1 研究背景——精益生产
精益生产（Lean Production，LP）是当前工业界最佳的一种生产组织体系和方式。它是美国麻省理工学院在一项名为“国际汽车计划”的研究项目中提出来的。它们在做了大量的调查和对比后，认为日本丰田汽车公司的生产方式是最适用于现代制造企业的一种生产组织管理方式，称之为精益生产，以针对美国大量生产方式过干臃肿的弊病。精益生产综合了大量生产与单件生产方式的优点，力求在大量生产中实现多品种、高质量的低成本生产。精益生产是战后日本汽车工业遭到的"资源稀缺"和"多品种,少批量"的市场现实需求下的产物,它是从丰田相佐诘开始,经丰田喜一郎及大野耐一等人的共同努力直到60年代才逐步完善而形成的。精益生产既是一种以最大限度地减少企业生产所占用的资源和降低企业管理和运营成本为主要目标的生产方式,同时它又是一种理念,一种文化.实施精益生产就是决心追求完美的历程,也是追求卓越的过程,它是支撑个人与企业生命的一种精神力量,也是在永无止境的学习过程中获得自我满足的一种境界.其目标是精益求精,尽善尽美,永无止境的追求七个零的终极目标。
精益生产的基本目标：
工业企业是以盈利为目的的社会经济组织。因此，最大限度地获取利润就成为企业的基本目标.在市场瞬息万变的今天，精益生产采用灵活的生产组织形式，根据市场需求的变化，及时，快速地调整生产，依靠严密细致的管理，通过“彻底排除浪费”，防止过量生产来实现企业的利润目标。为实现这一基本目的，精益生产必须能很好地实现以下三个子目标：零库存，高柔性(多品种)，无缺陷。
精益生产的子目标：
(1) 零库存
一个充满库存的生产系统，会掩盖系统中存在的各种问题。例如，设备故障造成停机，工作质量低造成废品或返修，横向扯皮造成工期延误，计划不周造成生产脱节等，都可以动用各种库存，使矛盾钝化，问题被淹没。表面上看，生产仍在平衡进行，实际上整个生产系统可能已千疮百孔，更可怕的是，如果对生产系统存在的各种问题熟视无睹，麻木不仁，长此以往，紧迫感和进取心将丧失殆尽。因此，日本人称库存是“万恶之源”，是生产系统设计不合理，生产过程不协调，生产操作不良的证明，并提出“向零库存进军”的口号。所以，“零库存”就成为精益生产追求的主要目标之一。
(2) 高柔性
高柔性是指企业的生产组织形式灵活多变，能适应市场需求多样化的要求，及时组织多品种生产，以提高企业的竞争能力。面临市场多变这一新问题，精益生产方式必须以高柔性为目标，实现高柔性与高生产率的统一。为实现柔性和生产率的统一，精益生产必须在组织，劳动力，设备三方面表现出较高的柔性。
组织柔性：在精益生产方式中，决策权力是分散下放的，而不是集中在指挥链上，它不采用以职能部门为基础的静态结构，而是采用以项目小组为基础的动态组织结构。
劳动力柔性：市场需求波动时，要求劳动力也作相应调整。精益生产方式的劳动力是具有多面手技能的多能工，在需求发生变化时，可通过适当调整操作人员的操作来适应短期的变化。
设备柔性：与刚性自动化的工序分散，固定节拍和流水生产的特征相反，精益生产采用适度的柔性自动化技术(数控机床与多功能的普通机床并存)，以工序相对集中，没有固定节拍以及物料的非顺序输送的生产组织方式，使精益生产在中小批量生产的条件下，接近大量生产方式由于刚性自动化所达到的高效率和低成本，同时具有刚性自动化所没有的灵活性。
(3) 零缺陷
传统的生产管理很少提出零缺陷的目标，一般企业只提出可允许的不合格百分比和可接受的质量水平。它们的基本假设是：不合格品达到一定数量是不可避免的，而精益生产的目标是消除各种引起不合格品的原因，在加工过程中每一工序都要求达到最好水平，追求零缺陷高质量来之零缺陷的产品，“错了再改”得花费更多的金钱，时间与精力，强调“第一次就做对”非常重要。每一个人若在自己工作中养成了这种习惯，凡事先做好准备及预防工作，认真对待，防患于未然，在很多情况下就不会有质量问题了。因此，追求产品质量要有预防缺陷的观念，凡事第一次就要做好，建立“零缺陷”，质量控制体系。过去一般企业总是对花在预防缺陷上的费用能省则省，结果却造成很多浪费，如材料，工时，检验费用，返修费用等。应该认识到，事后的检验是消极的，被动的，而且往往太迟。各种错误造成需要重做零件的成本，常常是几十倍的预防费用。因此，应多在缺陷预防上下功夫，也许开始时多花些费用，但很快便能收回成本。
2 虚拟装配与数字化装配的区别
2.1 什么是虚拟装配
虚拟装配是在计算机虚拟环境中， 利用虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）将设计的产品三维模型进行预装配， 在满足产品性能与功能的条件下，通过分析、评价、规划、仿真等改进产品的设计和装配的结构，实现产品可装配性和经济性。
注：虚拟现实是利用计算机技术生成的一个逼真的，具有视、听、触等多种感知的人机交互环境，置身于该环境中的人可以通过各种多媒体传感交互设备与这一虚构的环境进行实时交互作用，产生身临其境的感觉， 具有自主性、沉浸感和交互性的特征。
虚拟装配的局限性：
(1) 虚拟装配下的产品可装配性无法指导产品在现实环境下的装配
(2) 虚拟装配环境下零部件间的约束无法传递
(3) 虚拟装配环境下零部件的运动无法传递
图1 虚拟装配的局限性
2.2 产品的数字化装配
定义：
产品的数字化装配也叫计算机辅助数字化装配（(Computer Aided Digital Assembly, CADM)），它是在产品虚拟装配的基础上，基于数字化协调技术，实现的产品自动化装配和柔性化装配。
产品的数字化装配也可以理解成集成了计算机仿真技术、自动化技术、数控技术、激光自动跟踪技术的虚拟装配。
图2 两种装配的相互关系
实现产品数字化装配的关键技术
软件关键技术：产品三维模型建模技术、软件二次开发技术、虚拟现实技术、仿真技术、数据库技术
硬件关键技术：自动化技术、数控技术、激光自动跟踪技术
3 产品数字化装配的研究内容及体系结构
图3 数字化装配的研究内容
4 总结
精益生产模式特别适合那些订单驱动的、高复杂度的、定制化的、小批量需求的产品，比如飞机、船舶、汽车和大型数控机床等。目前精益生产模式下的产品设计（CAD）与计算机辅助制造(CAM)的相关技术已经发展的相对成熟，并且在制造业内得到了广泛的应用。精益生产模式下的产品数字化装配是制造业需要攻克的最后一个难关。
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