机械CAD及其应用 第七章 产品协同设计的提出与概念.ppt

第七章第七章第七章第七章 产品协同设计的提出与概念产品协同设计的提出与概念产品协同设计的提出与概念产品协同设计的提出与概念 2.敏捷制造的概念和内涵敏捷制造的概念和内涵基基本本思思想想：通通过过将将高高素素质质的的员员工工、动动态态灵灵活活的的虚虚拟拟组组织织机机构构或或动动态态联联盟盟、先先进进的的柔柔性性生生产产技技术术进进行行全全面面集集成成，使使企企业业能能对对持持续续变变化化、不不可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。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敏捷制造包含如下丰富的内涵：敏捷制造是一种敏捷制造是一种“定单式定单式”的制造方式；的制造方式；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；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；敏敏捷捷制制造造重重视视充充分分调调动动人人的的积积极极因因素素，充充分分弘弘扬扬人人机机系系统统中中人人的的主观能动性。主观能动性。7.1产品协同设计的提出产品协同设计的提出7.1.1敏捷制造技术的发展敏捷制造技术的发展1.敏捷制造提出的背景敏捷制造提出的背景 2021/9/231企业的敏捷性企业的敏捷性是指可重构、可重用和可扩充的特性。是指可重构、可重用和可扩充的特性。对对企企业业敏敏捷捷性性的的综综合合度度量量，可可以以用用成成本本、时时间间、健健壮壮性性和自适应范围这四个度量指标。和自适应范围这四个度量指标。企企业业的的组组织织管管理理角角度度:通通信信连连通通性性、跨跨组组织织参参与与性性、生生产产灵活性、管理相关性和雇员使能性。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实现敏捷制造的技术关键(1)基础技术基础技术CIM技术技术(2)环境技术环境技术网络技术网络技术(3)统一技术统一技术标准化技术标准化技术(4)虚拟技术虚拟技术模型和仿真技术模型和仿真技术(5)协同技术协同技术并行工程技术并行工程技术3.企业组织的敏捷性企业组织的敏捷性2021/9/232敏敏捷捷制制造造敏敏捷捷性性管管理理敏敏捷捷性性技技术术敏敏捷捷性性员员工工先进的柔性先进的柔性生产技术生产技术高素质高素质员工员工动态灵活的虚拟动态灵活的虚拟组织组织(动态联盟动态联盟)集成人、组织、技术的方法论集成人、组织、技术的方法论敏捷制造的概念敏捷制造的概念2021/9/2331.1.虚拟制造的定义及内涵虚拟制造的定义及内涵虚拟制造的定义及内涵虚拟制造的定义及内涵采采用用计计算算机机仿仿真真与与虚虚拟拟现现实实技技术术，在在计计算算机机上上群群组组协协同同工工作作，实实现现产产品品的的设设计计、工工艺艺规规划划、加加工工制制造造、性性能能分分析析、质质量量检检验验以以及及企企业业各各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程。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：与实际制造相比，虚拟制造的主要特点是：(1)虚拟性虚拟性(2)分布性分布性虚拟制造虚拟制造虚拟制造环境虚拟制造环境机会机会信息信息循循环环到到合合格格虚拟制造与实际制造虚拟制造与实际制造实际生产企业实际生产企业资源资源产品产品创意创意修改修改和控制和控制实际制造实际制造7.1.27.1.2虚拟制造技术的发展虚拟制造技术的发展虚拟制造技术的发展虚拟制造技术的发展2021/9/234虚虚拟拟制制造造系系统统(VMS)是是基基于于虚虚拟拟制制造造技技术术的的实实现现的的制制造造系系统统，是现实制造系统是现实制造系统(RMS)在虚拟环境下的映射。在虚拟环境下的映射。(1)VMS与与RMS具有功能一致性；具有功能一致性；(2)VMS与与RMS具有结构相似性；具有结构相似性；(3)VMS的组织与实现具有高度的柔性；的组织与实现具有高度的柔性；(4)VMS应应实实现现“全全集集成成”，即即信信息息集集成成、智智能能集集成成、串串并并行行工工作作机机制制集集成成、人人机机集集成成、过过程程集集成成、资资源源集集成成及及技技术术集集成等；成等；(5)实实现现虚虚拟拟环环境境下下分分许许式式并并行行处处理理的的智智能能协协同同求求解解和和虚虚拟环境下系统全局的最优决策；拟环境下系统全局的最优决策；(6)VMS在在虚虚拟拟环环境境下下进进行行，其其工工作作过过程程及及各各阶阶段段的的运运行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。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虚拟制造系统及其基本要求2021/9/235(1)产品开发的过程建模产品开发的过程建模A.过程模型过程模型B.组织模型组织模型C.资源模型资源模型D.约束规则约束规则E.过程监控和协调过程监控和协调(2)支持支持VPD的产品数据模型的产品数据模型A.具有统一的数据结构具有统一的数据结构B.用并行方式定义产品用并行方式定义产品C.支持工程分析工具的应用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处于异地的设计人员可以方便交流3.虚拟产品开发虚拟产品开发(VPD)及关键技术及关键技术2021/9/236A.组织协同组织协同B.人机协同人机协同C.知识协同知识协同D.人、技术、组织三者的协同人、技术、组织三者的协同(4)全全生生命命周周期期的的产产品品演演变变仿仿真真和和产产品品开开发发活活动动的的数字模型数字模型(5)各种支持系统的开发各种支持系统的开发(3)多种协同机制多种协同机制2021/9/2377.27.2协同设计的基本协同设计的基本协同设计的基本协同设计的基本概念概念概念概念7.2.1协同理论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是并行工程的本质特征，有效的协同工作需要有一个协协同工作支持环境。同工作支持环境。“协同协同”是一个具有深刻哲学意义的概念，它强调整体的是一个具有深刻哲学意义的概念，它强调整体的协调协调与与协作协作。7.2.2 计计算算机机支支持持的的协协同同工工作作(computer supported cooperativework,CSCW)1.CSCW的概念的概念指指分分布布在在异异地地的的某某群群体体中中的的人人们们，在在计计算算机机的的帮帮助助下下，得得到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。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的特点的特点(1)分布式分布式(2)面向任务面向任务(3)并发性和一致性并发性和一致性(4)交互式用户接口交互式用户接口(5)支持多种形式的共享支持多种形式的共享 2021/9/238CAPPCAPPCAPPCADCADCADCAMCAMCAMCSCW环境中环境中CAD/CAPP/CAM协同拓扑结构协同拓扑结构2021/9/2397.2.37.2.3协同工作环境一般组成和功能协同工作环境一般组成和功能协同工作环境一般组成和功能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：并行工程协同工作环境分为：1)活动层活动层描述并行工程小组执行的活动；描述并行工程小组执行的活动；2)事物层事物层由一些基本活动组成由一些基本活动组成；3)合作服务层合作服务层提供一些服务，以支持小组成员的事提供一些服务，以支持小组成员的事物活动。物活动。配置配置协调协调信息共享信息共享合作历史管理合作历史管理集成集成4)企业信息模型层企业信息模型层5)网络层网络层2021/9/23107.2.47.2.4协同设计的基本概念协同设计的基本概念协同设计的基本概念协同设计的基本概念及内涵及内涵及内涵及内涵1.协同设计的背景协同设计的背景设计是一个复杂的处理过程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知识密集型的创新过程设计是一个通信密集型的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协同面临问题多专家表达不相容多专家表达不相容多专家知识表达的多样性多专家知识表达的多样性多专家知识渗透多专家知识渗透多专家设计的管理多专家设计的管理2021/9/2311A.定定义义：协协同同设设计计是是指指为为了了完完成成某某一一设设计计目目标标，有有两两个个或或两两个个以以上上设设计计主主体体(或或称称专专家家)，通通过过一一定定的的信信息息交交换换和和相相互互协协同机制，分别以不同的设计任务共同完成这一设计目标。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：协同设计的特点：l l多主体性多主体性 l l协同性协同性 l l共同性共同性 l l灵活性灵活性C.协同设计的内涵：协同设计的内涵：l l是一个协同工作的过程是一个协同工作的过程 l l是一个通信处理过程是一个通信处理过程 l l是一个知识共享和集成的过程是一个知识共享和集成的过程 l l是一个管理过程是一个管理过程3.协同设计的概念、特点及内涵协同设计的概念、特点及内涵2021/9/23121.共享知识表达与语义一致化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：实现协同设计计算环境的知识表达框架有三种类型：第第一一种种，鼓鼓励励各各设设计计小小组组采采用用统统一一的的知知识识表表达达机机制制与与语语言，称之为言，称之为同质知识表达机制同质知识表达机制；第第二二种种，允允许许各各设设计计小小组组采采用用不不同同的的知知识识表表达达系系统统与与语语言言，并并通通过过统统一一通通信信语语言言和和公公共共术术语语体体系系来来实实现现各各设设计计小小组组间的知识交换与共享，称之为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异构知识表达的包装实现模式；第第三三种种，允允许许各各设设计计小小组组使使用用不不同同的的表表达达机机制制与与语语言言，并通过两两互译的通信语言实现语法和语义的一致。并通过两两互译的通信语言实现语法和语义的一致。2.冲突检测和解决冲突检测和解决7.2.5协同设计中的关键技术协同设计中的关键技术2021/9/2313l l集中式集中式中中央央控控制制式式的的体体系系结结构构，有有一一个个实实际际的的或或虚虚拟拟中中央控制系统和信息、知识交换系统。央控制系统和信息、知识交换系统。l l分布式分布式无无中中央央控控制制的的体体系系结结构构，每每一一个个参参与与设设计计的的专专家家(或或主主体体)无无主主次次之之分分，而而且且每每个个设设计计主主体体之之间间都都存存在在一一个个可可能能的的直直接接通通信信，数数据据与与知知识识可可以以分分布布于于各各个个主主体体之之内内，无无公公共共中中央央数数据据库库与与知知识识库库，数数据据和和知知识识也也可可是是集集中中于于某某一一工工作作区区域域之之中中，有有利利于于分分布布控控制制的的各各设计主体间的数据交流。设计主体间的数据交流。l l联邦式联邦式3.协同式体系结构协同式体系结构2021/9/2314联邦式协同设计系统结构设计专家主设计专家通信2021/9/2315本章结束2021/9/2316