先进制造技术在我国制造业应用.docx

1、先进制造技术在我国制造业应用先进制造技术论文 指导老师： 学生： 学号： 日期：前言 随着科学技术的进步、生产和竞争均呈现明显的国际化趋势消费者对产品的需求日趋多样化和个性化，从而导致产品的生命周期越来越短，多品种小批量的生产方式在许多制造领域取代传统的以刚性自动化为代表的大批大量生产方式，运渐成为现代制造业的主流50年代初、数控机床的发明展现了柔性自动化制造技术的曙光，计算机科学的飞速发展，使得各项柔性自动化技术，如CAD 、CAPP、CAPM 等、全面地渗透到制造过程的各个环节。在此基础上，人们从更高的层次、更广的视野，以系统的观点提出了一系列的先进制造技术。这些技术被预言为2l世纪的制造

2、摸式。引起学术界的广泛注意。然而我国的企业界，尤其是为数最多中小企业，对先进制造技术反应冷漠。能大胆采用并取得预期成效的，更是寥若晨星先进制造技术在我国中小企业中的适用性问题尖锐地出现在我们面前。先进制造技术作为一个新的技术群或技术领域，非常明显地展现了技术与管理的密切联系。制造中的一切问题必须用系统的观点和工业工程的方法进行考察和处理。在制定计划、规划中，应把有关技术和管理的项目同时并举。我国正处在经济发展的关键时期，制造技术与工业发达国家相比，存在着阶段性差距。只有跟上发展先进制造技术的世界潮流，将发展先进制造技术放在战略优先地位，并以足够的力度予以支持，才能尽快缩小我国与工业发达国家的差

3、距。从工业工程角度来看，先进制造技术是由人、机器和环境所构成的。因此，它既是一个技术系统，又是一个社会系统。目前对此领域的研究从不同的学科出发有着不同的侧重点，计算机科学领域侧重于应用系统和技术的研究，管理科学则注重管理模式的研究等。由于信息技术在不断进步的同时，极大程度地在改造人，在生理、心理行为及社会准则等广泛领域，人均处于适应者和被改造者的地位，人机之问的界限正在日益模糊。因此，人机系统有待进一步的“人性化”，设计、开发、使用都需要及早注入尽可能多的人文因素和人的认知特点，把人的需要、价值、尊严放在第一位一个真正经济、高效、安全的先进制造技术系统应该是由人、系统、任务和组织高度集成和协调

4、的联合认知系统。目录： 先进制造技术在我国制造业应用摘要：通过分析先进制造技术的基本特征，结合工业工程的技术，从技术和应用环境两个方面探讨了影响先进制造技术实施的主要因素；针对传统制造系统注重应用制造技术而忽视推广制造模式的问题，探讨工业工程与制造模式的关系，总结了15种制造模式的原理与特征并归纳了工业工程的15项常用技术；分析了工业工程技术与各种制造模式的联系；说明现代工业工程和先进制造模式的关系是相辅相成、共同促进的，在此基础上提出了适合我国制造业实施先进制造技术的基本步骤和策略。关键词：工业工程；先进制造技术；制造模式；制造业；策略制造业是国家经济发展的重要支柱，制造技术是制造业赖以发展

5、的支撑，是发展竞争优势的有力武器。在制造技术近200年的发展过程中，经历了从作坊、机器生产向批量生产、低成本大量生产、高质量生产、柔性生产、直到目前面向市场的生产的变化过程，并进一步向面向顾客生产方向前进。正是为了实现这种生产方式的转变，先进制造技术（Advanced Manufacturing Teachnology，简称AMT）应运而生。它是传统制造技术不断吸收机械、电子、材料、能源、信息及现代管理等技术成果，将其综合应用于制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁和灵活生产，取得理想技术经济效果的制造技术的总称。1、先进制造技术（AMT）的基本特征 1.1AMT是一个发展的概念AMT的形成和

6、发展是一个渐进过程，从20世纪50年代初数控机床出现起，到80 年代的计算机集成制造（CIM）的被应用，制造业的技术不断创新（见表）AMT不断丰富和发展。它对于促进企业加快新产品的开发和生产、提高工作效率、降低消耗、确保工作质量，确实起到了极其重要的作用。因此，只有不断创新，不断补充新知识，AMT才能永远保持其先进性。1.2AMT 贯穿于产品生命周期的全过程传统制造技术一般是指产品加工技术，它仅为生产过程的一个组成部分。由于制造系统各部门按功能分解任务、分部进行控制，因此，设计与制造部门间矛盾突出难以协调，企业生产的产品也难以反映顾客的真正需求。而AMT 除了解决加工过程的问题外，还有设计与制

7、造之间的协调与统一问题以及制造、设计与顾客需求之间的适应问题。例如，面向制造与装配的设计（Design for Manufacturing and Assembly，简称DFMA）软件，可以使我们在设计产品的零部件结构时，就充分考虑到它们的加工工艺性和装配工艺性，从而保证在零件的加工和部件的装配时，不至于发生因设计不周而产生的工程更改问题。因此，DFMA不但使生产过程更快、成本更低，而且有助于提高产品质量，使工程师和产品设计员在产品被制造出来之前能够考察产品的各种设计方案。如：喷墨打印机，最初由日本生产，需要152个部件，装配时间为30min,，而IBM应用DFMA设计的新型打印机只有61个零

8、部件，在3min之内就可装配完毕；又如，集成反向工程（Integrated Reverse Engineering，简称IRE）则是根据各种最受市场欢迎的产品实物特征构造出CAD 模型，继而将这些模型信息和设计信息用于产品分析和制造，以达到快速响应市场的目的。随着时代的发展，环境保护要求不断提高，AMT 还要解决废旧产品的回收处理问题。制造业技术的重大创新：机器名称 技术创新数控（NC） 从磁带中读出电子化指令计算机数控（CNC） 机器中有计算机存储器直接数控（DNC） 机器中有计算机存储器并且机器与央机联网柔性加工中心（FMC） 几台直接数控型机器实行电子化控制并有专门设备（如机器人或自动制

9、导车）在机器间传送原料与零部件计算机集成制造（CIM） 柔性制造系统的扩展，包括计算机助制造、库存量管理控制、仓储和运输因此，AMT 涉及产品从市场调查、开发设计、生产设备、加工制造、产品销售、使用维修及终结处理等生命周期各阶段的所有工作，并将它们结合成一个整体。2、先进制造模式与工业工程技术2.1先进制造模式的类型与特征根据国际生产工程学会的统计，国外发达国家所涌现的先进制造模式多达34种。其中许多技术如CAD、CAPP、CAE、CAM 和DFM等也被纳入到模式之中。考虑到AMM 应用的普遍性和收益性，表1简要地列出15种AMM的类型及其特征。表1 常用先进制造模式的类型及其特征：2.2现代

10、工业工程技术的类型和特点制造系统的技术结构分为宏观结构和微观结构，本文主要研究宏观结构中的工业工程(IE)技术。IE是一个包括多种学科知识和技术的复杂体系，其本质在于综合运用这些知识和技术。在这个复杂体系中，表2列出了常用的15种IE技术。表2常用工业工程技术的类型及其特征：3 、先进制造模式与工业工程技术的关系人们对于制造技术与工业工程技术IE(Industryengineering Technology)的联系与区别是比较清楚的。既然把制造模式与制造技术看作两个不同的概念，就应研究AMT与IE的关系。由于AMT 的动态性、继承性和重叠性导致了各种AMT的关联性，而IE在应用上本身也具有普遍

11、性，因此，它们已不再是过去那样一种技术只应用于一项模式、一项模式只利用一种技术的一对一的关系，而是演变为一种相互渗透、相互交叉和多对多的模式，其交叉互用的关系如图所示。图表3先进制造与工业工程关系图：下面简要说明图中的几项关系：（1)在柔性制造模式中应用设施规划与物流分析技术，对其物流的运储环节中物流的搬运、移动、贮存和控制各个环节分别进行研究，按照物料搬运原则，选择合理的搬运方法，同时根据物料的特性和需求时间选择合适的储存位置，以便于控制和节省搬运时间，从而达到压缩库存的目的；（2)考虑到精益生产强调向管理要效益，最大限度地调动人的积极性，以及人力资源本身具有的支配性、自控性、成长性和社会性

12、等特征，应将人因工程技术引入到精益生产中，协调人一机一环境之间的关系，使系统和谐、流畅的运行；（3)将人力资源开发技术与创新技术引入敏捷制造中，满足敏捷制造对企业整体创新性的要求，使企业更具“敏捷性”，对用户需求、个化设定和市场变化，做出全方位快速响应；（4)利用工程经济分析、安全工程、品质控制、成本控制和价值工程等技术可以对各制造模式所应用的系统进行全面的研究、改进，使各模式能更好地与其应用的系统配套运行，达到提高品质和降低成本的目的。因此，解决先进制造系统中的各种问题，诸如如何分析企业现状，确定发展战略；如何依靠科技进步，提高效率和效益；如何提高管理水平，适应两个市场竞争的要求等，均是各项

13、IE的用武之地。IE将为实现AMT提供更具体、更工程化、更科学化的方法和手段，优化利用企业内外的各种资源，确保企业不断提高效益。4、影响AMT应用的主要因素影响AMT 应用的主要因素包括两个方面:4.1AMT本身的应用特征AMT是多种制造技术的总称，其包括的各类先进制造技术都有其特性，也就必然存在自身应用特征。如快速成型技术，它主要适用于设计模型的制造；小批量零件的生产，如人体骨骼和机械设备中的特殊零件；及模具的加工。因此，对于小型高科技企业来说，引进此类技术可以提高其设计开发的能力，增强企业的竞争优势。而若要其推行CIMS、MRP等适应于大中型企业的技术，则效果必然不理想。各种AMT都有其适

14、用范围和应用条件，无论哪个企业应用AMT 的目的都是为了提高自身的竞争能力，因此，发展AMT 既要考虑生产的需要，也要考虑技术本身的适用性，以便充分发挥制造基础设施的优势。4.2企业对于AMT的应用环境，包括下述各方面（1）管理水平。如前所述，AMT本身是技术与管理的集成，没有组织的保证、管理的跟进，技术的先进性是很难发挥的。而我国目前绝大多数企业在管理方面与世界先进水平存在很大的差距，管理手段单一，管理人员决策随意性大，缺乏有效的激励机制等等，这一切对AMT的引进都产生了重大障碍。如MRP的实施就是一个管理与技术的集成过程，其中三分技术，七分管理，而管理基础工作落后正是我国制造业的薄弱环节。

15、因此，结合企业组织结构的精益化及生产过程的有序化，提高企业整个管理水平是AMT系统顺利实施不可缺少的条件，也是AMT引进时必要的评价标准。（2）员工素质和教育培训。在先进制造系统中，人的智能和主观能动性总是处于核心地位，因此必然要求人员的高素质。无论是CIM、GT、CAX 还是LP、MRP等，没有高素质的忠于企业的员工队伍，先进性是很难发挥和实现的。因此，企业员工的素质同样是影响AMT应用效果的重要因素。为了保证人员的高素质，同样必须加强对人的后续教育与培训，国外有资料表明：一个较大的工厂自动化项目总费用的25%40%将用于对员工的教育和培训，以便引导员工创造性地使用AMT去适应动态变化的经营

16、条件，保证企业对AMT 的发展后劲。（3）企业文化。AMT强调企业文化的提升，强调全员参与，团队精神和员工激励机制，这是我国大多数企业都很欠缺的，也是在技术引进过程中最容易忽视的问题。如来自丰田生产方式的精益生产，在美国、德国和我国的一汽集团进行应用时，都取得了明显的成效，但都未达到丰田水平，其主要原因是由于国情的不同和文化背景的差异，包括配套厂的高质量合作，下级尊重上级，人的职业道德，高度负责和敬业精神等。可见，没有包括价值取向、企业精神等内容的深入全员人心的统一企业文化，尤其是先进制造模式，就很难发挥应有的效果。5、我国制造业推行AMT的策略5.1我国制造业的基本状况我国制造业的现状与西方

17、发达国家相比有很大差距，与实施AMT的要求之间也有明显的距离，主要表现在：技术装备落后，数控率约为1%企业生产规模小，技术改造能力差；计算机应用历史短且深度不够；员工素质低，缺乏有效的员工继续教育手段；企业经营管理手段落后；市场需求的不稳定和不确定性；非经济因素的干扰和影响等。近些年来，我国的制造业不断采用先进制造技术，但是与工业发达国家相比，仍然存在一个阶段性的整体上的差距。（1）管理落后工业发达国家广泛采用计算机管理，注视组织和管理体制、生产模式的更新发展，我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助，大多数小型企业仍处于经验管理阶段。(2) 设计方法落后工业发达国家不断更新设计数据和准则，采

18、用新的设计方法采用了计算机设计（CAD/CAM），大型企业开始采用无纸的设计和生产我国采用了CAD/CAM技术的比例较低。（3）制造方法落后工业发达国家比较广泛地采用高精密加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工、超塑加工以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高，尚在开发、掌握中。（4）自动化技术低 工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）,实现柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。5.2我国先进制造技术的发展趋势（1）

19、全球化 一方面由于国际和国内市场上的竞争越来越激烈；另一方面，网络通讯技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的发展，这种发展进一步激化了国际间市场的竞争，这两个原因的相互作用，已成为全球化制造的第一个技术基础的网络化，网络通讯技术使制造全球化得以实现。（2）网络化网络通讯技术的迅速发展和普及，给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、无聊选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。此外，网络通讯技术的快速发展，加速技术信息的交流、加强产品开发的合作和经营管理的学习，推动了企业向着既竞争又合作的方向发展。（3）虚拟化 检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化

20、产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真，虚拟化的核心是计算机仿真，通过仿真软件来模拟真实系统，以保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。（4）自动化自动化是一个动态概念，目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现代化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。（5）绿色化绿色化制造则通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料

21、、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完后再通过绿色处理后加以回收利用。5.3影响企业工业工程工作开展的原因由于我国企业长期受传统管理模式的影响，如劳动分工是按职能分工，使业务流断断续续；多层管理使得内部牵制增大、本位主义严重；机构庞大，使得职责不清；响应慢使得顾客与经营者之间距离拉大；官僚化制度等造成企业的工业工程工作往往混杂在各个岗位之中，造成工业工程人员与管理人员不分，开展工业工程工作往往是各部门临时抽调人员组成，形成不了常设机构、规划性和协调性差。从企业从事工业工程的人员素质来看并不差，而且比外来人员熟悉情况，但是为什么自己开展工业工程工作比较困难，非要有外

22、来的和尚来念经呢?这虽然主要是受传统管理模式的限制及外界宣传导向的影响，但与工作人员缺少不断改进创新的精神也有很大关系。想在我国推广工业工程十年后的今天，就如何形成符合中国企业特点的工业工程，如建立现代企业制度等，把“技术、管理、效益”三者统筹规划，进行价值分析和投人产出规划。这种三位一体的原则，体现了技术与管理结合，技术、管理与经济结合的市场经济的基本观念。5.4 我国制造业应用AMT 的策略研究和应用AMT，改造制造业传统的生产体系和制造模式，改变其落后的生产方式，缩小与先进发达国家的阶段性差距，是一项十分紧迫而又艰巨的任务，必须整体规划，有计划有步骤地加以推进。从我国企业目前现状来看，由

23、于缺乏大的资金投入，管理基础也比较薄弱，实施生产制造系统的改造必须从实际出发。在对自身作出系统分析的基础上，根据市场、人力、资金、基础条件等各环节，确定重点和行动计划。具体地说，可以按以下步骤实施：（1）转变观念，提高认识AMT 是制造业的工程技术界以系统工程和工业工程的思想和观念审视制造技术的发展和促进制造业繁荣的一种体现。AMT的成功实施可以提高企业的竞争能力是毫无疑问的，但实施AMT是涉及企业内人、技术、经营等方方面面的系统工程，必须以系统的思想来指导具体的操作，即企业必须先有一个科学长远的实施AMT的总体规划，然后逐步推行，这一点对企业管理层尤为重要。在一般企业中推行AMT并非十分困难

24、，但必须把握其具有普遍指导意义的实质性的思想观念，深入地理解它的思想方法和技术支撑体系，正确地认识和评价实施中的得与失，因地制宜地加以运用。（2）教育先行无论是以切削机床为中心的AMT，还是以生产经营管理为中心的制造模式，其成功实施都离不开人，离不开企业职工的“全员参与”。在实施AMT前，必须对企业从领导层到普通职员进行教育培训，使他们深入理解AMT的技术特点、实施条件和能为企业带来的利益等，并进一步理解企业利益与员工利益的关系。通过分级、分期的培训，使决策层有信心、决心，中层管理人员对工作要求能够清晰地理解，基层职工有能力和干劲。（3）基础改造AMT的实施有赖于其技术支撑体系，主要包括计算机

25、技术，通讯技术，标准与标准化，环境保护等。要成功地实施AMT，必须先从基础工作做起，进行现场改造，销售、供应系统的优化和组织管理模式的优化，具体来说要做好以下工作：应用成组技术（Group Technology，简称GT）对原有的通用设备进行合理组合，提高生产制造的柔性化程度，建立一个通畅的物流系统。接通信息高速公路，建立信息反馈体系，做到迅速、科学合理的预测，以辅助决策。深化全面生产力维护（Total Production Maintenance，简称TPM），提高生产系统的可靠性。建立全面质量管理体系，提高工序和生产线质量。健全各项规章制度和各项标准（包括工程标准、产品标准、质量标准、工作

26、标准等），以保证准确的数据采集和各项工作的确实执行。利用BPR 的基本理论，对企业组织结构进行优化和重新设计。（4)科学管理AMT本身是技术与管理的集成，实施AMT又是一项复杂的系统工程，在AMT 的实施过程中，可能会引起一些技术问题和管理问题。如有的以切削机床为中心的制造技术，虽然带来了产品质量稳定，生产效率的提高，但与它的高投入相抵，产品成本高，且不能满足更大柔性的需求，因而，许多企业难以接受，或实施后因效益不佳而不能长期坚持下去。有的以生产经营管理为中心的制造模式，投入虽不很大，但受企业的基础工作、人员素质、管理体制等的影响很大，较难在短期内收到提高质量、增加效益的目的，推行起来同样困难

27、重重，或不了了之。因此，必须加强科学管理，在实施AMT 前，应做好投资决策，使拟采用的AMT 与企业的整体策略保持一致；在实施AMT 过程中，应加强沟通交流、协调和激励，以便处理好人与机器、技术与管理的关系，只有这样才能使AMT 发挥出最大效益。实施AMT不是简单地通过一场“运动”就能达到目的的工作，而是要长期不懈地努力方能成功。企业要在做好上述基础工作的前提下，进一步巩固提高AMT成果，在技术装备的更新改造上，整体规划，分布实施。先实施易于见效的单项技术，从局部范围的柔性化单元，逐步延伸扩展为全系统的柔性化自动化，争取实施一项，见效一项，以增强企业实施AMT的信心和动力。在系统改造过程中，还

28、必须紧密结合产品开发设计和新技术新方法的应用，改造旧的设计模式，使企业制造模式的更新，从产品开发设计到生产制造连成一体，向系统集成化方向发展。6结论IE为AMT的成功实施提供了有力的技术支持；AMT对IE的发展提出了新的研究课题，要求IE更多地融入计算机技术、仿真技术和信息技术等方面的内容。二者相互促进，共同发展。因此，大力推广应用AMT和IE，重视AMT 的研究与应用，促进AMT和IE与各种AMT 的集成与融合，必将使先进制造系统获得更有效、更满意的运行效果。所以企业应该从下面几方面着手：61 企业应用先进制造技术要坚持从实际出发先进制造技术的系统特性，显示了它们的内涵极为丰富，几乎包含了制

29、造业生产的全过程和软硬环境。企业在选择发展、应用先进制造技术时，要坚持从实际出发，在对自身作出系统分析的基础上，根据市场、人力、资金、基础条件等各个环节，确定重点和行动计划。62 “技术、管理、效益”三位一体的原则“技术、管理、效益” 的原则应该成为国家推进先进制造技术的一项指导方针效益原则是发展先进制造技术的出发点和归宿。这里所说的“技术”，主要指所选择的硬件，包括先进的工艺和装备；所说的“管理”，不但包括所选择的软件、生产模式，更要与当前体制改革结合起来，全(包括人身安全、设备安全、环境保护等等)五方面有关的工作。上述五方面的有关工作即为工业工程工作，而不要扩展到无边无沿，让人们感到还是管

30、理那一套。根据工业工程的职能不同，工业工程技术人员的层次也有区别。例如总工程师、总师办主任等岗位所从事的工作属于高层次工业工程工作。虽然他们个人有专业技术但是他们实际所从事的工作已经不是纯技术工作，而是技术规划、评价等工业工程工作。又例如企业的各类定额人员从事的工作主要是各类定额的设计、创新工作。虽然都是从事工业工程工作，但是两者的层次不一样，职能侧重也有所不同。为了保证其职能的有效执行，往往从管理方面加以支持。所以在企业里总工程师基本上又是技术副厂长，而像定额人员投有管理职务往往只起到部门管理人员的参谋作用，其工作成效好坏，取决于管理者水平的高低。所以如何使管理人员懂得工业工程意识是非常重要

31、的。63 培养“懂技术、会管理”的人才先进制造技术贯穿了“技术”、“管理”两大系统的结合，要想推进先进制造技术的发展，必须有一大批“懂技术、会管理”的人才。这些人才，既具备制造技术的知识，具有丰富的实践经验；又要学会市场经济的经营管理和信息处理技术。目前我们缺乏这方面的人才，以致在推进先进制造技术的发展过程中、显得力不从心。参考文献：1刘飞，杨 丹，易树平，制造系统理论体系框架及其应用J中国机械工程，1995，7(1)：43482孙林岩，汪建先进制造模式的概念、特征及分类集成J，西安交通大学学报(社会科学版)，2001，(6)：27313朱剑英,现代制造系统模式、建模方法及关键技术的新发展J机

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