21世纪的先进生产制造方式

面向 21 世纪的“先进制造与管理模式”
随着全球化市场竞争日趋激烈，顾客应用要求的个性化，产品需求向多
元化发展，促使企业生产规模从单品种大批量朝多品种变批量的方向发展，
给企业提出了新的要求。制造企业要在竞争中立于不败，必须要采用先进的
制造技术与先进的管理方法，降低生产成本，缩短生产周期，并能快速响应
市场需求的变化。同时，制造企业为提高竞争力，快速占领市场，在竞争的
同时还需不断促成有关企业之间的区域性联合或跨国合作，以形成动态联盟。
在这种背景下，一些先进的制造模式和管理模式不断出现和发展。本文就目
前国内外所关注的有关先进制造模式和管理模式给予简单介绍。
第一部分 先进制造模式
一、虚拟制造(VM-Virtual Manufacturing)
20 世纪 80 年代就提出了虚拟制造(VM)的概念，到 90 年代得到广泛重
视和发展。VM 是一种新的制造技术，它以信息技术、仿真技术和虚拟现实
技术为支持，在产品设计或制造实现之前，就能使人感到未来产品的性能或
制造过程状态，从而可以提前作出决策与优化实施方案。
1．VM 的概念
虚拟制造是一个处于发展中的新概念，目前还没有一个完全统一的定
义，又因为 VM 研究的出发点，侧重面及应用场合的不同，所以，VM 就有
各种不同的定义。
1）Kimura、Onosato 等定义：VM 是现实制造系统上虚拟环境下的映射，
是针对现实制造环境的虚拟模型，该模型为生产规划、调度和管理提供测试
环境。
2）Chetan Shukla 等定义：VM 是一个发展中的研究领域，其目的是通
过虚拟现实技术将各种与制造者有关的技术集成起来。
3）Hitchcock 等定义：VM 是一个用于提高制造业内各级决策和控制能
力的集成的，虚拟的制造环境。
4）Nahavandi、Preece 等定义：VM 是已经存在或不存在的制造系统的
仿真模型，该模型具有与制造过程，过程控制和管理以及产品有关的所有信
息。
5）Lin 定义：VM 是应用计算机模型和制造过程来辅助产品的设计和制
造。
6）Iwata 定义：VM 是实现沟通制造工程和信息基础结构建立新型信息
基础结构最有希望的方法。
K．I．Lee 和 S．D．Noh 定义：VM 系统是表示现实制造系统物理和
逻辑结构与特性的一种集成计算机模型。
近几年来，我国一些单位，特别是 863/CIMS 主题项目，对虚拟制造也
进行了不少研究，并结合企业进行了不同程度的实施，取得了一定的效果。
2．VM 的关键技术
VM 的关键技术主要包括：各种建模技术、仿真技术、控制技术及所需
的支持技术等。
1）建模技术
·产品、过程及生产系统建模；
·虚拟公司的建模；
·虚拟制造环境与现实环境之间的结构、功能等的映射关系的管理、维
护、监控、更新等问题；
·基于分布式并行处理环境下的虚拟制造开放式体系结构模型；
·面向整个产品生命周期的综合经济模型和产品评价体系模型。
2）仿真技术
指运行和操作构成 VM 系统各种模型的所有仿真方法和技术及多模型集
成的仿真技术。
3）控制技术
·模型部件的组织、调度策略及交换技术；
·仿真过程的工作流程与信息流程的控制；
·概念设计与制造方法、加工过程、成本估算集成技术；
·将动态的、分布的、协作模型的集成技术；