)化設(shè)計(jì)等。
二、Arena
Arena是美國(guó)System Modeling公司于1993年開(kāi)始就基于仿真語(yǔ)言SIMAN
及可視化環(huán)境CINEMA研制開(kāi)發(fā)的可視化交互級(jí)城市商業(yè)化仿真軟件，為不同需求的用戶(hù)開(kāi)發(fā)有多種產(chǎn)品類(lèi)型。
作為通用的可視化仿真環(huán)境，Arena的應(yīng)用范圍十分廣泛，集合覆蓋了可視化仿真的所有領(lǐng)域。在物流領(lǐng)域，Arena的應(yīng)用涉及從供應(yīng)商到客戶(hù)的整個(gè)供應(yīng)鏈，包括供應(yīng)商管理、庫(kù)存管理、制造過(guò)程、分銷(xiāo)物流、商務(wù)過(guò)程以及客戶(hù)服務(wù)等。在制造過(guò)程仿真應(yīng)用中，Arena常用來(lái)進(jìn)行四個(gè)方面的仿真分析:①生產(chǎn)過(guò)程中的工藝過(guò)程計(jì)劃、設(shè)備布置等;②生產(chǎn)管理中的生產(chǎn)計(jì)劃、庫(kù)存管理(如庫(kù)存規(guī)劃、庫(kù)存控制機(jī)制)等;③制造過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性、風(fēng)險(xiǎn)性分析，降低成本或輔助企業(yè)投資決策等;④各種先進(jìn)制造模式如虛擬組織與敏捷供應(yīng)鏈管理的可視化仿真等。
三、Extend
Extend系統(tǒng)仿真軟件是由美國(guó)Imagine That公司開(kāi)發(fā)的通用仿真平臺(tái)。Extend目前有連續(xù)、離散、工業(yè)和套裝四個(gè)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(hù)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(xué)校和政府的廣泛認(rèn)可。其應(yīng)用領(lǐng)域包括通訊、制造、服務(wù)、衛(wèi)生、物流和軍事等行業(yè)。
Extend提供了輸入建模、運(yùn)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(hù)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(gè)基于消息傳遞的仿真引擎，提供迅速的模型運(yùn)行機(jī)制和靈活建模機(jī)制。Extend采用2D的建模與仿真顯示功能，建立的模型和方針運(yùn)行都顯示二維的畫(huà)面。Extend的方針運(yùn)行支持及時(shí)的參數(shù)修改，能夠及時(shí)看到修改參數(shù)后的運(yùn)行情況。Extend也停工了專(zhuān)門(mén)的StatFit數(shù)據(jù)你和功能，輔助用戶(hù)進(jìn)行各種類(lèi)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(lái)對(duì)若干不同行業(yè)不同系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真。據(jù)粗略估計(jì)，大約500個(gè)Fortune企業(yè)中的一般為Flexsim的客戶(hù)，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(shè)計(jì)、制作與分析工具軟件。它集計(jì)算機(jī)三維圖像處理技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)為一體，專(zhuān)門(mén)面向制造、物流等領(lǐng)域。運(yùn)用Flexsim系列仿真軟件，可在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立研究對(duì)象的系統(tǒng)三位模型，然后對(duì)模型進(jìn)行各種系統(tǒng)分析和工程驗(yàn)證，最終獲得優(yōu)化設(shè)計(jì)或改造方案。
Flexsim是新一代離散時(shí)間系統(tǒng)仿真的有效工具。面向?qū)ο蟮慕７绞绞沟媒＿^(guò)程更為快捷，只需通過(guò)圖形的拖動(dòng)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(jī)、貨架等，大大方便了用戶(hù)的建模。所建立的物理仿真模 型可以用三維動(dòng)畫(huà)方式表現(xiàn)出來(lái)。
目前，F(xiàn)lexsim軟件已經(jīng)在物流及生產(chǎn)制造領(lǐng)域里成功的進(jìn)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(cāng)儲(chǔ)出入庫(kù)仿真、產(chǎn)品庫(kù)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(jī)場(chǎng)仿真、城市應(yīng)急系統(tǒng)仿真等。
以下是運(yùn)用Flexsim成功解決的一些問(wèn)題：
• 提高設(shè)備的利用率
• 減小等待時(shí)間和排隊(duì)長(zhǎng)度
• 有效分配資源
• 消除缺貨問(wèn)題
• 把故障的負(fù)面影響減至最低
• 把廢棄物的負(fù)面影響減至最低
• 研究可替換的投資概念
• 決定零件經(jīng)過(guò)的時(shí)間
• 研究降低成本計(jì)劃
• 建立最優(yōu)批量和工件排序
• 解決物料發(fā)送問(wèn)題
• 研究設(shè)備預(yù)置時(shí)間和改換工具的影響
• 優(yōu)化貨物和服務(wù)的優(yōu)先次序與分派邏輯
• 在系統(tǒng)全部行為和相關(guān)作業(yè)中訓(xùn)練操作人員
• 展示新的工具設(shè)計(jì)和性能
• 管理日常運(yùn)作決策
Flexsim采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，并具有3D顯示功能。建?？旖莘奖愫惋@示能力強(qiáng)是Flexsim仿真軟件的重要特點(diǎn)。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(gòu)建、虛擬現(xiàn)實(shí)顯示、運(yùn)行模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)、對(duì)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化、生成3D動(dòng)畫(huà)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(guò)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(duì)仿真過(guò)程中不必要細(xì)節(jié)的糾纏，突出問(wèn)題的重點(diǎn)。
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(guān)的數(shù)據(jù)以及反應(yīng)系統(tǒng)各部分之間關(guān)系的數(shù)據(jù):包括各個(gè)生產(chǎn)線的相互關(guān)系、生產(chǎn)時(shí)間、準(zhǔn)備時(shí)間、加工零件路徑關(guān)系等。這是保證以后Flexsim生產(chǎn)線模型能真正反映真實(shí)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(lèi)資源來(lái)模擬生產(chǎn)線設(shè)備及產(chǎn)品。
四、建立系統(tǒng)的邏輯模型
通過(guò)connect 屬性連接各實(shí)體， 以及對(duì)各實(shí)體參數(shù)的設(shè)置及編程， 實(shí)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(rèn)
確認(rèn)是確定模型是否正確代表實(shí)際系統(tǒng)，把模型及其特性與現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)及其特性比較的全過(guò)程。對(duì)模型的確認(rèn)工作往往是通過(guò)對(duì)模型的矯正來(lái)完成，比較模型和實(shí)際系統(tǒng)的特性是一個(gè)迭代的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程重復(fù)進(jìn)行直到認(rèn)為模型準(zhǔn)確為止。
六、仿真模型運(yùn)行
仿真運(yùn)行就是將系統(tǒng)的仿真模型放在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中了解模型對(duì)各種不同的輸入數(shù)據(jù)以及不同的仿真機(jī)制輸出響應(yīng)的情況。
七、模型運(yùn)行結(jié)果分析
對(duì)仿真結(jié)果分析是確定仿真實(shí)驗(yàn)中所獲得的數(shù)據(jù)是否合理和充分，是否滿(mǎn)足系統(tǒng)的目標(biāo)要求，同時(shí)將仿真結(jié)果整理成報(bào)告，確定比較系統(tǒng)不同方案的準(zhǔn)則、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和問(wèn)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(jiǎn)介
本模型以圣奧集團(tuán)有限公司旗下的沙發(fā)流水線為實(shí)體模型。圣奧現(xiàn)有各類(lèi)沙發(fā)共33款，其中6款為外購(gòu)產(chǎn)品，25款為自行研發(fā)生產(chǎn)，淘汰2款。主要產(chǎn)品類(lèi)別有: 厚重、氣派沙發(fā)系列；高層主管(皮質(zhì)) 穩(wěn)重、時(shí)尚、簡(jiǎn)約沙發(fā)系列；各階層(皮質(zhì)及仿皮)貴賓、休閑沙發(fā)系列:訪客、會(huì)客(布藝及皮質(zhì))。
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(lái)料檢驗(yàn)、材料入庫(kù)、開(kāi)料、釘架、打帶、裁綿、裁剪、車(chē)縫、噴膠貼綿、成型安裝、包裝。而開(kāi)料、釘架和打帶是對(duì)板材進(jìn)行處理的。裁綿和車(chē)縫是對(duì)皮料進(jìn)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(shí)體
表4-1 模型實(shí)體介紹
模型元素 系統(tǒng)元素 備注
Flowitem 原料 默認(rèn)生成原料
Processor
機(jī)器 進(jìn)行不同的參數(shù)定義以表征不同機(jī)器組中的機(jī)器
Queue 暫存區(qū) 暫時(shí)存放貨物的區(qū)域
Conveyor 傳送帶 用來(lái)傳送被加工對(duì)象
Source 原材料庫(kù) 原材料的始發(fā)處
Sink 成品庫(kù) 原料加工后的最終去向
(一)加工工藝及設(shè)備:
開(kāi)料------根據(jù)產(chǎn)品、設(shè)計(jì)、工藝技術(shù)要求畫(huà)板、用開(kāi)料鋸、帶鋸將板材鋸成所需求規(guī)格形狀(數(shù)量、品質(zhì))，機(jī)械設(shè)備及工具:帶鋸機(jī)、推臺(tái)鋸、橫截鋸、壓刨機(jī)。
開(kāi)綿------根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)、樣板要求，用電剪將海綿簡(jiǎn)稱(chēng)所需求規(guī)格的產(chǎn)品部件，機(jī)械設(shè)備及工具:電剪
裁剪------根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)備及工具:電剪，剪刀
車(chē)縫------根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，對(duì)各型號(hào)的產(chǎn)品進(jìn)行縫合，機(jī)械設(shè)備及工具:縫紉機(jī)、鎖邊機(jī)、雙針機(jī)
釘架------根據(jù)工藝技術(shù)要求，對(duì)已開(kāi)好的料進(jìn)行拼接，機(jī)械設(shè)備及工具:馬釘槍、直釘槍
貼綿------根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，對(duì)已釘好的沙發(fā)架加貼海綿、造型
成型------對(duì)已貼好綿的沙發(fā)進(jìn)行們皮和組裝，對(duì)沙發(fā)進(jìn)行初步的成型
安裝------根據(jù)工藝要求對(duì)需要組裝的產(chǎn)品進(jìn)行安裝固定以達(dá)到工藝要求
包裝------根據(jù)工藝要求對(duì)檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品進(jìn)行包裝以達(dá)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(duì)板材的操作步驟(開(kāi)料-釘架-打帶)合并為一個(gè)過(guò)程，簡(jiǎn)稱(chēng)為板材操作，假定存在一板材處理器，能完成此三個(gè)程序。同理，將對(duì)皮料進(jìn)行操作的步驟(剪裁-車(chē)縫)合并為一個(gè)過(guò)程，簡(jiǎn)稱(chēng)為皮料處理器。由于貼綿過(guò)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(gè)流程一個(gè)人負(fù)責(zé)的。所以因?yàn)槲野褜?duì)板材的處理合并為一個(gè)流程，所以設(shè)定有1個(gè)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(chē)間生產(chǎn)線機(jī)器與操作人員明細(xì)表
機(jī)器名稱(chēng) 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(cāng)庫(kù)取材料。由于生產(chǎn)線流程中有來(lái)料檢驗(yàn)這一步驟，我假設(shè)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(jī)發(fā)送。而與發(fā)生器連接的第一個(gè)暫存區(qū)是存放合格品的，第二個(gè)暫存區(qū)是存放不合格品的，進(jìn)入生產(chǎn)線的原材料是由第一個(gè)暫存區(qū)發(fā)出的，因此就不存在有出現(xiàn)有次品進(jìn)入生產(chǎn)線的問(wèn)題。板材處理的總時(shí)間為各步驟的總和(即開(kāi)料時(shí)間+釘架時(shí)間+打帶時(shí)間)為702s。裁綿時(shí)間為78s，皮料處理時(shí)間(即裁剪時(shí)間+車(chē)縫時(shí)間)為367s。當(dāng)板材和綿料都處理完畢后，以1:1的比例進(jìn) 行噴膠貼綿操作，該過(guò)程處理時(shí)間為345s。完成后，與處理完畢的皮料進(jìn)行成型安裝，需要時(shí)間380s。最后進(jìn)行成品包裝，需時(shí)256s。當(dāng)上述步驟都完成后，將成品入庫(kù)。
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(yùn)行時(shí)間:
假定沙發(fā)生產(chǎn)線是一周7天都工作，每天工作時(shí)間為24個(gè)小時(shí)，采用班組輪換制度進(jìn)行運(yùn)作。總計(jì)一次仿真時(shí)間為168小時(shí)(7*24=168)，即604800s(168*60*60=604800s)。
(四)參數(shù)設(shè)置:
1.發(fā)生器source的參數(shù)設(shè)置為服從正態(tài)分布，均值為50，方差為2。
2.操作器處理時(shí)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(lái)料檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，我假定來(lái)自原料倉(cāng)庫(kù)的材料合格率為99%，所以在發(fā)生器的臨時(shí)實(shí)體流分頁(yè)中的送往端進(jìn)行設(shè)定。如圖4-5:
圖4-5 發(fā)生器參數(shù)設(shè)置圖
5.設(shè)定第一臺(tái)合成器操作之后實(shí)體顏色改為黃色，自定義顏色為(R=255，G=255，B=0)。
6.第一臺(tái)合成器設(shè)置:
圖4-6 合成器一設(shè)置圖
圖4-7合成器一參數(shù)設(shè)置圖
7.第二臺(tái)合成器處理過(guò)后顏色設(shè)置為白色，即(R=255，G=255，B=255)。
圖4-8 合成器二參數(shù)設(shè)置圖
第三節(jié) 模型運(yùn)行及其結(jié)果
一、仿真模型
由于本文的模型是以一周為一個(gè)模型周期的，因此我們用到Flexsim實(shí)驗(yàn)控制器的這個(gè)功能，實(shí)驗(yàn)控制器的參數(shù)設(shè)定如圖4-9:
圖4-9 實(shí)驗(yàn)控制器設(shè)置圖
運(yùn)行中的模型截圖4-10。
圖4-10 運(yùn)行中的模型立體圖
仿真結(jié)束時(shí)間為604813.30s。
圖4-11 運(yùn)行中的模型俯視圖
該模型場(chǎng)景運(yùn)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(jié)果
(一)板材處理器:
由于在該生產(chǎn)線仿真模型中，我們假設(shè)的原料供應(yīng)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(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)，即一直在進(jìn)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(guò)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(shí)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(shí)間都是在收集。有前面幾個(gè)操作器的狀態(tài)可知，由于板材操作器的工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致裁綿器已經(jīng)工作完成而它還沒(méi)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(guò)后的材料進(jìn)行合成，所以它大部分時(shí)間都在等待經(jīng)板材操作器處理過(guò)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(gè)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(shí)間相對(duì)不是特別長(zhǎng)，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(shí)間久，而且工序也有兩道，所以成型安裝器這里大部分時(shí)間都在等待噴膠處理過(guò)后的材料。皮料處理過(guò)后的材料也得閑置著，等待著進(jìn)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(shí)間都在等待，所以會(huì)造成包裝器大部分時(shí)間都是空閑的，只有等待成型安裝器安裝完成之后才能進(jìn)行操作，所以利用率不高，空閑率過(guò)高。
圖4-18包裝器狀態(tài)圖
第四節(jié) 結(jié)果分析以及模型改造
一、結(jié)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(shí)間相對(duì)于裁綿器和皮料處理器的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，所以導(dǎo)致同一層次的裁綿器和皮料處理器的空閑時(shí)間太大，操作率不高。而且，由于板材操作器的處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致噴膠貼綿器的大部分時(shí)間都在等待它操作完成。連鎖反應(yīng)，最后的成型安裝器大部分時(shí)間久在等噴膠貼綿器操作結(jié)束。這樣以來(lái)，最后的包裝器大多時(shí)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(yùn)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致整條生產(chǎn)線的利用率不高。其他操作器空閑率過(guò)大，利用率很低，而且合成器的大部分時(shí)間都是在等待。因此，本文的模型改造主要對(duì)板材操作器進(jìn)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(yùn)行中的模型圖
二、模型改造
針對(duì)上述的結(jié)果分析，本文對(duì)模型進(jìn)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(tái)同類(lèi)型操作器。此外進(jìn)行技術(shù)革新，使其操作時(shí)間簡(jiǎn)短，改造后每臺(tái)機(jī)器的操作時(shí)間為300s。
(二)在皮料處理器之后使用一跳傳送帶，并設(shè)定速度為1m/s。這樣就使得皮料處理完成之后不會(huì)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(yùn)行中的圖:
圖4-21改造后的模型運(yùn)行圖
模型運(yùn)行結(jié)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(jìn)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(jié)果產(chǎn)量為860。增加一臺(tái)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(gè)結(jié)果十分理想。因此，在設(shè)備和人員方面增加投入，換來(lái)產(chǎn)量的飛速增長(zhǎng)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(jié)論與展望
通過(guò)對(duì)中國(guó)圣奧有限公司的沙發(fā)制造車(chē)間的生產(chǎn)線調(diào)查，運(yùn)用Flexsim軟件進(jìn)行該生產(chǎn)線的模擬仿真，并設(shè)置參數(shù)，從最終的仿真結(jié)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(guò)仔細(xì)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(tái)板材處理器，分擔(dān)部分原材料，并且進(jìn)行技術(shù)革新，使得單板材處理環(huán)節(jié)的處理時(shí)間有所剪斷。改造后的模型運(yùn)行結(jié)果十分理想，不僅各個(gè)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(jìn)結(jié)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(duì)比改造前后的結(jié)果。
實(shí)體制造企業(yè)的生產(chǎn)線是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，其決 策變量十分多，并且一般不是單一目標(biāo)的系統(tǒng)，而是個(gè)多目標(biāo)的系統(tǒng)。此外，會(huì)有很多不定性因素，所以單純的數(shù)學(xué)方法很難對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確分析并且找出不足。因而對(duì)生產(chǎn)線的建模和仿真是必不可少的。Flexsim的特點(diǎn)就是三位可視化效果好，操作也比較簡(jiǎn)便，實(shí)體類(lèi)型豐富，數(shù)據(jù)選擇也比較齊全，對(duì)于生產(chǎn)線仿真十分適合。
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致 謝
本學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師曹玉華老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。無(wú)論是從課題的選擇到論文的完成，都包含了曹老師的細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。完成論文所需的Flexsim軟件正是通過(guò)曹老師的幫助才得以使用，對(duì)于完成論文中實(shí)證部分起到了至關(guān)重要的作用。在論文的完成過(guò)程中，曹老師給予了我很多的指導(dǎo)，并指正了我在論文寫(xiě)作過(guò)程的錯(cuò)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(cuò)誤。在這里謹(jǐn)向曹老師致以最真誠(chéng)的謝意和崇高的敬意。
