發布時間：2023-01-13 03:57:10
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的虛擬制造技術論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
[摘要]隨著現代科學技術的快速發展，機械制造業面臨著不同方面的發展要求：最大程度地和計算機技術、信息技術相結合以實現智能化、自動化、高產、高效、低能耗、無污染的目標，本文從幾個方面介紹先進制造技術，指明機械制造業的發展方向。
[關鍵詞]先進制造技術機械制造業發展方向
機械制造業作為一個傳統的領域已經發展了很多年，積累了許多理論和實踐經驗，但隨著當今社會的發展，人們的生活水平不斷提高，各個方面的個性化需求越來越強烈。作為已經深入到各行各業并已成為基礎工業的機械制造業面臨著嚴峻的挑戰。先進制造技術這個概念的提出為機械制造業的發展指明了方向。雖然這個名詞沒有確定的定義，但目前被公認的認識是：先進制造技術是傳統制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現代管理等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現優質、高效、低耗、清潔、靈活的生產，并取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱。它具有如下一些特點：
1．從以技術為中心向以人為中心轉變，使技術的發展更加符合人類社會的需要。
2．從強調專業化分工向模糊分工、一專多能轉變，使勞動者的聰明才智能夠得到充分發揮。
3．從金字塔的多層管理結構向扁平的網絡化結構轉變，減少層次和中間環節。
4．從傳統的順序工作方式向并行工作方式轉變，縮短工作周期，提高工作質量。
5．機械制造技術的發展趨勢可以概括為：（1）機械制造自動化。（2）精密工程。（3）傳統加工方法的改進與非傳統加工方法的發展。
下面對自動化技術給予論述和展望。機械制造自動化技術自本世紀20年代出現以來，經歷了三個階段，即剛性自動化、柔性自動化和綜合自動化。綜合自動化常常與計算機輔助制造、計算集成制造等概念相聯系，它是制造技術、控制技術、現代管理技術和信息技術的綜合，旨在全面提高制造企業的勞動生產率和對市場的響應速度。
一、集成化
計算機集成制造（CIMS）被認為是21世紀制造企業的主要生產方式。CIMS作為一個由若干個相互聯系的部分（分系統）組成，通常可劃分為5部分：
1．工程技術信息分系統包括計算機輔助設計（CAD），計算機輔助工程分析（CAE），計算機輔助工藝過程設計（CAPP），計算機輔助工裝設計（CATD）數控程序編制（NCP）等。
2．管理信息分系統（MIS）包括經營管理（BM），生產管理（PM），物料管理（MM），人事管理（LM），財務管理（FM）等。
3．制造自動化分系統（MAS）包括各種自動化設備和系統，如計算機數控（CNC），加工中心（MC），柔性制造單元（FMS），工業機器人（Robot），自動裝配（AA）等。
4．質量信息分系統包括計算機輔助檢測（CAI），計算機輔助測試（CAT），計算機輔助質量控制（CAQC），三坐標測量機（CMM）等。
二、智能化
智能制造系統可被理解為由智能機械和人類專家共同組成的人機一體化智能系統，該系統在制造過程中能進行智能活動，如分析、推理、判斷、構思、決策等。在智能系統中，“智能”主要體現在系統具有極好的“軟”特性（適應性和友好性）。在設計和制造過程中，采用模塊化方法，使之具有較大的柔性；對于人，智能制造強調安全性和友好性；對于環境，要求作到無污染，省能源和資源充分回收；對于社會，提倡合理協作與競爭。
三、敏捷化
敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶需求做出快速反應，以滿足用戶的需要。為了達到快速應變能力，虛擬企業的建立是關鍵技術，其核心是虛擬制造技術，即敏捷制造是以虛擬制造技術為基礎的。敏捷制造是現代集成制造系統從信息集成發展到企業集成的必由之路，它的發展水平代表了現代集成制造系統的發展水平，是現代集成制造系統的發展方向。
四、虛擬化
“虛擬制造”的概念于20世紀90年代初期提出。虛擬制造以系統建模和計算機仿真技術為基礎，集現代制造工藝、計算機圖形學、信息技術、并行工程、人工智能、多媒體技術等高新技術為一體，是一項由多學科知識形成的綜合系統技術。虛擬制造利用信息技術、仿真計算機技術對現實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發現制造中可能出現的問題，在產品實際生產前就采取預防的措施，從而達到產品一次性制造成功，來達到降低成本、縮短產品開發周期，增強產品競爭力的目的。
五、綠色制造技術的應用及綠色設計
若從節能、降耗、縮短產品開發周期的角度出發，諸如快速成形技術、并行工程及敏捷制造、虛擬制造、智能制造和網絡制造等先進制造技術都可納入綠色制造技術的應用范疇。不過目前能將綠色制造技術真正應用于企業生產的，也是較為成功的應用，只要集中在汽車、家電等支柱產業上。如綠色制造技術在汽車行業上的應用。
（1）節約資源方面：將“綠色燃料”天然氣作為汽車的能源，它的燃料同汽油相比，CO降低70%，非甲烷類降低80%等，同時也消除了鉛、苯等有害物質的產生。
（2）采用新設計的加工工藝方面：2000年3月，博世、康明斯、卡特彼勒等國外著名的汽車發動機公司，發動了“綠色柴油機行動”，在技術上作了較大的改進，大大降低了汽車尾氣的排放。
（3）適用于環境友好的材料方面：世界上著名的汽車生產企業，使用新材料來替代以前使用的石棉、汞、鉛等有害物質，采用輕型材料——鋁材制造車身，使汽車重量減少40%，能耗也降低了。
（4）部件回收在制造方面：從1990年中期，美國僅汽車零件回收、拆卸、翻新、出售一項，每年就可獲利數十億美元。
六、清潔化
上世紀90年代中期,互聯網作為一種新型的信息載體出現在世人面前,并在短短幾年之內席卷世界。在本身迅速發展的同時,它還迅速與商業結合,宣告了基于互聯網的電子商務的誕生。在隨后幾年之中,大批商業網站迅速興起,網絡化成為一種時尚,電子商務也一時成為學術界和實務界的熱門話題。與此同時,電子商務的理論研究也受到了學術界的廣泛關注,涌現了大批的研究成果。
2001年互聯網泡沫的破裂,打碎了電子商務的虛幻光環。然而電子商務的腳步并未停止,在掠去互聯網泡沫的表象之后,電子商務的真正主體——企業電子商務開始浮出水面。隨著傳統企業對電子商務的日益重視,電子商務對企業競爭戰略和行業競爭結構產生了深遠的影響。理論界和實務界也開始深入分析和研究這個問題。實際上,雖然電子商務對社會經濟生活的影響非常顯著,但真正的沖擊是通過對基本經濟單位——企業的影響來實現的。電子商務對傳統信息傳遞方式和商品交易模式的沖擊只是其影響的一個表象,更重要的是,它將引起企業經營環境的重大變遷,深刻影響眾多行業的競爭結構,并進而影響企業的競爭戰略和實現戰略的方式。下面,作者將詳細分析電子商務對行業競爭結構各要素的影響和作用機制,以及由此導致的企業戰略和行業格局的變化。
一、顧客議價能力顯著增強
俗話說,買的沒有賣的精。這句話很好地描述了交易中的信息不對稱現象。長期以來,企業在交易過程中總是處于信息優勢地位。即使在買方市場為主的過剩經濟時代,作為賣方的企業依然是交易的主導者。企業這種優勢地位的建立是基于這樣一個事實:作為購買主力的大多數消費者對產品的基本信息所知非常有限,而且消費者之間幾乎隔絕,交流極少。例如,牙膏是非常普通的商品,但一般消費者幾乎不可能知道牙膏的成分配方、生產成本、質量標準、有無副作用等方面的情況,而且也不大可能專門與其他消費者討論一下此類問題。利用這種信息屏障,企業得以維持較高的利潤以及市場的相對穩定。提高消費者信息地位的主要途徑就是加強消費者之間的聯合與相互交流。傳統經濟條件下雖然有消費者協會等自發組織來實現這一目標,但由于信息成本高昂,這些組織的作用是很有限的。而在電子商務環境下,信息的傳遞更為方便、廉價和快捷,消費者之間的交流和聯合的步伐大大加快。
互聯網上數不勝數的虛擬社區中或多或少都會與某些產品或服務相關聯,所以,每一個消費者的點滴信息都能參與交流,最終結果就是每個消費者都很容易獲得比較全面的產品信息。出于種種利益驅動,社區主持者還經常尋求各種專業力量的協助,使消費者得到的信息更為準確和詳盡。因此,許多虛擬社區自然地演變成為自發的或營利性的消費者集團JohnHagelIII,ArthurG.Armstrong,1997)。例如,許多網站和大學的BBS上都有數量眾多的討論區,在相關版面一般都可以快速地免費找到相關商品的信息。即使是電腦、電器等技術含量較高的商品,也會有許多專業化的講解、質量鑒別方法以及其他消費者的購買經驗可供參考。電子商務的普及還帶來了一些新型的信息平臺。這些平臺提供實時的分類商品信息,并進行大規模的信息加工,大大降低了信息搜尋的成本。例如,許多消費網站(如eBay、易趣、雅寶等)都提供廣泛的搜索服務,消費者只要輸入簡單的需求信息,不但可以得到相關商品的幾乎所有品牌、生產廠商、質量特點、各地當前零售價等詳細信息,還可以看到其他消費者的經驗之談;有的網上銷售商甚至提供自動比價功能,能自動搜索其他網站上同一商品的報價,消費者因信息不明而當“冤大頭”的可能性大大降低。對于較大額的需求,許多網站還提供反向拍賣和集團購買的形式,代表消費者參與交易,進一步提高了消費者在交易中的地位。由此可見,電子商務雖然沒有徹底消除信息不對稱現象,但已經使不對稱程度大大降低。隨著電子商務的開展,購買方作為一支強勢力量迅速崛起,企業憑借信息優勢獲取額外利潤的能力將大大削弱。對多數行業而言,以賣方為核心的傳統模式將逐漸改變,企業與顧客討價還價的能力將顯著降低,本論文由整理提供最終使行業整體經營環境受到影響,企業為了維持市場地位不得不更加激烈地相互競爭。
二、企業競爭模式多樣化
傳統經濟條件下,企業間的競爭以規模效益的競爭為主。規模優勢一旦確立,其他企業就很難再對其形成挑戰。根據波特的競爭戰略理論,在一個成熟的市場中,各種規模的企業會形成不同的戰略集團,每個戰略集團都有不同的市場層次定位,使整體行業結構保持相對穩定。處于同一戰略集團的競爭者之間,爆發激烈競爭的可能性很大;而處于不同戰略集團的企業很少爆發激烈競爭。只有在市場處于高速發展的情況下,才會發生企業之間不管規模大小都參與全方位競爭的局面(MichaelE.Porter,1980)。在傳統經濟條件下,由于信息傳播不通暢,小規模的企業即使在某些方面取得領先于大企業的優勢,也無法在短時間內占領市場,發展壯大,而大企業則可以從容地進行趕超。例如,在20世紀六七十年代IBM一直是計算機行業的領導者。雖然其競爭對手經常在產品技術、服務方式、功能設計等方面超過IBM,但由于這些企業規模太小,外部條件所限,它們的創新很難迅速轉化為市場競爭優勢。最終,這些創新被IBM以技術模仿、人才挖取甚至企業收購的方式獲得,反而成為IBM的競爭利器。雖然20世紀80年代IBM在PC機大潮中遭到重創,但其真正原因是領導層的極端保守,實際上當時IBM仍有足夠的時間和實力故伎重演,并重新取得優勢。電子商務的出現打破了這種競爭模式,行業競爭更多地從“大魚吃小魚”變為“快魚吃慢魚”,即從單純的規模效益之爭轉向速度效益與規模效益并重的競爭模式。
由于信息的迅速傳播,市場的反應速度也明顯加快,領先的產品與服務創新能迅速被市場接受(JohnM.DeFigueiredo,2001)。再加上一些有利的外部因素,如市場需求不斷變化,產品生命周期不斷縮短,融資條件日趨便利,以及銷售渠道的多樣化,一個能對市場需求和變化作出快速反應并創新出質優價廉產品的企業可以迅速擴張,占領市場;而規模較大的企業,如果只會后發制人式的模仿而不會創新,將逐漸被市場淘汰。因此,隨著電子商務的引入,企業規模在提升企業競爭力方面的作用明顯下降。可見,電子商務為所有企業提供了一個全面競爭的舞臺。小企業可以憑借某一方面的突出優勢迅速崛起,挑戰大企業的地位。由于這種“一招鮮”的獲勝機會大增,行業的競爭結構將不再像以前那樣穩固,尤其是領先者的地位更難以保持。在這樣的競爭環境下,只有致力于不斷創新的企業才能長久立于不敗之地。
三、流通環節大幅壓縮
流通環節是傳統經濟中至關重要的一環,層層的分銷網絡是商品和信息的雙重載體。電子商務最初就是從流通領域開始的,隨著電子商務的普及,流通環節的重要性雖然未變,但本身卻面臨著巨大的變革。信息的快速傳遞和覆蓋全世界的配送網絡不再需要多層的中間分銷商,直銷或一級渠道將成為主要的分銷方式,流通環節的簡化趨勢不可避免。這對傳統的流通企業可以說是一個滅頂之災。比如,以亞馬遜書店為代表的網上書店的興起,使美國的連鎖書店遭到慘重打擊,獨立式書店更是紛紛關門。其他產品也有類似的現象。流通環節對企業競爭戰略選擇有重要的意義,控制分銷渠道是傳統企業最重要的競爭戰略之一(MichaelE.Porter,1980)。眾所周知,大規模的分銷渠道需要花費大量的人力物力和較長的時間才能建立,而這種渠道一旦建成,就成為一項重要的資源。許多大企業正是利用自己的分銷網絡控制客戶群,同時阻止競爭對手的進入。而在電子商務環境下,流通方式發生劇變,建立分銷網的時間和成本都大大降低,渠道的壟斷性不復存在,這意味著渠道資源大幅度貶值。例如,IBM和康柏等傳統計算機廠商花了十幾年的時間才建立起世界范圍的計算機銷售網絡,并一直以此來阻擋其他競爭者的進入。然而,電子商務出現后,以Dell為代表的網上定制直銷模式迅速崛起,在很短時間內就建立起了相當規模的世界網絡。
在這種極具優勢的新型模式面前,IBM和康柏苦心經營的傳統銷售網絡在一夜之間就成了食之無味、棄之可惜的雞肋,個人計算機市場持續多年的格局很快就被打破。地區性和全球性的配送網絡是電子商務環境下流通領域的發展趨勢,這也意味著企業的競爭將突破地域界限,短兵相接。過去,地理距離曾經是許多弱勢企業的一道堅強屏障,一般產品都有明顯的地域分布,即所謂的“強龍不壓地頭蛇”。但隨著電子商務的推行和生產要素,如人員、資金和信息的自由流動,企業跨地區甚至跨國經營的能力逐漸增強,地理屏障也不再不可逾越,弱勢企業無法再憑借地利偏安一隅。電子商務的這個特點是一種典型的馬太效應,優勢企業在一定區域內形成“勝者通吃”局面的可能性大增。對多數行業而言,行業的集中程度將迅速提高,甚至形成壟斷或寡頭壟斷的局面,企業之間將呈現強者更強、弱者更弱的兩極分化現象。
四、虛擬采購改變供應鏈管理方式
采購是企業重要的活動之一,也是構成產業價值鏈的重要一環。對于許多制造業企業來說,穩定的原料供應是企業正常運作的必要條件之一,采購成本構成了產品成本的很大部分。過去,為了保持生產的穩定性,許多企業以價格讓步為代價建立了長期的供應商關系。而電子商務的普及,尤其是BtoB模式的廣泛應用,為企業間交易提供了一個虛擬的、無邊界的平臺。企業與供應商之間的關系因此變得更加微妙,供求雙方之間的主從關系變得更加清晰。根據雙方地位的不同,虛擬采購通常有3種形式。在買方主導的供應關系中,虛擬采購通常采用競價式采購的方式,從而使買方降低了對長期合作伙伴的依賴程度,增加了企業討價還價的能力。如通用電氣、通用汽車、福特汽車、Cisco等大型企業建立的虛擬采購市場,把供應商范圍擴大到了全球,簡化了采購流程,降低了采購成本,同時加強了對采購過程的控制,使自身競爭力得以提高。而在賣方主導的供應關系中,一般采用類似于拍賣的形式,賣方藉此能獲得最高的收益。如石油制品、芯片等行業就是如此。第三種形式是第三方建立的虛擬市場,如Com-merceOne、Ariba、eSteel等等。這種形式往往存在于有眾多買家和眾多賣家的供求關系中,供求雙方的地位大致平等,定價模式與傳統市場類似,主要目的是簡化采購流程,降低信息成本。可見,電子商務下的供求關系同樣呈現出一種強者更強、弱者更弱的馬太效應。雖然供求雙方都享受到了信息成本降低帶來的好處,但獲得的好處并不是對等的。在電子商務方式下,供求關系的主導一方議價能力得到了增強,而從屬的一方地位削弱。由于現代經濟中大多數的市場都是買方主導,總體而言企業對供應商的議價能力得到了增強。五、電子商務增加了虛擬制造的可行性虛擬制造早在20世紀70年代就已出現,最典型的企業是耐克公司。所謂虛擬制造是指公司本身主要負責產品設計和市場開拓,而幾乎所有的生產環節都采用外包的方式來進行。因此,虛擬制造本質上是另一種形式的供應商關系。因為不需要負擔巨大規模的生產投資,虛擬制造企業機制靈活,對市場需求反應靈敏,有很強的適應性。但這種運作模式也有致命的弱點,就是要求公司具備超強的信息處理能力,能迅速協調分布于世界各地的市場營銷、產品開發與生產活動。在傳統的信息環境下,這意味著巨大的管理成本。只有像耐克公司這樣的大企業才可能用品牌優勢所帶來的超額利潤作為支撐,但一般的企業是難以承受的。因此,雖然耐克公司的虛擬制造聞名已久,但模仿者寥寥。互聯網和電子商務的出現,使信息傳遞、儲存、處理的時間和成本大大降低,從而為虛擬制造的普遍應用開創了良好的前景。這是因為協作成本的降低可以使企業專注于其最為擅長的產業環節,而將弱勢環節交給其他企業進行協作,以此來提高經營效率。因此,虛擬制造的開展必然導致產業資源的重新配置和產業價值鏈的重新整合,產業內的專業化程度更高,產業鏈的效率也同時會得到提高。很明顯,對崇尚大而全、小而全的傳統企業來說,虛擬制造對企業制造系統的構造提出了更高的要求,企業必須專注于自身優勢,迅速找準自己在產業鏈中的定位,否則將面臨“樣樣通,樣樣松”的尷尬境地。超級秘書網
六、行業壁壘的變化
由于信息的迅速傳播、流通環節的大幅減少和地域限制的逐漸消失,許多人預言電子商務將使企業進入“無邊界競爭”的時代,認為行業的界限將變得更為寬松,甚至消失,企業的市場選擇更加自由(ThomasM.Siebel,PatHouse,1999)。從表面上看,企業進入和退出一個市場所受到的限制的確少了很多,行業壁壘似乎顯著地降低了。例如,在常規模式下開一個書店,就必須有合適的地段空隙,還需要較大的資金投入和較長的準備時間;而在電子商務方式下,只需要建立一個售書網站,雇幾個送書工人就行了。然而正是這種“無邊界競爭”,使得多數行業的進入壁壘反而升高。在傳統經濟下,雖然新的市場進入者大多沒有能力在短期內勝過現有競爭對手,但通常都能找準市場空隙分一杯羹。然而,在電子商務環境下,雖然進入限制少了,但先行者優勢卻擴大了,有優勢的企業可以覆蓋整個市場,留給其他企業的生存空間很小,新進入者只有超越現有競爭者才能在行業內立足。因此,雖然有優勢的進入者可以迅速在市場中占有一席之地,但不能超越現有競爭者的新進入者想分一杯羹卻更難了。網絡界有一句名言:“只有第一,沒有第二”,說明在電子商務環境下,單純模仿而不創新是沒有出路的。還是以書店為例,如果在傳統經濟條件下,一家新開的書店即使在地段、價格、質量、服務等方面都不占優勢,總也會吸引一定量的客戶群,可以慘淡經營;但是,如果是在電子商務環境下,這樣的網上書店很可能連一個顧客都不會有。因為各個網上書店的報價和服務條件就出現在同一個計算機屏幕上,任何理性的消費者都不可能選擇一個各方面都比較差的書店。與進入壁壘不同的是,退出壁壘呈現普遍下降趨勢。由于電子商務的應用,企業立足一個市場的初期投入明顯減少,企業退出市場的代價也就相對變小,不會難以割舍。進入壁壘和退出壁壘的這種相反變化趨勢,最終會導致行業集中度的上升。七、企業的整體外部環境的變化電子商務的普及,不但在行業結構層次上深刻地影響企業戰略實施,而且逐漸改變了企業所處的整體外部環境。幾年前電子商務對企業來說還是遙遠的事情,但今天許多企業已經不可避免的涉足電子商務。由于電子商務能提供個性化和全天候的服務,可以預見在不久的將來,網絡媒介會成為顧客的主要購買方式之一,企業為了占領市場不得不緊跟電子商務的步伐。金融系統、物流配送等一系列經濟服務部門和政府政務逐漸實現網絡化,這些都為企業開展電子商務提供了基礎。隨著互聯網的逐漸普及,沒有“觸網”的企業將逐漸顯示出與外部環境的反差。其他企業,尤其是同行業企業的電子商務化更是給這些企業造成了一種不進則退的局面,促使他們加速電子商務化的進程。從前面的論述中可以看到,電子商務不僅僅只是簡單地改變傳統的信息傳遞方式和交易模式,而且將深刻影響企業的市場格局和行業競爭結構。電子商務使市場參與者的力量對比發生了很大的變化,改變了企業的生存環境,創造出一次“重新洗牌的機會。對于企業來說,這既是一次迅速發展的機遇,也是一場事關生死的挑戰。因此,如何明確電子商務對傳統經濟的沖擊,把握電子商務的發展方向并進而正確制定企業在新環境下的競爭戰略,是所有企業面臨的一個重要課題。
參考文獻:
[1]JohnHagelIII,Gain:ExpandingMarketsthroughVirtualCommunities[M]Boston:HarvardBusinessSchoolPress,1997.1018
[2]ThomasM.Siebel,PatHouse.CyberRules.CurrentDoubleday,1999.3046.
論文關鍵詞:虛擬現買技術 培訓 作用
論文摘要:我國石油行業發展迅速，職工的素質直接影響到石油企業的效益及安全生產狀況，因此，企業對職工的技術要求越來越嚴格。鉆井模擬器采用基于虛擬現實的虛擬制造技術，開發過程運用多種先進的計算機技術，并結合了鉆井工程的實際工藝，改變了原有的鉆井培訓方法。作為針對油田具體情況開發的新型培訓系統。鉆井模擬器有著積極的意義。本文重點分析了該系統的開發過程，詳述了虛擬現實技術在油田培訓鉆井井控人員過程中的作用。
1．引 言
我國石油行業的發展與現場地質情況等密不可分，充滿著危機和挑戰。對于員工的能力和安全意識要求很高，傳統的進場培訓有一定的局限性，例如：職業培訓效果是否良好主要依賴于教師的水平，培訓過程沒有明確統一的評價標準，針對性差，沒有可重用性等。可見傳統的培訓技術不但受時間、空間的限制，而且在人力、資源、經費、組織實施等方面都存在很大問題。尤其對于危險作業或不具備實驗條件的高級培訓，傳統的培訓方式更是難以實現。傳統培訓模式的局限性制約了人們所期望的培訓質量和培訓效率，滿足不了現代社會的需求。
鉆井模擬器采用虛擬制造技術的概念，開發過程基于現代計算機控制技術、計算機仿真技術、計算機圖形技術、計算機網絡技術，并結合了鉆井工程的實際工藝，改變了原有的鉆井培訓方法。它為用戶提供了起下鉆、鉆進、井控和鉆井事故及復雜情況處理等作業的操作過程模擬，主要用于鉆井司鉆、鉆井技術人員的操作培訓和安全培訓，并為學員培訓考核提供了教師評分系統，解決了傳統培訓過程中客觀上無法解決的技術難題。作為新型的針對油田具體情況開發的培訓系統，鉆井模擬器有著積極的意義。
2．基于虛擬現實技術的虛擬培訓
該設備是以控制為中心的VM設備，主要用于鉆井人才的培訓。這套虛擬培訓設備運用虛擬現實技術 ，真實生動的模擬了鉆井工藝流程的細節。學員能夠通過對仿真鉆機設備的操作，直接觀察到鉆井平臺上的活動以及操作結果，最終達到讓培訓人員掌握正確操作過程的效果。虛擬培訓有以下特征：
2．1 仿真性
在虛擬現實技術支持下，虛擬培訓設施與真正的培訓設施功能相同，操作方法也一樣，學員通過虛擬培訓設施訓練技能與現實培訓基地里同樣方便。這是因為虛擬培訓環境無論是現實的環境還是構想的環境，都是虛擬的但又是逼真的。理想的虛擬環境應該達到使受訓者難以分辨真假的程度。
2．2 開放性
虛擬培訓環境可以為所有受訓者在任何時間、地點提供各種培訓的場所。實際上，虛擬培訓環境的內涵是廣泛的，它不同于傳統的培訓基地概念，它具備可以進行類似于傳統培訓項目的環境，但更擅長的是使學員置身于培訓項目對象中的逼真環境。凡是受訓者可以通過有關器具操作，來學習或訓練某種技能的虛擬環境，并都歸之于虛擬培訓環境。
2．3 超時空性
虛擬培訓環境具有超時空的特點，它能夠將過去世界、現在世界、未來世界、微觀世界、宏觀世界、客觀世界、主觀世界幻想世界等擁有的物體和發生的事件單獨呈現或進行有機結合，并可隨時隨地提供給學員進行培訓。
2．4 可操作性
受訓者可通過使用專門設備，用人類的自然技能實現對虛擬環境的物體進行操作，就像在現實世界中一樣。
2．5 對應性
學員的培訓內容與虛擬環境是密切對應的。例如，學員要學習飛行器駕駛技術，那么虛擬環境就是飛行器飛行的模擬環境。對應性將能為受訓者設定各種復雜的情況，以提高受訓者的應變能力，從而使得他們在實際環境下能得心應手的處理各種情況。另外，虛擬現實技術能按每個學員的基礎和能力，對應性的開展個性化的教育培訓。
3．鉆井模擬器視景仿真系統的分析與設計
計算機圖形學是研究現實場景計算機顯示的科學，也是利用計算機處理人類所能看見的圖景的手段和方法。視景仿真技術是以計算機圖形學為理論基礎的三維模型動態顯示技術，基本原理是：根據觀察點及觀察方向對場景進行實時計算和實現，并做到對三維復雜環境中物體運動的實時交互控制，產生良好的動畫效果。實現三維模型視景的實時動態顯示，一方面要求計算機硬件有高速運算能力和很強的三維圖形處理功能；另一方面還要求在算法和軟件上有所發展，以便在硬件平臺上取得更好的實時動態顯示效果。視景仿真系統是鉆井模擬器的重要組成部分，它提供給用戶一個三維的真實感視覺環境。
3．1 鉆井模擬器視景仿真系統分析
鉆井模擬器在虛擬培訓過程中需要模擬井場環境和操作結果，這就需要視景仿真系統根據鉆井模擬器司鉆控制臺的操作過程，實時模擬出井場環境的變化和司鉆、井控操作對鉆井過程的影響。在現實的司鉆和井控過程中，操作錯誤和地質環境變化都是事故的誘因，在鉆井模擬器視景仿真系統中也模擬了事故發生過程和事故排除的情況。實時地顯示鉆井過程中的數據，計算參數。根據司鉆臺操作的具體行為，依照物理模型和數學模型來模擬設備運動的過程，使得鉆井模擬器視景仿真系統的三維動畫過程更貼近現實。
鉆井模擬器視景仿真系統需要對井場設備、自然環境、井下情況進行實時的動態模擬，使培訓者在培訓過程中除了學習操作知識 ，還能更有效、直觀的學習到理論知識。硬件設施和三維圖形軟件的結合實現了虛擬模擬系統 ，培訓人員能夠通過這套虛擬培訓設備完成所有鉆井工作人員所需要的專業知識和實際操作技術。
3．2 實時場景系統組成
根據鉆井模擬器視景仿真系統的需要，開發過程在Windows xP平臺上，建模部分使用3D MAX完成機械部件的模擬，模型的管理由3D Explorer~成，并實現模型數據文件的轉換導出。程序對模型的控制由C++Builder6．0實現，整個開發過程基于OpenGL2．0。
鉆井模擬器視景仿真系統的實時場景組成包括以下幾個部分：三維圖形實體模型、鉆井模擬器視景仿真系統控制程序、GLSL編寫的渲染效果。
在整個組成部分中，最重要的是鉆井模擬器視景仿真系統控制程序，在程序中完成了以下工作：場景初始化、工藝動畫控制、與主控機通信、參數顯示、碰撞處理以及特效渲染。
場景初始化：由于鉆井工藝的復雜性和虛擬培訓的操作性，每個作業當前場景都有所不同。在一個新的作業開始前，圖形程序在接收到控制機發出的作業指令后初始化當前場景，例如：鉆井平臺上各操作部件當前的數量、狀態以及位置。
工藝動畫控制：在完成規定工藝作業的過程中，司鉆控制臺做出的每一個動作都將轉換成數字信號傳遞給主控機，再由主控機發送協議數據給圖形程序，圖形程序得到參數后，做出具體反映。在圖形機上體現出鉆臺上各種控制系統的運動參數、具體動作、視圖選擇(包括上視角、井下視角、防噴器視角、多視圖顯示等)等。
與主控機通信及參數顯示：主控機的設計主要由鉆井模擬器設計的需求決定，由于這套儀器主要用于虛擬培訓 ，教師和學生之間有教與學的關系，主控機能夠提供給教師一個教育平臺，提供作業調度、控制、評分等功能，與此同時，傳遞司鉆控制臺上發來的各項數據，并把與操作有關的數據發給圖形機，即鉆井模擬器視景仿真系統，兩方通信，傳遞參數并進行數據處理，在屏幕上顯示操作過程中需要操作者了解的參數值。
碰撞處理：在三維圖形的運動仿真過程中是不允許有“穿墻而過”的狀況發生的，因此要對運動物體作碰撞檢測的處理。為了遵循模型運動的真實感，鉆井模擬器視景仿真系統當然也包括碰撞的檢測與處理部分。
渲染特效：實現對火焰 、氣泡 、液體噴涌效果的模擬，使用GLSL實現電影級的光照效果，可以分別模擬白天，夜晚，探照燈等光照模式，大大地提高了圖形效果和真實感。
3．3 鉆井模擬器視景仿真系統設計
一個性能優越、功能完備的系統需要在設計階段就進行詳細的設計規劃。這樣，在后期的開發過程中才能完成高質量的軟件項目。鉆井模擬器視景仿真系統的設計遵循面向對象的原則，在系統的穩定性、可擴展性和兼容性等方面都有突出的表現。
3．4 系統特點及設計目標
鉆井模擬器視景仿真系統要求有以下特點：
1)可以生成高質量的圖形，實現實時的可控動畫。
2)圖形的生成快速穩定，對圖形硬件要求不高。目前，系統配置為NVIDA6800，NVIDA6系列以上顯卡都可以實現高質量的圖形動畫。
3)提供給用戶多角度、多視圖的工作窗口，方便用戶定位觀測，在操作過程中既能觀察整個場面，又能集中觀察工藝作業下重要部件的工作過程。
4)建立模型細致、真實 ，宏觀模型和微觀模型通過軟件和程序分別建模，真實感程度高。
經過分析鉆井模擬器視景仿真系統的系統特點后，設定該系統要達到以下目標 ：
可擴展性：對于新模型、新器件、新工藝的增加，方便快捷，可以在短時間內完成對系統的擴展。
兼容性 ：系統可以用于Windows2000／XP平臺，兼容于各種圖形加速硬件。
敏捷性：圖形生成迅速、穩定，一般的圖形加速硬件既可滿
足要求；系統應達到反應迅速、操作靈敏的功效。
3．5 基于面向對象的系統設計
鉆井模擬器圖形系統的設計是基于面向對象的，系統規模較大，設計復雜。基于在鉆井工藝中涉及到的物體較多，并且各個物體在不同的方面有不同的特性，因此在設計之前，應確定設計類的準則。對本系統而言 ，這里關心的是用物體如何展現工藝流程 ，所有類的設計應該圍繞物體的動畫功能需要來進行。
在鉆井各工藝流程中，大鉤、鉆桿等物體是系統動畫的載體，具有物體自身的方法和屬性，因此 ，可以將其封裝成類。根據圍繞物體的運動功能來設計類的思想 ，將液壓大鉗和液壓大鉗的活塞、吊卡的主體和活頁設計成不同的類，這樣設計不僅可以使動畫更加逼真，還能提高系統靈活性。
關鍵詞：虛擬現實技術；展示空間設計；教學設計
伴隨著科學技術的飛速發展，人類已經跨入數字時代。虛擬現實作為一種新興技術，在很多領域得到了非常廣泛的應用。而在展示空間設計領域，虛擬現實已經作為一種非常重要的技術手段，滲入整個行業。其可以有效地解決抽象思維與展示空間設計實體間的聯系問題。讓人身臨其境的感受、體會展示空間落成后的效果，讓觀者充分理解展示空間設計師的意圖，達到實效溝通。因此也大大受到展示空間設計師們的青睞，并在展示空間設計領域得到了初步的應用。
1 展示空間設計教學的內容和原則
展示空間設計是指展示空間在施工建造之前，設計者按照施工要求，把使用過程和施工過程中存在的問題或者可能發生的問題，做好全面的設計設想，擬定好解決這些問題的方案，用圖紙表現出來。而展示設計教學則是將該設計過程放入課堂教學中，使學生明白如何實現展示空間設計的優化過程。最終落成，充分滿足使用者的各種要求。下面就展示設計教學的基本原則、展示設計教學的基本內容做一闡述。
1.1 展示空間設計教學的基本原則
把抽象的問題形象化、具體化，從而讓學生更快速的理解教師的設計意圖、調動學生的積極性和主動性，使教學更有效，使學生更容易建構新知識。
1.2 展示空間設計教學的基本內容
一個優秀的展示空間設計作品要求滿足空間環境的構造設計和展示空間空間環境的組合設計。要達到空間環境的構造設計和組合設計，在展示空間設計教學中，我們更需要做到為學生創設有效的情境，讓學生有強烈的臨場感、沉浸感，從而讓學生在設計作品時不僅在功能、要求上創造良好的空間環境以滿足人們生產生活文化等各種活動的需要，而且在內外形勢上，創造良好的展示空間形象以滿足人們的審美要求，最終達到讓課堂教學更有效的目的。
2 信息時代展示設計教學中存在的問題
展示空間設計教學是一門比較新興的學科，一直以來不斷發展和完善，在以往的展示空間設計教育中，教師大都是以尺子、圖板、鉛筆、工作模型等來展開的，教師通過手繪草圖、電腦繪圖（二維或三維）或向學生展示展示空間的模型，以向學生傳達基本的展示設計構思。這種教學方法雖然快捷，但是過多依賴于二維圖形，對于二維形體的推敲就顯得捉襟見肘。
3 虛擬現實技術應用于展示空間設計教學中的優勢
虛擬現實技術非常有利于以學習者為虛擬學習情境創設一個良好的環境。 教學是一門藝術，它強調學生的獨特情感體驗，要求教師在課堂上能夠引導學生進行自主、積極的學習。可以這樣說，情境教學在課堂教學實施過程中起到非常重要的作用。用情境教學法也更便于引出新內容，通過構建展示空間情境，教師用語言描繪展示空間理論和設計理念的同時，師生能共同進入角色，讓學生在不知不覺中進入新知識的掌握和學習中。
4 虛擬展示空間設計教學過程的組織
學生完成了以上的知識和技術儲備的基礎上，我們如何來引導學生實現虛擬展示空間設計呢？從教學方式上，選擇的是任務驅動的教學模式，有利于學生克服單向思維，學會多向思維，綜合運用知識，不斷增強學生的創新能力。任務驅動教學分為以下四個步驟：
第一步：展示計劃。在這一部分中，教師創建情景，演示整個展示空間設計的任務。教師通過創建虛擬展示空間設計作品的任務情景，在情景中理解展示空間設計的新問題，教師提出總體設計目標，學生一邊體驗虛擬情景，一邊提取自己知識結構中的相關經驗，嘗試用已有的知識解決教學情境中的問題。從而激發學生的探究欲和求知欲。
第二步：分析計劃。在第一個步驟中，教師演示的展示空間設計總任務一般較繁雜、信息量也較多，學生不能立刻理解并設計出合理方案。這時需要教師帶領學生共同分析教學任務書，并讓學生用自己已有的經驗將總設計任務分解成一個個小任務，并且這些小任務要環環相扣，滿足展示空間設計總任務書的要求。
第三階段：解決疑問。在這個步驟中，主要目的是讓教師引導學生，發揮自身本有的主觀能動性，主動探究問題，將上一步分解出來的小任務逐個完成。這時學生需要結合自己的初始能力，完成新知識的建構，并建立各個小任務之間的相互聯系，然后再去驗證，從中獲得完成總任務所需的知識、能力。
第四階段：效果反饋。學習的過程就是一個不斷反思、不斷提高的過程，在探究性學習獲得結果之后，學生應該對自己的學習效果有一個比較客觀的評價。比如：我完成了什么內容、完成的效果自己是否滿意、哪些地方還需進一步改進和提高、是否有更好的方法實現教學內容等。通過反思，學生不斷地對設計作品作出調整和反饋，從而獲得新的知識和經驗，增強、豐富經驗。
總之，在展示空間設計教學的過程中，利用虛擬現實技術進行展示空間設計，不能單單只建立在虛擬場景基礎上的模像直觀教學，而缺乏語言準確性、生動性、形象性的表述。如果那樣虛擬場景也僅僅起到一種陳列作用，學生難以獲得確切的感性認知。因而，在展示空間設計教學過程中要根據教學內容、學生素質、教學環境等靈活運用虛擬現實技術構建虛擬場景，同時輔以語言直觀教學，就會有更好的教學效果。
參考文獻：
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關鍵詞：機械設計，CAD技術，應用，發展趨勢
〔正文〕
機械設計是機械類各專業的專業基礎課。同時，該課程也是工科類專業的基礎必修課。本課程在教學內容方面，著重基本知識、基本理論和基本方法，在培養實踐能力方面，著重設計構思和設計技能的基本訓練。在本課程學習中，綜合運用先修課程中所學的有關知識和技能，結合各種教學實踐環節及課程設計的基本鍛煉，為順利地過渡到學習有關專業課程及進行專業畢業設計打下良好的基礎。
機械設計課程設計是機械類專業和近機類專業學生在學完機械設計及同類課程以后所設置的一個重要的教學實踐環節，也是學生第一次較全面、規范地進行設計訓練機械設計教學的一個重要實踐環節。其主要目的是培養學生的理論聯系實際的設計能力，訓練學生綜合運用機械設計課程和其他先修課程的基礎理論并結合生產實際進行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴展學生有關機械設計方面的知識；通過對通用機械傳動或簡單機械的設計，使學生掌握一般機械設計的程序和方法，樹立正確的工程設計思想，培養獨立、全面、科學的工程設計能力等；在課程設計實踐中，對學生進行設計基本技能的訓練，培養學生查閱和使用標準、規范、手冊、圖冊及相關技術資料的能力以及計算、繪圖、數據處理和計算機輔助設計等方面的能力等。
基于以上認識，結合近年我校機械設計課程體系、課程內容以及立體化教學模式的改革和重點課程建設，在學生機械設計課程設計和畢業設計實踐中，主要從機械設計課程設計的設計方法和手段的改進等方面進行了大膽的改革與實踐，逐步實施了從手工繪圖到二維AUTOCAD的應用最終到三維 CAD的過渡，在提高學生的設計能力和綜合素質方面得到了較好的效果。
一. 機械設計實踐的現狀
幾個世紀以來，人們用手工繪圖來表達自己的設計理念。圖紙作為工程師的語言，為工程設計技術人員之間進行有效的交流帶來極大方便。然而，隨著科學技術的發展，特別是計算機技術的廣泛應用，手工繪圖已不能滿足機械設計的要求。現在，機械設計手段從20世紀70年代的手工繪圖轉向計算機繪圖，大大提高了繪圖效率和繪圖質量。
目前，CAD技術主要以二維繪圖軟件AUTOCAD為代表，在機械設計實踐中只是教會學生操作和繪制簡單的零件圖，而用AUTOCAD繪制裝配圖以及進行有關的工程分析是非常不便的且很難實現。為此，為了能夠方便地繪制裝配圖，在機械設計實踐教學和畢業設計中逐步地采用了CAXA電子圖版、開目CAD等二維繪圖軟件作為繪圖工具，輔助完成零部件設計。 當前，我國制造業已全面完成甩圖板工程，二維CAD技術的普及結束了手工繪圖的歷史，對減輕人工勞動強度，提高經濟效益起到了很明顯的作用。隨著技術的發展，CAD技術正從二維CAD向三維CAD過渡，有相當一部分CAD應用較早的企業已完成了從二維CAD向三維CAD轉換，并取得了巨大的經濟效益和社會效益。企業需要掌握三維CAD技術的專業人才，掌握三維CAD技術已成為工科院校畢業生最基本的要求。因此，在機械設計實踐教學中采用三維 CAD技術，已成為我們現在機械設計實踐教學改革的重要內容和亟待解決的問題。
二. 三維CAD關鍵技術
三維CAD造型技術也稱建模技術，它是CAD技術的核心。從20世紀60年代至今，三維建模技術的發展經歷了線框建模、曲面建模、實體建模、特征建模、參數化建模、變量化建模，以及當今正在研究的產品集成建模、行為建模等發展過程。三維CAD以三維造型設計為基礎，只要形成了三維模型，各種二維視圖唾手可得。三維CAD技術在產品的三維造型、虛擬裝配、工程圖生成、動態干涉檢驗、機構運動分析和動態仿真、有限元分析等方面帶來了革命性得突破，提高了設計效率和設計質量。三維設計的真正意義不僅僅在于設計模型本身，而是設計出模型的后處理工作。
三維CAD技術主要包括以下內容：三維造型/三維設計、計算機輔助工程分析、機構運動分析/仿真、裝配干涉檢驗、三維轉二維、圖樣檔案管理等。科技論文。科技論文。利用這種全過程的三維CAD系統完成設計以后，不僅使設計對象的幾何形狀和性能滿足要求，而且使各方面的指標（強度、剛度、重量和成本等）都達到最佳狀態，這是計算機輔助設計和輔助工程分析的根本目的。三維CAD符合設計者的思維習慣，可以充分發揮設計者創造力和想象力。三維 CAD技術不僅解決了產品設計和工程圖繪制的問題，更重要的是利用三維CAD技術實現產品的虛擬設計、運動仿真和優化設計，所生產的三維零件可以直接與CAE/CAM/CAPP等CIMS技術進行數據交換和銜接，是將來實現無圖樣生產的關鍵技術之一，是實現虛擬制造的重要手段。掌握三維CAD技術的使用，已經逐步同使用計算機進行文字處理一樣，成為產品開發、設計人員的一種基本技能。
三、CAD技術的發展趨勢
隨著計算機性能的提高，網絡通訊的普及化、信息處理的智能化，CAD三維技術正向規范化、智能化、集成化的方向發展。
1. 規范化。ス娣痘(標準化)的趨勢體現在幾個方面：數據模型的規范化(標準化)、數據交換格式的標準化和CAD資源的規范化等。數據模型應采用STEP標準體系。隨著STEP標準體系的逐步完善，它對于幾何數據、工程數據模型的思想將作為新一代CAD系統的開發指南。靠以前的一些標準接口已經無法完全滿足CAD數據交換的要求。目前，參數化特征模型的傳輸還是一個世界難題，在STEP標準基礎上，相信這一點能有所突破。
2.智能化。ヌ卣髟煨禿筒問設計的采用即是智能化方面的進步。軟件不僅僅是提供一些繪制的工具由人們去使用，也不再將占線面數據存儲在一起，而忽略其內在聯系。特征和參數的引入使得軟件似乎成為人類(用戶)一個更聰明的助手。科技論文。CAD軟件應該更大限度地將工程數據概念集成到數據模型中，例如目前，CAD軟件的特征模型主要是解決零件幾何造型的問題，而對于后續分析、CAPP和加工的需要還考慮得不夠。
3.集成化。ゼ成化是當今CAD技術發展的又一大趨勢。CAD技術不是孤立的。首先，它集成了計算機軟硬件、數據庫、外圍設備、圖形學、網絡及各個應用領域的技術。同時，它又不斷和CAM(計算機輔助制造)、CAPP(計算機輔助工藝流程規劃)、MIS（管理信息系統)、PDM(產品數據管理)以及MRP(制造資源管理)等系統相集成。由于Internet的發展，使得這些設想得以實現。如何構造在Internet體系上的CAD/CAM集成化系統將會是人們追蹤的熱點。特別是在全球經濟一體化的背景下，并行工程、異地設計制造等概念的發展和應用，基于網絡、基于WEB的協同設計制造系統大受青睞。現在已有一些標準，如解決異構系統平臺的XML和XML-3D，以及解決三維圖形、圖像在互聯網上傳輸共享的VRML標準相繼出臺，已經為我們在互聯網的構架下，建立協同設計和協同工作的環境打下了基礎。
參考文獻
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關鍵詞：先進制造技術；教學內容；考核方式
【中圖分類號】G712
制造業是國民經濟中重要的支柱產業，制造技術的水平和制造業的實力反映一個國家的生產力水平，決定著國家的經濟競爭力和綜合國力的強弱。由于傳統的以大批量生產為特征的制造技術和制造模式已無法適應現代市場環境的嚴峻挑戰，從而引發了制造技術、制造模式和管理技術的劇烈變革，先進制造技術就是在這樣的環境下提出來的新觀點。先進制造技術是制造業在不斷吸收信息技術及現代化管理技術等方面的成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務直至回收的制造全過程，以實現優質、高效、低耗、清潔、敏捷的生產，從而提高企業市場競爭力的制造技術的總稱。
隨著我國制造業的迅猛發展，先進制造技術和現代管理方法在生產中的應用越來越多，我院機械類專業開設了《先進制造技術》課程，目的是拓寬學生專業視野，掌握制造技術最新發展。由于先進制造技術課程涉及的內容多，哲理深奧，覆蓋面廣等原因，使得學生在學習的過程中理解和掌握比較困難，學生的感性認識欠缺，對學習的興趣不高，普遍感到枯燥難懂，學習注意力難以持久，因而學習效果不好。怎樣使學生在有限的時間內學到更多的知識，培養良好的職業素養和創新能力，對先進制造技術課程進行教學內容和教學手段的改革就顯得十分重要。
一、《先進制造技術》課程的特點
1.課程的內容多，覆蓋面廣
《先進制造技術》課程的內容十分繁雜，覆蓋面廣，包括柔性制造系統、計算機集成制造系統、快速成型技術、先進生產管理技術、特種加工技術、超精加工技術、納米加工技術、生物加工技術和綠色制造等先進的制造工藝技術和成組技術、并行工程、精益生產、準時生產、敏捷制造、虛擬制造、可重構制造、網絡制造、智能制造等先進的制造模式，以及現代生產管理信息系統、企業供應鏈管理和產品數據管理等先進的管理技術等。
2.課程內容上既繼承又發展，具有動態性
《先進制造技術》課程所講授的內容中有很多的先進技術是既繼承又發展的。如在物料需求計劃的基礎上，將企業的經營、銷售、財務、成本管理納入，則發展為制造資源計劃，而制造資源計劃經過擴充和進一步完善則發展成為企業資源計劃。同時，隨著時間的推移，各種先進制造技術不斷吸收各種最新技術成果，并不斷發展和創新。故本課程的內容也具有動態性，需要不斷地更新。
3.教材內容的滯后性
先進制造技術發展迅速，而教材的內容大多是已經成熟或即將成熟的知識，與相關學科的最新進展相比存在一定的滯后性。因此，授課教師必須及時檢索、查閱相關技術的最新研究成果，并補充到教學內容中，使學生能夠掌握制造技術的最新知識。
4.教材內容的概述性
由于該課程涉及的內容多、課時少（一般為40課時），對于每一種先進制造技術，本課程都不能進行深入、詳細的講解，而只介紹其基本原理、特點、應用和發展趨勢等。
二、教學改革
1.教學內容
作為高等教育的重要組成部分，高等職業教育以造就新型工業化需要的能力強、素質高的高端技能型人才為目標，不僅要培養大量能夠勝任現場操作的高技能人才，而且要為潛在的未來能夠擔當企業推動技術創新和實現科技成果轉化的高端技能人才營造訓練環境。未來先進制造技術要求從業者既有較強的實踐動手能力，又有一定的理論知識和智力技能，必須具有較強的自主學習能力和創新能力，具有對新知識、新技術的快速學習、吸收和創造性的應用能力，能夠把高新技術和設計成果迅速轉化為實踐、產品，促進制造企業的產品創新和技術創新。先進制造技術作為一種動態技術，不斷吸收各種最新的技術成果，那么作為介紹先進制造技術的《先進制造技術》課程也應該是一門動態的課程，隨著新科技、新理念的不斷出現而不斷更新、充實和發展。另外，由于先進制造技術涉及產品的整個生命周期，從市場調研、產品設計、工藝設計、加工制造、生產管理、售前售后服務到產品的回收等方方面面的內容，因此先進制造技術課程的內容十分龐雜，涉及許多其它學科的知識，如管理科學、電子科學、材料科學、信息科學等，在短時間內全部掌握是不可能的。對于教學內容的安排就顯得尤為重要，先進制造技術包含的內容非常廣泛，教學課時內不能全部介紹，課堂教學只能選擇有限的部分內容講解。重點介紹現代設計技術、先進成形制造技術、先進制造工藝技術、制造自動化、先進制造的模式與管理技術等核心內容。同時，教師應注意收集各種先進制造技術最新的研究成果，及時補充教學內容，確保教學內容的前瞻性。
2.課堂教學方式
如何增加學生學習的動力，激發學生學習新知識和新技術的興趣。要轉變傳統的教師觀與學生觀，教師不能只單純地傳授知識，為人師表，把學生當作被動受教育的客體。在課堂教學中，從以教師為中心向以教師為主導，學生為主體的轉變，從單一的專業教育向綜合素質教育和通識教育的轉變，從以傳授知識為主向全面地培養能力為主的轉變，從單一的培養模式向多層次、多方位的立體培養和因材施教的轉變，從封閉式教學向開放式教學轉變。經過一段時間的學習，確立引導學生自主學、激勵學生合作學、培養學生創造學三個學習目標。
（1）教師應引導學生自主學習
知識更新速度的加快，知識總量急劇增加，教育的重點要從傳授知識轉變為著重培養能力，特別是學習能力和思維能力。教師在教學過程中，要充分發揮學生的主觀能動作用，引導和啟發學生主動認知、質疑問題，重點掌握研究和解決問題的思路和方法。注意指導學生對所學知識的思考、歸納、總結、應用，從而了解學習過程，認識學習規律，尋找和總結適合自己的、靈活而高效的學習方法，發展學生的自主學習能力，為學生的再學習和繼續發展奠定基礎。教學中引導學生明確想學什么和應該知道什么，然后讓學生選擇自己感興趣的部分內容自主學習，在課余的時候收集相關的新知識和新技術，在課堂中給予學生機會講解。學生選擇學習內容，掌握了學習的主動權，激發了學習興趣。同時應及時修訂和充實教學的內容，擴大課程教學資源，提高課堂教學的柔性。
（2）在課堂上引入案例教學法
通過企業生產實例提出需要解決的問題，然后介紹解決問題的方法，最后總結必要的結論和概念，避免傳統的提出概念、解釋概念、舉例說明這一知識學習的三段論，這樣可以讓學生從死啃理論教學和書本中走出來。在課堂上中通過給定的問題情景，鼓勵學生以小組活動的形式運用已學的知識，模擬解決問題的方法，通過討論共同找出結論。學習能力弱的同學碰到自己解決不好的問題時，可以由能力較強的小組成員討論解決，也可以在其他小組同學的幫助下完成。小組討論既可以讓學生互補知識，同時也鍛煉了學生團隊合作精神。
（3）合理應用多媒體教學課件
那種以教師為中心、課堂為中心、書本為中心的教學模式已經不能適應現代課堂的需要，而多媒體教學課件能較好地將文字、圖像、聲音、動畫和視頻信息等眾多媒體的信息集于一體，給學生提供一個生動逼真、內容豐富、交互性好的人機界面，使學生的各個感官能夠同時接受到大量的教學信息和豐富的知識，能培養學生的想象能力、創新思維和創新意識。雖然計算機輔助教學帶來了許多新的變化，但多媒體只不過是學習和教學的-種工具，也不是所有的內容都適合應用多媒體，教師需要適時地講解難點和提醒學生在演示過程中注意觀察重點，并及時加以引導、啟發、歸納和總結。
（4）培養創新意識和創新能力
創新能力是21世紀從業者的基本要素。要從授課指導思想、學習環境、課程評估、學習氣氛等多種因素考慮，把課堂教育中的不同教學環節、教學方法、課外活動的作用結合起來，激發學生的創新動機和創新精神。教師應注意給學生營造不同智力要求又有挑戰性的問題情景，讓學生通過自己一系列思維的加工，發展自己的創新思維和能力；給學生以主動探究、自主學習的空間，通過各種途徑、形式搜集、整理資料，通過質疑、思考、論證、解決問題，得出結論；采用啟發式、討論式等多種教學類型和組織形式，注意激發學生多方面的思維，使其智力活動多樣化、豐富化；給學生以心理安全的教學氣氛，鼓勵和尊重學生的提出的各種問題和想法，讓學生知道他們的觀點是有價值的，并從因果關系上展開評價。
3.考核方法
考核方法主要表現在考核內容和考核形式兩個方面。在考核內容上盡量涉及先進制造技術的各個方面，知識覆蓋面寬，考核內容全面，同時要抓住重點，選擇那些廣泛應用于我國生產實際的先進制造技術，如數控技術、激光技術等。在考核形式上可以采取上課討論、平時查閱文獻、課后布置作業、實踐環節、小論文等多種形式，變考知識為考能力，按照一定比例權重來決定本課程的最終成績，這樣可以改變過去"一張試卷定終身"的局面。同時給學生在學習本課程時很大的自由度，鍛煉學生的查閱文獻、信息獲取，論文寫作、實踐和操作等方面的能力。另外，可以采用合適的方式讓學生對本課程進行評價，一方面對教師的教學方法、教學效果提出一些建設性的意見，以便教師根據反饋意見進行改進；同時可以根據課程評價內容反映學生對本課程的參與程度，將其作為考核學生的一種輔助方式。
三、小結
先進制造技術具有先進性、廣泛性、實用性、系統集成性和動態性等特點，是在傳統制造技術、信息技術、自動化技術、現代管理技術等相互滲透、融合而形成的。《先進制造技術》這門課程也要隨著先進制造技術的發展而與時俱進，從教學內容、教學方法、考核方法等方面進行改革。使課堂教學質量得到變革性的提高，從而培養出具備更強創新能力、綜合能力、能適應環境變化的高端技能型型人才。
參考文獻：
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筆者所在的國有大型企業研究所，研究范圍涵蓋了制造業鑄鍛、機加、化工、裝備自動化等12個專業，在其新材料，新工藝、新技術、新裝備開發研制及推廣應用中，積累了大量科研檔案，特別是近年來承擔完成了十余項國家“863”計劃、國際科技合作專項、國家科技重大專項等。目前已擁有106項專利授權，制定頒布實施的國家、行業、企業標準近百個；年發表科技論文200余篇，在推動企業工藝水平提升、制造技術進步及行業科技發展過程中以每年產生50余項科研項目檔案遞增，傳統的面向文字圖紙信息的結構化關系型數據庫已不適應多媒體、網絡化技術發展，作為數字檔案館信息資源組成部分的電子文件、電子圖紙等新型載體的出現，在特性上也與傳統檔案有著根本改變。基于此，在借鑒企業檔案管理先進技術和管理經驗基礎上，探索建設企業數字檔案館、構建項目管理和檔案信息化管理于一體的PLM 項目管理系統，使科研全生命周期中產生的科技檔案的管理日趨科學化、規范化。
2技術架構
2.1 構建企業數字檔案館建設平臺。制造業檔案信息集成已成為勢在必行的發展趨勢，在科研環境下，產品生命周期管理（Production Lifecycle Management，PLM） 自?Q生之日起就扮演著企業數字檔案館管理平臺的角色，成為企業追逐的焦點，而企業數字檔案館是適應信息社會日益增長的對檔案信息資源管理、利用需求，運用計算機技術與手段，以電子檔案為對象，進行采集、加工、存儲、管理，實現網絡檔案收集、整理、保護及信息共享的管理系統。通過PLM信息化網絡平臺以期實現企業研發全過程管控與檔案信息資源協同共享的無縫集成。
2.2實現以紙介質管理中心向電子數據為中心管理的轉變。以PLM為平臺建立企業科研項目BOM管理中心，通過計算機網絡和數據庫技術，以科研項目為核心，應用項目結構與配置管理把與之相關數據及檔案信息資源和過程集成統一管理，使檔案信息資源在其生命周期內保持一致、完整和安全，建立企業數字檔案館技術數據管理中心，提高檔案信息資源的重用度和通用性。
2.3通過工作流管理系統體現其特性
2.3.1擴展性。通過柔性、開放的平臺化建設和多層分布體系結構，將數據、業務邏輯與使用者界面分開，并根據技術需求集成相應的應用系統。系統集設計、仿真、管理于一體，在提供較完善的設計管理功能基礎上進行二次開發與集成，開放通用規范的API接口。項目資源可方便使用動態權限管理。在設計過程中使用分布式資源數據庫架構，實現資源庫動態擴充，借助平臺API接口，將設計、仿真數據統一管理。
2.3.2有效性。系統自動記錄項目檔案資料生命周期狀態以及所處階段，并按照系統流程自動保存歷史版本和記錄并有序地動態變化。可確定檔案來源的真實性、合法性，并可追溯。通過系統完整性檢查功能設置及規則制定，確保檔案資料完整和沒有被有意或無意地篡改。
2.3.3安全性。從技術、管理和標準法規等方面，以積極防御和動態保障為原則，以等級保護制度下的風險評估為手段，保障系統安全的持續性。根據權限設置，使非合法授權者不得使用。可隨時進行各種數據備份功能和快速系統重建、數據恢復功能。
2.3.4 協同性。使不同階段不同參與角色在相同平臺下進行協作，構造單一研發管理和協同平臺，協同筆記簿和線上討論功能支持項目成員合作建立新的文檔，實時獲取/交換團隊相關的意見、記錄、評論、鏈接和文檔，促進知識共享與創新效率。
3創新實踐
3.1搭建PLM系統運行環境、基本模型、流程、制度、權限。針對科研項目實施過程中形成的檔案資料設置文檔大類，規定圖檔錄入方式、圖紙變更、下載申請等技術規范，制定PLM圖文檔管理、錄入、系統權限劃分、審批流程等相關使用規范。
3.2管理推進
3.2.1圖檔管理。建立電子數據庫，采用樹形管理結構，安全、高效進行項目檔案資料的存儲、創建、瀏覽、編輯、修改、備份等操作，保證數據存放合理、主次分明、瀏覽有序、結構清晰，圖檔數據由原來保存在個人電腦上統一至服務器上集中管理。瀏覽文件格式為主流二維AutoCAD、三維格式（ugnx、Pro-E等）、工藝仿真分析、虛擬制造、office各版本、txt、各種圖片格式、pdf等。
3.2.2版本控制。根據需求自動生成保留版本和臨時版本，并對修訂版本進行簡短修改說明，實現檔案資料交換與追蹤。
3.2.3借用引用功能。在原有圖紙基礎上可進行借用、引用操作，保持和原有圖紙一致。
3.2.4圖文檔查詢。根據查詢條件，對系統管理文檔進行快速查詢，減少信息定位時間，提高研發效率。
3.2.5清單管理。完成設計后系統可直接從CAD中提取產品BOM清單信息，并可添加CAPP等工藝信息和工藝仿真信息，為以后的信息化項目輔助制造CAM、數字化制造DNC/MES等提供準確的產品原始數據。
3.2.6流程管理。根據工作流程實行電子數據電子化審批。可在各種格式文件中進行紅線批注功能并自動歸檔、永久記錄審批過程意見，實現無紙化審閱文件。PDM流程滿足多人中任一人審核即可通過的能力。
3.2.7編碼管理。對進入系統的各類檔案資料，按其屬性自動進行編碼，保證系統內文檔做到一物一碼。
3.2.8日志管理。提供對系統的運行狀態和所有用戶的操作進行細致完善的記錄，可以對系統進行實時監控，同時建立安全事故有據可查的證據。
3.2.9權限管理。權限控制分為通過角色直接賦權、對文檔屬性進行設定、在工作流程中權限設置三種模式。不同人員工作桌面及產品樹不同，互相屏蔽，針對不同人員分配權限，并進行工作記錄以杜絕非法操作。
3.2.10過程控制。通過過程中產生的文件審批流程控制和生效檔案資料的更改、項目完成后權限重置、項目歸檔流程控制形成整體閉環。
3.2.11使用規范。系統審批流程的使用規范按照項目及圖文檔檢入后的校對、批準審核等相互關聯、銜接有序的工作方法，設定項目、圖紙、文檔、圖文檔下載申請、圖文檔打印五類審批流程。
4實施效果及突顯特性
4.1實施效果。經過近5年的努力，檔案人員協助對該所科研項目及其成果（專利、獎項、論文等）進行了PLM系統的應用實施，將所內圖文檔分成8大類69個小類以及基本流程8個，建立系統用戶和注冊用戶132人、系統角色36個、各類項目100項、項目資料9706件、業務流程模板12個、運行審批流程107個。并以此形成了以項目為龍頭、以紙介質管理中心向電子數據為中心管理的轉變，實現了基于業務規則的科研協同和電子數據自動分發，在線查詢，推動了檔案信息化管理模式創新及信息功能發揮，使科研環境、檔案信息資源保障環境發生了改變，檔案管理工作轉移到基于需求、基于科研過程、基于知識發現與集成形態為利用者檔案信息服務的學科化。為檔案信息資源的科學保管和開發利用共享平臺創造了技術條件，推動了檔案安全保障服務體系由注重檔案實體靜態安全向檔案實體動態使用安全與檔案信息安全并重的轉變。隨著科研項目檔案管理的有序推進，PLM系統也在不斷完善。
4.2突顯特性
4.2.1共享與網絡化。根據系統權限設置可全程資源共享，支持多途徑、多角度檢索和利用方式，滿足各類查檔需求。系統可運行在網絡環境下并保證數據的一次存儲，支持在網絡環境下產品工藝數據的共享和各不同層次人員網絡環境下的項目協同。
This paper studies on the subject of production line, as well as the optimization methods, and then uses the simulation software Flexsim to make a model and simulate on sofa production line of the Sheng'Ao company, at last, analyse the simulation result, then found the bottlenecks of this production line. On this basis, optimize upon this bottlenecks, not only the operating rate improved dramatically, but also the final output increased a lot. Through the application of the simulation technology, a lot of problems in the modern enterprise can be solved, it can also solve some problems that simple mathematical methods can't, and on this basis to optimize it so the problems can be adequately highlighted in order to be resolved.
KEYWORDS: simulation technology、production line、Flexsim、optimize
正文目錄
第一章 引言 1
第一節 研究背景與現狀 1
第二節 選題的意義 2
第二章 生產線概論 3
第一節 生產線的基本理念 3
一、生產線的概念 3
二、流水式生產線的概念 3
第二節 生產瓶頸 4
一、生產線上的約束 4
二、節拍和瓶頸 4
第三節 生產線評價指標 5
一、生產線最終產量 5
二、操作器的利用率 5
第四節 生產線物流系統仿真方法的優勢 6
一、傳統生產線物流分析方法 6
二、仿真方法的優勢 6
第三章 仿真技術的發展和應用 7
第一節 仿真技術的發展歷史及其特點 7
一、仿真技術的發展歷史 7
二.仿真技術的特點 7
第二節 仿真技術在生產系統中的應用與分類 8
一.仿真技術的應用 8
二.仿真技術的分類 9
第三節 物流相關仿真軟件介紹 10
一、AUTOMOD 10
二、ARENA 10
三、EXTEND 11
四、FLEXSIM 11
第四章 生產線仿真建模 13
第一節 生產線仿真的基本過程 13
一 明確仿真目的 13
二 收集數據 14
三 建立系統的物理模型 14
四 建立系統的邏輯模型 14
五 模型確認 14
六 仿真模型運行 14
七 模型運行結果分析 14
第二節 模型介紹 15
一、圣奧沙發流水線簡介 15
二、沙發制造部工藝流程圖 15
三、模型實體 16
第三節 模型運行及其結果 23
一、仿真模型 23
二、仿真結果 25
第四節 結果分析以及模型改造 31
一、結果分析 31
二、模型改造 32
三、模型改進后的分析 38
第五章 結論與展望 39
參考文獻 40
致 謝 42
第一章 引言
第一節 研究背景與現狀
近年來，隨著國內外市場競爭的激烈，我國加入WTO，企業面臨巨大的挑戰。物流的現代化越來越受到人們的關注。傳統物流是一個流通與制造過程的附屬品，其基本任務僅僅是完成商品流通或制造過程中物料的物理位置的轉移，以確保流通或生產過程的正常運行，因此，物流的各個功能環節長期以來是相互分散和孤立的。現代流通與生產過程則是更加注重整體的效益。物流作為一個多因素、多目標的復雜系統，追求其整體的優化是一個復雜的系統分析問題。現代物流越來越多的強調物流的系統化合綜合化，現代物流和傳統物流的本質區別逐漸顯現出來。正式由于現代物流的這一特點，尤其需要運用系統分析的方法對其進行分析研究。
生產線即產品生產過程所經過的路線，即從原料進入生產現場開始，經過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產活動所構成的路線。生產線需要接收和處理大量的產品設計、加工、制造資源等信息，合理調度加工零件。傳統的經驗分析和人工調度不能適應復雜系統和現代管理的要求。過去，一個企業有十幾輛、幾十輛車負責產成品的運輸。車輛的調度完全依靠管理人員、調度人員的已有經驗。今后，企業物流逐步走向社會化。企業要降低成本，縮短供貨期，對物流提出了更高的要求。不僅僅滿足于車輛的調配，更需要合理選擇運輸路線、合理配載和返程貨物搭載等。而且，由于生產的逐漸多樣化，服務的客戶化，不再有一成不變的計劃生產，市場不斷變化的生產和供貨，需要管理人員動態調整計劃。人工的、經驗式的管理必須用科學的控制管理方式代替。系統仿真正是適應了物流系統的復雜化、物流目標的多樣化的發展需要。 人們在研究一個較為復雜的系統時，通常可以采用兩種辦法:一種是直接在實際系統上進行研究;另一種就是在系統的模型上進行研究。在實際系統上研究固然有其真實可信的有點，但是很多情況下是不合適甚至不可行的。這主要有以下幾方面的原因:
(1)、需要考慮安全性。在研究重要的，涉及人身安全或設備安全的系統時，不允許在實際系統上進行試驗，例如宇航系統，核能系統，航空系統等。
(2)、系統具有不可逆性。有很多系統是不可逆的，例如已經發生的災害，生態系統等。
(3)、投資風險過大。一些重大的工程項目，重大設備系統很復雜，投資巨大，不允許在實際系統上進行破壞性的實驗。
(4)、研究時間過長。多數情況下，在實際系統上研究問題往往需要較長的時間。例如研究復雜的生態系統一般需要數十年;研究一個交通運輸系統也至少需要數天甚至數月。
(5)、真實的系統尚未建成。如果希望在系統規劃設計階段評價方案的優劣，顯然無法在真實系統上進行。
出于以上主要原因，利用模型來研究系統不僅是必要的甚至在某些情況下是唯一可行的方法。
第二節 選題的意義
生產物流系統是企業物流系統的子系統，同時也是制造系統的重要組成部分。生產物流系統的優化不但可以提高企業生產中物流的順暢程度、提高生產效率，還可以降低物料搬運成本；進而提高企業的成本、質量、交貨期等各項系統性能指標。由于生產系統的復雜性、動態性和隨機性，數學解析方法無法對整個生產系統的諸多特征進行建模，也就無法準確地進行投產方案的計算和優化。而系統仿真以相似論、計算機科學、概率論、數理統計和時間序列分析等為理論基礎，能夠真實地仿真隨即時間，實時模擬生產系統的動態特性[1]，再現或預測所需的生產系統特征。
而Flexsim是一套系統仿真模型設計、制作與分析工具軟件。它集計算機三維圖像處理技術、仿真技術、人工智能技術、數據處理技術為一體，專門面向制造、物流等領域。運用Flexsim系列仿真軟件，可在計算機內建立研究對象的系統三位模型，然后對模型進行各種系統分析和工程驗證，最終獲得優化設計或改造方案。
本文以圣奧有限公司沙發生產線為例，通過仿 真軟件Flexsim建立生產線仿真模型，進行物流和調度仿真，瓶頸設備和故障分析與生產線能力評估，為生產線規劃與布局及生產調度計劃制定提供可靠的科學依據。而用仿真軟件做生產線優化還可以可以減少成本，三維效果好，最重要的是仿真優化結果明顯。第二章 生產線概論
第一節 生產線的基本理念
一、生產線的概念
產品生產過程所經過的路線，即從原料進入生產現場開始，經過加工、運送、裝配、檢驗等一系列生產活動所構成的路線。狹義的生產線是按對象原則組織起來的，完成產品工藝過程的一種生產組織形式，即按產品專業化原則，配備生產某種產品（零、部件）所需要的各種設備和各工種的工人，負責完成某種產品（零、部件）的全部制造工作，對相同的勞動對象進行不同工藝的加工。
生產線的主要產品或多數產品的工藝路線和工序勞動量比例，決定了一條生產線上擁有為完成某幾種產品的加工任務所必需的機器設備，機器設備的排列和工作地的布置等。生產線具有較大的靈活性，能適應多品種生產的需要；在不能采用流水生產的條件下，組織生產線是一種比較先進的生產組織形式；在產品品種規格較為復雜，零部件數目較多，每種產品產量不多，機器設備不足的企業里，采用生產線能取得良好的經濟效益。
二、流水式生產線的概念
流水線是指勞動對象按照一定的工藝路線，順序的通過各個工作地，并按照統一的生產速度(節拍)完成工藝作業連續的、重復的生產過程。
流水生產方式是把高度的對象專業化生產和勞動對象的平行移動方式有機結合起來的一種先進的生產組織方式。
單品種流水生產線又稱不變流水線，指流水線上只固定生產一種制品。要求制品的數量足夠大，以保證流水線上的設備有足夠的復合。
多對象流水生產有兩種基本形式。一種是可變流水線，其特點是在計劃期內，按照一定的間隔期，成批輪番生產多種產品;在間隔期內，只生產一種產品;在完成規定的批量后，轉生產另一種產品。另一種是混合流水線，其特點是:在同一時間內，流水線上混合生產多種產品。按固定的混合產品組組織生產，即將不同的產品按固定的比例和生產順序編程產品組。一個組一個組地在流水線上進行生產。
第二節 生產瓶頸
一、生產線上的約束
生產線的生產過程是一個按照生產工藝安排的有序過程。因此，可完成生產作業要素受到一定程度上的限制。例如，在安裝儀器或者設備外殼前需要裝上電動機。進行生產線平衡時，除了考慮優先約束之外還應考慮非生產工藝的約束：
(1)區域約束。它時與生產工位布置有關的限制，分為正區域約束和負區域約束。正區域約束是指某些確定的作業要素應該彼此就近設置;負區域約束是指作業要素之間相互干涉，在位置上不應靠近的限制條件。
(2)位置約束。在大型的生產線上，如汽車的裝配線上，由于產品比作業人員可完成的裝配作業空間大，不能完成其周邊的裝配作業，產品裝配作業受到空間的限制。
二、節拍和瓶頸
流程的“節拍 ”（Cycle time）是指連續完成相同的兩個產品（或兩次服務，或兩批產品）之間的間隔時間。換句話說，即指完成一個產品所需的平均時間。節拍通常只是用于定義一個流程中某一具體工序或環節的單位產出時間。如果產品必須是成批制作的，則節拍指兩批產品之間的間隔時間。在流程設計中，如果預先給定了一個流程每天（或其它單位時間段）必須的產出，首先需要考慮的是流程的節拍。
而通常把一個流程中生產節拍最慢的環節叫做“瓶頸”（Bottleneck）。流程中存在的瓶頸不僅限制了一個流程的產出速度，而且影響了其它環節生產能力的發揮。更廣義地講，所謂瓶頸是指整個流程中制約產出的各種因素。例如，在有些情況下，可能利用的人力不足、原材料不能及時到位、某環節設備發生故障、信息流阻滯等，都有可能成為瓶頸。正如“瓶頸”的字面含義，一個瓶子瓶口大小決定著液體從中流出的速度，生產運作流程中的瓶頸則制約著整個流程的產出速度。瓶頸還有可能“漂移”，取決于在特定時間段內生產的產品或使用的人力和設備。因此在流程設計中和日后的日常生產運作中都需要引起足夠的重視， 注意生產線平衡的持續改善。
與節拍和瓶頸相關聯的另一個概念是流程中的“空閑時間”（idle time）。空閑時間是指工作時間內沒有執行有效工作任務的那段時間，可以指設備或人的時間。當一個流程中各個工序的節拍不一致時，瓶頸工序以外的其它工序就會產生空閑時間。這就需要對生產工藝進行平衡。制造業的生產線多半是在進行了細分之后的多工序流水化連續作業生產線，此時由于分工作業，簡化了作業難度，使作業熟練度容易提高，從而提高了作業效率。然而經過了這樣的作業細分化之后，各工序的作業時間在理論上，現實上都不能完全相同，這就勢必存在工序間節拍不一致出現瓶頸的現象。除了造成的無謂的工時損失外，還造成大量的工序堆積即存滯品發生，嚴重的還會造成生產的中止。
為了解決以上問題就必須對各工序的作業時間平均化，同時對作業進行標準化，以使生產線能順暢活動。“生產線工藝平衡”即是對生產的全部工序進行平均化，調整各作業負荷，以使各作業時間盡可能相近。是生產流程設計與作業標準化必須考慮的最重要的問題。生產線工藝平衡的目的是通過平衡生產線使用現場更加容易理解“一個流”的必要性及“小單元生產”（Cell production）的編制方法，它是一切新理論新方法的基礎。
第三節 生產線評價指標
在生產線平衡中，通常可以使用生產線最終產量、工作時間、利用率、空閑率、阻塞率等幾個指標來比較和評價生產線平衡的結果，而本文中主要用到生產線最終產量和操作器利用率這兩個指標。
一、生產線最終產量
生產線的評價指標之一為該條生產線最終的產量。一般而言，最終產量越多越好，本文中模型改進前后對比的評價指標之一就是生產線的最終產量。不過，現實生活中，企業還是要考慮到生產成本問題。如果生產成本投入很大，相對而言，最終產量增加不多，那么就不一定值得投入更多的生產成本的。
二、操作器的利用率
生產線中機器的利用率也是一個很重要的生產線評價指標，一般利用率較高的生產線比較好。試想，如果一條生產線上的機器大多時間都處于空閑或等待之類的 非處理狀態，那就說明這條生產線的利用率不高，存在很大的浪費。本文中模型的第二個評價指標就是機器的利用率，通過模型改造，使得生產線上的各個機器的利用率有大大的提高，充分的使用了其生產能力，沒有造成浪費。
第四節 生產線物流系統仿真方法的優勢
一、傳統生產線物流分析方法
傳統對企業的生產流程的優化，主要集中在生產流程、生產節拍和工藝流程方面的優化，且主要由工藝員根據企業現有的規模，建立實體模型，通過改變其中幾個瓶頸設備來達到優化的目的。這種優化在很大程度上來說，沒有相關理論為指導，多是從生產實際中總結出的一些經驗中得出的，常常是局部的優化，可以說只是些修修補補，并不能從根本上解決企業整體存在的問題。針對企業優化問題，目前用的較多的傳統生產線物流分析方法是對所研究系統建立起相關數學模型，通過數學工具對系統進行優化。
而對生產線進行分析的數學方法包括有運籌學、系統工程等學科。其內容包含有排隊論、目標規劃法、模糊綜合評判法、層次分析法、關系矩陣法等等。不過類似于這些方法，計算量過大，而且有些時候不一定能得出結果，所以存在一定的弊端。隨著生產系統越來越復雜，越來越多采用仿真方法。
二、仿真方法的優勢
對于比較復雜的工藝流程，僅用數學方法往往不能發現工藝流程中的瓶頸，因而也無法為系統優化提供依據。因此，需要通過仿真技術的應用，對工藝流程建立仿真模型、設置參數，來實現工藝流程的仿真，從而找到瓶頸，再通過優化方法消除流程中的瓶頸。因為對物流系統的仿真能將制造廠內生產的實際情況逼真的再現出來，并結合虛擬制造、虛擬物流的思想，通過對各種模型設備的工作時間、利用率、空閑率、阻塞率等的分析，找出制約整個系統物流的瓶頸因素，再通過改變相關制約因素來達到系統整體的最優，這不僅有效的解決了傳統的數學模型優化不能真實、具體、全面地反映系統運作情況的缺陷，又巧妙的回避了大量不必要的計算，操作起來十分經濟方便。
仿真技術綜合集成了計算機、網絡技術、圖形圖像技術、多媒體、軟件工程、信息處理、自動控制的多個高新科技領域的知識，是以相似原理、信息技術、系統技術及其應用領域有關的專業為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行實驗研究的一門綜合性技術。可有效的解決這種多因素、多目標、多層次的系統優化問題。
第三章 仿真技術的發展和應用
第一節 真技術的發展歷史及其特點
一、仿真技術的發展歷史
系統仿真是建立在系統理論、控制理論、相似理論、數理統計、信息技術和計算機技術等理論基礎之上，以計算機和其他專用物理效應設備為工具，利用系統模型對真實或假想的系統進行試驗，并借助于專家經驗知識、統計數據和系統資料對實驗結果進行分析研究，做出決策的一門綜合性和實驗性的學科。
早在幾千年前，我們的先人就懂得了系統仿真的基本原理。中國象棋就是用于仿真古代戰爭的游戲;軍事沙盤用來仿真兩軍對戰的戰略;建筑中用木模研究實際建筑物的結構與承載性能等。知道20世紀40年代，馮。諾依曼正式提出了系統仿真的概念，隨后1952年美國成立了仿真學會，1963年出版了仿真領域最具權威性的學術刊物《SIMULATION》后，系統仿真之間變成了一門獨立的學科。
二、仿真技術的特點
系統仿真技術是模型(物理的、數學的或非數學的)的建立、驗證和實驗運行技術。現代仿真技術的特點可以歸納為以下幾點:
(1)、系統仿真技術是一門通用的支撐性的技術。在決策者們面對一些重大的，棘手的問題時， 能以其他方法無法代替的特殊功能， 為其提供關鍵性的見解和創新的觀點
(2)、系統仿真技術學科的發展具有相對的獨立性， 同時又與光、機、電、聲， 特別是信息等眾多專業技術領域的發展互為促進。因此系統仿真技術具有學科面廣、綜合性強、應用領域寬、無破壞性、可多次重復、安全、經濟、可控、不受氣候條件和場地空間的限制等獨特優點， 這是其他技術無法比擬的。
(3)、系統仿真技術的發展與應用緊密相關。應用需求倩影、系統帶技術、技術促系統、系統服務于應用，這是一個辯證的關系。應用需求是推動系統仿真技術發展的原動力， 系統仿真技術應用效益不但與其技術水平的高低有關， 還與應用領域的發展密切相關。大量實例證明， 系統仿真技術的有效應用必須依托于先進的仿真系統， 只有服務于應用的仿真系統向前發展了， 才能帶動系統仿真技術的發展。
(4)、系統仿真技術應用正向全系統、系統全生命周期、系統全方位管理發展， 這些都給予仿真技術的發展。
第二節 仿真技術在生產系統中的應用與分類
一、仿真技術的應用
仿真在生產中的應用，主要依賴于生產力發展水平的提高。對簡單的生產過程和系統， 以人工操作為主的生產，仿真顯示不出其突出的優點。然而，隨著生產自動化水平不斷提高， 生產系統越來越復雜。生產節奏越來越快，生產管理者對生產改進的每一決策，都需謹慎考慮。措施不當，往往需付出高昂的代價。而正是由于系統的復雜性、快節奏和柔性，要想預測每一種決策給系統帶來的后果。已是人的大腦無法勝任的了。仿真技術正是彌補了這一不足，成為現代生產系統的有用工具，成為生產管理人員的得力助手。仿真在制造業中的應用，主要有以下幾方面：
1．生產系統的規劃設計
在一個新的生產系統建立時，往往要對該生產系統的方案設計進行評價。除了其它的系統設計與評價方法外，仿真是最常用的一種方法。對新系統建立模型，動態運行此模型，從而找到系統方案存在的問題。多次修改參數與運行，可以尋求一個較優的設計方案。
2．物料的管理
復雜、快節奏的生產系統。物料的管理往往是十分復雜的。不同的物料管理策略，會產生不同的效果。策略得當，可以保證生產系統均衡的生產，保證物料適時、適量的供應。反之，會造成生產物流的失調，或出現積壓浪費，或出現供料不足。通過物料管理策略仿真， 可以確定出最恰當的物料管理方案。
3．生產系統的協調
多工序、多設備的復雜生產線。各加工工序生產節奏一般是不協調的。這種不協調會嚴重影響生產系統整體效率。協調各工序的生產節拍，充分發揮所有生產設備和人力資源的潛力， 力求系統生產的總體高效率，是生產中最常見的難題。仿真可以幫助人們迅速 找到生產的瓶頸，通過采取相應措旖，消除瓶頸，協調生產。
4．生產計劃摸擬
企業、公司在制訂計劃時，為了預測計劃下達后的效果，一般都采用定量分析的方法，通過分析來評價計劃的合理性。仿真是定量分析方法中應用最廣泛的。
5．生產成本分析
仿真可以模擬生產的動態過程。如果將成本作為一個基本變量，生產過程的模擬可以得到生產成本的統計性能。改變參數，多次仿真可以尋求降低成本提高生產率的較優方案。
生產線作為生產系統的重要組成部分，仿真技術在其中的應用同樣十分廣闊，從原料管理，工具管理，生產設備規劃，控制生產吞吐等。
二、仿真技術的分類
系統仿真可以有很多種分類方法。
①．按模型的類型可以分為連續系統仿真、離散事件系統仿真、連續/離散混合系統仿真和定性系統仿真;
②．按仿真的實現方法和手段及模型的種類，可以分為物理仿真和數學仿真;
③．根據人和設備的真實程度，可以分為實況仿真、虛擬仿真和構造仿真等;
連續系統仿真和離散時間系統仿真是根據系統狀態變化的不同而進行分類的。連續系統仿真是指系統狀態隨時間連續變化的系統的方針;離散事件系統仿真則是指系統狀態值在一些時間點上發生變化的系統的方針。在系統仿真技術的發展歷史中，連續系統仿真較早得到發展和成熟的應用。最為成熟的領域包括自動控制，電力系統，宇航，航空等。離散事件系統仿真是隨著管理科學的不斷發展和先進制造系統的發展而逐漸被重視和發展起來的。目前，在交通運輸管理，誠實規劃設計，庫存控制，制造物流等領域都開展了離散事件系統仿真的理論和應用研究。
物理仿真是建立系統的物理模型。最早的仿真起源于物理仿真，例如航空飛行用空洞實驗研究氣流對飛機飛行的影響。數字仿真則是通過建立系統的數學模型進行研究。數學仿真又分為模擬仿真和數字仿真。數字仿真就是建立系統的數字模型。由于數字仿真依賴于計算機，并需要處理大量數據，要求能快速計算，因此數字仿真是隨著計算機的發展而形成和不斷成熟起來的。隨著計算機的發展，數字仿真的研究和應用在系統仿真中占有越來越大的比重。
國外工業發達國家系統仿真技術的應用非常普遍。20世紀90年代初，美國提出了22項國家關鍵技術，系統仿真技術被列為16項;美國國防部提出了21項國防關鍵技術，系統仿真技術被列為第6項。美國已經嚴格規定所有重要的武器研究，必須進行仿真實驗后才可投入正式生產和使用。
根據20世紀80年代末的統計，比人企業運用系統工程解決管理和決策問題時，采用系統仿真方法的已經超過80%。英國制造業也普遍采用系統仿真方法解決無聊控制、人力配置、調度評估、投資策略以及均衡生產等問題。根據國外應用統計，運用系統仿真油畫系統設計規劃可減少投資約30%，在庫存控制方面科減少庫存約15%。
第三節 物流相關仿真軟件介紹
一、AutoMod
AutoMod仿真軟件是由美國Brooks Automation公司出品，目前最新版本是11.2。 其研發基地位于猶他州的鹽湖城，于上世紀80年代開始研發，目前已成為國際上產品較成熟、應用較廣泛的仿真軟件之一。 AutoMod的應用覆及汽車、家電、造船、化工、煙草、圖書等制造業領域，軍事、核工業等國防領域，以及郵政通信、港口、航空、倉儲、配送、物料操作等物流及其他服務行業和領域。AutoMod是一款比較成熟的離散事件系統仿真軟件，可完成對制造系統、倉儲系統、物料處理、企業內部物流、港口、車站、空港、配送中心，以及控制系統等的仿真分析、評價和優化設計等。
二、Arena
Arena是美國System Modeling公司于1993年開始就基于仿真語言SIMAN
及可視化環境CINEMA研制開發的可視化交互級城市商業化仿真軟件，為不同需求的用戶開發有多種產品類型。
作為通用的可視化仿真環境，Arena的應用范圍十分廣泛，集合覆蓋了可視化仿真的所有領域。在物流領域，Arena的應用涉及從供應商到客戶的整個供應鏈，包括供應商管理、庫存管理、制造過程、分銷物流、商務過程以及客戶服務等。在制造過程仿真應用中，Arena常用來進行四個方面的仿真分析:①生產過程中的工藝過程計劃、設備布置等;②生產管理中的生產計劃、庫存管理(如庫存規劃、庫存控制機制)等;③制造過程的經濟性、風險性分析，降低成本或輔助企業投資決策等;④各種先進制造模式如虛擬組織與敏捷供應鏈管理的可視化仿真等。
三、Extend
Extend系統仿真軟件是由美國Imagine That公司開發的通用仿真平臺。Extend目前有連續、離散、工業和套裝四個版本的商業產品。Extend提供了自成一體的集成環境，為不同層次的用戶提供了多種工具，并且Extend的模塊可以很容易地搭建并組合在一起，大大方便了建模。Extend在眾多行業得到企業、學校和政府的廣泛認可。其應用領域包括通訊、制造、服務、衛生、物流和軍事等行業。
Extend提供了輸入建模、運行仿真模型、數據分析等基本功能。Extend提供了模塊化的建模功能，用戶可以采用軟件提供的基本模塊，或者自己建立的模塊搭建模型。此外，Extend包含了以個基于消息傳遞的仿真引擎，提供迅速的模型運行機制和靈活建模機制。Extend采用2D的建模與仿真顯示功能，建立的模型和方針運行都顯示二維的畫面。Extend的方針運行支持及時的參數修改，能夠及時看到修改參數后的運行情況。Extend也停工了專門的StatFit數據你和功能，輔助用戶進行各種類型的輸入數據的處理和分析。
四、Flexsim
Flexsim是一款通用離散仿真軟件，被用來對若干不同行業不同系統進行建模和仿真。據粗略估計，大約500個Fortune企業中的一般為Flexsim的客戶，包括General Mills， Daimler Chrysler， FedEx等一些著名企業。
Flexsim是一套系統仿真模型設計、制作與分析工具軟件。它集計算機三維圖像處理技術、仿真技術、人工智能技術、數據處理技術為一體，專門面向制造、物流等領域。運用Flexsim系列仿真軟件，可在計算機內建立研究對象的系統三位模型，然后對模型進行各種系統分析和工程驗證，最終獲得優化設計或改造方案。
Flexsim是新一代離散時間系統仿真的有效工具。面向對象的建模方式使得建模過程更為快捷，只需通過圖形的拖動和必要的附加程序就可以快速的建立起系統的模型。軟件提供了豐富的物理單元，如處理器、操作員、堆垛機、貨架等，大大方便了用戶的建模。所建立的物理仿真模 型可以用三維動畫方式表現出來。
目前，Flexsim軟件已經在物流及生產制造領域里成功的進行了多種系統的建模與仿真分析，如配送中心的揀選仿真、倉儲出入庫仿真、產品庫分揀仿真、生產物流系統仿真、高速公路交通仿真、集裝箱碼頭仿真、機場仿真、城市應急系統仿真等。
以下是運用Flexsim成功解決的一些問題：
• 提高設備的利用率
• 減小等待時間和排隊長度
• 有效分配資源
• 消除缺貨問題
• 把故障的負面影響減至最低
• 把廢棄物的負面影響減至最低
• 研究可替換的投資概念
• 決定零件經過的時間
• 研究降低成本計劃
• 建立最優批量和工件排序
• 解決物料發送問題
• 研究設備預置時間和改換工具的影響
• 優化貨物和服務的優先次序與分派邏輯
• 在系統全部行為和相關作業中訓練操作人員
• 展示新的工具設計和性能
• 管理日常運作決策
Flexsim采用面向對象技術，并具有3D顯示功能。建模快捷方便和顯示能力強是Flexsim仿真軟件的重要特點。該軟件提供了原始數據擬合、輸入建模、圖形化的模型構建、虛擬現實顯示、運行模型進行仿真實驗、對結果進行優化、生成3D動畫影像文件等的功能，也提供了與其他工具軟件的方便接口。第四章 生產線仿真建模
第一節 生產線仿真的基本過程
生產線仿真的基本流程如圖4-1:
圖4-1 生產線仿真基本流程
一、明確仿真目的
建立生產線仿真首先要明確仿真的目的，這樣才能避免對仿真過程中不必要細節的糾纏，突出問題的重點。
二、收集數據
數據收集包括收集與系統輸入輸出有關的數據以及反應系統各部分之間關系的數據:包括各個生產線的相互關系、生產時間、準備時間、加工零件路徑關系等。這是保證以后Flexsim生產線模型能真正反映真實生產線模型的必要條件。
三、建立系統的物理模型
由Flexsim 中提供的各類資源來模擬生產線設備及產品。
四、建立系統的邏輯模型
通過connect 屬性連接各實體， 以及對各實體參數的設置及編程， 實現一定產品加工順序及不同品種的生產順序。
五、模型確認
確認是確定模型是否正確代表實際系統，把模型及其特性與現實的系統及其特性比較的全過程。對模型的確認工作往往是通過對模型的矯正來完成，比較模型和實際系統的特性是一個迭代的過程。這個過程重復進行直到認為模型準確為止。
六、仿真模型運行
仿真運行就是將系統的仿真模型放在計算機上運行。在運行過程中了解模型對各種不同的輸入數據以及不同的仿真機制輸出響應的情況。
七、模型運行結果分析
對仿真結果分析是確定仿真實驗中所獲得的數據是否合理和充分，是否滿足系統的目標要求，同時將仿真結果整理成報告，確定比較系統不同方案的準則、實驗結果、數據的評價標準和問題可能的解，為系統方案的最終決策提供輔助支持。
第二節 模型介紹
一、圣奧沙發流水線簡介
本模型以圣奧集團有限公司旗下的沙發流水線為實體模型。圣奧現有各類沙發共33款，其中6款為外購產品，25款為自行研發生產，淘汰2款。主要產品類別有: 厚重、氣派沙發系列；高層主管(皮質) 穩重、時尚、簡約沙發系列；各階層(皮質及仿皮)貴賓、休閑沙發系列:訪客、會客(布藝及皮質)。
二、沙發制造部工藝流程圖
圖4-2 沙發制造工藝流程圖
該生產線的流程為圖4-2所示。主要步驟有來料檢驗、材料入庫、開料、釘架、打帶、裁綿、裁剪、車縫、噴膠貼綿、成型安裝、包裝。而開料、釘架和打帶是對板材進行處理的。裁綿和車縫是對皮料進行處理的。而各流程的先后順序以及組合方式就如圖4-2所示。
三、模型實體
表4-1 模型實體介紹
模型元素 系統元素 備注
Flowitem 原料 默認生成原料
Processor
機器 進行不同的參數定義以表征不同機器組中的機器
Queue 暫存區 暫時存放貨物的區域
Conveyor 傳送帶 用來傳送被加工對象
Source 原材料庫 原材料的始發處
Sink 成品庫 原料加工后的最終去向
(一)加工工藝及設備:
開料------根據產品、設計、工藝技術要求畫板、用開料鋸、帶鋸將板材鋸成所需求規格形狀(數量、品質)，機械設備及工具:帶鋸機、推臺鋸、橫截鋸、壓刨機。
開綿------根據設計技術、樣板要求，用電剪將海綿簡稱所需求規格的產品部件，機械設備及工具:電剪
裁剪------根據技術設計要求，用裁剪工具將皮料和面料裁成所需規格的產品部件，機械設備及工具:電剪，剪刀
車縫------根據設計技術要求，對各型號的產品進行縫合，機械設備及工具:縫紉機、鎖邊機、雙針機
釘架------根據工藝技術要求，對已開好的料進行拼接，機械設備及工具:馬釘槍、直釘槍
貼綿------根據設計技術要求，對已釘好的沙發架加貼海綿、造型
成型------對已貼好綿的沙發進行們皮和組裝，對沙發進行初步的成型
安裝------根據工藝要求對需要組裝的產品進行安裝固定以達到工藝要求
包裝------根據工藝要求對檢驗合格的產品進行包裝以達到工藝需求。
(二)模型假定:
由于工序較多，所以我將生產線中對板材的操作步驟(開料-釘架-打帶)合并為一個過程，簡稱為板材操作，假定存在一板材處理器，能完成此三個程序。同理，將對皮料進行操作的步驟(剪裁-車縫)合并為一個過程，簡稱為皮料處理器。由于貼綿過程只有一道，所以就不需要合并。此外，圣奧沙發生產流水線上是一個流程一個人負責的。所以因為我把對板材的處理合并為一個流程，所以設定有1個操作員操作該流程。同理可得，裁綿區1人操作，皮料處理區1人操作。綜上，整條沙發生產線所需的操作員共有6人。
表4-2 車間生產線機器與操作人員明細表
機器名稱 數量 操作人員數
板材處理器 1 1
裁綿器 1 1
皮料處理器 1 1
噴膠器 1 1
成型安裝器 1 1
包裝器 1 1
沙發生產線首先從原料倉庫取材料。由于生產線流程中有來料檢驗這一步驟，我假設原材料的產品合格率為99%，即只有1%的產品，由發生器隨機發送。而與發生器連接的第一個暫存區是存放合格品的，第二個暫存區是存放不合格品的，進入生產線的原材料是由第一個暫存區發出的，因此就不存在有出現有次品進入生產線的問題。板材處理的總時間為各步驟的總和(即開料時間+釘架時間+打帶時間)為702s。裁綿時間為78s，皮料處理時間(即裁剪時間+車縫時間)為367s。當板材和綿料都處理完畢后，以1:1的比例進 行噴膠貼綿操作，該過程處理時間為345s。完成后，與處理完畢的皮料進行成型安裝，需要時間380s。最后進行成品包裝，需時256s。當上述步驟都完成后，將成品入庫。
模型的布局如圖4-3:
圖4-3 模型布局圖
圖4-4 模型透視圖
(三)運行時間:
假定沙發生產線是一周7天都工作，每天工作時間為24個小時，采用班組輪換制度進行運作。總計一次仿真時間為168小時(7*24=168)，即604800s(168*60*60=604800s)。
(四)參數設置:
1.發生器source的參數設置為服從正態分布，均值為50，方差為2。
2.操作器處理時間服從常數分布。
3.除了裝載廢品的暫存區最大容量為1000，其他暫存區最大容量均為100。
4.由于有來料檢驗環節，我假定來自原料倉庫的材料合格率為99%，所以在發生器的臨時實體流分頁中的送往端進行設定。如圖4-5:
圖4-5 發生器參數設置圖
5.設定第一臺合成器操作之后實體顏色改為黃色，自定義顏色為(R=255，G=255，B=0)。
6.第一臺合成器設置:
圖4-6 合成器一設置圖
圖4-7合成器一參數設置圖
7.第二臺合成器處理過后顏色設置為白色，即(R=255，G=255，B=255)。
圖4-8 合成器二參數設置圖
第三節 模型運行及其結果
一、仿真模型
由于本文的模型是以一周為一個模型周期的，因此我們用到Flexsim實驗控制器的這個功能，實驗控制器的參數設定如圖4-9:
圖4-9 實驗控制器設置圖
運行中的模型截圖4-10。
圖4-10 運行中的模型立體圖
仿真結束時間為604813.30s。
圖4-11 運行中的模型俯視圖
該模型場景運行五次之后，觀察的最終產量為860。如圖4-12:
圖4-12 最終產量圖
二、仿真結果
(一)板材處理器:
由于在該生產線仿真模型中，我們假設的原料供應是得到充分保證的。如圖4-13所示，板材處理器基本上處于滿負荷狀態，即一直在進行操作。
圖4-13 板材處理器狀態圖
(二)裁綿器:
從圖4-14可以看出裁綿器有大量空閑，空閑率超過50%。
圖4-14 裁綿器狀態圖
(三)皮料處理器:
皮料處理器利用率也不高，大部分時間還是處于空閑狀態。
圖4-15 皮料處理器狀態圖
(四)噴膠貼綿器:
噴膠貼綿器的工作效率也不高，處理率只有近50%，大部分時間都是在收集。有前面幾個操作器的狀態可知，由于板材操作器的工作時間過長，導致裁綿器已經工作完成而它還沒有操作完成。此外，噴膠貼綿器又是要由板材操作器和裁綿器都工作完后才能將處理過后的材料進行合成，所以它大部分時間都在等待經板材操作器處理過后的材料。
圖4-16 噴膠貼綿器狀態圖
(五)成型安裝器:
成型安裝器的狀態和上一個噴膠貼綿器狀態相差不多，原因也相似。由于皮料處理器工作時間相對不是特別長，且工序只有一道，而噴膠貼綿器以及之前的操作不僅操作時間久，而且工序也有兩道，所以成型安裝器這里大部分時間都在等待噴膠處理過后的材料。皮料處理過后的材料也得閑置著，等待著進行合并。
圖4-17 成型安裝器狀態圖
(六)包裝器:
由于成型安裝器那里大部分時間都在等待，所以會造成包裝器大部分時間都是空閑的，只有等待成型安裝器安裝完成之后才能進行操作，所以利用率不高，空閑率過高。
圖4-18包裝器狀態圖
第四節 結果分析以及模型改造
一、結果分析
由上述狀態圖可以看出，由于板材操作器的處理時間相對于裁綿器和皮料處理器的時間過長，所以導致同一層次的裁綿器和皮料處理器的空閑時間太大，操作率不高。而且，由于板材操作器的處理時間過長，導致噴膠貼綿器的大部分時間都在等待它操作完成。連鎖反應，最后的成型安裝器大部分時間久在等噴膠貼綿器操作結束。這樣以來，最后的包裝器大多時間都是空閑的。只有前一步驟的成型包裝器完成了之后它才運作。
因此，這條生產線的生產瓶頸就在板材操作器那里。由于生產時間過長，導致整條生產線的利用率不高。其他操作器空閑率過大，利用率很低，而且合成器的大部分時間都是在等待。因此，本文的模型改造主要對板材操作器進行改造的。
下圖就可以看出裁綿器后的暫存區十分擁堵。
圖4-19運行中的模型圖
二、模型改造
針對上述的結果分析，本文對模型進行以下改造:
(一)由于板材操作器是生產瓶頸，所以在模型中增加一臺同類型操作器。此外進行技術革新，使其操作時間簡短，改造后每臺機器的操作時間為300s。
(二)在皮料處理器之后使用一跳傳送帶，并設定速度為1m/s。這樣就使得皮料處理完成之后不會馬上擁堵到暫存區。
模型改造后的立體圖如下:
圖4-20改造后的模型立體圖
改造后的模型運行中的圖:
圖4-21改造后的模型運行圖
模型運行結果中各操作器的狀態:
板材操作器1:
圖4-22改造后的板材操作器一的狀態圖
板材操作器2:
圖4-23改造后的板材操作器二的狀態圖
裁棉器:
圖4-24改造后的裁綿作器的狀態圖
皮料處理器:
圖4-25改造后的皮料器的狀態圖
噴膠貼綿器器:
圖4-26改造后的合成器一的狀態圖
成型安裝器:
圖4-27改造后的合成器二的狀態圖
包裝器:
圖4-28改造后的包裝器的狀態圖
最終產量:
圖4-29改造后的最終產量圖
三、 模型改進后的分析
從上面的狀態圖中可以發現，各操作器的操作率有明顯提高，并且最終產量提高了將近一倍。原先一次仿真結果產量為860。增加一臺板材處理器之后仿真后的產量為1586，產量增加了84.4%。這個結果十分理想。因此，在設備和人員方面增加投入，換來產量的飛速增長是很值得的。
改造前后的產量比較:
圖4-30改造前的最終產量圖
圖4-31改造后的最終產量圖
第五章 結論與展望
通過對中國圣奧有限公司的沙發制造車間的生產線調查，運用Flexsim軟件進行該生產線的模擬仿真，并設置參數，從最終的仿真結果中發現該生產線的不足。如板材處理器的生產瓶頸，經過仔細分析，最終在板材處理該環節上提高其生產能力，即增加一臺板材處理器，分擔部分原材料，并且進行技術革新，使得單板材處理環節的處理時間有所剪斷。改造后的模型運行結果十分理想，不僅各個操作器的忙閑率有所提高，處理率增加了，空閑率降低了，最明顯的改進結果就是其最終產量，由原先的860增加到1586，將近增加了一倍，表明使用仿真軟件能夠用方便的找出瓶頸，并且可以明顯的對比改造前后的結果。
實體制造企業的生產線是一個十分復雜的系統，其決 策變量十分多，并且一般不是單一目標的系統，而是個多目標的系統。此外，會有很多不定性因素，所以單純的數學方法很難對其進行準確分析并且找出不足。因而對生產線的建模和仿真是必不可少的。Flexsim的特點就是三位可視化效果好，操作也比較簡便，實體類型豐富，數據選擇也比較齊全，對于生產線仿真十分適合。
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致 謝
本學位論文是在我的導師曹玉華老師的親切關懷和悉心指導下完成的。無論是從課題的選擇到論文的完成，都包含了曹老師的細心的指導和不懈的支持。完成論文所需的Flexsim軟件正是通過曹老師的幫助才得以使用，對于完成論文中實證部分起到了至關重要的作用。在論文的完成過程中，曹老師給予了我很多的指導，并指正了我在論文寫作過程的錯誤；在論文完成后，曹老師又幫助我查找了論文中出現的錯誤。在這里謹向曹老師致以最真誠的謝意和崇高的敬意。
