敏捷制造技术应用研究毕业设计.

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1、毕业设计论文作 者： 华军宇 学 号： 0914400113 系 ： 机电工程系 专 业： 机一体化技术 题 目： 敏捷制造技术应用研究 指导者： 张筱洁 副教授 评阅者： 2012年 6 月 吉 林摘 要敏捷制造是制造领域全新的技术和方法，它是工业企业实现经济全球化，信息技术、先进制造技术发展的必然产物。敏捷制造是为了实现企业生产制造的敏捷性，采用现代计算机和通信手段，通过快速配置各种资源，以有效和协调方式响应用户需求的一种企业发展战略。它强调把动态灵活的虚拟组织、先进的真实制造技术和高素质的人员进行有机的结合，使企业在快速变化的市场环境中取得长期效益。为了适应变化的市场和取得竞争优势，企业

2、不能仅仅依靠自身的有限资源，而必须采用标准化和专业化的计算机网络和信息集成基础结构，以分布式结构连接各类企业，构成虚拟制造环境，在虚拟制造环境内动态选择成员，组成面向任务的虚拟公司，从而合理利用各企业的资源和技术进行快速生产。柔性制造技术是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势,是决定制造企业未来发展前途的具有战略意义的举措。近年来,柔性制造作为一种现代化工业生产的科学“哲理”和工厂自动化的先进模式已为国际上所公认，它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。实现了按端口、MAC地址、应用等来划分虚拟网络，有效地

3、控制了企业内部网络的广播流量和提高了企业内部网络的安全性。关键词：敏捷制造；虚拟企业；柔性制造目 录摘 要I引 言1第 1 章 敏捷制造概述3 敏捷制造提出的背景及概念3 敏捷制造的内涵4 敏捷制造的特点6 敏捷制造的三要素7第 2 章 敏捷制造的关键技术10第 1 章 敏捷制造的实施122.1敏捷制造的实施方法122.2 敏捷制造的实施步骤13第 4 章 敏捷制造在国内外的发展状况17 敏捷制造在国内的发展状况17 敏捷制造在国外的发展状况194.3 敏捷制造在全球经济中的发展20第 5 章 大批量定制生产与敏捷制造方式的比较23第 6 章 敏捷制造的发展趋势和应用研究276.1 敏捷制造的

4、发展趋势276.2 敏捷制造的应用研究296.2.1敏捷制造的研究状况296.2.2敏捷制造的应用情况306.2.3敏捷制造的应用前景31结 论33参 考 文 献34致 谢35引 言制造业是国民经济的基础产业，其发达程度体现了一个国家的科学技术和社会生产力发展水平。近年来，随着世界经济的飞速发展和人们生活水平的不断提高，市场环境发生了巨大的变化，消费者需求日趋主体化、个性化和多样化，制造厂商面对一个变化迅速且无法预测的买方市场，传统的大批大量的生产模式已不再适应新的市场形势的需要，于是，对市场需求的快速反应能力就开始成为企业能否在激烈的市场竞争中占得一席之地的重要标志。在这种形势下，探索适合我

5、国国情的制造生产模式对实现我国伟大战略目标意义重大，从人类制造生产模式的改变中我们可能会得到有益的启示。17世纪到19世纪30年代，在专业化协作分工、蒸汽动力机和工具的基础上，出现了制造企业的雏形工场式的制造厂，人类社会的生产率开始出现大幅度的飞跃。到了大约1900年，制造业作为一个重要的产业，其主要生产模式是“少品种单件小批生产”。比如汽车行业，当时处于世界领先地位的轿车公司P&L每年只制造几百辆汽车，而且所造的汽车没有两辆是完全相同的，只因在于所有的承包商都不采用标准的计量器具，装配时，只靠装配工的熟练程度来修整零件，使之配合良好。至1905年，欧洲已有几百家这类公司采用单件生产方式少量地

6、制作汽车，一些独立承担大部分生产任务的小工厂没有能力开发新技术，质量低，成本高，且成本不随产量而下降。这种生产模式当然无法满足市场需求。“互换性”和“大批大量生产”，在“科学物理”支撑下，与当时的电气化、标准化与系列化结合，Henryrd开创了机械自动流水线生产，出现了“少品种大批大量生产”的模式，又称为底特律式自动化，成为各国纷纷仿效的制造生产模式，制造业开始了第一次生产模式的转换。这种新的生产模式大量生产方式及其技术支持零件的互换性带给了制造业一场重大变革，它推动了工业化的进程和经济高速发展，为社会提供了大量的经济产品，促进了市场经济的发展。其主要特征为：少品种大批大量生产、塔形多层次的垂

7、直领导和严格的产品节拍控制。其市场特征与少品种单件小批生产模式相同，都是市场。刚性生产线大大提高了生产效率，从而降低了产品成本，但这是以损失产品的多样性为代价的。到20世纪50年代，批量生产方式达到了顶峰。而这时，人们也对“少品种大批量生产方式”的优缺点有了进一步的认识。大批量生产模式产品的竞争表现为效率加质量的竞争。一方面，大批大量生产方式的规模效益使企业受益匪浅，比如在日本，由于政府的干预与调控，制造企业进行管理改革，大量引进和采用高新技术成果，狠抓商品化生产，发挥人的作用，发展企业间的合作，对外开拓国际市场，在汽车、家电、钢铁及微电子器件等产量大的行业，利用批量法则，以规模生产的产品和营

8、销优势迅速扩大在国际市场的占有份额，从而发展成为能与美国抗衡的经济大国。另一方面，人们也认识到刚性自动流水线存在许多自身难以克服的缺点，市场的多变性、产品品种和过程的多样性对刚性生产线提出了挑战，为此，人们从技术角度形成成组技术和以计算机与系统技术为基础的制造自动化，试图改进这一模式的不足。但是实践证明，单纯技术上的某些改进不是振兴制造业的良策。到了20世纪80年代，人们已经将少品种、大批大量生产模式的优点发挥到了极限，同时这种生产模式同市场需求变化间的矛盾愈来愈明朗，并且成为制约制造业发展的重要因素。解决这对矛盾的出路只能是进行制造生产模式的转换。从前面所述可知，生产模式的变革，是在市场需求

9、推动下，以相应的技术进步为支持，生产管理模式和相应的技术进步是推动社会进步的两个方面。我们也看到，在近20世纪30年，信息技术对制造业所起的作用越来越大。产品由“大量生产”过渡到“中小批量生产”，我们可以设想，当最终又过渡到能完全满足用户需求，且性能价格比优良的产品的单件小批生产还好时，会有一种新的生产模式和全方位的信息技术的支持。 从20世纪80年代后期以来，美、日、加、澳等国及西欧各国都先后提出新模式的制造战略及研究开发计划。1988年，美国GM公司和里海大学共同提出敏捷制造战略，于1990年向社会半公开；1990年，日、美、加、澳等国及西欧各国联合进行10年期的智能制造系统(IMS)的研

10、究与开发；1992年，德、美提出精益生产(Lean Production)；1994年德国人提出改变工业组织结构的分形公司(Fractal Company)。上述模式中最有代表性、社会反响最大的是“敏捷制造”。“敏捷制造”引起了广泛关注，不仅在科技界，而且在企业界，也成为研究的热点之一。第1章 敏捷制造概述制造业是一个国家国民经济的支柱。20世纪80年代以来，随着全球交通、通信技术的飞速发展，制造业竞争日趋激烈，新产品、新技术的出现和交替速度越来越快，用户追求高质量的同时必然要求产生品种多、交货期短、价格合理、售后服务好、无环境污染。如何敏捷地利用高科技知识和技术快速开发新产品、重组资源组织生

11、产、满足用户“个性化产品”的需求，就成为企业能否赢得竞争、不断发展的关键。1.1 敏捷制造提出的概念及背景敏捷制造的基本概念为：以柔性生产技术和动态联盟结构为特点，以高素质、协同良好的工作人员为核心，实施企业间的网络集成，形成快速反应市场的社会化制造体系。从20世纪70年代到80年代初，由于片面强调第三产业的重要性而忽视了制造业对国民经济健康发展的保障作用，美国的制造业严重地衰退，逐步丧失了其世界霸主的地位，出现巨额的贸易赤字。1986年，在国家科学基金会(NSF)和企业界支持下，美国麻省理工学院(MIT)的“工业生产率委员会”开始深入研究衰退原因和振兴对策。研究的结论是：“一个国家要生活得好

12、，必须生产得好”，重申作为人类社会赖以生存的物质生产基础产业即制造业的社会功能，提出以技术先进、有强大竞争力的国内制造业夺回生产优势，振兴制造业的对策。在提出的一系列制造业发展战略中，1988年由美国通用汽车公司和美国里海大学工业工程系共同提出的一种新的制造企业战略即“敏捷制造”最受重视，20世纪9O年代，信息技术突飞猛进，信息化的浪潮汹涌而来。随着国内外市场竞争加剧，科学技术发展迅速，产品更新换代速度加快及人们对产品多样化的需求增加，使得机械制造业像多品种小批量生产方式发展。许多国家为此制订了旨在提高自己国家在未来世界中的竞争地位、培养竞争优势的先进的制造计划。在这一浪潮中，美国走在了世界的

13、前列，给美国制造业改变生产方式提供了强有力的支持，美国想凭借这一优势重造在制造领域的领先地位。在这种背景下，一种面向对世纪的新型生产方式敏捷制造（Agile Manufacturing）的设想诞生了。敏捷制造是美国国防部为了指定21世纪制造业发展而支持的一项研究计划。该计划始于1991年，有100多家公司参加，由通用汽车公司、波音公司、IBM、德州仪器公司、摩托罗拉等15家著名大公司和国防部代表共20人组成了核心研究队伍。此项研究历时三年，于1994年底提出了21世纪制造企业战略。在这份报告中，提出了既能体现国防部与工业界各自的特殊利益，又能获取他们共同利益的一种新的生产方式，即敏捷制造。它着

14、眼于小规模、模块化组合和企业间合作生产，发挥众多特长企业来适应变化多端的市场需求，把宏观的国际市场需求与具体的公司生产密切结合，充分发挥人的因素，及时抓住机遇，快速响应市场。简而言之，敏捷制造指的是创造企业能够把握市场机遇，及时动态重组生产系统，用最短时间向市场推出最有利润的、用户最认可的、高质量的产品，其发展的最终结果是实现大批量定制的生产模式。而要达到敏捷制造的最终目的，其所需要的生产模式是要通过虚拟公司才能实现的。一旦市场有了某种产品的需要，虚拟公司就能抓住和利用迅速变化的市场机遇，通过信息技术联系起来的网络将现有的原本分散的技术资源、人力资源和管理资源迅速联结成一个临时性的制造实体。网

15、络中的各成员企业必须充分信任与合作，发挥各自的核心优势，共享技术并分担费用，以求获得更大的收益。由此可见，敏捷制造是在具有创新精神的组织和管理结构、先进制造技术（以信息技术和柔性智能技术为主导）、有技术有知识的管理人员三大类资源支柱支撑下得以实施的，也就是将柔性生产技术、有技术有知识的劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集中在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的市场需求和市场进度作出快速响应。生产技术、管理和人力资源就是敏捷制造的三个主要要素。敏捷制造比起其它制造方式具有更灵敏、更快捷的反应能力。其敏捷体现在：持续变化性（产品、技术、管理模式）、快速反应性（以适应市场的变化

16、）、质量高标准、低费用。实现敏捷制造的条件：设备高度柔性、可编程性和模式化；信息系统标准化和可维护性；人的因素和管理机构。敏捷制造的实施方式：虚拟公司、竞争-合作，用户参与设计与制造，兼顾经济效益和社会效益，增加信息服务和系统管理功能。1.2 敏捷制造的内涵敏捷制造利用人工智能和信息技术，以先进的柔性制造技术为基础，通过企业内、外的多功能项目组，组建虚拟公司。这一多变的动态组织结构可以把全球范围内的各种资源，包括人的资源集成在一起，实现技术、管理和人的集成， 从而能在整个产品的生命周期中最大限度满足用户需求，提高企业的竞争能力。敏捷制造的目标是快速响应市场的变化，在尽可能短的时间内向市场提供适

17、销对路的环保型产品，换取长期的经济效益。为了适应变化的市场和取得竞争优势，企业不能仅仅依靠自身的有限资源，而必须采用标准化和专业化的计算机网络和信息集成基础结构，以分布式结构连接各类企业，构成虚拟制造环境；在虚拟制造环境内动态选择成员，组成面向任务的虚拟公司，从而合理利用各企业的资源和技术进行快速生产。当出现某种机遇，若干核心的组织者联合迅速的参与者形成一个新型企业，市场消失后能迅速解散，参加新的重组。这样优化组织的企业以最快的速度从企业内部某些部门和企业外部不同公司中选出设计、制造该产品的优势部分，企业接受的新任务不再受人力、物力等资源的限制，企业之间的优势互补和动态联盟能大大节省资源，能以

18、最低的材料和能源消耗，开发市场所需的绿色产品；同时获得市场信息的企业不必顾虑企业自身的业务能力，而可以借助于联盟以最快的速度满足市场需求；另外，在这种竞争-合作的前提下，怎样选择合作伙伴、采取何种合作方式、合作伙伴是否愿意共享数据和信急等问题都经过企业慎重考虑；同时在产品设计、选择加工手段和原料时，重视环境保护项目和约束；报废的产品和剩余的废料在企业重组的过程中提高了重新利用率。因此，敏捷制造是工程技术、管理技术等综合技术支持下的企业及企业间的动态集成，是计算机集成制造系统CIMS发展的延续。此外敏捷制造体系还可以认为主要有2个实际内涵：虚拟企业和虚拟开发。(1) 虚拟企业具有较大优势的某一企

19、业经过市场调查研究后完成某一产品的概念设计，然后组织其它具有某些设计制造优势的企业组成动态联盟，快速完成产品的设计加工，抢占市场。我们称这个具有优势的企业为盟主，其它联盟企业为盟友。各联盟企业间通过现代通信技术相互联系，由盟主协调工作，实现同地或异地设计制造过程。(2) 虚拟开发一个产品的生命周期主要包括概念设计、结构设计、制造装配、使用等各方面。各因素之间的相互关系比较复杂，且相互影响。要想加快开发速度，就必须借助现代化的计算机设备构成一个虚拟开发环境。虚拟开发环境应包括以下内容： 虚拟设计虚拟设计应充分利用现有的CAD设计软件、基于特征设计的设计平台、面向制造设计(DFM-Designfo

20、rManufacturing)、面向装配设计(DFA-DesignforAssembly)和面向质量设计(DFQ-DesignforQuality)的设计思想。在虚拟设计过程中，可以充分利用虚拟制造、虚拟装配技术、决策支持系统等初步的设计方案进行虚拟加工、装配，及早发现设计上的问题。 虚拟制造充分利用CAPP、CAM、CS(ComputerSimulation计算机仿真)、VPM(VirtualPrototypeManufacturing虚拟原型制造)等虚拟制造技术，对产品进行虚拟制造，从制造的角度考察设计，为设计的优化提供依据，也为优化制造过程提供分析和辅助工具，达到缩短开发周期、实现敏捷制

21、造的目的。 虚拟装配部件设计得再好，加工再精良，如果难以完成装配，将难以实现产品开发的目的，会直接影响产品开发的敏捷度。 决策支持系统由于机械产品的复杂性和设计加工的难度，要求在产品的生产全过程充分利用人类制造领域的成功经验和先进的知识，在决策支持系统DSS(DecisionSupportSystem)的帮助下完成产品的设计开发过程。这对减小产品开发的风险、降低技术人员的劳动强度、缩短产品开发周期都具有重要意义。 图1.1虚拟开发环境可以利用图1.1所示的由计算机网络来完成产品的设计开发过程。同时，在产品设计开发的全过程中，要充分贯彻并行工程的哲理思想，把串行开发改为并行开发过程。 1.3 敏

22、捷制造的特点 （1）从产品开发到产品生产周期的全过程满足要求 敏捷制造采用柔性化、模块化的产品设计方法和可重组的工艺设备，使产品的功能和性能可根据用户的具体需要进行改变，并借助仿真技术可让用户很方便地参与设计，从而很快地生产出满足用户需要的产品。它对产品质量的概念是，保证在整个产品生产周期内达到用户满意；企业的质量跟踪将持续到产品报废，甚至直到产品的更新换代。 （2）采用多变的动态组织结构 21世纪衡量竞争优势的准则在于企业对市场反应的速度和满足用户的能力。而要提高这种速度和能力，必须以最快的速度把企业内部的优势和企业外部不同公司的优势集中在一起，组成为灵活的经营实体，即虚拟公司。所谓虚拟公司

23、，是一种利用信息技术打破时空阻隔的新型企业组织形式。它一般是某个企业为完成一定任务项目而与供货商、销售商、设计单位或设计师，甚至与用户所组成的企业联合体。选择这些合作伙伴的依据是他们的专长、竞争能力和商誉。这样，虚拟公司能把与任务项目有关的各领域的精华力量集中起来，形成单个公司所无法比拟的绝对优势。当既定任务一旦完成，公司即行解体。当出现新的市场机会时，再重新组建新的虚拟公司。虚拟公司这种动态组织结构，大大缩短了产品上市时间，加速产品的改进发展，使产品质量不断提高，也能大大降低公司开支，增加收益。虚拟公司已被认为是企业重新建造自己生产经营过程的一个步骤，预计10年到20年以后，虚拟公司的数目会

24、急剧增加。 （3）战略着眼点在于长期获取经济效益 传统的大批量生产企业，其竞争优势在于规模生产，即依靠大量生产同一产品，减少每个产品所分摊的制造费用和人工费用，来降低产品的成本。敏捷制造是采用先进制造技术和具有高度柔性的设备进行生产，这些具有高柔性、可重组的设备可用于多种产品，不需要像大批量生产那样要求在短期内回收专用设备及工本等费用。而且变换容易，可在一段较长的时间内获取经济效益，所以它可以使生产成本与批量无关，做到完全按订单生产，充分把握市场中的每一个获利时机，使企业长期获取经济效益。 （4）建立新型的标准基础结构，实现技术、管理和人的集成 敏捷制造企业需要充分利用分布在各地的各种资源，要

25、把这些资源集中在一起，以及把企业中的生产技术、管理和人集成到一个相互协调的系统中。为此，必须建立新的标准结构来支持这一集成。这些标准结构包括大范围的通讯基础结构、信息交换标准等 的硬件和软件。 （5）最大限度地调动、发挥人的作用 敏捷制造提倡以“人”为中心的管理。强调用分散决策代替集中控制，用协商机制代替递阶控制机制。它的基础组织是“多学科群体”，是以任务为中心的一种动态组合。也就是把权力下放到项目组，提倡“基于统观全局的管理”模式，要求各个项目组都能了解全局的远景，胸怀企业全局，明确工作目标和任务的时间要求，但完成任务的中间过程则由项目组自主决定。以次来发挥人的主动性和积极性。显然，敏捷制造

26、方式把企业的生产与管理的集成提高到一个更高的发展阶段。它把有关生产过程的各种功能和信息集成扩展到企业与企业之间的不同系统的集成。当然，这种集成将在很大程度上依赖于国家和全球信息基础设施。 1.4 敏捷制造的三要素 （1）敏捷制造的生产技术 具有高度柔性的生产设备是创建敏捷制造企业的必要条件，以具有集成化、智能化、柔性化特征的先进的制造技术的支撑，建立完全以市场为导向，按市场需求任意批量且快速灵活制造产品，支持顾客参与生产的生产系统。该系统能实行多品种小批量生产和绿色无污染制造。 敏捷制造企业是一种高度集成的组织。信息在制造、工程、市场研究、采购、财务等部门间连续的流动。各项工作是同时进行的，而

27、不是按顺序进行的。在从用材料制造产品到产品最终报废的整个产品生命周期内，每一个阶段的代表都要参加产品的设计。这就要求信息不仅要在敏捷制造企业与其用户之间连续流动，而且还要在敏捷制造系统、用户和供应厂家之间连续流动。在产品设计和开发过程中，利用计算机的过程模拟技术，可靠地模拟产品的特性和状态，精确地模拟产品生产过程，既可实现产品、服务和信息的任意组合，又能丰富品种、缩短产品设计、生产准备、加工制造和进入市场的时间，从而保证对消费者的需求的快速灵敏的反应。在敏捷制造系统中，用户和供应厂家在产品的设计和开发中都应起积极作用。每一个产品都可能要使用具有高度交互性的网络。同一家公司的、在实际上分散、在组

28、织伤分离的人员可以彼此合作，并且可以与其他公司的人员合作。把企业中分散的各个部门集中在一起，靠的是：严密的通用数据交换标准；坚固的“组件”（许多人能同时使用同一文件的软件）；宽带通信信道（传递需要交换的大量信息）。把所以这些技术综合到现有的企业集成软件和意见中去，标志这敏捷制造时代的开始。 （2）敏捷制造的管理技术敏捷制造认为，新产品投放市场的速度是当今最重要的竞争优势。推出新产品最快的办法是利用不同公司的资源和公司内部的各种资源。这就需要企业内部组织的柔性化和企业间组织的动态联盟。虚拟公司是最为理想的一种形式。虚拟公司就像专门完成特定计划的一家公司一样，只要市场机会存在，虚拟公司就存在；市场

29、机会消失了，虚拟公司也随之解体。能够经常形成虚拟公司的能力将成为企业一种强有力的竞争武器。 只要能把分布在不同地方的企业资源集中起来，敏捷制造企业就能随时构成虚拟公司。在美国，虚拟公司将运用国家的工业网络全美工业网络，把综合性工业数据库与服务结合起来，以便能够使公司集团创建并运作虚拟公司。 敏捷制造企业应具有组织上的柔性，每一个项目都应采用能使其产生最大竞争优势的管理手段。根据产品不同，采取内部团队、外部团队（供应商，用户均可参与）与其它企业合作或虚拟公司等不同形式，可以充分利用公司的资源，可以保证企业内部信息达到瞬时沟通，还可以保证迅速抓住企业外部的市场，而进一步做出灵敏反映。敏捷制造企业应

30、能通过人员在动态竞争环境中充分利用公司资源。柔性生产技术和柔性管理使敏捷制造企业的人员能够实现他们自己提出的发明和合理化的建议。对于这类企业，没有一个一成不变的原则来指导其运行，唯一可行的长久性指导原则使提供必要的物质资源和组织资源，来支持人员的创新性和主动性。敏捷管理技术包括集成的产品与过程管理、决策支持技术、建模与仿真技术、并行工程管理、敏捷组织管理、敏捷合作关系的管理、BPR、GT等。敏捷制造企业应和用户建立一种完全崭新的“战略”依存关系。随着用户的使用，产品的生命周期越来越短，但用户希望其使用时间越长越好，这是一对矛盾。要解决好这一矛盾，企业不仅要保存售后产品的档案，提供周到的售后服务

31、，以保持整个生命周期内用户对产品的信任，而且还要为用户提供适当费用的升级、升档服务，以及已旧换新等服务。例如：美国Mentor Graphics软件公司的软件升级、升档服务于1993年已占公司总销售额的40%。市场在某种意义上来说就是用户，英雌用这样的一种和用户相互依存的关系来确保已有的市场，并在次基础上进一步扩大市场，就是企业的销售战略。以上的例子还说明了一点：在管理理念上要具有创新和合作的突出意识，不断追求创新。除了内部资源的充分利用，还要利用外部资源和管理理念。在管理方法上要重视全过程的管理，运用先进的科学的管理方法和计算机管理技术以及BPR等管理技术。 （3）敏捷制造的人力资源 在敏捷

32、制造时代，制造过程的不断改进，产品和服务的不断创新与发展，是竞争优势的同义语。敏捷制造企业能够最大限度的发挥人的主动性。有知识的人员是敏捷制造企业中最宝贵的财富。因此，不断对人员进行培训、进行素质提高，是企业管理层应该积极支持的一项长久投资。每一个雇员消化、吸收信息后，对信息中所期望实现的可能性所做出的创新性响应的能力越强，企业可能取得的成功就越大。对于管理人员和生产线上具有技术专长的工人都是如此。科学家和工程师参加战略计划和业务活动，对敏捷制造企业来说是具决定性的因素。在制造过程与产品研究开发的各个阶段，工程专家的协作都是一种重要资源。第2章 敏捷制造的关键技术虽然说敏捷性的提高本身并不依赖

33、于高技术或者高投入。但适当的技术和先进的管理能使企业的敏捷性达到一个新的高度。必须指出的是我们这里讲的技术仍然是围绕敏捷性的提高来讲的，主要从以下几个方面来讲的： （1）一个跨企业、跨行业、跨地域的信息技术框架 为了响应来自不同市场的不同挑战，支持动态联盟的运行；实现异构分布环境下多功能小组（Team）内和多功能小组间的异地合作（设计、加工、物流供应等等），我们需要一个好的信息技术框架来支持不同企业协作运行的需要。 （2）一个支持集成化产品过程设计的设计模型和工作流控制系统 和工作流控制系统是在多功能小组内和多功能小组间进行协同工作和全局优化应用集成和过程优化的重要工具。它包含了许多内容如集成

34、化产品的数据模型定义和过程模型定义；包含了产品开发过程中的产品数据管理（版本控制）、动态资源管理和开发过程管理（工作流管理）；包含了必要的安全措施和分布系统的集中管理等等。 （3）供应链管理系统和企业资源管理系统 现行的企业信息集成的主要手段是通过MRPII的实施来完成的。在企业的组织和运行模式转向敏捷企业和动态联盟时，现有的MRPII系统就表现出许多不足。首先，MRPII系统基本上是一个静态的闭环系统，无法和其它应用系统实现紧密的动态集成，不能满足多功能小组开展并行设计的需要。其次，在动态联盟的成员企业中，有许多数据和信息是要共享的（但同时还有更多的信息企业并不希望共享）这就涉及到一个MRP

35、II信息系统的重构问题。快速重构是MRPII系统不具备的。这里提出的ERP系统是一个企业内的信息管理系统，和MRPII相比，它增加了和其它应用系统紧密、动态集成的功能，可以支持多功能小组并行设计的需要。同时它可以迅速重构以便和SCM系统配合支持动态联盟的系统工作和资源优化目标。SCM系统则重在支持企业间的资源共享和信息集成。它可以支持不同企业在以动态联盟方式工作过程中对各个企业的资源进行统一的管理和调度。例如：A、B、C、三个企业结成一个动态联盟来生产某一产品。作为联盟主体的A需要及时把各种设计信息和需求信息通过计算机网络传给B和C。它可以随时浏览B，C的工程进度报告，了解并帮助它们解决出现的

36、问题。同时，B在安排作业计划时，可以把A，C闲置的加工设备认为是自己的设备来统一编排生产计划。ERP主要处理企业内部的资源管理和计划安排，供应链管理系统则以企业间的资源关系和优化利用为目标。是支持动态联盟的关键技术和主要工具。 （4）各类设备、工艺过程和车间调度的敏捷化 为更大地提高企业的敏捷性，我们必须提高企业各个活动环节的敏捷性。这就是常讲的敏捷的人用敏捷的设备，通过敏捷的过程制造敏捷的产品”。有关敏捷设备和敏捷过程的概念的研究和应用将是敏捷制造环境下新的设计理论和加工方法研究的重要组成部分。 （5）敏捷性的评价体系 对什么是敏捷、如何衡量敏捷性，人们从不同的角度提出了许多不同的观点。Ri

37、ck Dovex,x把敏捷性的评价归纳为四个指标时间、成本、健壮性和自适应范围。Rick指出，虽然从字面上看，敏捷有快速的意思。但仅仅快速并不等于敏捷。敏捷性的度量看成是下面四个方面的综合度量：时间、成本、健壮性和自适应范围。但在不同的行业、不同的企业，针对不同的产品和生产过程，具体的评价指标和内容可能都是不一样的。这其中有许多不确定和综合性的因素。敏捷意味着善于把握各种变化的挑战。敏捷赋予企业适时抓住各种机遇以及不断通过技术创新来领导潮流的能力。因此可以讲，一个企业的敏捷性取 决于它对机遇和创新的管理能力。企业在不同时刻的对这两种能力的把握决定了它对市场和竞争环境变化的反应能力。对每一个具体

38、的系统（企业或者企业的某核心机构）都要针对它在不同方面的优劣。如企业运行，供应链策略，特定的车间层控制，群组工作策略，产品开发策略等等，找到它们在图一中的当前位置和目标位置。并按此来进行系统的设计和改造。 可变能力：描述你被动地响应变化的能力。 创新能力：描述你主动地领导潮流的能力。第3章 敏捷制造的实施敏捷制造是为了实现企业生产制造的敏捷性，采用现代计算机和通信手段，通过快速配置各种资源，以有效和协调方式响应用户需求的一种企业发展战略。它强调把动态灵活的虚拟组织、先进的真实制造技术和高素质的人员进行有机的结合，使企业在快速变化的市场环境中取得长期效益。3.1 敏捷制造的实施方法首先，从敏捷制

39、造的实施方法与敏捷制造总体技术的关系上，来了解敏捷制造的实施方法。敏捷制造的总体技术包括敏捷制造方法论和敏捷制造综合基础。前者用于正确考察、描述和分析敏捷制造系统，正确开发和实施敏捷制造系统；后者为前者提供了全方位的支持环境、技术与工具等。敏捷制造方法论包括敏捷制造哲理、描述体系和实施方法3部分。敏捷制造哲理总结了敏捷制造的思想，提出了敏捷制造的指导性原则。敏捷制造描述体系提供了敏捷制造的描述和分析方法。敏捷制造实施方法论述了建立并运行一个敏捷制造系统的策略、模式和方法，指明了所需要的工具和技术，是敏捷制造技术的目的与核心。敏捷制造综合基础包括敏捷制造使能技术与敏捷制造基础结构。敏捷制造使能技

40、术包括：敏捷制造信息服务技术、敏捷管理技术、敏捷设计技术、可重组的和可重用的制造技术等。敏捷制造的基础结构包括信息基础结构、组织基础结构和智能基础结构。敏捷制造信息基础结构是为敏捷制造服务的全球或国家信息基础设施/企业信息基础设施、相关的信息技术和信息服务的综合体。再从实际需要上来定义敏捷制造的实施方法的主要内容。敏捷制造战略主要取决于企业在产业内的相对竞争地位和产业组织结构。按照Porter的竞争优势理论，企业主要有2种基本竞争优势：低成本和差异性，从而形成了企业的3种基本战略：成本领先、差异战略和目标集中。敏捷制造是这3种战略的有机组合，例如，通过制造的分工合作降低制造成本以实现成本领先；

41、通过设计合作进入特定的细分市场实现差异战略或目标集中等。近年来，美国和欧洲有许多公司在不同程度上应用了敏捷制造与动态联盟的思想，进展很快。国内有多项“863”高技术计划项目展开研究工作；并有一些企业自发地采用开发与营销并重的哑铃型企业模式，以“三来一补”等形式参与国际分工并取得成功。但仍存在不少不足之处：如敏捷制造实质与结构体系的把握，结合企业实际经验实施方法等。故一套较为完备的敏捷制造的实施方法，主要包括敏捷制造实施的供应链合作、系列化制造合作和智能合作3级层次以及敏捷制造战略选择、敏捷化建设、敏捷制造系统建立和敏捷制造系统运行与管理4大步骤。指出敏捷制造实施是一个不断完善和发展的过程，给出

42、一个框架结构的实施方案。其中，供应链合作是通常的采购与供应关系；系列化制造合作则要求供货商承担一定的模块化的设计开发任务；智能合作是合作的高级阶段，可以是新产品的共同开发和相关技术的共同研究等。企业根据实际需要，通过4大步骤，有所侧重取舍，可以实现企业特有的敏捷制造实施的供应链合作和系列化制造合作，在此基础上，进一步可以实现智能合作。敏捷制造的实施方法可以用下面的四大实施步骤来体现。3.2 敏捷制造的实施步骤敏捷制造系统的构造和实施，亦称为敏捷化工程，是将敏捷制造的概念变为现实的过程，也是实现敏捷制造价值的关键步骤。敏捷制造的实施方法有企业的敏捷制造战略及敏捷化准备、敏捷制造的构建、运行与滚动

43、、敏捷制造的目标与评价体系等。其中，主要包括敏捷制造实施的三级层次和四大步骤：三级层次是供应链合作、系列化制造合作（存在于模块的设计合作或成员企业承担一部分涉及工作）和智能合作（新产品开发）；四大步骤是敏捷制造战略选择、敏捷建设、敏捷制造系统建立与管理。 敏捷制造实施的基础是敏捷制造四类使能技术（敏捷制造信息服务技术、敏捷管理技术 、敏捷设计技术、可重组可重用的制造技术）支持下的敏捷制造的三级基础结构。其主要步骤如下：步骤1 敏捷制造战略选择敏捷制造实施的基础是敏捷制造4类使能技术支持下的敏捷制造的三级基础结构。企业的敏捷制造实施是一个全局性复杂过程，是长期战略项目，必须有计划地实施，对实施过

44、程从时间上、空间上分解细化。企业根据上述综合分析企业的内部条件和外部条件，首先确定企业的战略目标和短期目标，确定企业的目标竞争优势；然后明确该竞争优势是如何由基本优势组合形成的（基本优势指企业在产品开发、工艺、制造成本、速度、质量和可靠性、市场营销、产品销售、售后服务等方面的具体优势）；逐个分析本企业的基本优势的情况以及不具备的基本优势的可获得性与合作获得方式的合理性（合理性主要考虑对核心技术体系、目标竞争优势等企业目标的贡献、成本、时间、发展性和可靠性等因素）；在分析本企业的核心优势及其生命周期的基础上，合理分配资源，强化和扩展企业核心优势，强调发展具有差异性的核心优势，对处于生命周期的衰退

45、期或因为企业战略需要而预备放弃的核心优势，可以通过多种方式加以利用，如在紧密合作层进行该类核心优势的移植扩展等；明确基本优势和竞争优势获得的方式，确定是由本企业自行发展或通过与其它企业的合作获得；确定企业是否采用敏捷制造策略，如果采用，明确采用敏捷制造策略的时机、方式和程度，制订明确具体的战略目标体系。在分析的基础上，企业管理层应该为企业的敏捷制造战略发展指明焦点、方向、目标以及次序，做好相关的目标制定和目标管理。步骤2 敏捷化建设对应于企业不同层次的敏捷制造实施战略，企业需要达到的敏捷化水平不同。企业可以根据需要，采用适当水平的敏捷化战略，适应企业环境的变化，逐步向敏捷制造的高级形式发展，以

46、减小投入，降低风险，获得最大的投入/产出比。敏捷化建设是企业自身敏捷化，包括企业经营策略的相应转变和相关的技术准备。前者是功能、过程、组织、人员、信息、资源等的相应转变与调整；后者包括一个使能技术集合，企业可以根据需要发展该技术集合中的某个技术子集。企业经营策略主要包括以下相应转变：(1)员工的敏捷化综合培训。企业须使员工对敏捷制造及其主要业务过程有充分认识并进行相应培训：如支持敏捷制造的相关基础结构、使能技术、相应的任务、职责、协商机制与仲裁机制及相关的软件和工具等。企业主管要在经营管理思想上建立敏捷化概念，主要包括企业敏捷化运行模式、企业间敏捷合作的具体形式和可能的扩展方式等。(2)企业的

47、功能/过程分析与重组。根据敏捷制造策略下的业务过程的特点和需要，充分分析原有业务过程，结合企业相关人员的合作，采用适当的技术支持，对与敏捷制造相关的核心业务过程进行物理上的或逻辑上的重组，重构企业敏捷化价值传递过程，简化业务流程，加强协调和控制，并为重构后的流程提供必要的设备和支持环境。其业务过程重组的主要原则如下：压缩组织结构层次、简化业务流程、提供相应技术支持、适度分权、适度采用面向任务或产品的项目组等组织形式、全面关心员工发展。(3)相应的组织、人员、信息、资源和功能等的调整。企业根据重组后的过程的需要，重新定义各职能部门的功能，明确其组织、人员，定义组织间的关系和有关资源，协调冲突，并

48、同时具有灵活性和稳定性。建议组织上采用项目组、矩阵管理等方式，形成生命周期与市场机遇对应的“虚拟组织”机制等。在逻辑上或实际上建立综合调配中心，综合处理过程调整的资源调配、组织协调等工作。可以采用以信息技术为基础的、按产品结构划分的、逻辑上的或“虚拟”的集成产品开发组，在获得市场机遇后建立，在产品生命周期中根据需要进行动态调整，在产品生命周期结束后解散。(4)敏捷制造综合基础的建设。建立企业敏捷制造信息基础结构，根据不同层次合作的不同需求，建立企业信息网络，采用工程数据管理系统，建立集成的产品与过程管理系统；建立与维护企业的敏捷制造组织基础结构，企业要为各种基本优势的合作与获得建立完整的组织体

49、系，按照企业战略，依据核心优势和商业信誉，建立与关联企业事前的合作意向，明确合作方式，以确保核心合作企业群和松散合作企业群能在需要时提供必要的动态合作；如果可能，还可以进行敏捷设计和智能基础结构上的合作。敏捷制造使能技术准备主要包括：产品的标准化、系列化；信息技术，如计算机网络因特网、企业内部网、企业外部网技术等；企业资源的重用技术，包括设计资源和制造资源；产品模型，包括无参数的结构设计图、参数表、相应的工艺乃至数控命令；智能化、可变型的产品模型和相应的系统；产品的全生命周期数字定义技术，包括全局产品模型定义个产品数据管理；过程与工作流管理；实施CAD、CAPP、CAM；QFD方法与PCT（产

50、品外购、外协分析）管理；并行工程技术；拟实制造技术；核心过程关联的系统集成；四类敏捷制造使能技术的适当应用。企业可不必具有以上所以的技术，而可以根据需要，合理选择适当的使能技术子集，完成企业战略目标。企业可以根据需要，合理选择适当的敏捷制造使能技术子集，完成企业战略目标。步骤3 敏捷制造系统构建主要指企业间动态合作关系的建立，其具体可分为方案设计和方案实施两大部分。在前述的基础上，采用敏捷制造的描述体系，组合考虑敏捷制造的需求和系统的要素，进行方案设计。首先完整描述企业敏捷制造目标体系，然后完整描述目标系统，再确定实现方法与技术手段，建立完整的方案。设计方案分为基本框架系统设计和实例化两个阶段

51、。前一阶段则根据项目和竞标结果，形成在企业战略合作关系上具有较长生命周期，在项目合作上具有较灵活和快速变化的生命周期的具体系统。设计方案在风险、利润框架下，以敏捷制造的过程、控制视图为核心，设计敏捷制造组织；设计方案并不强调企业的全面集成，而主要是以关键过程（物流过程、设计的信息流过程、管理与决策过程、现金流与财务管理过程等）为核心，确定相应的组织、资源，以信息的完整集成联系整个系统。由于该系统是一个动态系统，具有建立、运行、清算解体的生命周期，具有组织成员合作关系的相对稳定性、长期性和具体的以项目机遇形成的虚拟组织的相对可变性和暂时性，因此在方案中要保证系统核心部分的相对稳定性、可变性和灵活

52、性，同时对该动态系统建立可靠的保证机制。方案的实施是复杂的过程，需要领导推动，统一协调，完成相应的转变，选择适当技术支持。对敏捷制造系统实施方案要从空间、时间、逻辑上进行细化，结果方案设计、方案实施、运行与评价、方案改进、再实施的循环提高过程，逐步实施，不断改进。步骤4 敏捷制造系统运行与管理敏捷制造系统将反复经历由市场机遇或生产任务变化所导致的建立、运行、清算、解散的相对稳定的、周期较长的系统生命周期，系统生命周期中又存在各个具体项目的不断进行的建立、运行、解体的相对快速多变的项目生命周期。敏捷制造系统运行应当在敏捷制造方法论的指导下，对系统的功能、过程、组织、人员、信息、资源、利润框架等进

53、行系统分析和综合管理。系统运行管理的主要内容：系统的描述与分析方法、决策、管理方法、评价体系、保证体系、安全体系、技术支持等。敏捷组织系统的描述与分析方式，主要的工具进行管理；在分析基础上，进行敏捷制造的企业决策；对系统功能如设计合作、制造合作、敏捷后勤等采用以PDM为核心的管理方法，制定详细计划，管理系统的工作流，协调资源竞争，保证工作流完整、稳定和可靠；企业根据一定的评价指标体系，对敏捷制造的合作构建和企业运行，进行评价和动态调整；建立和完善保证体系、安全体系；在项目管理的基础上，合理配置组织和人员，根据需要调整业务流程。通过运行、评价和动态的改进，使得敏捷制造系统，在不断提高的水平上进行

54、敏捷制造合作。第4章 敏捷制造在国内外的发展状况 20世纪70年代到80年代，被列为“夕阳产业”不再予以重视的美国制造业一度成为美国经济严重衰退的重要因素之一。在这种形式下，通过分析研究的得出了一个“一个国家要生活得好，必须生产得好”的基本结论。为重新夺回美国制造业的世界领先地位，美国政府把制造业发展战略目标瞄向21世纪。在这样的的形式下我国中小企业根据自身的特点也采取了一些相应的措施，我国中小企业因它自身的特点不能一蹴而就，它需要企业观念、制度、组织、人员等一系列软硬件的相关支持，通过企业重组与再造，达到实现企业生产和组织敏捷化的要求。 4.1 敏捷制造在国内的发展状况(1)局部水平落后，总

55、体有势力。我国虽然是一个大国，但技术设备水平、设备规模、技术人员数量等各方面与发达国家相比还有较大差距。但从全局来看，我们既有充足的设备，也有相当可观的人才资源。各部门、各单位都拥有或引进过一些先进的生产设备，也各自在某一领域具有一定的优势。(2)集团优势差，设备闲置严重。虽然全局具有设备和人才优势，但这些优势重复分散，集中度低，形不成集团优势，形不成国内、国际有较强竞争力的一流集团化工业企业。以机床工具行业为例，连续3年出现负增长。我国机床工具行业有较大的市场需求，居全世界需求的第2、3位。但由于自身的原因，质量不过硬，产品不畅销，几年间国内市场自给率由90%以上下降到40%左右。据统计，在

56、现有4万亿元的国有固定资产存量中，闲置和利用率不高的占1/4左右，也就是说，有1万亿元的国有固定资产长期处于“休养”状态。(3)应用水平较低。一些企业也有先进的软件和高档的计算机设备，但利用率很低。就CAD在我国机械行业的应用来说，前后已有20年的历史，取得了一系列的成果和经验。但是，如何真正普及应用，仍是一个亟待解决的问题。敏捷制造已发展了10年。在我国也做了教深入的理论探讨，并且取得了一定的成果，但在我国推行敏捷制造时还应注意以下几个方面的问题：第1方面 加强推行敏捷制造重要性的认识企业界要更新观念，要认识到推行敏捷制造体系在我国具有非常重要的现实意义。企业界应加强合作意识，再继续搞大而全

57、的生产设备，“为了一个部件上一个工厂”的做法得不偿失。企业界必须抛弃小集体、保守的狭隘主义思想，积极寻找联盟伙伴。大家要站到发展的高度、全局的高度、国家利益的高度来发展我国的企业动态联盟。第2方面 加大企业联合和重组的力度19971998年内，随着世界市场竞争的加剧，世界上一些著名的大企业，如波音、麦道、大众、宝马等，为了增强自己的竞争能力，积极寻找自己的合作伙伴，进行兼并或联合。我国应充分发挥政府调控职能强的优势，重点选择一些企业，加大企业联合和重组的力度。第3方面 地提高计算机的应用水平,敏捷制造离不开计算机的帮助。计算机应用水平将直接影响敏捷制造的发展。各企业应大力推广计算机的应用，特别

58、是提高CAD和CIMS的应用水平，为大力推行敏捷制造体系打下良好的基础。第4方面 加强网络基础设施建设分布式网络通信是敏捷制造体系不可缺少的组成部分，是实现异地设计、异地制造和数据共享的必备条件。网络规划应当在一定的原则指导下进行，网络组织应具有RRS(Reconfigurable可重构、Reusable可重用、Scalable规模可调)特性：支持实时远程多媒体通信，支持多协议共存，支持多软件平台，支持Client/Server结构。第5方面 培养高素质的计算机人才计算机在我国制造业应用水平低下，究其原因，关键是企业缺乏高素质的计算机人才。企业可以通过专家咨询、内部培训、选派技术骨干到高等院校

59、学习等渠道，培养一批既懂本行业技术，又熟悉计算机应用的高素质人才。 我国发展敏捷制造技术时不仅注意以上的几个问题，同时还采取了相应的对策为，开展敏捷制造的原理研究，进行企业试点，充分发挥企业主体作用与政府引导和扶助相结合。机械制造企业是应用敏捷制造技术的主体，同时也是技术开发、投资的主体。因此，企业应改变观念，放远眼光，投入必要的人力、物力和财力。与此同时，政府也应承担相应的责任，特别是在当前我国企业技术开发能力薄弱、资金投入严重不足的情况下，政府应更好地发挥其宏观管理职能，制订、运用政策积极引导、扶持技术较强的企业，加大投资力度，强化项目管理，促进成果的及时转化和应用。同时加快对我国制造业信

60、息高速公路的建设。为发展适合于我国国情的敏捷制造，应充分发展设备柔性化、可编程模块化；信息系统标准化以及人的作用外部条件，尽快建立起虚拟公司、动态组织，建立起具有持续变化性、快速反应性、高质量标准、低成本的敏捷制造企业；加强敏捷制造技术的应用和开发，必须提高人员素质，加强人员培训。培养一批德才兼备、既懂科学技术又懂管理的优透企业家，造就一支具有较高职业素质的技术工人队伍。 加强国际交流与合作。世界各国的机械制造技术的发展都有自己的特色和重点。通过加强国际交流与合作，可迅速应用敏捷制造技术，并结合本国国情来发展机械制造技术。4.2 敏捷制造在国外的发展状况敏捷制造模式是20世纪80年代末在美国提

61、出的。进入90年代美国在航空航天、机床和电子制造业分别建立了敏捷制造研究中心，敏捷制造在世界范围内引起了强烈的反响，受到各国政府及工业界的广泛重视。1992年，由美国国防部高级研究计划和美国国家自然科学协会（NSF）投资500万美元，组建了敏捷制造企业协会,简称AMEF，现为敏捷制造协会。敏捷制造协会主要负责组织进行有关敏捷制造理论和实践的探讨，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。1992年，美国还开展了敏捷制造技术项目的研究活动。参加该项目的有包括国防部、劳伦斯利弗莫尔国家实验室、国家自然科学基金会等政府机构在内的75家以上的研究所、公司和

62、工业集团（包括先进敏捷制造技术的提供者和最终用户），其目的在于集中工业资源、政府实验室和国防产品生产厂的力量，研究先进敏捷制造技术。到目前为止，有25家以上企业在进行TEAM项目的技术研究活动。 1993年，美国国防部高级研究计划局和国家自然科学基金会又投资1500万美元支持敏捷制造实验项目，有选择地资助了3个学校的先进制造技术研究所（AMRI-Advance ,即纽约州的Rensselaer Polytechnic Institute 的电子AMRI、依利诺大学的AMRI和德克萨斯大学的自动化机器人AMRI，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、航天和国防工业的敏捷制造

63、问题。此外，ARPA还配套支持了工业界进行的7项敏捷化商务实践、4项敏捷企业决策支持研究、8项敏捷化智能设计与制造系统和10项敏捷供应链管理系统。 从1994年开始，由AMEF牵头开展了“最佳敏捷实践参考基础”研究，有近百家公司和大学研究机构分别就敏捷制造的六个领域，其中包括集成品与过程开发/并行工程、人员问题、动态联盟、信息与控制、过程与设备、法律问题等进行了研究与实践相结合的深入工作。 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。20世纪90年代，日本提出一个名为“智能制造系统 ”的国际性研究计划，在完成了可行性分析并确定组织结构后，于1995年正式启动。IMS计划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。 美国在21世纪制造企业发展战略报告中提出敏捷制造的概念后，在世界范围内引起了强烈的反响，受到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