敏捷制造.doc

。目录摘要 11引言12敏捷制造的概念及内涵22.1 敏捷制造的概念22.2敏捷制造的内涵23敏捷制造基本原理及技术基础23.1敏捷制造基本原理23.1.1 敏捷制造的初始点是及时的对市场/用户需求的响应23.1.2 敏捷制造必须不断加强该企业的能力33.1.3 敏捷制造强调采用动态组织33.2敏捷制造的技术基础33.2.1并行工程(C0l1currel1t Engineering，CE)技术33.2.2 虚拟制造(Virtual Manufacturing，VM)技术33.2.3 先进制造工艺33.2.4 自动控制技术43.2.5网络技术43.2.6 模块化技术(Modular Technology)43.2.7 系统集成(Integrated System)技术43.2.8 动态联盟43.2.9 产品数据管理(Product Date Management，PDM)技术44研究现状55敏捷制造的发展趋势56参考文献6 敏捷制造摘要 本文综述了敏捷制造的起源、概念及内涵、敏捷制造的概念，其基本原理和技术基础，当前国内外研究现状以及发展趋势。关键字：敏捷制造 动态联盟 虚拟制造 1引言 在20世纪80年代的时候，因为美国市场上出现了大量的由德国和日本生产的高质量产品大量占用了美国的市场，迫使美国原先的制造策略由着重产品的成本从而转为产品的质量。进入了90年代，由于产品更新换代的速度加快，市场上的竞争更加转向严峻。日本生产的汽车更新换代的速度比美国快了一倍多，美国制造商所关注的焦点转变为速度。因此，美国必须缩短产品开发周期，来取得实质性的进展。美国政府为了改变现状，从而把制造业发展战略目标瞄向21 世纪。为了重新夺取美国在世界上制造行业上的龙头老大位置，美国政府因此资助了里海大学的雅柯卡研究院和美国通用汽车公司二者组织了一百多家相关的公司，耗费大量人力物力分析研究400多篇优秀报告之后，提出了一份尤为重要的发展战略决策21世纪制造企业战略。在1988年敏捷制造这个全新的新概念第一次被提及，孕育而生。1990年向世界半公开之后，马上引起了全世界国家的看重。1992年美国联邦政府将这种初新的制造模式敏捷制造当成21世纪制造业的新型战略。2 敏捷制造的概念及内涵2.1 敏捷制造的概念 由前述，敏捷制造的“敏捷”一词描述的是企业所缺乏而为了今后生存又必须具备的适应变化的能力。它包括高速、低耗的完成所需的任何调整的被动的“转变”能力以及引导市场的主动的“开拓创新”能力。因此，敏捷制造就是使制造企业具备敏捷性的一种哲理、一种发展战略。2.2敏捷制造的内涵 陈庄在敏捷制造的实质探讨中认为敏捷制造的内涵特征有：敏捷制造的 产品市场论，敏捷制造的“人为中心”观，敏捷制造的 动态联盟”机制，敏捷制造的拟实制造”手段。吴立在制造模式的演变与敏捷制造认为：敏捷性意指企业在不断变化、不可预测的经营环境中善于应变的能力，它是企业在市场中生存和领先能力的综合表现。敏捷制造是指制造企业采用现代通信手段通过快速配置各种资源(包括技术、管理和人)，以有效和协调的方式响应用户需求，实现制造的敏捷性。敏捷制造依赖于各种现代技术和方法，而最具代表性的是敏捷虚拟企业(简称虚拟企业)的组织方式和拟实制造的开发手段。刘永良，杨世锡等在敏捷制造与企业战略中提出：在今后的市场竞争中，企业的敏捷性是企业获得竞争优势、进而取得成功、生存下去的重要能力。敏捷制造作为一种战略，它提供了一个基本框架，按照此框架组织的企业具有基本的敏捷性：同时，敏捷制造还是一种哲理、一种指导思想，按照此指导思想企业可进行不断的调整与开拓创新。因此，企业所采取的任何不断增强自身敏捷性的活动都可以算作是实施了敏捷制造。3 敏捷制造基本原理及技术基础3.1敏捷制造基本原理 必须运用专业化和标准化的信息集成和电脑网络相结合的结构作为基础，各个企业采用分布式的结构相互连接，创建虚拟制造下的环境。把竞争合当作首要原则，从虚拟制造的环境下进行动态选取、择优录取成员，构成虚拟环境下的企业，加快生产的速度。下面从三个方面来理解敏捷制造的内涵分别从市场/用户、合作伙伴和企业能力来深度解析。3.1.1 敏捷制造的初始点是及时的对市场/用户需求的响应 由于市场/用户需求日益多样化和个性化，企业要想要想在全球化市场中竞争取胜，就需要能够快速响应市场/用户的需求，这就是敏捷制造思想的出发点。为了对市场/用户需求做出快速响应，企业必须首先考虑：a.市场/用户是谁；b.什么是市场/用户的需要；c.企业对市场产生的及时回应是否值得？对于这些问题的明确回答依赖于信息技术和企业信息网。在明确以上问题的基础上企业才能对市场/用户的需求做出快速响应，快速设计且制造高质量成本又低的产品，以次来满足市场/用户的需求。3.1.2 敏捷制造必须不断加强该企业的能力 为了能对市场/用户提出的需求做出快速回应，企业必须不断提高能力。企业能力是企业在市场中生存的综合能力表现，对企业能力的衡量要综合考虑企业对市场/用户的响应速度以及企业产品的质量和成本，为了提高企业能力，企业必须采用先进制造系统技术，并依靠信息技术建设企业信息网，在此基础上企业还要实现技术、管理和人员的全面集成。3.1.3 敏捷制造强调采用动态组织 为了能够以最少的投资、最快的反应速度对市场/用户的需求做出响应，敏捷制造采用灵活多变的动态组织。动态组织是为了以最少的投资、最快的反应速度对市场的需求做出响应，有两个或两个以上的成员组成的一种有时限的相互依赖、合作和信任的组织、成员可以是来自企业内部的某些部门，也可以是企业外部的公司，每个成员只做自己擅长的工作，一旦成品或者项目任务完成组织即自行解体，各成员可立即转入其他产品或项目。动态组织发展的最高阶段是虚拟组织或者虚拟企业，这是一种对市场/用户需求做出快速反应的企业组织形式，它是有两个或两个以上的而且也成员组成的在有限的时间和范围内进行合作的而相互依赖和相互信任的组织。3.2敏捷制造的技术基础 敏捷制造的发展要求不断吸收现代机械、电子、信息、材料、能源、现代管理和设计理念等方面的最新成果，追求高效、低耗、优质、清洁，并具有快速适应市场变化的能力。先进的设计技术和制造技术的发展推动了敏捷制造技术的发展。敏捷制造的技术基础包括以下几个方面：3.2.1并行工程(Concurrent Engineering，CE)技术 强调工作流程的并行进行，并非常见的串行反馈循环工作方式；强调团队工作精神，要求与工作项目有关的各方面专家共同 调，解决问题，求得各方面都满意的最佳方案。产品的设计过程、生产准备过程甚至加工过程可以同步进行，不仅可缩短新产品的开发周期，还可以及早发现并修改设计方案存在的问题，从而有效降低成本，提高产品质量。 3.2.2 虚拟制造(Virtual Manufacturing，VM)技术 即虚拟制造技术，基本思想是将制造企业的一切活动，如设计过程、加工过程、装配过程、生产管理、企业管理等建立与现实系统完全相同的计算机模型(虚拟系统)，然后利用该模拟运行整个企业的一切活动并进行参数的调整，在求得最佳运行参数后再进行实际制造活动，以确保整个运行都在最佳状态。虚拟制造对提高产品质量，降低产品成本，缩短设计制造周期，改进设计运行状态都起着十分重要的作用。3.2.3 先进制造工艺 主要包括：少(无)余量精密成型技术、精密超精密加工技术、新型材料的成型和加工技术、构件或材料间的联接技术和表面新技术等。先进制造工艺是任何一种制造模式实现产品的基础，开展先进生产工艺方面的研究一直是企业界最为关心的课题。3.2.4 自动控制技术主要包括：传感及控制技术、测量检测技术和机器人技术等。它的发展也源于计算机技术的发展。3.2.5网络技术 实现敏捷制造，企业需要有通信连通性，按照企业网 全国网 全球网的步骤实施企业的网络技术 利用企业网实现企业内部工作小组之问的交流和并行工作，利用全国网、全球网共享资源，实现异地设计和异地制造，及时地、最优地建立动态联盟。基于网络的企业资源汁划管理系统和商品供应链系统也为敏捷制造的实施提供必需的信息。3.2.6 模块化技术(Modular Technology) 主要有组织机构的模块化、工艺系统的模块化和产品的模块化等组织机构的模块化通过多功能小组来实现。根据市场的需求的不同，企业能够动态的重构其组织结构，用多功能小组动态的、快速的重新组织设计队伍、生产队伍和管理机构，从而实现组织机构的敏捷化。工艺系统的模块化是利用模块化部件构造企业的工艺装备，可以根据生产需求的变化重新使用这些模块化部件，将生产系统升级或重新配置加工机器。预先对产品进行模块化设计，用户就可以根据自己的喜好提出诸如色彩、造型和功能等方面的要求，而制造企业叮以选用合适的模块迅速地组装产品并交付用户3.2.7 系统集成(Integrated System)技术 信息及其交换的标准化和开放式体系结构是实现系统整体集成的关键。敏捷制造的系统集成所要面对的是连续变化的动态系统，在系统集成运行的条件下，保证系统各部分功能的独立性，旨在不影响系统其它部分运行的情况下，独立进行系统的改进和升级。3.2.8 动态联盟 它是面向产品经营过程的一种动态组织结构和企业群体集成方式。作为实现敏捷制造的重要组织手段，其实质是综合社会各方面的优势，实现企业间的动态集成。它打破了我国企业只顾埋头自己的企业、无法顾及市场的变化及技术的快速更新，使企业失去了竞争优势的机会。新产品开发能力大大提高，能充分发挥出企业不同部门的最佳水平，减少资源的浪费。3.2.9 产品数据管理(Product Date Management，PDM)技术各种商业信息、制造信息、研究信息等要有相应的合适的数据库系统进行管理，使企业管理更完善、更符合全球化的发展和竞争机制。PDM是一种从数据库基础上发展起来的信息集成技术，可以管理所有与产品相关的信息和过程。从广义上讲，它可以覆盖整个企业从产品的市场需求、研究与开发、产品设计、工程制造、销售、服务与维护等各个领域、全生命周期中的产品信息。4 研究现状 由于敏捷制造技术的引入和应用可大大提高企业的对市场的响应能力，从而提高企业的竞争能力，因此，该技术目前在世界范围内受到各国政府及工业界的广泛重视。敏捷制造和国际上的许多研究计划如STEP、CALS、IMS等有着密切的关系，正逐步成为一项国际性的研究计划。美国几乎所有的大公司都参加了这一研究计划，欧洲和日本等其他发达国家也纷纷成立了相应的机构，进行相应的研究和实施 工作。可以说，敏捷制造足一种全新的制造组织模式，代表着21世纪制造业的发展方向。 1992年由美国国防部高级研究计划局(ARPA)和美国国家自然科学基金会(NSF)投资500万美元组建了敏捷制造企业协会(AMEF)，现改为敏捷化协会(Agility Forum)。该协会组织进行敏捷制造有关理论和实践的探讨，每年召开一次有关敏捷制造的国际会议。目前大约有250个公司和组织参加了该协会的有关工作，大多数公司和企业都派代表参加了不同领域的工作小组，这些小组每年开六七次讨论会以共同研究该领域的敏捷化问题。据报道，能源部在堪萨斯(Kansas)城的密苏里(Missouri)厂投资1500万美元建立了一套集成制造系统，用于发展对美国工业有用的敏捷制造技术。1993年，ARPA和NSF又投资1500万美元支持敏捷制造实验项目，有选择性地资助了3个学校的先进制造技术研究所，支持它们进行敏捷制造方面的活动，分别研究电子工业、机床工业、航天和国防工业中的敏捷制造问题。此外，ARPA还配套支持了工业界进行的多项敏捷化商务实践和敏捷企业决策支持研究等。 1995年日本开展了一项“智能制造系统(IMS)”的国际性研究计划，其中有两个项目与敏捷制造有关，一个是自治和分布制造系统，另一个是较为长期的自治和分布制造系统，其副标题为生物制造系统。自治和分布制造系统重点在于系统集成技术和自治模块化结构的研究，强调系统应由可重用模块快速组成，当某一个模块被修改或置换时不影响其他模块以及整个系统的正常运行，这一系统体现出了敏捷的特性。 随着对敏捷制造哲理研究的日趋深入，美国一些大公司应用敏捷制造哲理取得了显著成绩：例如德克萨斯设备防御系统和电子集团(DSEG)在对其捕鲸叉(Harpoon)导弹工厂的管理中参照敏捷制造的一些哲理，采用了灵活多变的动态组织结构。它改变了传统的按装配、测试、质量控制等功能布置工厂的方式，按照多任务、自导向工作组的原则组成工作单元，使每个工作单元拥有它所需要的资源，缩短产品流的距离，从而将装配的线性传递距离减少了70，并简化了运储设备的复杂性。又如IBM公司也将快速响应市场，满足市场、用户需求作为企业的根本出发点，用户只需通过电话或电子邮件订货就可获得满意的商品。IBM公司在一条有40多工人的生产线上可同时生产27种产品，而且每种产品因用户特殊要求而异。用户的订货数据输入电脑数据库，第二天产品就出现在用户面前。目前敏捷制造已具备了一定的实践基础和雏形，典型行业敏捷制造的应用示范正在进行中。例如，在ARPA和NSF的支持下，由麻省理工学院、里海大学、沃特飞机公司和其他几家公司组成的项目组开展了汽车、飞机、服装、纺织和电子行业的应用示范项目，并针对飞机、汽车这两个行业特点开发基准和工具。5 敏捷制造的发展趋势 基于知识和信息网络的敏捷制造涉及多种技术和应用领域，具有广泛的发展趋势，具体体现在以下几个方面： (1)面向知识和信息网络，建立一套支持敏捷制造数字化、并行化、智能化、集成化的多模态人机交互信息处理与应用理论及方法，根据用户的个性化需求和市场的竞争趋势，以有效地组织敏捷制造动态联盟，充分利用各种资源进行多模态人机协同的敏捷制造，尽快响应市场需求。 (2)基于知识和信息网络，对定制产品的外观形态、方案布局和多模态环境下人机交互等环节的支持加强，以提高敏捷制造系统的可塑性及定制产品在美观性、宜人性等方面运作过程的可视化。 (3)利用多模态人机交互技术改变企业以试制、试验和改进为主的传统制造开发过程，使之转变为市场需求下以设计、分析和评估为主并基于知识和信息网络迅速组成动态联盟的可视化敏捷制造，从而缩短产品开发时间，提高市场竞争能力。6 参考文献1 Jay LeeOverview of Advanced Manufacturing Initiatives in the US and Future Challenges in Manufacturing globalizationANational Science FoundationC，USA，1994：2122162 Hitchcock MF，Role of Hybrid System Theory in Virtual ManufacturingAProceeding of the IEEEIFACC，19943 真彤等敏捷制造的实施方法探讨J中国机工程，1999，10(7)：144 李小理等先进制造技术中的敏捷制造J燕山大学学报，1998，(4)：26295 张申生敏捷制造的理论、技术与实践M上海：上海交通大学出