内燃机虚拟制造研究

内燃机虚拟制造研究（精选7篇）

内燃机虚拟制造研究 篇1

0 引言

随着当今制造业不断向自动化、复杂化和规模化方向发展,在实际产品生产过程实施之前,需要对实际生产系统进行准确详实的仿真和预测。从而按照TQCSE[1~3]现代企业的要求,即以最快的上市速度(T-time to market)、最好的质量(Q-quality)、最低的成本(C-cost)、最优的服务(S-service)和最佳的生产环境(Environment)来满足不同顾客的需求,使产品的实现具有快速和柔性的特征。又由于近年来计算机技术、网络技术、数据库技术,Agent技术和系统仿真技术的迅速发展,20世纪80年代首先由美国提出了虚拟制造技术这个全新的理念。因此说虚拟制造是现代科学技术和生产技术发展的必然结果,是各种现代制造技术与系统发展的必然趋势。主要能够有效地解决以下问题:

1)在无法投入大量的人力物力的情况下,在制造系统正式建立和运营之前,对其进行有效的评估和预测,从而降低制造系统的投资成本和风险。

2)在新产品开发的各个阶段,把握从开发设计、加工制造、市场运营、再回收等各阶段实际情况,及时有效地协调各方面的关系,以达到全体最优效益。

3)能够实现信息集成、技术集成、资源集成、智能集成、企业内部的各个工作机制的集成,实现分布式智能协同求解,达到全局最优的目的。

1 虚拟制造的内涵

虚拟制造的基本思想是在产品制造过程的上游——设计阶段就进行对产品制造全过程的虚拟集成,将全阶段可能出现的问题解决在这一阶段,通过设计的最优化达到产品的一次性制造成功。

虚拟制造是利用信息技术、仿真技术和计算机技术对现实制造活动中的人物、信息及制造过程进行全面的仿真,以预先发现制造过程中的问题,在产品实际生产前就预防措施,从而达到产品一次性制造成功,来达到降低成本、缩短产品开发周期和增强产品竞争力的目的。

虚拟制造是基于虚拟现实技术[4]来实现的。它是在一个统一的模型之下对设计和制造等过程集成,将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上,其目的是在产品设计阶段,借助建模与仿真技术及时地、并行地模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期中各种对产品设计的影响、预测、检测、评价产品性能和产品可制造性等,从而更有效的、经济的、柔性的来进行生产,使得生产周期和成本最低、产品设计质量最优,生产效率最高。

它是多学科、多领域知识的综合,其产生的虚拟产品和虚拟制造系统,要在计算机上以直觉、生动精确的方式体现出来,它拥有产品和相关制造过程的全部信息,包括虚拟设计、制造和控制产生的数据、相关知识和模型信息。虚拟制造系统按照功能归结为三种不同类型的子环境,共同构成中心三元耦合的、互相关联的系统模式。它们分别是:

1)虚拟制造设计中心:给设计者提供各种工具以便虚拟设计、虚拟制造,设计出符合设计准则的产品模型。

2)虚拟制造加工中心:研究开发产品制造过程模型和环境模型及分析各种可行的生产计划和工艺规化。

3)虚拟制造控制中心:评价产品设计、产品原型、生产计划、制造模拟和控制策略等。

2 虚拟制造技术的关键技术

虚拟制造技术是多学科技术的系统集成。其关键技术[5]主要包括建模技术、仿真技术、智能设计技术、可制造评价等。虚拟制造依靠建模与仿真技术来模拟制造、生产和装配过程,使设计者在计算机上模拟出产品的整个过程。建模与仿真是虚拟制造的基础,虚拟制造是建模与仿真的应用,它拓展了传统的建模与仿真。

2.1 建模技术

虚拟制造系统VMS是现实制造系统RMS在虚拟环境下的映射,是RMS的模型化、形式化的抽象的描述和表示。VMS的建模是生产模型、产品模型和工艺模型的信息体系。

生产模型归纳为静态描述和动态描述两方面,静态描述是指系统生产能力和生产特征的描述。动态描述是指在已知系统状态和需求特征的基础上预测产品生产的全过程。

生产模型是在加工过程中,各类实体对象模型的集合。产品模型包括毛坯、中期产品模型、目标产品模型。对于一个VMS来说,只有具备完备的产品模型,才能使产品实施过程中的全部活动集成。

将工艺参数与影响制造的产品设计属性联系起来,反应生产模型与产品模型之间的交互作用,工艺模型必须具备以下功能:计算机工艺仿真、制造数据表、制造规划、统计模型以及物理和数学模型。

2.2 仿真技术

仿真就是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型,然后在分析的基础上运行此模型,从而得到系统一系列的统计信息。仿真的基本步骤是:研究系统→收集数据→建立系统模型→确定仿真算法→建立仿真模型→运行仿真模型→输出结果并分析。

产品制造过程仿真,可归结为制造系统仿真和加工过程仿真。产品仿真的基本思想是:通过对设计和产品加工过程等的仿真,在产品设计和生产的上游,对设计结果进行反馈和评估,实现产品的优化设计。加工过程仿真包括切削过程仿真、装配过程仿真及检验过程仿真等。

2.3 虚拟现实技术

虚拟现实技术[6]是一种由计算机生成的动态虚拟环境,人通过适当的接口置身其中,可以参与和操纵虚拟环境中的仿真物理模型,并且可以和过去的、现在的或虚拟的人物进行交互,它通过各种虚拟设备如立体显示系统、听觉系统、触觉系统与力反馈设备等刺激人体的各个感知器官,使人能与系统交互(interaction),产生沉浸感(immersion),对系统进行构想(imagination)。交互、沉浸感和构想是虚拟现实技术的基本特征。在生产过程中通过虚拟现实技术对产品及其制造过程的仿真,可以实现在实际生产活动开始之前完成产品生产的可行性分析,使人从主观上产生虚拟产品及制造过程的存在感,在虚拟制造环境中通过对“产品生命全程的预演”加深人们对制造过程的正确理解和直观感受。

虚拟制造是多学科、多领域的综合,虚拟产品及整体虚拟制造系统需要在计算机上以直观、生动的精确方式显现出来。因此,虚拟现实技术是虚拟制造的重要组成部分。

3 虚拟制造的应用

美国波音公司运用虚拟制造技术研制波音777喷气式客机,投资40亿美元,从1990年10月开始到1994年6月仅用了3年零8个月的时间就完成了研制。一次试飞成功,投入运营,其开发周期由原来的8年减至5年。

1993年初,日本大阪大学的岩田一明[7](kazuaki Iwata)博士及其领导的研究小组应用面向对象程序设计的方法与计算机三维建模技术开发了名为Virtual Works的软件工具。

1994年,日本Matsushita公司成功开发了基于虚拟空间支持工具的快速响应用户和市场需求的厨房设备生产系统[8]。该系统允许消费者在购买商品之前,在虚拟厨房环境中体验不同设备的功能,可以按照自己的喜好评价、选择和重组这些设备。用户的这些操作信息将被存储并通过网络发送到生产部门。

德国宝马汽车公司为车门装配设计的虚拟装配系统能识别语音输入完成相应操作,并能对干涉碰撞发声报警。

美国开发的虚拟原型制作系统,它允许设计者对这一原型进行评价,如对汽车的虚拟原型设计,设计者可以走入这一原型,测试汽车在虚拟公路上的行驶性能,体验驾驶者驾驶时的感觉,感受视野是否开阔等等。

世界最大的挖土机和建筑设备制造业企业Caterpillar Inc[9]将虚拟制造技术用于反铲装载机的开发,在虚拟环境下,技术人员推翻了原构想可行的三个方案中的两个不合理的设计方案,不仅确立了正确的设计方案,节约了研究其他两种机型所用的时间和费用,而且缩短了开发周期,降低了生产成本。

我国三一重机公司CAE工程师采用虚拟样机技术平台建立了单斗反铲液压挖掘机整机模型,得用机械、液压及控制系统模型进行联合仿真,在计算机上模拟挖掘、提升、转向、卸土等作业工况,对液压缸的摩擦力、油缸的动作速度、结构件的强度等级指标进行了仿真。通过调整液压元件各个参数,对液压系统进行了优化,进而提升了作业效率。该公司利用虚拟样机技术,结合Craig2Bampton模态综合法,对挖掘机的斗杆进行刚耦合分析及结构优化设计,解决了20吨级挖掘机斗杆开裂问题,成功研发了SY235型新产品。图1是20吨级新结构斗杆薄弱处的Mises应力的分析结果。

4 结束语

本文论述了虚拟制造的产生背景、虚拟制造的内涵及基本思想。指出虚拟制造的关键技术及虚拟制造技术在实际生产中的应用。它是未来制造业发展的趋势,采用虚拟制造系统来完成产品的整个生命周期的设计、生产、评价、检验等,达到缩短开发周期节约生产成本之目的。

通俗地说,虚拟制造就是在计算机上实现产品、生产系统的设计、开发、制造和质检的全过程。也就是说它是一种通过计算机虚拟模型来模拟和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题的技术。它为工程师们提供了从产品概念的形成、设计到制造全过程的三维可视及交互的环境,使得制造技术走出主要依赖于经验的狭小天地,发展到了全方位预报的新阶段。应用各种计算机技术、信息技术等实现面对产品全生命周期的开发设计及评价的系统过程。包括虚拟现实技术、智能化设计和仿真建模技术等。其中,建模、仿真技术是虚拟制造的核心技术。

随着计算机技术、信息技术及各种智能化技术的迅猛发展,必将使虚拟制造技术得到更为广泛的应用,从而推动与此项技术紧密相关的制造业及其它行业的飞速发展。

参考文献

[1]肖田元.虚拟制造及其在轿车数字化工程中的应用[J].系统仿真学报,2002,14(3):342-347.

[2]宋天虎.积极发展适合我国国情的虚拟制造技术[J].中国机械工程,1998,9(11):56-59.

[3]李志辉,查建中,鄂明成,等.虚拟制造开放式层次化体系结构的研究[J].北方交通大学学报,2003,27(1):6-11.

[4]Kimura F.Product and Process Modeling as a Kernel forVirtual Manufacturing Environment[J].Annual of theCIRP,1993,42(1):85-93.

[5]邵立,钟廷修.虚拟制造及其应用[J].上海交通大学学报,1999,33(7):906-911.

[6]陈定方,罗亚波.虚拟设计[M].北京:机械工业出版社,2002.

[7]Iwata K,Onosato M,Teramoto K,et al.A Modelingand Simulation Architecture for Virtual ManufacturingSystems[J].Annals of the CIRP,1995,44(1):399-402.

[8]Weyrich M,Drews P.An Interactive Environment for VirtualManufacturing:the Virtual Workbench[J].Computers inIndustry,1999,38(1):5-15.

[9]I wata K,Onosato M,Teramoto K,et al.Virtual ManufacturingSystems as Advanced Information Infrastructure for IntegratingManufacturing Resources and Activities[J].Annals of theCIRP,1997,(1):335-338.

[10]戴晴华,易迪生,田文胜,等.虚拟制造技术及其在工程机械中的应用[J].中国机械工程学报,2010,8(2):184-189.

虚拟再制造系统结构及其应用研究 篇2

1 虚拟再制造的内涵

1.1 基本概念

虚拟再制造(virtual remanufacturing)是实际再制造过程在计算机上的本质实现,采用计算机仿真与虚拟现实技术,在计算机上实现再制造过程中的虚拟检测、虚拟加工、虚拟控制、虚拟实验、虚拟管理等再制造本质过程,以增强对再制造过程各级的决策与控制能力[1]。虚拟再制造是以软件为主,软硬结合的新技术,需要与原产品设计及再制造产品设计、再制造技术、仿真、管理、质检等方面的人员协同并行工作,主要应用计算机仿真来对毛坯虚拟再制造,并得到虚拟再制造产品,进行虚拟品质检测实验,所有流程都在计算机上完成,在真实废旧产品的再制造活动之前,就能预测产品的功能以及制造系统状态,从而可以做出前瞻性的决策和优化实施方案。

1.2 虚拟再制造的特点

1) 通过虚拟废旧产品的再制造设计,无须实物样机就可以预测产品再制造后的性能,节约生产加工成本,缩短产品生产周期,提高产品品质。

2) 产品再制造设计中,根据用户对产品的要求,对虚拟再制造产品原型的结构、功能、性能、加工、装配制造过程以及生产过程在虚拟环境下进行仿真,并根据产品评价体系提供的方法、规范和指标,为再制造设计修改和优化提供指导和依据。同时还可以及早发现问题,实现及时的反馈和更正,为再制造过程提供依据。

3) 以软件模拟形式进行新种类再制造产品的开发,可以在再制造前通过虚拟再制造设计来改进原产品设计中的缺陷,升级再制造产品性能,虚拟再制造过程。

4) 再制造企业管理模式基于Intranet或Internet,整个制造活动具有高度的并行性。又由于开发进程的加快,能够实现对多个解决方案的比较和选择。

2 虚拟再制造系统的开发环境

虚拟再制造系统在功能上与现实再制造系统具有一致性,在结构上与现实再制造系统具有相似性,软、硬件组织要具有适应生产变化的柔性,系统应实现集成化和智能化。借鉴虚拟制造的系统开发架构,可将虚拟再制造系统的开发环境分为三个层次(图1):模型构造层,虚拟再制造模型层和目标系统层。

1) 模型构造层。

模型构造层提供用于描述再制造活动及其对象的基本建模结构,有两种通用模型:产品/过程模型和活动模型。产品/过程模型按自然规律描述可实现每一物品及其特征,如物体的干涉、重力的影响等;活动模型描述人和系统的各种活动。产品模型描述出现在制造过程中的每一物品,不仅包括目标产品,而且包括制造资源,如机床、材料等。过程模型描述产品属性、功能及每一制造工艺的执行,过程模型包括像牛顿动力学这种很有规律的过程,也包括像金属切削、成形这种较复杂的工艺过程。

2) 虚拟再制造模型层。

通过使用产品/过程模型和活动模型定义有关再制造活动与过程的各种模型,这些模型包括各种工程活动,如产品再设计、生产设备、生产管理、生产过程以及相应的目标产品、材料、半成品、工具和其他再制造资源。这些模型应该根据产品类型、工业和国家的不同而不同,但是通过使用低层的模型构造层容易实现各种模型的建立与扩展。任务组织与管理模型用来实现制造活动的灵活组织与管理,以便构造各种虚拟制造/再制造系统。

3) 目标系统层。

根据市场变化、用户需求,通过低层的虚拟再制造模型层来组成各种专用的虚拟再制造系统。

3 虚拟再制造系统体系结构

文献[2]借鉴上海交通大学提出的“虚拟总线”的VM体系结构划分,构建了再制造体系结构,将虚拟再制造体系结构分为5层:数据层、活动层、应用层、控制层、界面层[2]。根据虚拟再制造的技术模块及虚拟再制造的功能特点,可以构建如图2所示的虚拟再制造系统体系综合结构。该体系结构最底层为对虚拟再制造形成支撑的集成支撑环境,包括技术和硬件环境;虚拟再制造的应用基础则是各种数据库,包括EDB、产品再制造设计数据库、生产过程数据库、再制造资源数据库等;基于这些数据信息处理基础,并根据管理决策、产品决策及生产决策的具体要求,可以形成相互具有影响作用的虚拟再制造产品设计、工艺设计、过程设计;在这些设计基础上,可以形成数字再制造产品,通过分析成本、市场、效益/风险,进而影响再制造的管理、产品、生产过程决策,并将数字再制造产品的性能评价结果,反馈至集成支撑环境,优化集成支撑技术。

4 虚拟再制造的应用

4.1 虚拟再制造企业

在面对多变的毛坯供应及再制造产品市场需求下,虚拟再制造企业具有加快新种类再制造产品开发速度,提高再制造产品品质,降低再制造生产成本,快速响应用户的需求,缩短产品生产周期等优点。因此虚拟再制造企业可以快速响应市场需求的变化,能在商战中为企业把握机遇和带来优势。虚拟再制造企业的特征是:企业地域分散化、企业组织临时化、企业功能不完整化、企业信息共享化[3,4]。

4.2 虚拟再制造产品设计

现在的产品退役往往是因为技术的落后,而传统的以性能恢复为基础的再制造方式已经无法满足这种产品再制造的要求,因此需要对废旧产品进行性能或功能的升级,需要在产品再制造前对废旧产品进行升级设计,这种设计是在原有废旧产品框架的基础上进行的,但又要考虑经过结构改进及模块嵌入等方式实现性能升级,满足新用户需求,因此对需性能升级废旧产品的再制造设计具有更大的约束度,更大的难度。这也为虚拟再制造产品设计提供了广阔的应用前景。因此,开展对废旧产品的再制造虚拟设计将会极大地促进以产品性能升级为目标的再制造模式的发展。

4.3 虚拟再制造生产过程

再制造生产往往具有对象复杂、工艺复杂、生产不确定性高等特点,因此,利用设计中建立的各种生产和产品模型,将仿真能力加入到生产计划模型中,可以方便和快捷地评价多种生产计划,检验再制造拆解、加工、装配等工艺流程的可信度,预测产品的生产工艺步骤、性能、成本和报价,主要目的是通过再制造仿真,来优化产品的生产工艺过程。通过虚拟再制造生产过程,可以优化人力资源、制造资源、物料库存、生产调度、生产系统的规划等,从而合理配置人力资源、制造资源,对缩短产品制造/再制造生产周期,降低成本意义重大。

4.4 虚拟再制造控制过程

以控制为中心的虚拟再制造过程是将仿真技术引入控制模型,提供模拟实际生产过程的虚拟环境,使企业在考虑车间控制行为的基础上,对再制造过程进行优化控制。虚拟再制造控制是以计算机建模和仿真技术为重要的实现手段,通过对再制造过程进行统一建模,用仿真支持设计过程和模拟制造过程,来进行成本估算和生产调度。

5 总结

1) 虚拟再制造是再制造的重要内容,也是先进再制造技术及其思想的重点发展方向,可以从模型构造层、虚拟制造模型层和目标系统层三个层次来构建虚拟再制造的开发环境。

2) 根据再制造的生产特点,构建的虚拟再制造系统体系应包括集成支撑环境、数据库、虚拟再制造产品/工艺/过程设计、再制造的管理/产品/生产过程决策等内容。

3) 虚拟再制造的主要应用方向包括虚拟再制造企业、虚拟再制造设计、虚拟再制造生产过程、虚拟再制造控制等内容。

参考文献

[1]崔培枝,姚巨坤,朱胜.虚拟再制造研究的体系框架[J].装甲兵工程学院学报,2003,17(2):85-88.

[2]胡仲翔,滕家绪,时小军,等.虚拟再制造工程的发展及关键技术[J].中国表面工程,2008,21(3):7-11.

[3]谢立伟,钟骏杰,范世东.再制造虚拟企业的初步研究[J].现代制造工程,2004(3):89-91.

内燃机虚拟制造研究 篇3

我国内燃机行业在经历100年的艰苦创业、风雨历程后, 得到了长足发展, 中国已经成长为当之无愧的内燃机制造大国, 并正在向内燃机制造强国的目标迈进。工业是自然资源的主要消费者, 是影响生态环境的重要因素。内燃机行业的特点和内燃机产品的特征, 决定了内燃机行业在自主创新、节能减排、绿色制造过程中的主要角色。中国内燃机工业的健康发展, 是我国建设“资源节约型、环境友好型”社会, 构建“创新型”国家的重要产业。为此, 现代零部件杂志社积极配合内燃机行业协会《绿色制造和谐共赢》倡议书以及“履行社会责任”的倡议, 号召更多企业落实节能减排、绿色制造的目标, 同时对认真实践倡议的内燃机行业的优秀企业扩大宣传和影响的目的。

2010年4月22日, 由中国内燃机工业协会、现代零部件杂志社主办的“走进内燃机绿色制造优秀企业 (潍柴站) ”暨“2010中国内燃机行业绿色制造高层论坛”在山东潍坊举行。参加论坛的领导及专家来自中国工业与信息化部、中国内燃机工业协会、中国工程院、中国汽车工业协会、潍柴、东风康明斯、陕西法士特等。在上午举行的高层论坛上, 领导专家分别从相关政策、法规解读, 绿色制造、节能减排的重要性, 技术发展趋势、汽车行业对再制造技术的需求特点等方面进行了详细的解读, 来自潍柴再制造公司总经理李峰则以优秀企业潍柴经验为主, 主要介绍了潍柴再制造工厂设计新理念及经验、再制造产品理念及工艺特点、再制造企业管理理念及实施效果以及存在问题及和发展需求等方面。本次活动还以专家团形式, 首先走进绿色制造优秀企业——潍柴, 通过了解优秀企业在绿色制造、节能减排方面的先进工艺及管理思路, 除总结其在行业进行推广的经验外, 领导和各位专家还从技术、生产模式、效果和发展等方面对进行点评, 并对企业存在的问题给出技术指导和解决建议。

再制造工程具有巨大的资源、环境和社会效益, 是我国构建循环经济, 建设资源节约型、环境友好型社会的重要技术支撑, 是内燃机行业践行科学发展观, 发展循环经济的重要途径。本次高层论坛在潍柴的举办就是希望通过这样一个平台和形式更充分地发挥各方力量, 为再制造技术的应用和使用再制造产品营造环境, 为发展循环经济、绿色经济, 建设资源节约型、环境友好型社会做出努力 (论坛详情见本刊后续报道) 。

内燃机虚拟制造研究 篇4

关键词：制造业,敏捷制造,虚拟企业

一、引言

计算机技术的快速发展导致网络、信息等理论和技术的飞跃, 信息时代、网络时代之门已经敲响, 网络经济正向我们走来。在经济全球化环境下, 制造企业不再是孤立面向市场的个体, 而是社会化、全球化制造系统中的一个成员。制造企业作为动态的产业链中一个相对独立、可以利用的制造个体资源, 通过合作与竞争, 参与某个动态联盟的制造资源重组, 形成面向产业链及价值链的网络化制造。为了适应这种新的市场竞争模式, 传统制造企业在组织形态、经营模式和管理机制等方面需要全方位的改变, 以适应网络化制造的要求, 即需要盟主企业联合其他资源互补的合作伙伴, 实现企业间的资源共享和优化组合, 实现异地制造, 而这其中虚拟企业组建的过程决定了联盟的成败。

二、现代制造业特征

现代制造模式是以市场需求为驱动, 以先进制造技术为基础。运用先进的制造管理理念, 对制造系统进行设计、组织和运作的方式。它以获取生产有效性为首要目标, 以制造资源快速有效集成为基本原则, 以“人-组织-技术”相互结合为实施途径, 使制造系统获得精益、敏捷、优质高效的特征, 以适应市场变化对时间、质量、成本、服务和环境的新要求。现代制造模式的推广应用, 必将带动制造业的整体变革, 提高制造业的竞争力。具有代表性的现代制造模式主要有精益生产、并行工程敏捷制造、大量定制、虚拟制造、智能制造、绿色制造等, 在现代制造模式下现代制造业特征可总结为以下几点:

第一, 柔性化。以同样的设备与人员生产出不同产品或实现不同的制造目标。

第二, 自动化。减轻、强化、延伸或取代人的有关劳动, 实现制造系统中人-机-系统的协调、控制、管理和优化, 提高了工作效率, 保证了产品质量。

第三, 敏捷化。企业能实现快速重组重构, 迅速而有效地综合应用新技术, 对用户、贸易伙伴和供应商的需求变化及特殊要求能迅速做出反应。

第四, 虚拟化。通过计算机仿真软件来模拟真实系统, 检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性, 进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真, 从而发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误, 保证产品制造的成功和生产周期。

三、虚拟企业组建概述

(一) 虚拟企业及其特点

虚拟企业是由两个或两个以上的成员公司组成的一种有时限的、暂时的、非固定化的相互依赖、信任、合作的组织, 是以最少的投资、最快的反应速度对市场机遇做出快速反应。在这个组织中, 为了组织共同的利益, 每个组织成员只作自己擅长的工作, 成员之间是平等合作的伙伴关系, 实行各种资源的有偿共享。由以上定义可总结出虚拟企业特点是:松散性:虚拟企业打破了传统企业机构的层次和界限, 不需要有固定的组织结构图, 具有较大的弹性;灵活性:可以随时根据市场反馈信息进行结构调整, 任何经济实体都可以通过网络招标、投标及协商加入其中, 除了加盟企业的数量不受限制外, 加盟方式也灵活多样, 一旦市场使命完成, 便可以宣告解散, 再进入下一轮“虚拟”组合;竞争力强:它可以通过分享技术、分担成本费用来实现迅速融资和综合技术实力的目的, 从而实现优势互补, 集中竞争优势, 形成规模效益。

(二) 虚拟企业组建基本过程

作为一种动态的组织形式, 虚拟企业是有生命性的, 它的生命过程可以分为:组建、运作及解体3个主要的阶段。而本次动态联盟成败与否的最关键的一步是最初的组建是否合理可行, 虚拟企业的组建过程主要包括4个步骤 (见图1) 。

第一步:确定虚拟企业战略目标, 这一步关键是了解和分析市场环境, 预测未来市场的发展变化, 从中捕捉和识别市场机遇。在当代瞬息万变、高度相关的国际化市场环境中, 市场需求是决定生产及供应的首要因素。即市场对某种产品或服务的高度需求, 才是企业家们每天正在研究和捕捉的市场机遇。在市场机遇识别完成后, 企业需要的是确立采取什么样的战略来把握该机遇, 并完成该项目, 从而赢得竞争优势。企业一旦确立了采取虚拟企业的方式来应对该市场机遇, 那么, 接下来就是联盟目标的确立, 确定联盟的预期目标, 并分析目标达成的可能性以及达成目标需要的资源, 从而确定合作伙伴的多少, 伙伴企业之间的关系以及对伙伴企业的要求。

第二步:虚拟企业伙伴选择, 选择和确定联盟伙伴是建立虚拟企业的关键环节之一。在组建虚拟企业的过程中, 应该进行伙伴企业的选择和评估。首先选择具备所需要核心资源的潜在伙伴企业, 相互沟通, 对每一潜在伙伴进行描述和敏捷性分析, 确定潜在伙伴范围;其次根据潜在伙伴所提供的能力与过程, 寻找一个理想的企业结构形式, 并进行过程模拟和评价。根据企业确立的项目要求确定联盟伙伴企业选择的关键因素, 找到满意的伙伴企业, 构成联盟。

第三步:虚拟企业组织运行规则, 这一阶段主要是设计虚拟企业的组织结构和运行模式。在组织设计过程中, 应与伙伴企业之间充分协商, 依据前面的项目定义, 将不同伙伴企业参与该项目的团队, 组成一个较大的虚拟企业项目组。在这一阶段, 将联盟的项目分配给各个伙伴企业, 从而确立联盟伙伴之间的组织联系。制定组织运行的规章制度, 并确立联盟利益/风险分配制度。

第四步:虚拟企业的实施与运行, 在这一阶段, 合作伙伴已经确定, 需要的是联盟伙伴根据运行规则进行实际运作, 从而为实现虚拟企业战略目标而努力。

四、现代制造业中虚拟企业组建过程的关键问题

(一) 虚拟企业核心能力的识别与确定

虚拟组织各单元在价值链的不同环节为虚拟企业贡献着自身独特的核心能力, 虚拟企业的核心能力是通过对这些能力进行一系列的有效整合, 形成虚拟企业有机统一的核心能力链, 构建成为整个虚拟企业的竞争优势。由于在现代社会经济关系中, 生产资料的所有权决定了企业或个人的社会地位以及利益分配, 从这个意义上来说, 虚拟企业各单元的核心能力决定了其在虚拟组织中的合作地位和利益分割这两个关键性问题, 因此对各组织单元的核心能力的有效识别和整合是虚拟企业整合成功的关键, 从这个意义上来说, 识别是基础, 整合是手段。内部识别方法是虚拟企业核心能力识别的基本方法, 主要依据企业的价值链分析和技能分析, 强调对企业内部能力进行量化和确定。由于企业是一个由系列活动组成的体系, 因此通过价值链分析, 可以清楚地识别对企业产品的价值增值起核心作用的活动, 这些活动对企业赢得竞争优势起到了关键作用, 使企业能以比竞争者更低的成本进行运作。正是这些独特的、持续性的、能产生价值增值的活动构成了企业真正的核心能力。同时只有通过以核心能力为基础开发企业的核心产品和最终产品, 才能将企业的核心能力转化为市场竞争优势。因此对企业核心能力的识别可以沿着由内向外, 在明确内部能力的基础上从企业的市场表现人手, 通过核心产品对其核心能力进行分析, 形成最终产品-核心产品-核心能力的思路。

(二) 伙伴选择

合作伙伴的评价与选择是一个典型的多目标决策问题。为了使评价结果具有较好的代表性和客观性, 必须尽可能地建立完整的评价指标体系。影响伙伴选择的因素很多, 根据机遇不同, 侧重点也有所不同。一般认为, 时间 (time, T) 、质量 (quality, Q) 、成本 (cost, C) 、服务 (service, S) 是成功的关键要素。同时, 征对于现代制造业的特点, 为了保证虚拟企业的敏捷性, 能对新产品的需求做出快速反应, 要求组成虚拟企业的伙伴具有较强的创新能力 (innovation, I) , 在计算机与信息技术应用的先进性 (advancement, AD) 上应具有较好的一致性, 企业的管理水平和文化 (management and culture, MC) 应具有很好的兼容性。综合评价指标体系建立以后, 根据项目的特点和企业的需求, 可以选择单个具体的评价指标进行动态组合, 构成某个特定项目的评价指标体系。

(三) 伙伴间的利益分配方案

在虚拟企业运作过程中, 利益分配方案是否合理直接关系到其最终的成败。科学的利益分配方案确定过程应是在虚拟企业组建之初, 依据各合作伙伴的参与方式、预测的成本投入及风险承担状况确定初始利益分配方案, 然后根据各合作伙伴对方案的满意程度进行适当调整, 最后依据在运营过程中的实际贡献变化而形成最终的动态利益分配方案。虚拟企业的组建是以最先抓住机遇并拥有主要核心资源的企业为盟主、以拥有不同核心资源的合作伙伴组成的设计联盟、制造联盟和销售联盟, 其合作伙伴核心资源的排他性决定了很少有既可以充当设计联盟的合作伙伴, 也可以充当制造联盟和销售联盟的合作伙伴, 因此, 其利益分配方案应充分考虑合作设计伙伴、合作制造伙伴和合作营销伙伴的资源投入特点, 形成各自不同的利益分配方案。

五、结束语

制造业随着经济的全球化已开始步入全球的一体化, 从采购、设计到制造加工, 再到销售, 已不再局限于某个企业、某个集团或是某个国家, 地域的分散性, 必将给企业的经营和管理带来诸多不便, 随之而来的是制造成本的增加。同时制造业已不再局限于先进的制造加工技术, 而应是集机械、电子、光学、信息、材料、能源、环境、现代管理等最新成就为一体的新兴技术, 这些都给虚拟企业的组建提出了更高的要求, 这就需要对虚拟企业组建进行更加深入、全面的研究。

参考文献

[1]、Nagal R, Dove R.21st Century Man-ufacturing Enterprise Strategy:An Industry-Led View[M].Iacocca Institute, Lehigh Uni-versity, 1991.

[2]、陈剑, 冯蔚东.虚拟企业构建与管理[M].清华大学出版社, 2002.

内燃机虚拟制造研究 篇5

本次论坛由中国内燃机工业协会常务副会长邢敏、王仲副会长共同主持。论坛的主题是 “创新驱动、协同发展" 。工信部节能司杨铁生副司长到会致辞; 中国机械科学研究总院院长李新亚, 天津大学教授尧命发, 上海交通大学机械与动力工程学院院长奚立峰, 潍柴动力股份有限公司产品规划部部长李云强, 山崎马扎克 ( 中国) 有限公司总裁董庆富, 德国机械设备制造业联合会农机工作组中国区主席卢卡麦纳迪等嘉宾分别做了专题报告。

内燃机是目前人类所能掌握的热效率最高的移动动力机械, 以其优良的动力性、经济性、环保性和可靠性, 满足了各种配套机械的需要, 其作用和意义特别重大。2014 年中国内燃机工业持续发展, 内燃机产量突破8000 万台, 内燃机工业总产值突破4500 亿元, 内燃机总功率突破20 亿千瓦, 基本实现了 “十二五" 规划目标。当今中国经济已步入新常态化, 随着 《中国制造2025》的战略实施, 必将推动我国由世界内燃机制造大国向制造强国迈进。

中国内燃机工业协会副会长邢敏、王仲主持大会

工信部节能司杨铁生副司长到会并致辞, 天津大学教授尧命发作 《内燃机热效率极限及提高技术途径探讨》专题报告。

中国机械科学研究总院李新亚院长作 《制造强国与< 中国制造2025 > 》专题报告。上海交通大学机械与动力工程学院奚立峰院长作 《数据驱动的质量- 从2mm工程到2um工程》专题报告。

潍柴动力股份有限公司产品规划部李云强部长作 《内燃机的绿色制造战略发展思考》专题报告。山崎马扎克 ( 中国) 有限公司董庆富总裁作 《先进制造技术助力内燃机产业升级》 专题报告。德国机械设备制造业联合会北京代办处代表也作了大会发言。

内燃机虚拟制造研究 篇6

再制造是以废旧的或者使用过的产品为加工毛坯,最大限度重新利用产品附加值的新制造模式,是制造商责任延伸的商业模式。国家发展改革委等1 1部委联合制定的《关于推进再制造产业发展的意见》,大力倡导和推进汽车、内燃机、机床和工程机械等领域的再制造。

“十一五”时期,国家组织开展了两批循环经济试点,汽车与内燃机行业有近20家企业进入试点,涌现了潍柴等一批再制造的先进企业,取得了很好的成效。《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》,明确了循环经济发展由试点向示范升级。

工信部已正式将内燃机行业作为全国再制造产业的示范行业。其中,长沙一派数控机床有限公司作为内燃机装备类再制造示范企业。一派数控为内燃机行业提供关键设备,多项产品主要性能指标已达到国际先进水平,具有完全自主知识产权,具有创造性与先进性。

工信部将一派数控列为再制造示范企业,是对一派过去成绩的高度肯定,也是对一派未来发展的殷切希望。我认为,一派有义务也有能力为我国的绿色循环经济再做新贡献。

2长沙一派数控机床有限公司再制造可发展目标

(一)总体目标:在国家有关政策的指导下,做行业新示范。

一派专注于制造数控活塞异形外圆车床、数控活塞异形销孔镗床、数控活塞环内外圆仿形车床及活塞生产线,生产机床总台数超过千余台。公司的核心技术是高频响、高精度直线伺服电机和高精度微位移伺服镗削装置。

我们要重点解决内燃机及其零部件专用工艺装备的再制造问题,主要是在满足先进工艺要求的基础上,研究对原专用工艺装备进行:加工精度恢复、控制系统及功能部件升级的有效方法,通过拆解、清洗、检测、失效零部件修复、再制造机械加工、再装配、出厂检验等环节,达到节能、节材的目的,建立一整套再制造设备的拆装,评估标准,争做具有一派特色的再制造示范企业。

(二)具体指标:满足客户对经济性的需求,实现提质、提精、节能、降耗、增效的目标。

●机床再制造比率:计划五年内逐步对自产生产设备进行回收,再制造率达到20%以上;

●再制造标准:建立再制造产品技术标准;建立废旧产品检测与评价技术标准;建立再制造质量控制、管理标准;

●产值、利润目标:再制造年产值达到1500万元,利润占20%以上;

●节能降耗指标:节约成本50%、节能65%、节材70%。

3市场分析

中国已成为世界最大的机床消费市场,目前机床保有量近700万台。若按3%的年机床报废淘汰率进行估算,每年有超过20万台的机床进入再制造行列,以报废、闲置、技术性或功能性淘汰等形式对再制造提出需求。

一派已经完成2011年前自行生产的车床改造约300余台套。特别是公司为客户成功改造了德国马勒股份有限公司生产的FD13外圆车床,为机床的再制造,特别是对进口机床的再制造积累了一定的经验。该台机床投入使用已近15年,多次出现主轴系统和直线伺服电机故障,经过多次技术商讨和专题会诊,做出了较为详尽的改造方案和质量计划。

有了这次成功的再制造经验,也为一派打开了进入国际市场的新契机,一派在行业内的技术水平独树一帜,使之成为德国马勒的首选合作伙伴。双方将在高档数控机床生产以及再制造领域展开广泛的技术与商务合作,互帮互助,互惠互利,这种双赢的局面也为双方今后的合作奠定了夯实的基础。

4技术分析

(一)从新设备的设计着手。

在设计之初,就考虑到产品的第二、第三次生命周期,承诺设备的回购和翻新,提供全方位的售后保障服务,为以后的再制造打下基础。

(二)研究成熟的废旧机床回收处理技术。

我公司产品主要改造部分为直线电机与功放。应用直线伺服技术,其研究成果应用方面有:制定了一套直线电机回收及再制造的完整流程,确定了直线电机上可用于再制造的功能部件,并且制定出再制造部件处理的工艺流程,通过试验确定了再制造的直线电机和新直线电机在性能上没有差异。

(三)加强对技术人员的培养,加强再制造技术研发能力。

通过选送技术骨干到相关高校或科研院所再深造和聘请相关方面专家来公司进行针对性的指导,锻炼技术队伍,培养复合型人才。

(四)进行知识产权的保护。

通过对专有技术申请专利或软件著作权以及加强保密制度的管理进行知识产权的保护。

5成本分析

从经济性角度来看,机床再制造投入资金少,周期短。其成本主要包括机械部分修复费用、电气及数控部分改装费用、购置及安装新功能部件费用、再制造设计及调试费用等。具有以下成本优势:

1、充分利用机床的原有零部件。

利用机床的床身、导轨、立柱、底座等原有零部件,不仅节约成本,而且用户可以根据机床的状态及工艺要求来选择数控系统或其他功能,进一步节省成本。

2、机床制造周期要短。

如一台车床,从下订单到交货至少需要3个月的时间,而如果利用旧机床进行再制造,只需要1个月的时间。

3、操作者接受培训时间较短。

因对原机床的特性非常熟悉,在操作使用和维修保养等方面,不需要长时间培训,机床改造完毕,便可迅速投入生产。

通过再制造,平均可比购置同样性能级别的新机床节约成本50%左右。

总之,能源紧缺、发展绿色经济已经是相关产业部门和政府非常重视的问题了,这都需要一派加快再制造的步伐。

内燃机虚拟制造研究 篇7

关键词：虚拟化技术,信息化建设,制造型企业

近年来伴随着计算机需求的日益增长, 服务器部署缺乏灵活性、利用率低、IT管理成本不断提升、故障切换和灾难恢复速度慢, 以及桌面终端维护成本高昂等问题暴露在企业信息化管理人员的视野中。如何有效减少信息化硬件投入、降低系统维护成本、提高设备运营效率以及应用系统的灾后快速恢复能力成为了当下企业信息化管理研究的一大热门。

一、目前制造型企业信息化面临的问题

(一) 昂贵的费用投入。

为了保证企业各项信息化应用的独立性, 企业的重要应用都需要配置单独的物理服务器, 以保证该应用的安全性和稳定性。这就势必影响了企业的采购投入, 动则上万的塔式服务器、上十万的机架式服务器甚至上百万的刀片式服务器费用投入让企业倍感压力。同时作为制造型企业, 设计研发需要配备一些先进的研发设计软件, 高额的研发设计软件成本对企业的信息化发展造成了极大的障碍。国外的研发设计软件都是按照计算机的安装节点数计算价格, 随着企业PDM和ERP应用的深入, 用户数会逐渐增加, 软件成本也就出现了居高不下的问题。

(二) 分散式管理方式。

独立应用服务器的存在, 就必定导致了服务器数量的增加, 大量的独立服务器无法集中管理, 势必造成无法对所有服务器进行有效的监控和管理, 服务器互相独立无法计算资源的最大化调配, 也造成了部分设备极低的资源利用率。

(三) 数据安全控制和冗余备份问题。

计算机客户端的开放性, 决定了它的管理薄弱性, 通过其直接访问重要应用系统, 可能将其附带的恶意性破坏程序传染至服务器, 从而造成企业重要应用宕机、瘫痪, 重要核心数据的丢失和企业商业秘密的泄密, 重建和加载应用系统、恢复应用数据需要几个小时甚至数十个小时, 势必对企业的生产带来重大的影响。

(四) 服务器架构呆板。

随着企业的发展和市场的变化, 制造型企业的业务平台也处于一个不断变化的状态, 研发设计应用的改变、工作模式的改变、业务内容的改变等都非常费时费力, 服务器资源无法进行一个有效合理的动态调配, 应用变化时总是必须停掉原有的应用资源, 然后再利用释放出的资源进行新应用的新建及加载。

(五) 低下的运营管理效率。

计算机客户端的管理一直是信息化管理中的一个难题, 信息化管理人员每日如“救火队员”一般, 往返奔波于企业的各业务部门之间, 系统的维护升级、软硬件的故障维护、人为的误操作处理、恶意的设备损坏维修等等一系列的工作都需要信息管理人员去处理, 过度人工依赖, 造成了巨额的人力花费和时间成本, 运营维护效率大打折扣。

二、虚拟化技术概述

在计算领域, 虚拟化是一个广义的术语, 通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化对其用户, 不管是应用程序还是终端用户, 隐去了计算资源的物理特性, 呈现为一个物理的资源表现为多个虚拟资源, 或多个物理资源表现为一个单一的虚拟资源。也就是说虚拟化对象是各种各样的计算资源, 经过虚拟化后的逻辑资源对用户隐藏了具体的硬件实现细节, 用户可以在虚拟化中实现真实计算环境中的部分或全部功能。虚拟化技术可以扩大硬件的容量, 简化软件的重新配置过程。现在通过虚拟化软件人们可以真实地模拟计算机硬件环境设备并直接使用主机的键盘、鼠标、网卡、光驱、软驱等设备完成与外部环境的交互和通讯。目前虚拟化技术已经应用到了多个领域。例如服务器虚拟化、CPU虚拟化、存储虚拟化、桌面虚拟化等等。虚拟化技术的日益发展和成熟, 有效解决了上述难题对制造型企业信息化管理所带来的困扰, 虚拟化技术已经成为目前企业信息化管理备受瞩目的热门技术。

三、虚拟化技术为制造型企业信息化建设带来的改变

(一) 服务器虚拟化技术为制造型企业带来的改变。

Windows Server 2008 Hyper-V是微软的一款虚拟化软件, 是微软伴随Windows Server 2008最新推出的服务器虚拟化解决方案, 在Windows Server 2008中能够很快地进行部署。在安装有Windows Server 2008 Hyper-V的物理服务器上, 企业可以根据自身业务应用的需求创建不同配置的虚拟服务器, 这些虚拟服务器互相独立运行, 却又同时依赖于这一台物理服务器。从中不难看出服务器虚拟化技术能够为企业的信息化建设带来如下改变:

1. 减少了硬件采购投入。

在受全球经济危机影响的制造行业, 一台物理服务器变身为多台虚拟服务器能够为企业减少大量的采购投入, 减少物理服务器采购数量的同时, 又降低了机房空间、电力能耗、网线、散热等一系列的硬件成本投入。

2. 提高了资源利用率。

结合企业应用的重要性, 合理地将多台应用服务器整合到一台物理服务器上, 使每台物理服务器的平均利用率从5%~15%提高到60%~80%, 大大降低了物理服务器的资源空闲时长, 使每台物理服务器的资源得到了最大化利用。

3. 降低了管理成本。

企业的信息管理人员能够通过集中式的管理平台, 快速地了解每一台服务器的运行状态, 简化服务器的部署、管理和维护工作, 降低企业信息化管理成本。

4. 提高了灾备恢复能力。

Hyper-V软件的快照功能能够将虚拟机某一时刻的状态保存下来, 在需要的时候能够快速地将虚拟服务器恢复到此快照的状态, 将恢复时长从小时级降低到分钟级, 大大降低了系统重建和应用重新加载的时间, 从而保证企业应用的高效容灾能力。

5. 提高了部署灵活性。

虚拟机的导入导出功能为虚拟机在跨物理宿主服务器上进行迁移提供了可能, 信息管理人员能够在不影响用户的情况下, 对物理服务器的资源进行升级和重新分配, 使应用系统的零宕机迁移和服务器资源的动态调整成为了可能, 满足了企业不断变化的业务需求。

(二) 桌面虚拟化技术为制造型企业带来的改变。

桌面虚拟化技术能够实现PC从分散式管理到集中式管理的转变, 很好地解决了PC分散分布难管理的问题, 在不改变用户使用习惯和体验的前提下, 为企业带来了应用与前端硬件设备剥离的高度灵活性, 为信息化管理者带来了战略性的基础架构集中管理能力和安全控制能力。VMware View桌面虚拟化软件能够通过以托管服务的形式交付用户桌面 (结构图如图1) , 不仅能够简化桌面的部署和管理工作, 更能够实现安全的远程访问。

通过图1能够看出虚拟桌面的使用十分便捷, 其为企业信息化建设带来的优势与改变也是显而易见的。

1. 桌面虚拟化的终端载体多样化。

访问虚拟桌面不受前端硬件设备的改变影响, 瘦客户机、台式机、笔记本甚至移动设备都可作为终端访问授权的虚拟化桌面资源, 而前端硬件设备选择价格低廉的瘦客户机也成为了企业降低成本的有效手段。

2. 统一的用户桌面体验。

信息化管理人员能够根据不同的用户群体, 定制不同的用户桌面和应用服务, 如可为需求Windows XP的用户定制Windows XP系统的虚拟桌面, 为需求Windows 7的用户定制Windows 7系统的虚拟桌面;也可为设计人员定制安装有研发设计软件的虚拟桌面, 为职能管理人员定制仅安装有办公软件的虚拟桌面。

3. 虚拟桌面用户的数据集中存储。

用户数据都存储在服务器端, 简化了数据备份操作, 将数据计算集中放置在数据中心, 能严密保护企业知识产权和商业秘密安全。所有的桌面虚拟机都安装在企业的数据中心服务器上, 所有的数据访问和计算都是在数据中心内完成的, 前端用户的硬件设备仅仅是作为图像显示和输入操作的一个外延, 不能接触企业的直接数据信息, 只接触到数据的图像信息, 重要数据信息无法外流, 此举保证了企业的重要数据信息的安全。

4. 集中交付软件应用。

通过虚拟桌面统一交付用户使用应用软件, 能够降低正版化软件授权采购成本。传统的信息化软件PC安装方式, 导致出现大量多数时间内都处于闲置状态的软件资源, 迫于企业业务规模的扩大, 业务人员的增长, 企业只能不断购买新的软件许可, 来满足某一软件的最大化资源的需求。而虚拟桌面能够对软件的授权进行有效的管理和利用, 从而避免发生过度采购或软件许可证资源浪费的情况。

四、结语

虚拟化技术为制造型企业的信息化管理带来了新的理念, 相较于传统的信息化技术, 虚拟化技术能够为制造型企业的信息化建设降低长期的成本投入、集中IT管理、整合应用资源、提高硬件资源的有效利用和企业数据的访问安全, 作为当下最热门的技术之一, 虚拟化技术仍有很大的发展空间, 相信虚拟化技术必将在制造行业信息化建设中发挥出更大的作用。

参考文献

[1] .钱轶.桌面虚拟化平台在研发制造型企业的应用[J].江苏科技信息:科技创业, 2010

[2] .周波.服务器虚拟化的优缺点分析及趋势[J].微型电脑应用, 2012