现代制造模式

二、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。现代制造模式使制造业的运行方式发生了巨大的变化，制造业柔性化、集成化、智能化和网络化获得了前所未有的发展。正是这些现代制造模式的应用和推广，带动了制造业的整体变革，提高了制造业的产业素质和竞争力。

这些现代制造模式都是以快速响应市场需求为导向，依托计算机技术、信息技术、微电子技术、自动化技术等高新技术，实现技术、组织、人员三大资源的高度有机集成、优化和协同，以提高产品的国际竞争力。

1.柔性制造系统

尽管采用数控机床、工业机器人进行生产已具有柔性化生产的特点，但它们仍是“孤立的”自动化技术设备。为达到向自动化要质量、要效益的目的，人们把自动化加工设备、控制系统、计算机、软件产品及管理系统各“孤岛”组合起来，形成了完善的自动化生产系统或生产销售系统(即生产模式)。当前制造业的一些新发展模式主要有柔性制造系统、计算机集成制造系统等。这是自动化技术发展具有集成化特点的一种具体体现。

柔性制造系统(FMS)就是把若干台数控加工系统、物料搬运系统及上下工件系统(回转式托盘和工业机器人)、立体仓库、优化调度管理(信息控制)系统集成起来，形成较完整的生产系统。柔性制造系统是以计算机为中心的自动完成加工、装卸、运输、管理的系统，它具有监视、修复、自动转换加工产品品种的功能。

柔性制造系统不是孤立的各个工序的自动化，而是有机的生产网络，因而柔性制造系统必须有中央计算机。计算机要对整个系统(生产线)的生产计划进行安排、对各个工序进行管理，并进行必要的生产调整。

除计算机外，组成柔性制造系统还需要三大支柱，即机器人、自动加工中心和自动搬运车。

机器人除了用于各个机床的上下料外，还直接用于各个加工工序，如喷漆、焊接、钻孔、装配。另外，生产出来的产品的质量一般也由机器人进行检验。

自动加工中心(图12-2)也是一种数控机床，它可以根据加工程序自动更换切削工具，如把刀具改为钻头，即可进行钻孔。也就是工件不动，即靠更换切削工具便可以进行不同的加工，待全部加工完毕才把工件卸下。这样可以省掉很多辅助工序，大大提高加工效率。

自动搬运车可以在从搬运仓库或一个自动加工中心把坯料或半成品送到某自动加工中心前，由机器人将其取下装到自动加工中心上。也可以由机器人将已加工完的工件从加工中心取下，放到自动搬运车上，再由它送到另一个自动加工中心或仓库。

柔性制造系统具有一定的柔性和灵活性，适合于多品种、小批量的生产。它可以缩短产品的制造周期，提高机床利用率(可达80%)，减少在制品数量；可以把劳动力、机床数量、占地面积、生产成本减少到一半左右。例如柔性加工生产线可以按照顾客的某些特殊需求进行产品设计，并使具有不同型号、规格和特征的产品在同一条生产线上进行加工生产。

用柔性生产线代替传统的刚性生产线，已成为制造业向自动化、智能化转变的趋势。

图12-2　现代加工中心

2.精益生产

精益生产(Lean Production，简称LP)又叫精良生产。这是20世纪50年代在日本丰田汽车公司创造并使用的先进制造模式，70年代基本形成，80年代开始发挥重大作用，90年代美国引入并加以推广完善，以改造传统的生产模式。

精益生产与传统的大量生产模式相比，从管理思想、理论到方法都有着显著的不同特点。首先，在管理思想上它强调“以人为中心”。其次，它的管理理论框架是:“一个目标，两大支柱，一大基础。”一个目标，即低成本、高效率、高质量生产、最大限度让顾客满意；两大支柱，即实施准时化生产和人员的自觉化；一大基础，即从局部到整体、连续性的、旨在消除一切浪费的改善。再次，在管理方法上，产品开发过程采用“并行工程”和“团队工作”；生产制造过程采用通过“看板”的微调而实施的拉动式“准时制”控制，并以计算机为工具；质量管理实施贯穿于从产品构思设计到生产、销售和售后服务全过程的全面质量管理；成本管理实施“价值工程”，注重全过程降低成本的控制；组织与人力资源管理实行广泛分权管理，通过团队工作，培养员工成为素质高、能力强、对工作感兴趣的多面手，加强信息沟通以及稳定、凝聚职工的待遇制度。

3.清洁生产

清洁生产(Cleaner Production)又叫清洁工艺，是1989年由联合国环境规划署工业与环境规划活动中心首先提出，并由《21世纪议程》所确认，目前已成为世界各国工业界、环境界、经济界和科学界的一种共识。

清洁生产包括清洁的生产过程(即狭义的清洁工艺)和清洁产品两方面的内容。实现清洁生产的技术方法，主要是通过清洁生产审计，找出清洁生产的技术方法和机会。

在清洁产品方面主要是通过产品设计、原料选择等改革，调整产品结构，生产出不污染环境又有利于人们健康的清洁产品；在清洁工艺方面，通过工艺改革、技术管理和生产过程产物内部循环利用等环节的科学化和合理化，使工业生产最终产生的污染物最小。

清洁生产将大大促进环保科技及产业的发展。

4.计算机集成制造系统

随着世界市场向动态、多变型发展，竞争越来越激烈。制造业为在竞争中求生存、求发展，需要进一步缩短产品研制周期和交货时间，提高产品质量，降低成本。为此，人们再一次接受了由美国约瑟夫·哈林顿博士1973年提出的计算机集成制造(CIM)概念，把它作为赢得竞争胜利的生产模式，组成了把市场、工程设计、制造、管理、销售等活动都包括在内的计算机集成制造系统(CIMS)。

计算机集成制造系统(CIMS)是一种用现代化思想来组织管理现代化企业的哲学思想，它追求的目标是企业的全局优化和整体效益。它主要由设计、制造、管理等功能组成。管理主要是制订生产计划和物料需求计划，进行生产能力平衡、财务和仓库管理以及经营管理(包括市场预测、制订长期发展战略计划等)。计算机集成制造系统的各功能部分又包含许多子系统，它们都是自动化的孤岛。为使整个系统成为高效益、高柔性的智能化生产系统，这些子系统不能拼盘式地组合起来，而是用支持技术(数据库、网络、系统技术、人工智能等)实现信息集成，实现功能集成。信息集成是通过数据库、网络，把各自动化孤岛连接起来，成为有机的统一的完整系统。功能集成是用系统技术、人工智能指导局部优化，使整个系统(企业、工厂)运行于最优工况。因此，集成是计算机集成制造系统的核心技术，下面还将有专门详细的介绍。