敏捷制造技术应用研究毕业论文Word文件下载.docx
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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
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。
敏捷制造企业自1991年12月提出后，这几年来美国各个公司自觉应用敏捷制造与动态联盟的思想进展得很快，已成为世界制造业的热点。
现代企业向敏捷制造企业的发展是历史发展的必然。
人们认识了这规律，就从必然王国中解放出来，向自由王国迈进，极大地推动生产向前发展。
由于经济发展有共同的规律，在我国高新技术的新兴产业群中，有不少不自觉、而自发地运用这基本规律取得了很大的成功的，例如：
深圳的华为公司、北大的方正公司、神龙通信工程公司等等。
中国企业家总结为“两头在内，中间在外”（两头指研究开发及市场开拓，中间指制造），这实质上是一种敏捷制造的雏形。
敏捷制造企业为高新技术的产业化开拓了一条生产规模和开拓生产规模同步增长的可行道路，提供了一条充分利用社会存量资金发展新兴产业的道路，把高新技术的产业化的风险大大降低，有利于高新技术产业的形成。
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）的研究与开发；
1992年，德、美提出精益生产（LeanProduction）；
1994年德国人提出改变工业组织结构的分形公司（FractalCompany）。
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，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（AgileManufacturing）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）、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：
①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-Design for Manufacturing）、面向装配设计（DFA-Design for Assembly）和面向质量设计（DFQ-Design for Quality）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。
②虚拟制造——充分利用CAPP、CAM、CS（Computer
Simulation计算机仿真）、VPM（Virtual
Prototype
Manufacturing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、实现敏捷制造的目的。
③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。
1.3敏捷制造的特点
（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，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，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MentorGraphics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。
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MRPII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。
（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。
RickDove[x,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
3.1敏捷制造的实施方法
首先，从敏捷制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
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