机械CAD及其应用 第七章 产品协同设计的提出与概念

第七章产品协同设计的提出与概念2.敏捷制造的概念和内涵基本思想：通过将高素质的员工、动态灵活的虚拟组织机构或动态联盟、先进的柔性生产技术进行全面集成，使企业能对持续变化、不可预测的市场需求作出快速反应，由此获得长期的经济效益。敏捷制造包含如下丰富的内涵：①敏捷制造是一种“定单式”的制造方式；②敏捷性反映的是制造企业驾驭变化、把握机遇和产品创新的能力；③敏捷制造重视充分调动人的积极因素，充分弘扬人机系统中人的主观能动性。7.1产品协同设计的提出7.1.1敏捷制造技术的发展1.敏捷制造提出的背景企业的敏捷性是指可重构、可重用和可扩充的特性。对企业敏捷性的综合度量，可以用成本、时间、健壮性和自适应范围这四个度量指标。企业的组织管理角度:通信连通性、跨组织参与性、生产灵活性、管理相关性和雇员使能性。4.实现敏捷制造的技术关键(1)基础技术——CIM技术(2)环境技术——网络技术(3)统一技术——标准化技术(4)虚拟技术——模型和仿真技术(5)协同技术——并行工程技术3.企业组织的敏捷性敏捷制造敏捷性管理敏捷性技术敏捷性员工先进的柔性生产技术高素质员工动态灵活的虚拟组织(动态联盟)集成人、组织、技术的方法论敏捷制造的概念1.虚拟制造的定义及内涵采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上群组协同工作，实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程。与实际制造相比，虚拟制造的主要特点是：(1)虚拟性(2)分布性虚拟制造虚拟制造环境机会信息循环到合格虚拟制造与实际制造实际生产企业资源产品创意修改和控制实际制造7.1.2虚拟制造技术的发展虚拟制造系统(VMS)是基于虚拟制造技术的实现的制造系统，是现实制造系统(RMS)在虚拟环境下的映射。(1)VMS与RMS具有功能一致性；(2)VMS与RMS具有结构相似性；(3)VMS的组织与实现具有高度的柔性；(4)VMS应实现“全集成”，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成、人机集成、过程集成、资源集成及技术集成等；(5)实现虚拟环境下分许式并行处理的智能协同求解和虚拟环境下系统全局的最优决策；(6)VMS在虚拟环境下进行，其工作过程及各阶段的运行状态和结果都应具有可视性，对其整个制造过程进行仿真。2.虚拟制造系统及其基本要求(1)产品开发的过程建模A.过程模型B.组织模型C.资源模型D.约束规则E.过程监控和协调(2)支持VPD的产品数据模型A.具有统一的数据结构B.用并行方式定义产品C.支持工程分析工具的应用D.处于异地的设计人员可以方便交流3.虚拟产品开发(VPD)及关键技术A.组织协同B.人机协同C.知识协同D.人、技术、组织三者的协同(4)全生命周期的产品演变仿真和产品开发活动的数字模型(5)各种支持系统的开发(3)多种协同机制7.2协同设计的基本概念7.2.1协同理论协同是并行工程的本质特征，有效的协同工作需要有一个协同工作支持环境。“协同”是一个具有深刻哲学意义的概念，它强调整体的协调与协作。7.2.2计算机支持的协同工作(computersupportedcooperativework,CSCW)1.CSCW的概念指分布在异地的某群体中的人们，在计算机的帮助下，得到一个虚拟的共享环境，交互磋商，快速地完成一个共同的任务。2.CSCW的特点(1)分布式(2)面向任务(3)并发性和一致性(4)交互式用户接口(5)支持多种形式的共享CAPPCAPPCAPPCADCADCADCAMCAMCAMCSCW环境中CAD/CAPP/CAM协同拓扑结构7.2.3协同工作环境一般组成和功能并行工程协同工作环境分为：1)活动层描述并行工程小组执行的活动；2)事物层由一些基本活动组成；3)合作服务层提供一些服务，以支持小组成员的事物活动。●配置●协调●信息共享●合作历史管理●集成4)企业信息模型层5)网络层7.2.4协同设计的基本概念及内涵1.协同设计的背景设计是一个复杂的处理过程设计是一个知识密集型的创新过程设计是一个通信密集型的过程2.多专家协同面临问题多专家表达不相容多专家知识表达的多样性多专家知识渗透多专家设计的管理A.定义：协同设计是指为了完成某一设计目标，有两个或两个以上设计主体(或称专家)，通过一定的信息交换和相互协同机制，分别以不同的设计任务共同完成这一设计目标。B.协同设计的特点：l多主体性l协同性l共同性l灵活性C.协同设计的内涵：l是一个协同工作的过程l是一个通信处理过程l是一个知识共享和集成的过程l是一个管理过程3.协同设计的概念、特点及内涵1.共享知识表达与语义一致化实现协同设计计算环境的知识表达框架有三种类型：第一种，鼓励各设计小组采用统一的知识表达机制与语言，称之为同质知识表达机制；第二种，允许各设计小组采用不同的知识表达系统与语言，并通过统一通信语言和公共术语体系来实现各设计小组间的知识交换与共享，称之为异构知识表达的包装实现模式；第三种，允许各设计小组使用不同的表达机制与语言，并通过两两互译的通信语言实现语法和语义的一致。2.冲突检测和解决7.2.5协同设计中的关键技术l集中式中央控制式的体系结构，有一个实际的或虚拟中央控制系统和信息、知识交换系统。l分布式无中央控制的体系结构，每一个参与设计的专家(或主体)无主次之分，而且每个设计主体之间都存在一个可能的直接通信，数据与知识可以分布于各个主体之内，无公共中央数据库与知识库，数据和知识也可是集中于某一工作区域之中，有利于分布控制的各设计主体间的数据交流。l联邦式3.协同式体系结构联邦式协同设计系统结构设计专家主设计专家通信本章结束