浅谈现代集成制造系统发展

摘要:本文结合我国国情,论述了我国现代集成制造系统的技术构成和发展策略及途径,希望为我国制造业的发展做些有益的探索。

关键词:现代集成制造系统 技术 虚拟制造

0 引言

信息技术的发展引起的革命使我们进入了信息时代。信息革命不仅引起人们的思想观念、生活方式的变化,而且导致了生产方式和制造哲理的巨大变化,可以说近十年来提出的新的制造哲理都离不开信息技术提供的支撑,以信息化制造技术为代表的先进制造技术正使制造业处于重要的历史性变革时期。

1 制造技术的发展过程

人类的文明进步与制造技术的发展是分不开的,据统计,世界发达国家60%的社会财富和45% 的国民收入,都是由制造业创造的。世界各国经济的竞争,主要是制造技术的竞争。在各国企业生产力的构成中,制造技术的作用一般占55%～65%。制造技术是国民经济发展的支柱。回顾制造技术的发展,从蒸汽机出现到今天,主要经历了三个发展阶段。

1.1 用机器代替手工,以作坊形成工厂 20世纪初,各种金属切削加工工艺方法陆续形成,近代制造技术已成体系。但是机器(包括 汽车)的生产方式是作坊式的单件生产。它产生于英国,在19世纪先后传到法国、德国和美国。并在美国首先形成了小型的机械工厂,使这些国家的经济得到了发展,国力大大增强。

1.2 从单件生产方式发展成大量生产方式 推动这种根本变革的是两位美国人——泰勒和福特。泰勒首先提出了以劳动分工和计件工资制为基础的科学管理,成为制造工程科学的奠基人。福特首先推行所有零件都按照一定的公差要求来加工。1913年建立了具有划时代意义的汽车装配流水线,实现了以刚性自动化为特征的大量生产方式,它对社会结构、劳动分工、教育制度和经济发展,都产生了不可想象的作用,50年代发展到了顶峰。生产力发生了飞跃,社会物质财富迅速增长。面对科学技术的迅速发展,大量生产方式,严重影响产品的更新换代,妨碍采用高新技术,产品在国际市场上缺乏竞争力。因此,必须寻求新的制造模式。

1.3 制造的柔性化、集成化和智能化 现代制造技术沿着4个方向发展、传统制造技术的革新、拓展;精密工程;非传统加工方法;制造系统的柔性化、集成化、智能化。本世纪末,机械产品将向大型化、高参数和高可靠性发展,技术密集度及附加值将有大幅度提高。产品更换新代加快,用户的各种需求不断增加。质量、价格、交货期这市场三要素的竞争越来越激烈。在激烈的市场竞争中,制造企业为了增强自身的应变能力,必须建立柔性化、集成化和智能化的生产模式。

2 现代集成制造系统的技术构成

先进制造技术(AMT-Advanced Manufacturing Technology)作为一个专有名词至今还没有一个明确的、一致公认的定义。通过对其内涵和特征的研究,目前共同的认识是:先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产,并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。它具有如下一些特点:从以技术为中心向以人为中心转变,使技术的发展更加符合人类社会的需要; 从强调专业化分工向模糊分工、一专多能转变,使劳动者的聪明才智能够得到充分发挥;从金字塔的多层管理结构向扁平的网络化结构转变,减少层次和中间环节;从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变,缩短工作周期,提高工作质量;从按照功能划分部门的固定组织形式向动态的自主管理的小组工作方式转变。通过对先进制造技术的定义和特点的分析我们发现,现代集成制造系统拥有先进制造技术的绝大部分特点,只不过先进制造技术所涉及的的范围要比现代集成制造系统大,因此通过对先进制造技术的综合考察,我们提出了一个现代集成制造系统的技术构成模式。

3知识经济时代制造系统的发展趋势

制造业在工业经济时代,作为支柱产业有着辉煌的历史,在知识经济时代,制造业虽不再占据主导的地位,但像工业经济时代不可能没有农业一样,信息社会同样必须有制造业和农业。在知识经济时代既要大力发展以知识为基础的支柱产业,又要加速向工业经济和农业经济进行扩张,通过提高知识含量,使工业经济和农业经济知识化.知识经济的发展并不是排除物质经济的发展,而是要使物质经济的发展更好的遵循自然发展的客观规律。传统的制造业要顺利“长入”知识经济时代,必须全力吸取知识所创造的一切科技成果,进行一场以现代科技革命为核心的自我变革。作为制造物质产品的生产组织——制造系统,其传统的特性,如少品种、大批量刚性流水生产及泰勒制的管理方式等都将被新的制造概念、制造技术、制造哲理所取代。

可持续发展观制造系统由资源型发展模式逐渐转变为技术型发展模式,依靠科技进步,节约资源和能源,提高效益减少废物排放,实施清洁生产和文明消费,建立经济、社会、资源与环境相协调的新的发展模式。

全球制造企业世界经济的全球化,使得传统的小而全,大而全的企业越来越没有竞争力,各种开放式的合作开发、生产销售系统日益增加。从产品的创意设计、零部件生产与销售,直至售后服务等各个环节都可以分别由处在不同地域的虚拟企业,通过某种契约进行互利合作,这就是全球制造;正是信息技术的发展,推动了跨国公司向全球制造发展。正是全球制造的出现,使制造的效率、效益、市场的快速响应,资源的有效利用都有了极大的提高,从而大大提高了企业的市场竞争力。

不断创新的产品和制造过程由于市场的国际化、世界各地的用户将会有许多特殊的需求,另外,因为技术的高速发展,产品的生命周期越来越短,这些都要求企业不断创新自己的产品和制造过程。现代技术提供的虚拟设计、建模和装配技术,可以在提高产品性能及可靠性的同时,减少开发风险、上市时间和费用,也不必进行原型试造。

合理的生产组织机构知识经济下的制造系统必须建立强有力的生产组织机构和合理的运行机制,在通信网络技术的支持下,适当下放权力,甚至某些决策过程也可以下放,公司通过上层协调,将各项任务分散给伙伴企业协同去做。公司要根据伙伴的具体生产能力和制造过程,解决好生产过程的划分、成本计算和利益分享等问题。

知识管理随着知识经济的兴起,企业管理将逐渐步入知识管理阶段,这种革命性的变革,必然引起企业经营管理观念的一系列创新。产品中蕴含的知识量成为竞争的基础和决定胜负的关键,对所拥有的知识进行有效的保护,就成为知识经济下的一项新的重要的组成部分。知识是一种无形资产,对它的界定、使用、分配和处分等均不同于农业经济下对于土地、劳力,以及工业经济下对于矿山、资源、厂房、设备的管理。对于企业来说,对所拥有的知识的科学管理将和创新同等重要,因为它影响到智慧资本的持久性及企业的持续发展问题,在知识经济的制造系统中对知识的管理属于信息产业范畴。

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