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協(xié)同制造

1.什么是協(xié)同制造

  協(xié)同制造是充分利用Internet技術(shù)為特征的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈內(nèi)及跨供應(yīng)鏈間的企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理和商務(wù)等的合作,最終通過改變業(yè)務(wù)經(jīng)營模式與方式達(dá)到資源最充分利用的目的。它是21世紀(jì)的現(xiàn)代制造模式。它也是敏捷制造、協(xié)同商務(wù)智能制造、云制造的核心內(nèi)容,他們都強(qiáng)調(diào)企業(yè)間的協(xié)同。

  協(xié)同制造是基于敏捷制造虛擬制造、網(wǎng)絡(luò)制造、全球制造生產(chǎn)模式,它打破時(shí)間、空間的約束,通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),使整個(gè)供應(yīng)鏈上的企業(yè)和合作伙伴共享客戶、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)經(jīng)營信息。從傳統(tǒng)的串行工作方式,轉(zhuǎn)變成并行工作方式。從而最大限度的縮短新品上市的時(shí)間,縮短生產(chǎn)周期,快速響應(yīng)客戶需求,提高設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的柔性。通過面向工藝的設(shè)計(jì)、面向生產(chǎn)的設(shè)計(jì)、面向成本的設(shè)計(jì)、供應(yīng)商參與設(shè)計(jì),大大提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平和可制造性,成本的可控性。有利于降低生產(chǎn)經(jīng)營成本,提高質(zhì)量,提高客戶滿意度。

2.協(xié)同制造系統(tǒng)的特點(diǎn)及可靠性需求[1]

  協(xié)同制造系統(tǒng)需要封裝和集成不同地域企業(yè)和團(tuán)體中的設(shè)計(jì)、制造、管理、信息、技術(shù)、人力等資源,并屏蔽掉這些資源的異構(gòu)性和分布性。用戶只同資源、代理交互,而代理將任務(wù)映射和調(diào)度到不同的資源節(jié)點(diǎn)上,協(xié)同企業(yè)和客戶通過任務(wù)管理器可以監(jiān)控和協(xié)調(diào)制造過程,動(dòng)態(tài)處理制造環(huán)境的變化。由于協(xié)同制造系統(tǒng)需要在不同的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)庫等異構(gòu)環(huán)境下組織和協(xié)調(diào)分布在多個(gè)企業(yè)中的人力、設(shè)備和信息資源,其生產(chǎn)過程是運(yùn)行在大范圍分布環(huán)境下的一個(gè)多約束、多目標(biāo)、復(fù)雜遞階的龐大系統(tǒng),存在較強(qiáng)的突變性和不確定性。因此,對(duì)這樣一個(gè)復(fù)雜龐大的系統(tǒng)進(jìn)行可靠性研究有其特殊性,與其他離散制造系統(tǒng)相比,協(xié)同制造系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):

  1.系統(tǒng)規(guī)模龐大,構(gòu)成系統(tǒng)的元素種類和數(shù)量極其繁多;系統(tǒng)跨越的時(shí)間和空間范圍大,壽命周期長。而協(xié)同制造系統(tǒng)注重生產(chǎn)過程的整體性和連續(xù)性,因此,要求把不同的設(shè)備或子系統(tǒng)與生產(chǎn)過程連接成為一個(gè)整體。各個(gè)設(shè)備的優(yōu)化不等于全系統(tǒng)的優(yōu)化,因而既要求局部生產(chǎn)單元的可靠性,又要求實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)可靠性。

  2.系統(tǒng)任務(wù)復(fù)雜,具有多剖面、多目標(biāo)特點(diǎn)。離散決策變量(生產(chǎn)方案的切換、調(diào)度指令的下達(dá)、隨機(jī)事件的引人、生產(chǎn)裝置的切換等)與連續(xù)決策變量(生產(chǎn)過程)共存,各分布式子系統(tǒng)之間還要根據(jù)不同的生產(chǎn)階段、不同的協(xié)同作業(yè)目的進(jìn)行快速靈活地重構(gòu),因此其可靠性邏輯結(jié)構(gòu)也會(huì)隨著任務(wù)時(shí)間段的改變而變化,造成單元共用相關(guān)性和時(shí)段延續(xù)相關(guān)性問題,所以系統(tǒng)整體邏輯結(jié)構(gòu)往往不是簡單的串、并聯(lián)關(guān)系,而是相當(dāng)復(fù)雜的關(guān)系,建立任務(wù)可靠性模型困難 。

  3.系統(tǒng)是在一定環(huán)境和組織結(jié)構(gòu)中組成的復(fù)雜分布式人—機(jī)(計(jì)算機(jī)、生產(chǎn)及控制設(shè)備)系統(tǒng),功能與結(jié)構(gòu)復(fù)雜、知識(shí)密集、專業(yè)化程度高、具有開放性,與人和環(huán)境的關(guān)系密切。因此必須從人-機(jī)工程學(xué)的角度,研究系統(tǒng)集成和優(yōu)化過程中人-機(jī)協(xié)同的可靠性。特別是高科技含量和復(fù)雜化的協(xié)同制造環(huán)境,對(duì)人的全面素質(zhì)與職業(yè)適應(yīng)性的要求越來越高。因此,只有充分利用"人"的知識(shí)、能力,努力提高人的可靠性,才能發(fā)揮系統(tǒng)所有的技術(shù)潛力。

  4.系統(tǒng)封裝性強(qiáng),具有不透明性。生產(chǎn)設(shè)備之間通過密閉的通道連接,工作流、物料流連續(xù),產(chǎn)品狀態(tài)難以直接觀測,生產(chǎn)線中的緩沖單元復(fù)雜而有限,甚至根本沒有緩沖單元。這些都為進(jìn)行可靠性分析和實(shí)時(shí)故障診斷帶來一定的困難。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、交互性和多方協(xié)同的特點(diǎn),這對(duì)各子系統(tǒng)間的相互通訊和協(xié)作提出了很高的要求。

  5.系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)在線采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工藝質(zhì)量數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù),并進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理,這對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)性和可靠性提出了特殊要求。同時(shí),由于系統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜,投入的人力、物力和資金巨大,因此,生產(chǎn)的可靠性和安全性必須放在重要位置,對(duì)一些關(guān)鍵設(shè)備和生產(chǎn)過程必須采用故障預(yù)報(bào)(顯示系統(tǒng)的主要參數(shù)是否接近臨界狀態(tài))、緊急避險(xiǎn)(根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視,由報(bào)警及緊急控制裝置所構(gòu)成的系統(tǒng))、互鎖(根據(jù)約束條件保證錯(cuò)誤的操作對(duì)系統(tǒng)不起作用)、自動(dòng)控制和操作員支持系統(tǒng),以及誤操作防止結(jié)構(gòu)等容錯(cuò)技術(shù),以保證人身和設(shè)備的安全。

  綜上所述,可靠性已經(jīng)成為協(xié)同制造系統(tǒng)能否成功實(shí)施的關(guān)鍵。因此,我們?cè)陉P(guān)注協(xié)同制造技術(shù)發(fā)展的同時(shí),更應(yīng)關(guān)注如何提高協(xié)同制造系統(tǒng)的可靠性水平,以實(shí)現(xiàn)協(xié)同制造系統(tǒng)的全部效能,并使其先進(jìn)性得以充分發(fā)揮和維持。

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