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當今的世界正在發生日新月異的變化，它在悄悄改變著人們的生活方式和生活質量，制造業也與人們的生活一樣正在從隨意和粗放走向嚴謹和精細化，這得益于裝備制造業與自動化技術日益緊密的結合。

??制造自動化面臨的問題

??1.全球化

??現代科技進步將距離感大為縮短，地球似乎也變小了，但人們的生活領域和商業疆界卻變大了。其標志之一是制造業全球化分布式布局形成。例如，產品的研發、零部件制造、生產與采購、市場營銷、公司總部都可以在不同的地點，公司的運作卻具備協同效應。其標志之二是制造業出現了嶄新的全局觀。面對不同的民族，產品研發與銷售要考慮對不同文化的容納與適應面對不同的地理位置，產品指標要有相應的調整。例如，不同海拔對電器產品的電磁兼容和溫度適應范圍就有不同的要求。在不同的地區，產品要適應不同的標準和規則，例如北美的UL (保險商試驗所)標準、歐洲的CE(歐洲統一)標準以及中國的CCC(強制性產品認證制度)標準等。公司全球溝通的語言要統一到一個標準語言上。其標志之三就是產品使用與服務的全時域覆蓋，例如產品售后技術支持24h都會對客戶的需求進行回應。

??2. 數字化和信息化

??數字化和信息化已經作為生活元素無孔不入地滲入人們的生活，以至于當今的人們如果缺少了它就寸步難行。、短信、電子郵件、網絡交互作為溝通的工具，無論它們的形式如何改變，它們都以各種各樣的方式陪伴著人們的生活。如果一個公司的運作離開了郵件系統、網絡系統以及ERP(Enterprise Resource Planning，企業資源規劃)軟件系統，會出現難以想象的管理混亂和效率低下。無紙化辦公以及電子商務已經成為人們工作和生活的重要手段。這一切都在宣告，人類已經進入并處在了“e時代”

??3. 越來越短的產品生命周期

??科技的飛速發展、商業的競爭加劇、消費者擁有越來越多的選擇權，這些都促使各個行業產品的生命周期越來越短。產品的生命周期如圖1.1所示。

??從一般的電子消費品到機械設備，制造業產品生命周期的縮短降低了用戶購買成本，也提升了他們未來的預期支出，伴隨的是由于產品兼容性問題而帶來的煩惱。一個行業的產業鏈好像被捆綁到了一條流水線上，而這條流水線的運作速度越來越快，出現了挑戰與風險并存。上游的廠商面臨著越來越苛刻的客戶需求的挑戰，下游的用戶也面臨著更多的不可預知的未來風險。

??4. 復雜的關聯技術

??學科之間的相互滲透是技術發展的必然，多學科技術體現在一個產品上已經是產品研發與制

??造的常態，風力發電設備就是一個典型的例子。風力發電系統單機模型如圖1.2所示。

在這個設備里，空氣動力學、工程力學、電機學、自動控制理論、電力電子學以及安全技術相互交融，各種機械、電子機構相互配合，在控制流、信息流的指揮下將風能源源不斷地轉化為電能。

??

不可否認的是，產品的關聯技術越復雜，為新進入者在技術上設置的門檻就會越高。企業的技術競爭力不僅取決于企業的技術文化，也取決于企業內部的多學科協同能力。5. 有限的資源

??四大有限資源如圖1.3所示。四大

??有限資源指的是人力資源、能源、時間及原材料。

??科技發展與經濟發展的zuijia出路就

??是盡可能少地利用資源來達到盡可能大的產出。低能耗、低污染、低成本和高

??效率是制造業追求的目標，甚至是發展愿景。企業管理、研發、生產的全過程都要進行全局化考量和精細化規劃，這

??是優化資源的必由之路。那么，四大有限資源的優化對于制造業意味著什么

??(1)人力資源

??工程技術人員后備力量的匱乏已經成為一個全球性的問題。越來越復雜的工藝和技術往往需要更多的人力投入，解決問題所花費的時間也越來越長。隨著技術更新速度的加快，操縱機械設備對操作員的知識結構要求也越來越高，操作人員的實踐和培訓成為了一個很重要的課題。一個突出的問題是，在我國這樣一個新興經濟區域，人力資源的成本，包括培訓、薪酬以及人員流失所帶來的產品成本在以比歐美更快的速度增長著。這就為制造業提出了一個矛盾性課題是招聘更多的低薪酬、低素質的員工，還是采用的策略，加強現有員工培訓、提高工作的效能

??(2)能源

??縱觀我國的裝備制造業在過去20年的發展，基本上可以為高速發展的伴隨著高能耗。設備生產的廠商只關注產品本身的成本，不太關注產品的能耗以及給下游供應鏈帶來的未來成本，這種發展模式卻是不可持續的。裝備制造業的戰略轉型勢在必行。戰略轉型就是要擺脫傳統的粗放式發展模式，擺脫僅僅靠價格取勝的競爭方式，技術創新和節能才是戰略轉型的唯一出路。

??節能要從能源的生產和輸配做起。提高能源的生產效率，更多地利用可再生能源。例如，太陽能、風能、生物質能以及潮汐能等。這些都是在能源的生產源頭進行的開發和努力。在能源的輸配方面，不僅要消除和避免能耗的峰值，還要進行有效的能源生產管理，電網負載的均勻分布也是能源輸送與分配的重要課題。

??高效低耗地使用能源是在用戶端的追求。在生產流程中，設備保持熱備狀態而不是停機，整個生產線上盡量地減少電動機的制動和起動頻度，以保持其迅速運轉的能力，這是節省能源的基本規則。而為了實現這個目標，就要從設計和系統的軟、硬件配置入手。運動中電能的回饋電網以及智能的電動機運動仿型也都是使能耗最小化的精細化手段。

??節能還意味著盡量降低產品的能耗。在選配元器件中，使用能耗更低的產品，以降低系統的總能耗。電子產品設計中的減少能源足跡(Energy foot print)就是這個意思。一個有效的冷卻系統也是至關重要的。在電氣控制柜中，人們往往意主動冷卻系統，例如，愿意進行風冷系統或水冷系統的投入，但卻不考慮如何有效針對導熱問題進行研發與設計。因為如果一個系統的導熱設計合理，則主動冷卻系統就可以省卻或減少投入。

??(3)原材料

??減少原材料在產品中的用量，盡量避免使用貴重金屬是“輕裝設計”理念的基本原則。一個典型的例子就是并聯機器人的設計和構造方式。輕裝設計的并聯機器人如圖1.4所示。減少了產品的原材料用量，隨之就減少了物流中的運輸重量，降低了原材料制造中的能耗分攤。

??輕裝設計的理念是在保證性能的前提下，盡可能減少材料的用量，盡可能用便宜的材料，即"as god as needed"。如何減少材料的成本而不影響性能呢? 這就需要一個理論基礎和參照乃至試驗手段。樣機的試驗如果過于頻繁就會又造成大量的人力，物力甚至時間的浪費。要解決這些問題、又達到輕裝設計的目的，主要有兩個途徑①采用基于jingque建模的現代仿真手段對產品進行設計并取代樣機試驗，在這里，機械和軟件的緊密結合是至關重要的②依據仿生學從自然界獲得一些生物或自然現象的經驗借鑒，進行模仿和創新。當然，產品整個生命周期的管理也是延長產品的使用壽命、節省原材料并縮短設備停機時間的有效策略。

??應當指出的是、原材料的節省在制造業中已經在走“精細化”的道路。所謂的精細化是指表現在三個方面的趨勢①“批量一”。即一個制造的批次上，只有一件產品下線，而不是成百上千件，這是定制化產品和大批量的極端結合。“批量一”就意味著每一件產品和下一件之間都存在著制造工藝的變換，且這個變換的基本要求是無廢料產生。“批量一”典型例子的就是數字化膠印機、每一張的印刷都是不同的印刷板。②準確及時。機械設備可以有****的投入能力而無意外停機。連續的生產制造流程保證了能源和空間的節省，沒有因停機造成的苛刻產品(如藥品、化工產品等)的報廢，這些都屬于準確、及時的范疇。③減少到jizhi。包裝材料的厚度(如礦泉水瓶的壁厚)、紙媒體的厚度在不影響其功能的前提下，盡可能減小到jizhi，以達到盡可能減少材料用量而降低成本的目的。

??(4)時間

??時間管理的第一要素就是規范和規劃。生產流程和產品研發都需要規劃每一個時間步驟。避免意外停機、產品轉換之間無延遲也是優化生產效率的重要指標。對于產品研發來講，盡可能縮短開發周期是適應制造業高動態需求的必需之舉。開發周期的不斷縮短，意味著對研發團隊不斷增強的壓力。在全球化的今天，無論客戶處在哪個地區，無論公司的研發和生產以及服務分布在何處，都不影響對客戶的服務以及公司的運作，這也是全球化與全時域融合的概念。尤其是在產品的生命周期不斷縮短、商業競爭不斷加劇的當今世界，誰贏得時間，誰就贏得未來。

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