制造模式

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制造模式的定义

  制造模式是指企业体制、经营管理生产组织和技术系统的形态和运作的模式。从更广义的角度看,制造模式就是一种有关制造过程和制造系统建立和运行的哲理和指导思想。

制造模式的意义

  制造过程的运行、制造系统的体系结构以及制造系统的优化管理与控制等均受到制造模式的制约,必须遵循制造模式确定的规律。因此,对制造模式进行深入研究,为制造系统建立先进的制造模式具有重要意义。

  制造是一个减熵、增加信息含量的过程,企业是一个复杂、非线性、大动力学系统,在企业内动态地流通着劳务流、资金流物料流信息流和能量流等资源。在社会主义市场经济环境和企业体制、生产组织和技术系统中,依靠科技、依靠人的决策和技术创造能力、依靠信息的减熵支撑,经营、管理上述各种资源,以获取企业投入的优化增值和利润,是建立企业先进制造模式的目标。

  国内外众多的经验表明,以提高制造业产品市场竞争力为目标的技术进步与企业改造工程的成功实施,不仅仅是技术问题,先进的制造技术必须在与之相匹配的制造模式里运作才能发挥作用。举例来说,一个企业要采用CAD/CAM并获得实效,就需要对企业现有的生产组织和运作方式进行调整,而实践证明这是不容易的,需要时间和努力才能获得进展。总之,技术和技术运作的模式需互相匹配并共同进步。

  回顾历史,制造模式总是与生产发展水平市场需求相联系的。在手工业生产时代,是手工作坊制造模式,其特点是产品的设计、加工、装配和检验基本上都由个人完成,这种制造模式灵活性好,但效率低,难以完成大批量产品的生产。从19世纪中叶到20世纪中叶大量生产模式在制造业中占主导地位近百年,这种模式通过劳动分工实现作业专业化,在机械化和电气化技术支持下,大大提高了劳动生产率,降低了产品成本,有力地推动了制造业的发展和社会进步。20世纪后半叶特别是后30年,生产需求朝多样化方向发展且竞争加剧,迫使产品生产朝多品种、变批量,短生产周期方向演变,传统的大量生产正在被更先进的生产模式所代替。这些先进制造模式的主要特点是:需求启动,依靠科技进步,企业合作柔性制造,生产组织精干,企业管理体制先进,注重环保。近些年国外先后提出的计算机集成制造精益生产敏捷制造等就是先进生产模式的典型代表。

  近十几年来,由于制造工程技术与科学的迅速发展和社会经济的变革,为了使企业更具有竞争力,制造模式的研究应用日益重要。

现代制造模式

  制造模式是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作模式。

  (一)精良生产(LP)与独立制造岛(AMI)

  20世纪90年代美国麻省理工学院(MIT)提出精良生产(LP)概念。它的特征是:(1)重视客户需求,以最快的速度和适宜的价格提供质量优良的适销新产品去占领市场,并向客户提供优质服务。(2)重视人的作用,强调一专多能,推行小组自治工作制,赋予每个工段有一定的独立自主权,运行企业文化。(3)精简一切生产中不创造价值的工作,减少管理层次,精简组织结构,简化产品开发过程和生产过程,减少非生产费用,强调一体化质量保证。(4)精益求精、持续不断的改进生产、降低成本、零废品、零库存和产品品种多样化。

  独立制造岛是张曙教授根据在引进先进技术的同时,必须改革生产组织的角度提出新的生产模式。独立制造岛的技术构思是:以GT为基础,以NC机床为核心,强调信息流的自动化和以人为中心的生产模式,它的特征是:组织、人员和技术三者的有机集成,面向车间、权力下放、综合治理,并以获取经济效益为主要目标。AMI是发展中国家走向工厂自动化的重要途径,它的推广对中国机械制造业转向市场机制,参与国际竞争意义重大。

  (二)敏捷制造虚拟制造

  美国通用汽车公司里海大学于1988年提出了敏捷制造(AM),AM是在不可预测的持续变化的竞争环境中取得繁荣成长,并具有能对客户需求的产品和服务驱动市场做出迅速响应的生产模式。AM的特征是:(1)制造资源的集成性,企业间联作集成。充分发挥各企业的长处,针对限定市场的目标要求共同合作完成任务。(2)具有需求响应的快捷性和高度的制造柔性。制造柔性是指制造企业对市场要求迅速转产和能实现产品多品种变批量的快速制造。(3)充分发挥人的作用,不断提高企业职工素质和教育水平,优化人机功能分配。

  虚拟制造(VM)是国际上提出的新概念。VM与AM联系密切。VM的特征是:当市场新的机遇出现时,组织几个有关公司联作,把不同的公司,不同地点的工厂或车间重新组织协调工作。在运行之前必须分析组合是否最优,能否协调运行,以及投产后的效益和风险进行评估,这种联作公司称虚拟公司。虚拟公司在一定的环境和条件下通过虚拟制造系统运行,包括物理基础、法律保障、社会环境和信息技术。因此研究开发虚拟制造技术(VMT)和虚拟制造系统(VMS)意义重大,美国称AM为21世纪制造业发展战略

  (三)集成制造智能制造

  美国哈林顿博士在“计算机和集成制造”一书中提出计算机和集成制造(CIM)的概念。集成制造的核心内容是:制造企业从市场预测产品设计、加工制造、经营管理直至售后服务是一个不可分割的整体,需要统筹考虑。整个制造过程的实质是信息采集、传递和加工过程,最终生产的产品可看作是信息的物质表现。集成是CIM的核心,这种集成不仅是物的集成,更主要的是以信息集成为特征的技术集成和功能集成,计算机是集成的工具,计算机和辅助各单元技术是集成的基础,信息交换是桥梁,信息共享是关键。集成的目的在于制造企业组织结构和运行方式的合理化和最优化,以提高企业对市场变化的动态响应速度,并追求最高整体效益和长期效益。

  智能制造(IM)是美国出版研究IM和IMS书籍中首先提出的。它的特征是:在制造工业的各个环节的高度柔性与高度集成的方式,通过计算机和模拟人类专家的智能活动,进行分析、判断、推理、构思和决策,旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动,并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展。

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