（农业机械化工程专业论文）基于敏捷制造的信息编码系统的研究.pdf

摘要 摘要 信息技术的高速发展产生了一批新的制造哲理和制造技术，敏捷制造作为一种现代的制 造技术，在国内外得到了广泛的应用。敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ) 过程是通过计算机网络， 把多个地理位置上分散的企业有机地结合起来，组成动态联盟( v i r t u a le n t e r p r i s e ) ，实现产品的 高质量、低成本、短生产周期。以满足日趋激烈的市场竞争。敏捷制造过程中，信息资源的 开发和共享是其中核心内容。但是由于敏捷制造中的信息资源是分散的，增加了信息交换的 难度，给信息资源共享带来了困难，从而阻碍了敏捷制造的实施。 本论文以敏捷制造模式的信息资源为对象，研究了信息系统的理论、技术和方法，并开发 了基于敏捷制造的信息编码系统，为开展敏捷制造下的信息化建设提供有益的参考和借鉴。 主要研究内容如下： ( 1 ) 信息编码系统理论研究 在分析国内外信息编码系统现状的基础上，研究了信息分类编码系统及其相关理论，包 括信息编码的基本原理和方法以及信息编码系统的技术和设计程序。 ( 2 ) 敏捷制造对信息编码系统的需求分析 研究了敏捷制造的内涵、特征、体系结构、实现技术、发展方向，在此基础上分析了信 息编码系统在敏捷制造中的重要地位，研究了敏捷制造模式对信息编码系统的需求。 ( 3 ) 基于敏捷制造的信息编码系统的设计和开发 研究基于a s p n e t 三层结构的信息编码系统的总体方案和系统构架的设计模型，包括系 统体系结构设计、功能结构模型设计、数据库设计以及系统具体实现，包括标准管理、规则 管理、编码生成、代码审核、用户管理等模块。 关键词：信息编码敏捷制造动态联盟面向对象技术 两南大学硕+ 学何论文 a b s t r a c t t h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yh a sb r o u g h tan u m b e ro fn e wm a n u f a c t u r i n g p h i l o s o p h i e sa n dm a n u f a c t u r i n gt e c h n i q u e s a s am o d e r nm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g y ， a g i l e m a n u f a c t u r i n gh a sb e e nu s e dm o r ea n dm o r ew i d e l yb o t ha th o m ea n da b r o a d a g i l em a n u f a c t u r i n g p r o c e s si st oc o m b i n ean u m b e ro fd i s p e r s e de n t e r p r i s e st of o r mav i r t u a le n t e r p r i s et h r o u g ht h e c o m p u t e rn e t w o r k ，i no r d e rt oa c h i e v eh i g h - q u a l i t yp r o d u c t s ，l o w e rc o s t so f p r o d u c t i o n ，s h o r e n p r o d u c t i o nc y c l ea n dt om e e tt h ei n c r e a s i n g l yk e e nm a r k e tc o m p e t i t i o n t h ed e v e l o p m e n ta n d s h a r i n go fi n f o r m a t i o nr e s o u r c ei st h ec o r e si na g i l em a n u f a c t u r i n gp r o c e s s h o w e v e r ，t h e i n f o r m a t i o ni 1 1t h ea g i l em a n u f a c t u r i n gr e s o u r c e si ss c a t t e r e d w h i c hi n c r e a s e dt h ed i f f i c u l t yo f e x c h a n g i n ga n ds h a r i n go fi n f o r m a t i o nr e s o u r c e s ，t h u si m p e d e dt h ei m p l e m e n t a t i o no fa g i l e m a n u f a c t u r i n g t a k i n gi n f o r m a t i o nr e s o u r c e so fa g i l em a n u f a c t u r i n ga sa l lo b j e c t ，t h et h e o r i e s ，t e c h n i q u e s a n dm e t h o d so fi n f o r m a t i o nc o d i n gh a sb e e ns t u d i e di nt h et h e s i s ，a n dm a n a g e m e n ts y s t e mf o r i n f o r m a t i o nc o d i n gb a s e do na g i l em a n u f a c t u r i n gh a sb e e nc o n s t r u c t e d ，w h i c hw i l lp r o v i d eau s e f u l r e f e r e n c ef o rt h ed e v e l o p m e n to fa g i l em a n u f a c t t t r i n g t h em a i nc o n t e n t so ft h et h e s i sa l ea s f o l l o w i n g ： ( 1 ) r e s e a r c ho fi n f o r m a t i o nc l a s s i f y i n ga n dc o d i n gt h e o r y i n f o r m a t i o nc l a s s i f i c a t i o na n d c o d i n gs y s t e m sa n dt h e i rt h e o r i e sa l es t u d i e d ，w h i c hi n c l u d ep r i n c i p l e sa n dm e t h o d so fi n f o r m a t i o n c l a s s i f y i n ga n dc o d i n g ，t e c h n i q u e sa n dp r o c e d u r e so fi n f o r m a t i o nc l a s s i f y i n ga n dc o d i n ga l es t u d i e d t o o ，b a s e do nt h ea n a l y s i so fe x i s t i n gi n f o r m a t i o nc l a s s i f y i n ga n dc o d i n gs y s t e m sb o t ha th o m ea n d a b r o a d ( 2 ) a n a l y s eo ft h ed e m a n d sf o ri n f o r m a t i o nc l a s s i f y i n ga n dc o d i n gb ya g i l em a n u f a c t u r i n g b a s e do n s t u d y i n go ft h ec o n n o t a t i o n ，c h a r a c t e r i s t i c s ，s l r u c t u r e ，t e c h n o l o g y ，a n dd e v e l o p i n gt r e n d s o fa g i l em a n u f a c t u r i n g ，t h i sp a p e ra n a l y z e dt h ei m p o r t a n c eo fi n f o r m a t i o nc o d i n gs y s t e mi na g i l e m a n u f a c t u r i n ga n dt h ed e m a n d sf o ri n f o r m a t i o nc l a s s i f y i n ga n dc o d i n gs y s t e m s ( 3 ) d e s i g na n dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nc l a s s i 聊n ga n dc o d i n gm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e d o na g i l e m a n u f a c t u r i n g t h i sp a p e rh a ss t u d i e dt h eo v e r a l lp r o g r a ma n dt h em o d e ls y s t e m so f s y s t e m - f r a m e w o r kb a s e do na s p n e tc o d i n gs y s t e m st h r e e - t i e rs t r u c t u r e ， i n c l u d i n gs y s t e m s t r u c t u r ed e s i g n ，d e s i g no ft h ef u n c t i o n a lm o d e l ， s t r u c t u r a lm o d e l ，d a t a b a s ea n dt h es y s t e m s r e a l i z a t i o n t h es y s t e m sf u n c t i o n a lm o d e l si n c l u d e ：s t a n d a r d s m a n a g e m e n t ，r u l e s m a n a g e m e n t ， c o d e s g e n e r a t i o n ，c o d e s a u d i t i n g ，u s e r s m a n a g e m e n ta n ds oo n k e yw o r d s ：i n f o r m a t i o nc o d e a g i l em a n u f a c t u r i n g v i r t u a le n t e r p r b e o b j e c t - o r i e n t e dt e c h n i q u e 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加 了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同 仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 靴敝作者一勺沧乍街嘲：叼引1 舢 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ， ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：d 不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：问纶了芦 特日期：7 7 胁日 导师签名： 签字日期： 、， 月艺易日 第1 章文献综述 第1 章文献综述 1 1 信息编码系统的研究现状 信息编码作为信息表达、集成与交换的基础，已经成为国内外广泛关注的热点。发展到 现在，信息编码技术不仅有了自己的一套相对独立的方法和原则，而且己逐渐形成一套相对 独立的理论体系，围绕着这些理论体系，在过去的几十年中，国内外针对不同应用需求，开 发了许多不同种类的信息分类编码系统n 。引，主要集中在以下几个方面： ( 1 ) 零件编码系统u 副叫 针对零件编码系统的研究目前占整个信息编码系统研究的8 5 以上，其中有代表性的有如 下儿类： v u o s o 零件分类编码系统，该系统是成组技术中最早出现的零件分类编码系统，它是 捷克斯洛伐克金属切削机床研究所在卡洛茨教授领导下制订的。目前许多现有的零件分类编 码系统，包括德国的o p i t z 系统和日本的k c l 系统等，大体上都是从v u o s o 系统演变而来的。 v u o s o 系统是一个十进制、4 位代码的系统，它有4 个横向分类环节组成，每个横向分类环节各 由十个纵向分类环节组成，纵向分类环节的分类标志分别用0 - 9 数字代码表示。 德国o p i t z 系统是由h o p i t z 教授在6 0 年代领导开发的，该系统是把单纯相似件成组加 _ 1 ：推进到包括成组技术设计、工艺、生产管理在内的利用计算机辅助的完整的成组技术工程 系统。o p i t z 系统有九位数字码组成。前五位( 卜5 ) 表示零件的形状特征，称为主码。后四 位( 6 - 9 位) 分别表示零件的尺寸、材料、原始形状和精度，称为辅码。每个码位内有十项( o 一9 ) ， 分别表示零件的十种特征。该系统得到了较为广泛的应用，但是分类标志欠严密和准确，容 易山现高代码掩盖低代码的现象。 瑞士s u l z e r 系统的总体结构采用组合式子系统形式，共有二个子系统，即工件子系统、 工序子系统和设备子系统，用以分别描述零件设计、工艺和设备方面的特征，这是它最显著 的特点。该系统的二个子系统都是相对独立的，各有自己的编码系统，而且各自所描述的对 象以及码位、结构、内容都不相同，但使用过程是基本一致的。优点是用途广泛，二个子系 统可以单独使用，也可以联合使用。 日本k k - 3 系统是个多码位、多功用的通用分类编码系统，共有2 1 个码位，前7 个码位 描述类别名称、材料、基本尺寸、轮廓形状与尺寸比等，中间1 3 个码位描述各部形状与加工， 最后一个码位描述精度。系统兼顾了产品设计、生产制造和计划管理方面的要求，但是由于 分类过多，码位过长而利用率不高。 我国机械工业部研制的j l b m - 1 系统、航空部研制的h f u 系统等，其中，j l b m - 1 系统是 我国机械工业部为在机械加工中推行成组技术而开发的一种零件分类编码系统，可以很好地 为标准件进行分类编码；h f u 系统由1 6 个码位构成，主要适用于航空企业的设计、制造和管理。 c s - 1 分类编码系统。该系统是台湾某机械工厂吴社邦先生领导的“生产自动化研究小 组”研制完成的，其研制过程主要参考o p i t z 分类编码系统和日本的k c 、l 【l 【分类编码系统。c s 一1 分类编码系统由十四位主码( 形状代码) 和十一位辅助码组成，每个码位用0 9 十个数字表示， 两南大学硕十学位论文 辅助代码包含直径、长度、加工精度、表面粗糙度、毛坯形状、材料、热处理、表面处理八 个部分，总体结构采用以链式结构为主的混合式结构，主码码位中的信息排列以组合方式为 主。 ( 2 ) 针对制造企业的分类编码系统。其中有代表性的有如下几类： 波音公司的b u o c s 系统。由5 位主码和7 位辅码构成，主要由数字码构成，用于企业产 品设计、制造和管理。 s b - c i m s 编码系统。该系统是一种分级柔性的分类编码系统，具有如下特点：( 1 ) 分级 性；( 2 ) 分层性；( 3 ) 码位结构上的柔性。此编码结构允许对事物特征做尽可能详细的描述， 在代码应用上简单、灵活。 n g c - c i m s 编码系统。采用0 - 0 方法解决既有结构化数据，又有非结构化数据；既有数 值化数据，又有图形数据和文档数据的分类编码问题。主要体现在：( 1 ) 基于0 - 0 概念的系统 提供了一个自然的参考模型：( 2 ) 0 加模型利用类的扩充性，为新类插入留有扩充余地：( 3 ) 各 对象集合可任意组合，形成满足不同应用需求的视图，增强了应用的灵活性，提高了访问信 息的能力。0 - 0 模型将属性和操作封装在一起，外界只能通过消息访问信息，提高了系统的安 全性。 此外，还有其他一些公开发表的信息编码系引1 5 1 ，如表1 1 所示： 表1 1 一些信息编码系统及其主要特点 2 第1 章文献综述 1 6 美国波音公司b u 0 c s 系统5 位主码+ 7 位辅码， 混合结构 1 7瑞士苏尔泽公司s u l z e r 系统1 0 位工位码，1 0 位工序码，混合结构 纵观过去几十年信息编码系统的发展历程，信息编码系统的开发和应用多是以满足某些 特定和局部的需要为出发点，没有对企业信息资源进行整体规划，从而导致系统职能单一， 一些主要信息缺乏编码或编码不统一，各种基础信息资源共享和同步更新困难。 当前，在信息编码系统的研究中，存在着以下普遍性问题：第一，研究对象单一缺乏 针对整个企业的信息对象开展的研究。第二，编码方法不统一或无分类规则，编码混乱，企 业中“一码多物”的现象非常严重。第三，编码系统刚性有余，柔性不足，导致系统特征项 同定，结构呆板，互通困难。第四，编码系统缺乏科学性和合理性，系统管理分散，没有形 成完整的体系。 2 信息编码系统的发展趋势 随着信息技术的飞速发展，产生了一批新制造技术和制造哲理，信息编码系统也呈现出 新的发展方向： ( 1 ) 信息编码的高度柔性化 柔性结构最本质的特征是它的规则完全自定义功能，信息编码系统的各组成模块具有自 主的自适应的功能，信息代码具有足够可变性，留有足够的空位，在企业实施之初或当未来 有所更改时，可以自行对编码体系配置。它使得企业用户可以自定义编码规则的三要素：码段 总数、每段位数、每段码值，从而形成完备的、等级层次清晰的规则结构，以面向不断变化 的产品及过程，具有通过配置使系统动态组合的重构特性，支持企业组织形式的变化的需求。 ( 2 ) 信息编码的标准化 在信息化和网络化高速发展的今天，信息的分类及编码几乎无处不在，其应用的广度和 深度都将迅速扩大，对编码标准化提出了更高的要求。编码标准化的重要作用就是减少重复 编码，最大程度地消除因对信息的命名、描述、分类和编码不一致所造成的误解和分歧：减少 一名多物、一物多名、对同一名称的分类和描述的不同，以及同一信息内容具有不同代码等 现象；做到事物或概念的名称和术语统一化、规范化；确立代码与事物或概念之间的一一对应， 以保证数据的准确性和相容性，消除定义的冗余和不一致现象。同时，信息分类编码标准化 有利于简化信息的采集工作，减少数据交换、转换所需的时间，从而提高信息的处理速度。 ( 3 ) 信息的共享和远程交互 随着敏捷制造、柔性制造、网络化制造等一批新的制造技术的出现，企业不再局限于内 部的集成，而必须与夕卜部进行集成以达到信息的共享。在新的制造模式下，产品是在异地 设计，异地制造的环境下开发的。因此， 产品的设计制造者，必须与制品设计者、制品的 生产者及用户进行充分的沟通才能制造出满足要求的产品。另外，设计制造采购乃至合作厂 家的有关人员都有必要及时地相互交换信息， 同时， 在模具开发的并行工程环境中，也需 要在设计制造的各个部门实现信息共有，分享数据和资源，以克服由于地域、组织等因素 造成的各种问题。 3 两南大学硕十学付论文 1 3 敏捷制造与信息编码系统 敏捷制造是改变传统的大批量生产，利用先进制造技术和信息技术对市场的变化做出快 速响应的一种生产方式：通过可重用、可重组的制造手段与动态的组织结构和高素质的工作 人员的集成，使企业获得长期的经济效益。敏捷制造的基本原理为：采用标准化的专业化的 计算机网络和信息集成基础结构，以分布式结构连接各企业，构成虚拟制造环境；以竞争合 作为原则在虚拟环境内动态选择成员，组成面向任务的虚拟公司进行快速生产；系统运行的 目标是最大限度的满足客户的需求。 在敏捷制造企业中，可以迅速的改变生产和设备的程序，生产多种新型产品。在大规模 的生产系统中，即使采用精良生产，各企业仍主张独立进行生产。企业之间的竞争促使个企 业不得不进行规模生产。而敏捷制造系统促使企业较小规模的规模化生产设施，促使企业间 的合作。每一个企业都将对新的生产能力做出贡献。在敏捷制造系统中，竞争和合作是相辅 相成的。在这种系统中，竞争的优势取决于产品投放市场的速度，满足用户需要的能力。敏 捷制造将一些可重新编程、可重新组合、可连续更换的生产系统结合成一个新的系统，以使 生产成本和批量无关。敏捷制造企业不是采用以固定的专业部门为基础的静态结构，而是采 用动态结构。敏捷制造企业的特点就是多个企业在信息集成的基础上合作与竞争。信息技术 是支撑敏捷制造的一个关键技术，所以，基于开放式计算机网络的信息集成框架是敏捷制造 的重要研究内容。在计算机网络和信息集成基础结构之上构成的虚拟制造环境中，根据市场 的需求和社会经济效益组成虚拟公司或动态联合公司。这是未来企业组织的最高形式。它完 全是由市场机遇驱动而组织起来的。这使企业的组成和体系结构具有前所未有的柔性。 在敏捷制造系统中，各种计算机辅助技术的运用，大大缩短了产品的开发周期，但由各 种计算机辅助技术所产生的数据与信息的数量却在成倍增加，信息利用与管理在企业中发挥 愈来愈重要的作用，如何有效利用与管理各种各样的数据与信息就成为企业面临的新问题和 任务。 网络技术和信息编码技术的发展为问题的解决提出了新的思路。制造企业将信息编码技 术运用到敏捷制造系统中，有效地解决了信息的管理问题。用信息编码技术构建一个合理的 信息编码系统，使产品开发阶段的设计重用性迅速提高，企业内部的标准化程度更高，避免 了每次都从头设计的传统设计模式。利用现代的信息技术和敏捷制造的理念，大力提高生产 技术、管理和人力资源水平，使企业在激烈变化的市场中立于不败之地。 4 第2 章绪论 曼鼍皇曼鼍曼曼皇曼鼍曼! i a i l - _ i 鼍曼曼鼍曼皇曼曼鼍皇曼曼曼曼苎曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼寡量曼曼曼曼皇曼曼曼曼量曼 2 1 研究背景和意义 第2 章绪论 计算机和通讯技术的迅猛发展极大地拓展了制造业的广度和深度，产生了一批新的制造 哲理和制造技术，使传统的制造业正发生着质的飞跃。以i n t e r a c t 为代表的网络技术在改变 信息传递方式的同时也改变着企业组织管理方式，企业不再局限于内部的集成，而必须与 外部进行集成以达到信息的共享，因此，敏捷制造a m ( a g i l em a n u f a c t u r e ) 的模式应运而生。 敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ) 过程是通过计算机网络，把多个地理位置上分散的企业有机 地结合起来，组成动态联盟( v i r t u a le n t e r p r i s e ) ，实现产品的高质量、低成本、短生产周期，以 满足日趋激烈的市场竞争哺1 。敏捷制造过程中，信息资源的开发和共享是其中核心内容，无论 在动态联盟的形成过程中，还是在动态联盟形成后的生产过程中，都需要随机和频繁的数据 信息交换。但是由于联盟单元( p a r t n e r ) 地理位置上的跨区域，甚至是跨国界的客观现实，决定 了敏捷制造与传统制造模式的不同。在传统制造模式中，一切生产活动都是在同一个企业内 进行，企业的制造资源信息数据集中存放在企业本身的制造资源数据库中，是集中的；而敏 捷制造中的制造资源数据存放在各联盟单元的数据库中，是分散的，这就造成了当前不少大 型信息应用系统标准化程度不高，给网络的互连带来了困难，尤其是在软件上对一些需统一 的公共数据项各编一套代码，系统之间互不兼容，增加了信息交换的难度，无法实现信息资 源共享。 企业在实施敏捷制造过程中j 最关键的一步就是信息的分类编码。信息分类编码的好坏 关系到企业信息系统的长期运行质量和系统运行的寿命周期。在应用计算机和信息技术相结 合的信息化系统中，用“编码”来记录、管理与物品相关的信息，编码与物品属性之间必须 是一一对应的关系，所以，编码要求准确、规范、唯一。几乎所有信息化系统软件都需要编 码，因此正确建立符合企业使用的信息分类编码系统是非常重要的工作，它直接影响系统的 实用性、可升级和可扩充性。所以，企业在实施敏捷制造过程中。设计信息分类编码方案及 开发其软件系统是非常重要的，具有非常现实的实用意义。 目前国内外开发使用的分类编码系统都有各自的优越性，但还存在诸如编码对象种类不 足，信息资源共享困难等不足。而针对敏捷制造、柔性制造、网络化制造等先进制造技术的 信息编码系统的研究目前尚处在探索阶段，没有形成体系。 基于以上背景本论文通过对敏捷制造理论和信息编码理论的系统研究，结合我国信息技 术发展的战略目标，建立一个水平先进、适合我国国情、结构合理、能够指导敏捷制造开展 的信息编码方案并开发相应的信息编码系统，为敏捷制造的开展提供参考，从而推动我国企 业信息化的进程。 5 两南大学硕十学何论文 li i 曼曼皇曼! 曼曼皇曼! 曼曼皇! 皇曼! 鼍! ! 曼! 曼曼曼曼! 曼皇曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼! 曼曼皇舅曼曼曼曼曼! ! ! 曼量 2 2 研究内容： 本论文的研究内容主要为： ( 1 ) 信息编码系统相关理论研究。论述信息编码系统及其相关理论，分析了信息编码系 统的研究现状，对信息编码系统的新特点进行探索，并对信息分类编码的原理、技术和方法 及信息编码系统的设计进行理论上的研究和探索。 ( 2 ) 敏捷制造对信息分类编码系统的需求分析。分析了敏捷制造的优势及其关键技术以 及信息分类编码在敏捷制造中的重要地位，研究了敏捷制造企业信息集成对信息分类编码的 需求。 ( 3 ) 开发适合敏捷制造模式的基于b s 模式的信息编码系统。 设计基于b s 模式的信息编码系统方案和模型，并采用a s p n e t 技术开发框架来实现高 性能，大容量的编码管理系统。 6 第3 章敏捷制造理论 3 1 敏捷制造的产生 第3 章敏捷制造理论 经济全球化加剧了企业之间的竞争，激烈的竞争带了企业技术和管理模式的变革。随着 人类生活水平提高和环保意思的加强，人们对产品的性能和质量的要求越来越高，传统的生 产方式已经很难满足市场和用户的需求，如何适应用户不断变化的要求，以致开发他们定制 的“个性化”产品，在某种意义上来说，已是企业产品未来发展的方向。在这种情况下。单 个企业越来越走向联合，新态势下的基于多企业合作的扩展形式的制造系统和相应的管理模 式己成为形势发展的迫切需要。 2 0 世纪6 0 年代前，由于受二次世界大战的影响。日本和西欧各国的经济遭受战争破坏， 工业基础儿乎被彻底摧毁，只有美国作为世界上唯一的工业国，向世界各地提供工业产品。 到了2 0 世纪7 0 年代到8 0 年代初，西欧发达国家和日本的制造业已基本恢复并且迅速发展， 对美国形成了很大冲击。美国的制造业的发展逐渐落后于日本其他西欧发达国家面对日本强 火的竞争优势，美国的西欧都在不断总结经验教训，调整各自的技术路线。美国国防部根据 国会指令委托美国里海大学( l e h i g hu n i v e r s i t y ) 的亚科卡( o a c o c a ) 研究所，于1 9 9 1 年在研 究和总结美国制造业的现状和潜力后，发表了具有划时代意义的( 2 1 世纪制造企业发展战略 报告，其中提出一种新的制造模式敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ，a m ) ，美国希望通过它夺 回其在世界制造业的领导地位。敏捷制造一问世就得到了美国政府、工业界和学术界的重视 和支持。美国国防部高级研究计划局( d a r p a ) 和美国自然科学基金( n s f ) 先后资助了多 项与敏捷制造相关的研究，并建立了敏捷制造协会( a g i l i t yf o r u m ) 。这一新的制造哲理在全 世界产生了巨大的反响，并且已经取得了引人注目的实际效果嘲。 敏捷制造是现代制造企业为了实现对市场需求做出快速反应，采取“竞争一合作( 协同) ” 的机制，通过计算机网络技术把动态灵活的虚拟企业( 或动态联盟) 、先进的柔性生产技术和高 素质的人员全面集成，以敏捷动态优化的形式组织新产品开发，缩短产品开发与生产时间， 提高产品质量，降低产品成本，实现制造敏捷化的一种现代制造模式。它是提高企业竞争能 力的全新制造组织模式，是现代制造业发展的方向，更是制造业信息化的必然趋势和本质要 求。 3 2 敏捷制造的内涵及特点： 3 2 1 敏捷制造的内涵 美国机械工程师学会( a s m e ) 主办的机械工程杂志( 1 9 9 4 ) 中，对敏捷制造做了如 下定义：敏捷制造就是指制造系统在满足低成本和高质量的同时。对变幻莫测的市场需求的 快速反应。狭义地讲，敏捷制造就是将柔性的先进制造技术，熟练掌握生产技能、有知识的 劳动力，以及促进企业内部和企业之间的灵活管理三者集成在一起，对千变万化的市场机会 做出快速、有效的响应。敏捷制造强调人、组织和技术的有机结合，通过这三者的紧密结合， 7 两南大学硕士学何论文 敏捷制造技术才可能发挥最佳的整体效益。 因此，其敏捷能力应该反映在以下几个方面： ( 1 ) 企业组织形式的动态可重组性、可重用性和可扩展性。 ( 2 ) 制造系统的柔性和集成性。 ( 3 ) 企业对市场需求的快速响应性。 ( 4 ) 制造资源的分布性、可配置性及可重构性。 ( 5 ) 制造活动的协同性。 敏捷制造的基本思想是通过把动态灵活的虚拟组织结构、先进的柔性生产技术和高素质 的人员进行全方位集成，从而使企业能够从容应对快速变化和不可预测的市场需求。它是提 高企业竞争能力的全新制造组织模式1 。 敏捷制造可以认为主要有2 个实际内涵：虚拟企业f v i m a le n t e r p r i s e ) 和虚拟开发( v i r t u a l d e v e l o p m e n t ) “耵。 ( 1 ) 虚拟企业具有较大优势的某一企业经过市场的调查研究后完成某一产品的概念设 计，然后组织其它具有某些设计制造优势的企业组成动态联盟，快速完成产品的设计加工， 抢占市场。这个具有优势的企业称为为盟主，其它联盟企业为盟友。各联盟企业间通过现代 通信技术相互联系，由盟主协调工作，实现同地或异地设计制造过程，当市场机遇消失后动 态联盟即宣告解散【1 0 1 。 ( 2 ) 虚拟开发一个产品的生命周期主要包括概念设计、结构设计、制造装配、使用等各 方面。各因素之间的相互关系比较复杂，且相互影响。要想加快开发速度，就必须借助现代 化的计算机设备构成一个虚拟开发环境。虚拟开发环境应包括以下内容： 虚拟设计一虚拟设计应充分利用现有的c a d 设计软件、基于特征设计的设计平台、面 向制造设计( d f m d e s i g nf o rm a n u f a c t u r i n g ) 、面向装配设计f a d e s i g n f o r a s s e m b l y ) 和面向质量设计( d f q - d e s i g n f o r q u a l i t y ) 的设计思想。在虚拟设计过程中，可以充分利用 虚拟制造、虚拟装配技术、决策支持系统等初步的设计方案进行虚拟加工、装配，及早发现 设计上的问题。 虚拟制造一充分利用c a p p 、c a m 、c s ( c o m p u t e rs i m u l a t i o n 计算机仿真) 、v p m ( v i r t u a l p r o t o t y p em a n u f a c t u r i n g 虚拟原型制造) 等虚拟制造技术，对产品进行虚拟制造，从制造的角度 考察设计，为设计的优化提供依据，也为优化制造过程提供分析和辅助工具，达到缩短开发 周期、实现敏捷制造的目的。 虚拟装配一部件设计得再好，加工再精良，如果难以完成装配，将难以实现产品开发 的目的，会直接影响产品开发的敏捷度。 决策支持系统一由于机械产品的复杂性和设计加工的难度，要求在产品的生产全过程 充分利用人类制造领域的成功经验和先进的知识，在决策支持系统d s s ( d e e i s i o ns u p p o r t s y s t e m ) 的帮助下完成产品的设计开发过程。这对减小产品开发的风险、降低技术人员的劳动 强度、缩短产品开发周期都具有重要意义。 3 2 2 敏捷制造的基本特点们啪岫1 ( 1 ) 对市场需求能够快速做出反应 8 第3 章敏捷制造理论 曼皇皇曼曼n 一 一 mm m - m mm m m 皇曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼鼍曼量曼曼皇曼皇曼曼皇曼皇! 曼曼曼曼皇蔓 敏捷制造能够根据市场的需求，抓住瞬息即逝的机遇，快速推出高性能、高可靠性及顾 客能接受的价格的新产品的能力。敏捷制造企业的这一特点在于敏捷制造对市场、对用户的 快速响应能力，通过并行工作方式、快速原型制造、虚拟产品制造动态联盟、创新的技术水 平等措施来完成这一目标。 ( 2 ) 制造系统可重组性 敏捷制造系统设计不是按规定的需求范围建立某过程，而是使制造系统具有可重构性、 可重用性和可扩充性3 方面的能力，它有预计完成变化活动的能力，通过对制造系统的硬件 重构和扩充，适应新的生产过程，要求软件可重用，能对新的制造系统进行指挥、调度与控 制。 ( 3 ) 具有灵活多变的动态组织机构 敏捷制造能以最快的速度把企业内部、企业外部的优势力量集中在一起，形成具有快速 响应能力的动态联盟。在企业内部可以将多级管理模式变为扁平结构的管理模式。在企业外 部则可以讲竞争变为协作。通过网络，充分调动、利用各种资源，迅速、经济地生产出有竞 争力的产品。 敏捷制造企业是个短期的企业组合。正是因为市场需求多变才诞生了敏捷企业，所以敏 捷企业的资源不是固定的，是动态的，只有动态的资源才能适应这种快速变化的需求。当敏 捷企业动态联盟丧失其资源优势时，其联盟就必须解体。而核心企业将寻找新的具备相应资 源的企业再次组合敏捷制造联盟，也只有这样才能不失竞争力。 ( 4 ) 制造系统的虚拟性 敏捷制造系统是一种以适应不同产品为目标而构造的虚拟制造系统，其特色在于能随环 境的变化迅速的动态重构，对市场的交化做出快速反应，实现生产的柔性自动化1 。实现该 目标的主要途径是组建虚拟企业，其主要特点是： 功能的虚拟化。企业虽具有完备的企业只能，但没有执行这些职能的机构 组织的虚拟化。企业组织是动态的，倾向于分布化，注重柔性。 地域的虚拟化。企业中的产品开发、加工、装配、营销分布在不同的地点通过计算机 网络加以连接 ( 5 ) 能在整个生命周期中满足客户要求 敏捷制造通过信息技术可以迅速实现与用户的交互，使产品的功能和性能可根据用户的 具体要求进行改变，同时可让用户很方便地参与设计、虚拟制造，在整个产品生产期、使用 期，用户都将获得“面对面 的服务和全面的“解决方案”。 ( 6 ) 敏捷制造可以达到充分的资源共享 通过网络互联，可以使资源( 知识资源、信息资源和物质资源等) 突破企业内部的等级、部 门和企业阊的地域界限，发挥最大的经济潜力，最大程度的实现信息和资源的共享，体现了 全新的现代经营理念。 3 3 敏捷制造的体系结构和实现技术 3 3 1 敏捷制造的体系结构 9 两南大学硕十学位论文 敏捷制造是在全球范围内企业和市场的集成，目标是将企业、商业、学校、行政部门、 金融等行业都用网络进行联通，形成一个与生活、制造、服务等密切相关的网络，实现面向 网络的设计，实现面向网络的制造，实现面向网络的销售，实现面向网络的服务。在这个网 络上存在有制造资源目录，产品目录，网上c a d c a m 等，一切可以上网的系统都将上网。 在这种环境下的制造企业，将不在拘泥于固定的形式，集中的办公地点，固定的组织机构， 而是一种以高度灵活方式组织的企业，当出现某种际遇时，有若干个具有核心资格的组织者， 迅速联合可能的参加者形成一个新型公司，从中获取最大利润，当市场消失后能够迅速解散， 参加新的重组，迎接新的机遇比引。 图3 1 给出了敏捷制造的体系结构，在企业敏捷制造战略下，以敏捷制造方法论为指导， 利用企业的敏捷制造综合基础，完成敏捷制造( 虚拟) 企业的全生命周期的各种活动。 1 0 ，7 、 业b ) t a b le - i d t h = 。8 1 0 b o r d c r = ”1 ) ( a s p ：t e x t b o xi d = t e x t b o x l r u n a t = s e r v e r 。o n t e x t c h a n g e d = t e x t b o x l t e x t c h a n g e d “ v i s i b l e = f a l s e f o n t - s i z e = l a r g e & n b s p ：& n b s p ： ( a s p ：l a b e li d = l a b e l l 。r u n a t = s e r v e r t e x t = 。代码标准：f o n t s i z e = ”l a r g e h e i g h t = 2 5 p x ”w i d t h = 1 5 9 p x ( a s p ：d r o p d o w n l i s ti d = ”d r o p d o w n l i s t l v u n a t = s e r v e r d a t a s o u r c e l d = 。s q l d a t a s o u r e e l 。 d a t a t e x t f i e l d = 标准名称”d a t a v a l u e f i e l d = 标准名称”w i d t h = 4 2 0 1 p x ” f o n t s i z e = 4 l a r g e ” ( t dr o w s p a n = ”6 。s t y l e = w i d t h ：3 3 4 p x 。 ( t ds t y l e = 。w i d t h ：9 3 p x b g c o l o r = ”f l o r a l w h i t e ( t ds t y l e = 。h e i g h t ：2 1 p x ：w i d t h ：2 3 9 p x ；b g c o l o r = f l o r a l w h i t e ” ( a s p ：t e x t b o xi d ：l e n t h 。r t l n a t = s e r v e r f o n t - s i z e = l a r g e ( a s p ：t e x t b o x ( a s p ：l a b e li d = 。l a b e l 6 r u n a t = s e r v e r 。f o n t s i z e = 4 l a r g e t e x t = 4 代码段次序： w i d t h = 1 6 l p x h e i g h t = 。2 8 p x 。 t t d ( t ds t y l e = w i d t h ：9 3 p x ；h e i g h t ：1 6 p x b g c o l o r = f l o r a l w h i t e & n b s p ：8 m b s p ： ( a s p ：l a b e li d = l a b e l 4 r u n a t = 。s e r v e r 。t e x t = 。生成方式：f o n t s i z e = l a r g e w i d t h = 1 5 1 p x 8 m b s p ； 初始化( a s p ：l i s t l t e m 自动生成 ( a s p ：d r o p d o 瓤a l i s t 3 8 第5 章系统设计与实现 & n b s p ；& n b s p ；& n b s p ：& n b s p ；& n b s p ：& n b s p ；& n b s p ；& n b s p ：n b s p ； a s p ：b u t t o ni d = 。b u t t o n 2 r u n a t = 。s e r v e r o n c li c k = b u t t o n 2 _ c l i c k t e x t = 。保存。 f o n t b o l d = 6 t r u e “f o n