先进制造生产模式.doc

先进制造的生产模式毕节学院机械工程学院 xx班 姓名 学号32321102038 摘要: 先进制造生产模式是应用与推广先进制造技术的组织方式。在新的国际经济、科技形势下，制造业生产模式的演变和战略目标。探讨了先进制造生产模式有待解决的管理共性问题。在此基础上简述了敏捷制造、精益生产、并行工程、智能制造等先进制造模式的定义、内涵、特点、关键技术等，从管理及信息集成的角度，为推动制造模式的发展，阐述了计算机集成制造、企业资源计划、虚拟制造、分散网络化制造系统等管理综合自动化技术的主要思路和要点。展望了制造业未来的竞争环境、竞争模式所面临的主要挑战和迎接这些挑战的关键技术。关键词：先进制造；敏捷制造；并行工程、管理及信息集成、虚拟制造、分散网络化制造系统。此基础上简述了敏捷制造、精益生产、并行工程、智能制造等先进制造模式的定义、内涵、特点、关键技术等，从管理及信息集成的角度，为推动制造模式的发展，阐述了计算机集成制造、企业资源计划、虚拟制造、分散网络化制造系统等管理综合自动化技术的主要引言：先进制造生产模式是应用推广先进制造技术的组织方式，它以获取生产有效性和适应环境变化对质量、成本、服务及速度的新要求为首要目标。以制造资源集成为基本原则，将企业经营所涉及的各种资源、过程与组织进行一体化的并行处理，使企业获得精细、敏捷、优质与高效的特征。 在探索先进制造生产模式的种种尝试中，西方工业发达国家走在了前列，其中在理论上初具体系，在实践中取得成效的主要包括敏捷制造、精益生产、并行工程、智能制造。 1.1 制造业生产模式的演变及产生背景1.1.1 制造业生产模式的演变人类制造业及制造系统生产模式的发展已经有了漫长的历史。但是长期以来，人类技术处于手工技术和手工业的水平，制造业及制造生产模式的真正形成与发展，还只有近两百年的历史。回顾历史，人类制造业的生产方式的发展大致经历了四个主要阶段。1. 手工与单件生产方式。2. 大批量生产方式。3. 柔性自动化生产方式。4. 高效、敏捷与集成经营生产方式。1.2 制造业生产模式产生的背景为使制造业摆脱困境，人们仍沿传统思路期望依靠制造技术的改进和管理方法的创新来解决问题。具体将就是，抓住由于计算机的普及应用所提供的有利契机，以单项的先进技术和全面的质量管理作为工具与手段。来全面提高产品质量和赢得供货时间。单项先进制造技术和TQC的应用确实取得了很大的成效，但在响应市场的灵活性方面并没有实质性的改观。而且巨额投资和实际效果形成了强烈的反差，其中以国内外应用FMS的教训最为深刻。至此，人们才意识到问题不在具体制造技术和管理方法本身，而是因为他们仍在大批量生产模式的旧框架之中。先进生产模式就是在对大批量生产模式的质疑、反思和扬弃中应运而生的。一、 先进制造技术的缘由 近年，随着经济的高速发展和科学的不断进步，高速度、高质量、高效率逐渐被广大公司所追求，于是先进的制造技术就被提上日程。 目前对于先进制造技术尚未有一明确的定义。普遍认为：先进制造技术是制造业不断吸收、改进、提高信息技术和现代管理技术的成果，并将其运用于产品设计、加工、检测、生产管理、产品销售、使用、回收等制造全过程技术的总称。纵观历史，现代制造技术形成和发展至今也只有是近十年间的事。上世纪，美国的一批学者不断鼓吹美国已进入“后工业化社会”，把传统的制造业视为“夕阳工业”，因而制造技术的发展受到极大的阻碍。然而由于美国根据本国面临的挑战与机遇，对其制造业存在的问题进行了深刻反省，重新认识到制造业在国民经济中的地位和作用。 此时，由于计算机信息技术的发展，也全面推动了制造技术的飞跃发展。于是， 先进制造技术的概念逐步形成。而我国，机械科学研究院提出了多层次技术群构成的先进制造技术体系。第一个层次是优质、高效、低耗、清洁基础制造技术，它是先进制造技术的核心。第二个层次是新型的制造单元技术。这是在市场需求及新兴产业的带动下，制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工 程、现代管理等高新技术结合而形成的崭新制造技术。第三个层次是先进制造集成技术。这是应用信息技术和系统管理技术，通过网络与数据库对上述两个层次的技术集成而形成的。 二先进制造工艺的特点 先进性：先进制造工艺的先进性主要表现在优质、高效、低耗、洁净、灵活（柔性）五个方面。 优质：加工制造出的零件或整机质量高，性能好；零部件尺寸精确，表面光洁，内部组织致密，无缺陷及杂质，使用性能好；整机的结构、色彩美观宜人，使用寿命和可靠性高 高效：生产效率及劳动生产率高，大大降低了操作者的劳动强度。 低耗：节省原材料及能源。 洁净：生产过程不污染环境，零排放或少排放。 灵活：能快速对市场变化及产品设计的更改作出反应，适应多品种柔性生产。 实用性 先进制造工艺的实用性主要表现在两个方面。一是应用普遍性，它是当今或不久将来机械工厂量大面广的看家工艺；二是经济适用性，它一般投资不高，且有不同档次，宜于工厂根据本身的条件通过技术改造予以采纳。 前沿性 先进制造工艺的前沿性主要表现在：先进制造工艺是高新技术产业化或传统工艺高新技术化的结果，它们是制造工艺研究最为活跃的前沿领域。部分先进制造工艺可能目前应用还不广泛，但是它们代表着某些发展方向，而且可望会得到越来越广泛的应用。 因此，先进制造工艺就是机械工厂普遍能够采用，具有直接推广价值或广阔应用前景的一系列优质、高效、低耗、洁净、灵活工艺的总称。 三先进制造技术体系 先进制造业主要指机械、电子、食品、化工、轻工、纺织等，但机械制造业是制造业的根本。其一，先进制造技术广泛应用于机械制造业，推动着机械制造业的发展，及带动其他制造业的进步并且推动着国家的经济发展进步；另一方面，机械制造技术的不断更新与发展集中体现着先进制造技术，并推动着社会的不断进步。而且，工业化的发展在某种程度上左右着某一国家在世界地位。因此，先进先进制造技术与机械制造业的关系是相辅相成的，不能忽视甚至废弃任一方的发展。因此柔性制造系统愈来愈被广泛应用。 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统。典型的柔性制造系统由数字控制加工设备、物料储运系统和信息控制系统组成。加工设备主要采用加工中心和数控车床，前者用于加工箱体类和板类零件，后者则用于加工轴类和盘类零件。中、大批量少品种生产中所用的FMS，常采用可更换主轴箱的加工中心，以获得更高的生产效率。 四并行工程： 并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。它要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。 2.2 计算机集成制造： 计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing System 简称CIMS)是随着计算机辅助设计与制造的发展而产生的。 2.3 虚拟制造： 是一门以计算机仿真技术、制造系统与加工过程建模理论、VR技术、分布式计算理论、产品数据管理技术等为理论基础，研究如何在计算机网络环境及虚拟现实环境下，利用制造系统各层次及各环节的数字模型，完成制造系统整个过程的计算与仿真的技术。 2.4 敏捷制造： 敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。 2.5 绿色制造： 绿色制造，又称环境意识制造（Environmentally Conscious Mannufacturing）、面向环境的制造（Manufacturing For Environment）等。 2.6 智能制造： 智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思、和决策等。 五先进制造技术现状 我国工业化发展程度较世界先进的发达国家相比，起步晚，创新程度低，体系薄弱，突入比例相对较少，人类资源地下，相比其他发达国家而言，落后程度甚至超过数十年，为此，我国在改革开放三十年以来，不断大力发展生产力，力求科技创新，认真汲取国内外先进技术，来弥补我们先天的不足，所以有了，十五、十一五、十二五等长期的规划目标为基准，为迈向世界先进制造技术大国强国而分发。 相对我国而言，国外工业发达国家制造技术相当先进。并把先进制造技术作为国家级 关键技术和优先发展领域。尽管决定国家综合竞争力的因素有多种 ,但制造业的基础地位不能忽视。20世纪 90年代以来 ,各发达国家 ,如美国、日本、欧共体、德国等都针对先进制造技术的研发提出了国家级发展计划 ,旨在提高本国制造业的国际竞争能力。 1.3 先进制造生产模式未来发展 鉴于先进制造技术在世界各国的广泛应用，先进制造技术逐步由传统观念向现代机械制造转变。在生产组织方式上发生了五个转变： 从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变；从质量第一的竞争策略向快速响应市场的竞争策略转变；从按功能划分部门的固定组织形式向动态、自主管理的小组工作组织形式转变； 从金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变；从以技术为中心向以人为中心转变。 先进制造业发展的重要特性是向全球化、网络化、虚拟化方向发展，先进技术制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、智能化、集成化、全球化方向发展。 制造过程：“绿”、“快”、“省”、“效”，即绿色、快速、经济、高效 制造方法：“数、自、集、网、智”，即数字化、自动化、集成化、网络化、智能化。 制造产品：“精、极、文”即精密、极端（极大、极小、极厚、极薄、极柔等）、人性化。 综上即先进制造技术未来发展趋势有，一是先进制造技术的发展与运用，二是管理方面的变革，在企业资源分散化、产品个性化的要求下，在信息管理技术的推动下，有效的管理将是制造企业提高竞争力1.4 谈先进生产模式的目的 制造生产模式是制造业为了提高产品质量、市场竞争力、生产规模和生产速度，以完成特定的生产任务而采取的一种有效的生产方式和一定的生产组织形式。制造生产模式具有鲜明的时代性。现代先进制造生产模式是从传统的制造生产模式中发展、深化和逐步创新的过程而来。工业化时代的福特大批量生产模式是以提供廉价的产品为主要目的；信息化时代的柔性生产模式、精益生产模式、敏捷制造模式等是以快速满足顾客的多样化需求为主要目的；未来发展趋势是知识化时代的绿色制造生产模式，它是以产品的整个生命周期中有利于环境保护减少能源消耗为主要目的。 在传统制造技术逐步向现代高新技术发展、渗透、交汇和演变的过程中，形成了先进制造技术的同时，出现了一系列先进制造模式。根据国际生产工程学会（CIRP）近10年的统计，发达国家所涌现的先进制造系统和先进制造生产模式就多达33种。发达国家制造业企业，特别是跨国公司和创新型中小企业已广泛采用了一些新的制造模式和制造系统，如：柔性制造系统（FMS）；计算机集成制造系统（CIMS）；精益生产模式（LP）；清洁生产模式（CP）；高效快速重组生产系统；虚拟制造模式（VM）等。目前，正在开发下一代制造和生产模式，如：并行工程和协同制造（HM）、生物制造（BM）、网络化制造和下一代制造系统（NGMS）等。一、柔性生产模式由英国莫林斯（Molins）公司首次提出的柔性生产模式，在20世纪70年代末得到推广应用。该模式主要依靠有高度柔性的以计算机数控机床为主的制造设备来实现多品种小批量的生产，以增强制造业的灵活性和应变能力，可缩短产品生产周期，提高设备使用效率和员工劳动生产率且改进产品质量。 二 、智能制造模式该模式是在制造生产的各个环节中，应用智能制造技术和系统，以一种高度柔性和高度集成的方式，通过计算机模拟专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，以便取代或延伸制造过程中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行了完善、继承和发展。因智能制造可实现决策自动化，实现“制造智能”和制造技术的“智能化”，进而实现制造生产的信息化和自动化。三、 精益生产模式该生产模式是由1990年美国麻省理工学院在总结第二次世界大战后以丰田汽车为代表的日本制造工业的经验时提出的。这种模式以改革企业生产管理为特点，其基本要求是企业在生产过程中要同时获得极高的生产率、最好的产品质量和极大的生产柔性，使所生产出的产品具有精益特点。它可消除制造企业因采用大量生产方式所造成的过于臃肿和浪费的缺点，实施“精简、消肿”的对策，以及“精益求精”的管理思想。该模式要求产品优质，且充分考虑人的因素，采用灵活的小组工作方式和强调合作的并行工作方式；在生产技术上是采用适度的自动化技术，使制造企业的资源能够得到合理的配置、充分的利用。 四 、敏捷制造模式产生于20世纪80年代后期的敏捷制造模式与虚拟制造生产模式一起被美国政府作为具有划时代意义的“21世纪制造企业的发展战略”。该模式是将柔性制造的先进技术、熟练掌握的生产技能、有素质的劳动力，以及促进企业内部和企业之间的灵活管理三者集成在一起，利用信息技术对千变万化的市场机遇做出快速响应，最大限度地满足顾客的要求。这种模式促进了传统的制造业发生根本性变化，以因特网为代表的信息技术导致制造企业的管理体制和生产模式发生根本变化。敏捷制造生产模式的新概念和新理论不断出现，推动着制造科学发展，例如分形制造、生物制造、全球制造、全能制造和智能制造等新概念的问世。五、 高效快速重组生产系统模式该模式是在对柔性生产、精益生产和敏捷制造这三种制造生产模式的优点进行比较、综合和创新之后，于1995年提出的，目前已开始推广应用。高效快速重组生产系统模式是上述三种模式的理论和实践在更高层次上的有机集成生产系统，其特征是对市场的灵活快速反应的制造资源的有效集成。六 极端制造模式，现代制造技术正在从常规制造、传统制造向非常规制造及极端制造发展，因而出现了极端制造模式。极端制造是指在极端条件或环境下，制造极端尺度或极高功能的器件和功能系统。当前，极端制造已成为制造技术发展的重要领域，极端制造集中表现在微细制造、超精密制造、巨系统制造和强场（如强能量场）制造，例如：制造空天飞行器、超常规动力装备、超大型冶金和石油化工装备等极大尺寸和极强功能的重大装备，制造微纳电子器件、微纳光机电系统等极小尺度和极高精度的产品。 1.5 先进制造模式与先进制造技术的关系人们对于制造技术与先进制造技术IET（in-dustry engineering technology）的联系与区别是比较清楚的。既然把制造模式与制造技术看作两个不同的概念，就应研究AMM 与IET 的关系。 由于AMM 的动态性、继承性和重叠性导致了各种AMM 的关联性，而IET 在应用上本身也具有普遍性，因此，它们已不再是过去那样一种技术只应用于一项模式、一项模式只利用一种技术的一对一的关系，而是演变为一种相互渗透、相互交叉和多对多的模式，其交叉互用的关系如图1 所示。下面简要说明图1 中的几项关系。 a）在柔性制造模式中应用设施规划与物流分析技术，对其物流的运储环节中物流的搬运、移动、贮存和控制各个环节分别进行研究，按照物料搬运原则，选择合理的搬运方法，同时根据物料的特性和需求时间选择合适的储存位置，以便于控制和节省搬运时间，从而达到压缩库存的目的； b）考虑到精益生产强调向管理要效益，最大限度地调动人的积极性，以及人力资源本身具有的支配性、自控性、成长性和社会性等特征，应将人因工程技术引入到精益生产中，协调人- 机- 环境之间的关系，使系统和谐、流畅的运行； c）将人力资源开发技术与创新技术引入敏捷制造中，满足敏捷制造对企业整体创新性的要求，使企业更具“敏捷性”，对用户需求、个性化设定和市场变化，做出全方位快速响应； d）利用工程经济分析、安全工程、品质控制、成本控制和价值工程等技术可以对各制造模式所应用的系统进行全面的研究、改进，使各模式能更好地与其应用的系统配套运行，达到提高品质和降低成本的目的。 因此，解决先进制造系统中的各种问题，诸如如何分析企业现状，确定发展战略；如何依靠科技进步，提高效率和效益；如何提高管理水平，适应两个市场竞争的要求等，均是各项IET 的用武之地。 IET 将为实现AMM 提供更具体、更工程化、更科学化的方法和手段，优化利用企业内外的各种资源，确保企业不断提高效益。结论：制造业是国家经济和综合国力的基础，被称为“立国之本”。先进制造技术是现代制造业的关键技术，已经成为一个国家综合实力和科技发展的重要标志，为提高一个国家的国际地位起着举足轻重的作用。经过近几年的发展，我国的制造工业己经取得了长足的进步，但和先进国家相比还存在很大差距。主要表现在：技术投入相对不足，原有技术基础和研究开发能力薄弱，制造业产品落后，技术水平低，信息含量少，更新换代慢，以及市场营销、经营管理、人才素质相对落后，缺乏国际竟争能力等方而。因此，我国对先进制造技术已引起高度重视，大力发展先进制造技术，培养专业人才，使我国由世界制造大国逐步转变为世界制造强国。我国是一个制造业基础薄弱的国家，而机械制造业比重又大。改革开放三十年来虽大力发展科技，技术创新等但与发达国家相比仍有较大的差距。主要为：人力资源底下，基础设施薄弱，技术装备，生产工艺，生产管理，市场观念，由其是高端高水平先进技术严重缺乏，以及技改投入相对不足。面对新世纪的国际竞争关系，我们应大力发展机械制造业，加强先进制造技术的应用与自身制造技术的开发相结合、加强先进制造技术在机械制造业的应用，同时，我们也应注重机械制造技术自身的开发，通过加强国际交流与合作，吸收并运用国外的先进制造的技术，并不断提高改善，为本国经济、科学等方面不断发展、为进入世界强国行列而努力 。参考文献：1Habraken, Kogan Page Science,Material forming processes, 2003 11 Dorel Banabic ，Sheet Metal Forming Process， Springer ，2010 2Jin Jie, Zhang Anyang. 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