科技论文-敏捷制造综述.doc

1、论文题目： 敏捷制造综述学生： 李 鹏指导教师： 缪 园班级： 信息学院 708 班学号： 200728260525002完成日期： 2008 年 5 月2摘要：本文叙述了敏捷制造的主要内容及其关键技术，结合国内外敏捷制造的研究现状，简单介绍了敏捷制造的发展趋势及我国的发展对策。关键词：敏捷制造；虚拟企业；并行工程；柔性制造3Abstract: This paper describes the main essence of agile manufacturing and key technologies of agile manufacturing, integrating the stat

2、us quo of Agile Manufacturing，introduces the development trend of agile manufacturing and Chinas development countermeasures.Keywords: agile manufacturing(AM); virtual enterprise; concurrent engineering; Flexible Manufacturing4目录1 引言 .51.1 敏捷制造的发展 .51.2 敏捷制造的定义 .51.3 敏捷制造的哲理 .62 敏捷制造基本研究现状 .63 敏捷制造的

3、关键技术与核心 .83.1 敏捷制造的关键技术 .8 现代设计方法 .8 先进制造工艺 .8 自动控制技术 .9 信息化技术和综合自动化 .93.2 敏捷制造的核心 .94 敏捷制造发展及对策 .95 敏捷制造的重要意义 .106 结束语 .11致谢 .12参考文献 .1351 引言一场新的工业革命正在全世界波澜壮阔地展开，这场革命的原动力是科学与技术，而推动这场革命的直接动力则是世界市场的竞争。随着世界市场的发展，竞争变得愈来愈激烈，并推动着整个社会飞速前进，由此也给企业造成严酷的生存环境。企业如何适应快速变化的世界市场的需求，不断快速开发高质量、低成本的新产品，在竞争中寻求生存和发展，就成

4、为企业共同追求的目标。在今天，谁能把握住市场竞争的动向，谁就能适应当前世界经济发展的趋势，取得经济发展的主动权。目前如何利用信息技术提供的良好条件，抓住用户心理、愿望及要求，加速新产品的构思及概念的形成，并以最短时间开发出高质量及用户所能接受的价格的“新”产品，就成为市场竞争的新焦点，也就是说要求企业以批量生产的时间和成本去生产具有个性化(客户化)的产品，这就是敏捷制造的生产模式。1.1 敏捷制造的发展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

5、。 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。美国通用汽车公司（GM）和里海（Leigh）大学的雅柯卡（Iacocca）研究所在国防部的资助下，组织了百余家公司，耗资50万美元，花费1000人日，分析研究400多篇优秀报告后，提出21世纪制造企业战略的报告。于1988年在这份报告中首次提出敏捷制造的新概念。1990年向社会半公开以后，立即受到世界各国的重视。1992年美国政府将敏捷制造这种全新的制造模式作为21世纪制造企业的战略 1。1.2 敏捷制造的定义敏捷制造目前尚无统一、公认的定义，一般可以这样认为：敏捷制造是在“竞争合作/协同”机制作用下，企业通过与

6、市场/用户、合作伙伴等方面具有以下特点。 敏捷制造思想的出发点是基于对产品和市场的综合分析，具体包括：市场/用户是谁；市场/用户需要什么；企业对市场做出快速响应是否值6得；如果企业做出快速响应，能否获取利益。 企业实施敏捷制造必须不断提高企业能力，实现技术、管理和人员的全面、协调集成，其敏捷性体现在：企业的应变能力、先进制造技术、企业信息网、信息技术。其中最关键的因素是企业的应变能力，衡量企业的应变能力需要综合考虑市场响应速度、质量和成本，是企业在市场中生存和领先能力的综合表现。 敏捷企业在纷繁复杂的商务环境中具有极强的应变能力，能够以最快的速度、最好的质量和最底的成本，迅速、灵活地响应市场/

7、用户需求，从而赢得竞争。 敏捷制造强调“竞争合作/协同” ，采用灵活多变的动态组织结构，改变了过去以固定专业部门为基础的静态不变的组织结构，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，组成一个单一的经营实体。1.3 敏捷制造的哲理敏捷制造的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

8、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。2 敏捷制造基本研究现状敏捷制造模式是 20 世纪 80 年代末在美国提出的。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局（ARPA，Advanced Research Projects Agency）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（Agile Manufacturing Forum）,简称 AMEF，现为敏捷制造协会（Agilit

9、y Forum） 11。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。 71992 年，美国还开展了敏捷制造技术项目（Technologies Enabling Agile Manufacturing,简称 TEAM）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

10、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-Advanced Manufacturing Research Institute）,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问题。此外，ARPA 还配套支持了工业界进行的 7 项敏捷

11、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 11。 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 11。 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（IMS，Intelligent Manufacturing Sys-tem） ”的国际性研究

12、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 11。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。 德国、法国和英国也都参加了一项主题为“未来的工厂”的尤里卡项目，为实施敏捷制造进行基础性研究工作。德国对未来制造业开展了一些工作，如21 世纪制造业战略等。83 敏捷制造的关键技术与核心3.1 敏捷制造的关键技术 现代设计方法并行工程和虚拟制造是现代设计方法的主要发展方向。制造技术的发展是成倍地发展，然而设计的发展速度相对较慢，在这种背景下，设计与制造应并行发展，否则两者脱节将延长产品开发和制

13、造周期。并行工程CE是对产品及相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行 一体化设计的一种系统化的工作模式。这种模式力图使开发者从一开始就考虑到产品生命周期(从概念形成到产品报废) 中的所有因素，包括质量、成本、进度与用户需求。从本质上讲，CE的侧重点是生产过程，CE的实现体现了过程集中。虚拟制造技术是利用计算机虚拟现实技术和多媒体技术，建模虚拟制造，免去样机的生产过程，降低成本，缩短设计制造周期。上述两项技术都是以计算机作为工具，大力发展这两项技术是近十年各国制造业竞争的焦点。 先进制造工艺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

14、材料间的联接技术；表面新技术。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。自动控制技术自动控制技术主要包括：传感及控制技术；测量检测技术；机器人技术。自动控制技术是5O年代至今发展最为辉煌的技术之一，它的发展也是源于计算机技术的发展。信息化技术和综合自动化信息技术和综合自动化主要包括：管理技术和培养高素质的人员。信息技术和综合自动化是近几年提出来的。在早些年，研究者们更强调设备的自动化，9尤其是CIMS，想把所有的工作都交给系统去自动完成，实际上这是一种理想化的模式，现在大部分企业更为注意发挥人的作用，尤其是我国工业界。3.2 敏捷制造的

15、核心敏捷制造的研究已近1O年，其核心内容为柔性制造和动态组织。柔性制造是制造业适应社会产品需求而提出来的。由于消费者追求形式多样化、功能集成化等的产品，所以生产商要不断地更换产品、改进产品，以适应社会需要。动态组织是计算机网络化的产物，尤其是高生成单个齿廓面后，Mirror生成另个齿廓面。Cut生成单个齿槽，Pattern生成所有的齿 1。4 敏捷制造发展及对策实施敏捷制造的过程是制造业在现有基础上不断提高的平滑转变过程，而对敏捷制造的研究刚刚兴起，完整的理论体系尚未形成，其实施方法、手段和途径仍有待进一步探索。虽然众多企业在努力实施敏捷制造，他们确实也从某一方面或几个方面提高其敏捷性，但迄今

16、为止，仍有许多问题有待解决。针对这一情况，美国等国对敏捷制造的开发与应用给予了高度重视，资助许多研究单位开发实现敏捷制造的参考模型和支持工具，并鼓励在不同行业进行示范应用，以期在边研究、边应用的过程中积累经验，完善敏捷制造工具产品，为更多的行业、企业应用打下基础。 我国发展敏捷制造技术的对策为，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

17、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

18、。通过加强国际交流与10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 8。5 敏捷制造的重要意义敏捷制造不但满足了现代企业发展的迫切需求，而且满足目前人民生活水平的发展及环境、资源等社会现状的要求。敏捷制造嫩能够快速响应市场/用户的需要，使产品设计、开发、生产等各项工作并行进行，不断改进老产品，迅速设计和制造能灵活改变结构的高质量的新产品，满足了市场/用户不断提高的要求。面对环境的日益破坏，世界范围内保护环境热潮不断高涨。政府及民间对制造业提出更加严格的要求，所以企业必须重视社会效益， 以便树立良好的企业形象。绿色设计(GreenDesign)，是敏捷制造思想的组成部分。它要

19、求企业在设计阶段就要全面考虑产品制造、使用和报废处理过程中可能出现的环保问题，采取预防措施以避免环境污染。绿色设计在进行产品设计、选择加工手段和原料时，坚持将环境保护和约束放在重要位置。敏捷制造节约了材料和能源的消耗，提高了产品的重新利用率，增强了企业的经济效益，而且在最大程度上保护了环境。6 结束语敏捷制造的基本思想和方法可以应用于绝大多数类型的行业和企业，并以制造加工工业最为典型。敏捷制造的应用将在世界范围内，尤其是发达国家逐步实施。从敏捷制造的发展与应用情况来看，它不是凭空产生的，是工业企业适应经济全球化和先进制造技术及其相关技术发展的必然产物，已有非常深厚的实践基础银河基本雏形，世界主要国家的航空航天企业都已在不同的阶段或层次上按照敏捷制造的哲理和思路开展应用。由于敏捷制造中的诸多支柱（CIMS、并行工程等）和保障条件（如 CAD/CAM 等）随着大多数企业自身发展和改造将逐步得以推进和实施，可以说，敏捷制造的实施从硬件上并非另起一套，而是从理念上和企业系统集成上更上一层，其实施和推进将与已有的CAD/CAM 改造、并行工程甚至 CIMS 逐步融为一体，因而，其可行性是显而易见的。可以预见，随着敏捷制造的研究和实践不断深入，其应用前景十分广阔。