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1、敏捷制造的总体技术研究敏捷制造的总体技术研究探讨了敏捷制造的方法论和关键技术，提出了敏捷制造的总体技术体系，该体系包括敏捷制造方法论和敏捷制造综合基础两大部分：前者包括敏捷制造哲理、敏捷制造描述体系和敏捷制造实施方法三大部分，后者包括敏捷制造的三层基础结构（信息基础结构、组织基础结构和智能基础结构）和四类使能技术（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），为敏捷制造的实施提供了一个指导性框架。0引言当今，世界市场日趋多变：产品生命周期短、更新换代快、品种增加、批量减小，顾客对产品的交货期、价格和质量的要求越来越高，企业往往依靠独占性技术构成的新产品以赢得市场份
2、额，获取高额利润。在这种情况下，如何敏捷地提供可利用的知识和技术，快速开发新产品，重组资源，组织生产，满足用户“个性化产品”的需要，就成为企业能否赢得竞争、不断发展的关键。敏捷制造就是在这种背景下，由美国于1991年提出，并在实践中得到了一定的应用，取得了初步的效果。敏捷制造哲理认为，以信息技术为基础，在全球一体化或地区一体化的金融环境和政治环境中，通过临时联合那些能适应环境变化的企业，组成动态联盟，共同承担风险，分担义务，共享成果，迅速开发新产品，响应市场需求。敏捷制造系统是敏捷制造哲理的工程应用系统，以多种形式实现竞争环境下的敏捷性，主要包括个性化需求满足、快速反应性、低成本、生产系统的重
3、组与资源的重用等。自提出敏捷制造的概念后，几年来，美国和欧洲的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。我国一些企业也自发地应用敏捷制造的基本规律并取得了很大成功，如开发与营销并重的哑铃型企业模式、以“三来一补”、转包加工等形式参与国际分工体系等。在当前激烈的市场竞争中，我国制造业企业暴露出传统生产模式的不适应性，主要表现在：产品、管理、质量、工艺手段与装备落后以及历史包袱、改革中的误导等问题。因而，我国制造业企业迫切需要发展，一方面要获得生存，另一方面要求得在全球制造业分工合作体系中占有一席之地。为了使我国制造业在敏捷制造这个合作与竞争的体系中找到合适的位置，并为制定适当
4、的发展战略提供指导和依据，为此，本文探讨了敏捷制造的方法论和关键技术，并提出了敏捷制造的总体技术体系。1敏捷制造的总体技术实施敏捷制造需要一定的政治环境、经济环境（市场、金融等）、法律环境、人文环境等。实施完整的敏捷制造通常是在企业的敏捷制造战略下，以敏捷制造方法论为指导，利用企业的敏捷制造综合基础，完成敏捷（虚拟）企业的全生命周期。这里，敏捷企业是在某种市场机遇下，动态地建立企业组织或企业联盟。企业根据其敏捷制造战略，利用企业和国家的敏捷制造综合基础建立利润风险框架，实施敏捷制造工程，完成敏捷企业的构建、运行、解散（清算）的全生命周期。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。
5、敏捷(虚拟)企业的全生命周期TS)敏捷制造方法论是为正确理解敏捷制造哲理、正确考察、分析和描述敏捷制造系统、正确开发和实施敏捷制造系统而提出的一套完整的、开放的方法体系。敏捷制造综合基础为敏捷制造方法论提供了全方位的支持环境、技术与工具等。敏捷制造综合基础包括四类敏捷制造使能技术与三层敏捷制造基础结构。敏捷制造信息服务技术、敏捷管理技术、敏捷设计技术、可重组和可重用的制造技术等构成了敏捷制造的使能技术；支持敏捷制造的三层基础结构是：信息基础结构、组织基础结构和智能基础结构。2敏捷制造方法论敏捷制造方法论包括敏捷制造哲理、描述体系和实施方法三大部分。敏捷制造哲理继承和发展了多种制造哲理，并对制造
6、业现状与发展进行了更高层次的总结。敏捷制造描述体系包括从不同角度对敏捷制造的描述，最主要的是过程/控制视图、功能视图、信息视图、人员/组织视图、资源视图、利益与风险框架视图等。敏捷制造的实施方法主要包括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、敏捷制造的目标与评价体系等。21.1敏捷制造哲理对敏捷制造哲理存在多种理解，有人认为敏捷制造实质上是工程技术、管理技术等综合技术支持下的企业及企业间集成；也有人认为它是CIM思想的自然发展，是从企业内集成扩展到企业间的动态集成等。我们认为，敏捷制造哲理是吸收了多种管理思想和制造哲理而发展起来的一套适应多变的企业环境的制造哲理，其核心思想
7、是：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，而必须以一定的机制合理利用其它企业的资源和技术，以适当方式组合产品开发、生产制造和市场销售等要素，实现综合资源动态优化配置，共同获利。其主要强调企业的可重组性、可重用性和范围可变性，使制造系统能快速、以合理的成本和方式来适应多变的市场需求。敏捷制造哲理并不是全新的，而是以全球范围或企业之间的总体资源动态配置优化；企业的市场敏捷化反应和企业间范围制造的低成本，建立企业竞争优势的目标为主线，在对有关制造哲理的借鉴和发展的基础上的综合哲理。敏捷制造哲理分为目标哲理层和具体哲理层，目标哲理的实现分解为具体哲理的实现，具体哲理则从各种
8、制造哲理中继承了有关的哲理和相应的实现技术。具体哲理主要有：简化；集成化（合理联系营销、开发、设计、生产等）；资源利用与重用（包括设计资源和制造资源）；范围经济性（在社会范围内的规模效应）；优化（减少一切浪费，以JIT方式组织生产等）；经验效应利用（利用制造的经验效应等）；并行处理（特别是在产品开发过程，以及变型产品制造方面）；敏捷化需求满足（适应市场、争取客户）等。敏捷制造哲理与各种制造哲理的继承关系是：以市场敏捷化反应和企业间范围制造的低成本为根本目标，在目标分解与管理的基础上，重新建立企业业务过程，主要吸收经营过程重组(BPR)的思想。在敏捷制造环境下，企业的业务流程发生了重大改变，要求
9、企业在信息技术支持下，分析与重构企业的整个经营过程，重构企业的价值传递过程，相应调整企业的组织结构，确定相应的人事管理办法和建立相应的企业文化体系。在产品开发管理上，吸收并行工程思想，在规范企业产品资源和建立快速的变型产品开发体系基础上，考虑产品开发的全生命周期，尽可能达到以下理想目标：以集成化的产品与过程开发技术和群组支持工具，同步规划产品的市场分析、设计、工艺、生产计划、加工、质量保证等，实现产品设计开发过程的并行实施，缩短设计开发周期。在生产和生产系统管理上，吸收精益生产思想，以JIT思想进行面向需求的生产计划和相应的生产管理；将复杂的制造系统解耦，适当下放决策权，决策和解决问题尽可能在
10、子系统中完成；适当采用项目组形式；重视人的欲望和作用，让雇员成为多面手；盟主企业定义所生产部件的模块化设计的性能规格与参数，具体设计和制造由协作厂负责。在变型产品开发上，吸收合理化工程思想，缩短产品的设计开发周期，提高产品设计开发质量，简化、标准化和规范化设计资源，建立变型产品模型系统，规范化变型设计过程，实现产品快速开发，进而发展到企业间进行变型设计合作，进一步实现变型设计与制造的一体化。在管理上，吸收计算机集成制造思想，通过信息集成、过程集成、组织集成和资源集成，提高企业生产率和灵活性，实现企业之间的资源优化配置和动态集成。采用策略联盟的思想：企业之间因为优势互补结成联盟，利用企业之间的联
11、合效应，通过企业边界的动态变化，实现优势的动态互补。在具体的系统建立与管理上，采用虚拟企业等形式。2.2敏捷制造的描述体系敏捷制造描述体系由敏捷制造的视图和建模方法与工具组成。各视图从不同方面描述敏捷制造，描述与分析则由建模方法与工具提供。视图之间具有不可分割的密切关系。在风险/利润框架下，以信息工具为手段，通过过程/控制视图将资源视图、人员/组织视图和功能视图联系起来，以实现敏捷制造所需功能。从功能角度，敏捷制造可以分为敏捷规划、敏捷设计、敏捷制造合作与敏捷后勤、评价和决策支持与保障体系等主要部分；从过程角度，敏捷制造的过程/控制视图反映了敏捷制造系统的构建、合作运行和解体的过程。过程/控制
12、视图在描述敏捷制造系统的各视图中处于核心的地位，是联系敏捷制造要素、实现敏捷制造功能的纽带。敏捷制造的资源视图反映了敏捷制造过程中资源的动态调配情况；信息视图反映了敏捷制造过程中信息及其处理情况。人员是敏捷制造的核心因素之一，敏捷组织为敏捷制造提供了人员的合理组合和相应的资源支持。人员/组织视图描述了人员与组织的动态关系。2.3敏捷制造的实施方法敏捷制造的实施结果表现为供应链合作、系列化制造合作（存在基于模块的设计合作或成员企业承担一部分设计工作）和智能合作（新产品开发）的三级层次。企业的敏捷制造实施主要经历以下四大步骤：企业敏捷制造的战略选择；企业的敏捷化建设；敏捷制造系统的构建；敏捷制造系
13、统的运行与管理。3敏捷制造的综合基础3.1敏捷制造的使能技术敏捷制造的使能技术可以归纳为敏捷制造信息服务技术、敏捷管理技术、敏捷设计技术、可重组和可重用的制造技术四类。这些技术都是基础技术的综合。(1)信息服务技术信息服务技术主要包括信息技术、通信技术、计算机网络技术、信息处理、信息管理、群组工作支持、工业信息网技术与工业信息服务等。信息基础与服务技术是敏捷制造信息基础的主要支持技术。信息技术主要通过通信网络和对信息的管理机制，把已形成的自动化孤岛和异种设备及相关的企业群或机构互连起来，实现制造系统中异构数据交换、异构系统的互操作和信息集成。做到将正确的数据，在正确的时间，以正确的形式，传送给
14、正确的人，并帮助人作出正确的决策。在敏捷制造中，在异构系统之间的信息交换必须有相关的标准或协议支持，采用ISO/STEP标准和ISO/13584标准的产品信息模型，可能是数据交换的主流形式。计算机网络与通信技术以及数据库技术：建立企业内的计算机网络系统，支持信息集成化；建立与全球的计算机网络的通信联系。采用合适的数据库技术，支持企业内和企业间的信息集成。全球或国家工业信息网技术与服务：包括计算机网络和其它通信基础，特别是能够满足工业需要的宽频带、高传输率的计算机网络系统。信息化服务：为工业的敏捷化制造而提供的技术服务，如敏捷制造合作伙伴关系的信息提供与合作关系的辅助建立；电子商业；第三方安全机
15、制等。群组工作支持：与集成的过程管理相结合，主要提供对敏捷制造下工作的小组协作、并行设计等重要工作形式的支持，该部分技术正在迅速发展中。(2)敏捷管理技术敏捷管理技术主要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、经营业务过程重组、成组技术等。集成的产品与过程管理：对产品和过程的管理，为企业的管理层决策提供支持，使企业从订货、生产计划与动态管理、制造和合作伙伴关系的动态建立，成为有机的整体。决策支持：敏捷制造过程难以实现全自动化决策支持。在DSS、GDSS(群组决策支持系统)的基础上，要进一步发展具有集成的产品与过程管理能力的GDSS
16、。模型与仿真技术：敏捷制造系统是离散事件动态系统，而且是大系统，多目标，难以获得最优解，因此，模型与仿真技术是重要的决策支持与管理技术。敏捷组织管理：对技术策略联盟、虚拟公司等的动态分析与建模，组织建立与管理等。敏捷合作关系管理：对资源、风险/利润管理等。经营业务过程重组：对企业的业务流程适应敏捷化的调整技术。成组技术：对相似资源的聚类分析和统筹管理调配技术。(3)敏捷设计技术除设计技术外，还包括组织、企业业务过程、管理与实施方法等的综合技术，其内容：产品设计开发过程与开发组织的重组：将企业的产品设计开发分成全新产品设计和变型产品设计；采用并行工程思想组织产品开发过程。全新产品设计负责新产品和标准模块的设计，该部分是敏捷制造智能合作的主要内容，由企业的智能基础结构或该结构的扩展完成。相应地，将企业的生产过程分
