对现代制造模式的认识

对现代制造模式的认识

摘要：综述了现代制造模式及其特点，认识并概括了敏捷制造、绿色制造、现代集成制造、大规模定制等典型现代制造模式及其特征。并进一步阐述了现代制造模式的重要意义，思考了现代制造模式在我国的发展，提出存在的问题和应对策略。

关键词：现代制造模式；典型模式；重要意义；存在问题；应对策略

0 引言

制造业是一个国家国民经济的支柱，是综合国力的重要体现。在社会经济快速发展和市场竞争日益激烈的今天，为了适应市场需求多样化的发展，提高支柱性产业的国际竞争力，传统的制造模式正在被更先进的现代制造模式所取代。本文针对现代制造模式进行综述并提出自己的认识。

1 现代制造模式及其特点

制造模式（Manufacturing mode）是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作的模式[1]。制造模式又是制造企业经营管理方法的模型，是提供关于制造系统通用和全局的样板，制造模式可以被理解为“制造系统实现生产的典型方式”[2]。因此，现代制造模式可定义为[3][4]：现代制造模式是以市场需求为驱动，以先进制造技术为基础，运用先进的制造管理理念，对制造系统进行设计、组织和运作的方式。它以获取生产有效性为首要目标，以制造资源快速有效集成为基本原则，以人一组织一技术相互结合为实施途径使制造系统获得精益、敏捷、优质高效的特征，以适应市场变化对时间质量、成本、服务和环境的新要求。2001年清华大学王先逵教授指出，先进制造技术即现代制造技术，前者强调先进（Advanced），后者强调现代（Modern），时代感强，在一定程度上也体现了先进，所以还称现代制造技术为好[5]。文献2对先进制造模式（Advanced Manufacturing Mode, AMM）有同样的定义，因此现代制造模式与先进制造模式两词并存于业界文献中，实质上是统一的概念。

对于现代制造模式的类型，不同的分类标准有不同飞分类结果。例如按照制造过程可变性来分，可分为刚性制造模式，柔性制造模式，可重构制造模式三种；按照信息流与物流运动方向来分可分为精益制造模式与信息化制造模式两种；按制造过程利用资源的范围分为集成制造系统、敏捷制造系统、智能制造系统[2]。孙林岩等人[6][7]在系统总结国内外出现的各种先进制造模式，对目前存在的63种先进制造模式和方法技术通过层次进行区分，主要包括3层：（1）技术与方法层，主要是相对独立的技术与方法，如工业智能技术、优化设计等；（2）系统方法层，侧重于整个系统，强调方法与技术的综合集成，如单元集成制造系统，基于统计的质量管理系统等；（3）哲理层，强调的是一种思想或理念，如精益生产、柔性制

造系统等。

尽管现在制造模式可分为多种不同的类型，但总结其特点主要有如下四点[8]：（1）综合性：是技术、管理方法和人的有效综合和集成。（2）普适性：其概念、哲理和结构，适用于不同企业，其核心思想和观念具有普遍指导意义。（3）协同性：强调人一机协同、人一人协同因素的重要性，技术和管理是两个平行推进的车轮。（4）动态性：与社会及其生产力发展水平相适应的动态发展过程。

2 典型现代制造模式及其特征

由于现代制造系统模式在制造业发展中的有着重要的地位和作用，近30年来，美、日、德、韩、西欧及我国都先后提出现代制造系统领域有关的研究计划，并将之上升到国家战略高度[9]。在这些研究计划的支撑下，出现了众多先进制造系统模式，如美国的敏捷制造系统模式、日本的智能制造系统和仿生制造系统、德国的分形制造系统、我国的现代集成制造系统模式等。此外，还有成组技术、精益生产、环境友好生产／绿色制造、企业重组、并行工程、全生命周期工程和供应链系统等现代制造模式。本文对敏捷制造、绿色制造、现代集成制造、大规模定制四类典型的制造模式及其特征进行概述。

2.1 敏捷制造

敏捷制造（Agile Manufacturing）是由美国里海大学和美国工业界的决策者于1991年编写的《21世纪制造企业战略》报告中提出。其定义为：敏捷制造是企业在无法预测的持续、快速变化的竞争环境中生存、发展并扩大竞争优势的一种新的经营管理和生产组织模式[2]。它的实质是利用高度发达的信息技术，通过快速配置各种可利用资源，响应不断变化的商业环境，及时调整产业结构，最终赢得竞争。

敏捷制造的核心是虚拟企业及虚拟制造技术。敏捷制造通过敏捷虚拟企业组织形式，动态组织相关部门或企业，统一生产，统一经营。采用虚拟制造技术，综合利用仿真、建模、虚拟现实等技术，提供三维可视交互环境，对从产品概念产生、设计到制造全过程进行模拟实现，缩短产品上市时间，降低成本。

2.2 绿色制造

绿色制造（Green Manufacturing）[10]是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的负面影响为零或者极小，资源消耗尽可能小，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

总结国内外已有的研究和作者们所做的工作[10]-[12]，可以给出，绿色制造的内容涉及产品的生命全周期过程，包括绿色材料，绿色设计，绿色制造工艺，绿色包装以及产品使用及其用后处置。

2.3 现代集成制造系统

现代集成制造CIMS（Contemporary Integrated Manufacturing System）是一种基于CIM 理念构成的数字化、信息化、智能化、绿色化、集成化的制造系统，具有现代化特征的、信息时代的一种新型生产制造模式[13]。对于现代集成制造CIM，863/CIMS主题提出：“CIM 是一种组织、管理和运行现代制造企业的理念。它将传统的制造技术跟现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机结合，使企业产品全生命周期各阶段活动中有关的人/组织、经营管理和技术三要素及其信息刘、物流和价值流三流有机集成并优化运行，以使产品（P）上市快（T）、高质（Q）、低耗（C）、服务好（S）、环境清洁（E），进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。”

现代集成制造系统拓展了传统的“计算机集成制造系统”的要点，细化了现代市场竞争的内容（TQSCE）；提出了CIMS的现代化特征是数字化、信息化、智能化、集成优化、绿色化；强调了系统的观点，拓展了系统集成优化的内容，包括信息集成、过程集成和企业间集成优化、企业活动中三要素和运动流的集成优化，以及CIMS相关技术和各类人员的集成优化；突出了管理与技术的结合，以及人在系统中的重要作用等。

2.4 大规模定制

大规模定制（Mass Customization）是一种在系统整体优化的思想指导下，集企业、顾客、供应商和环境于一体，成分利用企业已有的各种资源，根据顾客的个性化需求，以大量生产的低成本、高质量和高效率提供定制产品和服务的生产模式[2]。大规模定制生产模式充分体现了大规模生产和定制生产的优势，能大幅度提高劳动生产率，最大限度地满足顾客需求，以顾客能够接受的成本，几乎为每一位顾客提供符合其要求的定制化产品，该模式将以其独特的竞争优势，替代传统的大规模生产方式。大规模定制生产模式的主要特点有[2][14]：大规模定制以顾客需求为导向，是一种需求拉动型的生产模式；大规模定制的基础是产品的模块化设计、零部件的标准化和通用化；大规模定制的实现依赖于现代信息技术和先进制造系统；大规模定制是以竞合的供应链管理为手段的。

3 对现代制造模式思考

3.1 现代制造模式的重要意义

20世纪90年代，伴随着先进制造技术和先进制造系统概念的产生与应用，制造系统成了制造业的基本组成实体。90年代中期，人们从众多的国内外制造企业实施CIMS的实践中，认识到制造模式的重要性，形成了现代制造模式的概念[2]。总结现代制造模式的重要意义主要有如下三点：

（1）增强制造系统的竞争力。从制造过程的时间分配可以清楚看出现代制造模式对提高系统效益的作用。据统计，在一般多品种小批量生产中，工件在系统中的“通过时间”（Lead Time）