敏捷制造：內(nèi)涵與關(guān)鍵
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1 敏捷制造產(chǎn)生的背景及內(nèi)涵
產(chǎn)品制造模式的發(fā)展，經(jīng)歷了少品種少批量、少品種大批量之后，朝多品種小批量方向發(fā)展。制造廠商之間的競爭是全球性的，并且消費者的需求日趨表現(xiàn)為主體化、個性化和多樣化。大批量生產(chǎn)模式雖能降低成本，產(chǎn)品質(zhì)量易于保證，但在快速響應市場方面有其固有的缺陷。單項先進制造技術(shù)，如CAD、CAM、CAPP、MRP等，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品設(shè)計和制造周期，但在快速響應市場方面并沒有實質(zhì)性的改觀。巨額投資與實際效益形成了強烈反差，其中以國內(nèi)外應用FMS的教訓最為深刻。由此，人們意識到根本問題不在于具體制造技術(shù)和管理方式本身，而是制造的生產(chǎn)組織模式和管理者的思維習慣仍束縛于大批量生產(chǎn)模式的舊框架之中。先進制造生產(chǎn)模式的研究就是在此背景下產(chǎn)生的，其主要目的是實現(xiàn)基于時間的市場競爭策略。
一般認為，先進制造生產(chǎn)模式有柔性生產(chǎn)、智能制造、精益生產(chǎn)、并行制造和敏捷制造等幾種。美國Lehigh大學和通用汽車公司在1988年提出了敏捷制造概念，目前在制造業(yè)和管理領(lǐng)域備受關(guān)注。1994年底出版了由美國國防部委托Lehigh大學組織100多家公司在聯(lián)合研究基礎(chǔ)上編寫的“21世紀制造企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”報告。該報告提出要在2006年前通過敏捷制造奪回美國在世界制造業(yè)中的領(lǐng)先地位，其中還列舉了到2000年實現(xiàn)的4個設(shè)想方案［6］。1992年，在Lehigh大學建立了美國敏捷制造企業(yè)協(xié)會(AMEF)，現(xiàn)改為敏捷化協(xié)會(Agility Forum)。該協(xié)會每年召開一次有關(guān)敏捷制造的國際會議。1993年，美國國家自然科學基金會和國防部聯(lián)合在New York,Ilinoi,Texas等洲建立了三個敏捷制造國家研究中心，分別研究電子工業(yè)、機床工業(yè)和航天國防工業(yè)中的敏捷制造問題［2］。從1994年開始，由AMEF牽頭開展了“最佳敏捷實踐參考基礎(chǔ)”研究，近百家公司和大學研究機構(gòu)分別就敏捷制造的6個領(lǐng)域(集成產(chǎn)品與過程開發(fā)／并行工程、人問題、虛擬企業(yè)、信息與控制、過程與設(shè)備、法律障礙)進行了研究與實踐相結(jié)合的深層次工作。隨著研究的深入，美國一些大公司應用敏捷制造哲理取得了顯著成效。日本和歐共體也開展了與敏捷制造有關(guān)的研究計劃。目前，敏捷制造已在電腦制造、汽車與航空業(yè)等領(lǐng)域的有一定的實踐基礎(chǔ)，理論體系也已初具雛形。
國家863／CIMS主題從1993年就開始了對敏捷制造的跟蹤研究，并結(jié)合我國企業(yè)狀況，進行了大量的調(diào)查研究。三期863計劃規(guī)劃了下世紀初先進制造技術(shù)的發(fā)展，其中包括了敏捷制造方面的一系列研究項目。國家自然科學基金委員會(NSFC)“八五”期間已開始資助先進制造技術(shù)基礎(chǔ)相關(guān)領(lǐng)域中的項目，從1995年下半年起，更組織了有關(guān)專家深入討論“先進制造技術(shù)基礎(chǔ)”優(yōu)先領(lǐng)域的研究戰(zhàn)略，以指導我國“九五”期間直至2010年先進制造技術(shù)的發(fā)展。自95年起，NSFC每年均資助了敏捷制造方面的研究項目。
敏捷制造是一種全新的制造概念，它的三大要素是集成、快速和具有高素質(zhì)的員工。雖然尚無權(quán)威的定義，但在以下幾個方面取得了共識：1、敏捷制造是一種組織模式和戰(zhàn)略計劃，是一種制造系統(tǒng)工程方法和現(xiàn)代制造模式。2、敏捷制造思想的出發(fā)點是基于對未來產(chǎn)品和市場發(fā)展的分析，認為未來產(chǎn)品市場總的發(fā)展趨勢是多元化和個人化，因此對制造技術(shù)的要求應盡可能做到產(chǎn)品成本及產(chǎn)品類型與產(chǎn)品數(shù)量無關(guān)。3、強調(diào)高素質(zhì)的員工，即要造就一支高度靈活、訓練有素、能力強且具有高度責任感的員工隊伍，并充分發(fā)揮其作用。4、敏捷制造的實現(xiàn)需要多個相關(guān)企業(yè)的協(xié)同工作，最終目標是使企業(yè)能在無法預測、持續(xù)變化的市場環(huán)境中保持并不斷提高其競爭能力。5、敏捷制造通過動態(tài)聯(lián)盟或稱虛擬企業(yè)(Virtual Organization)來實現(xiàn)。6、實現(xiàn)敏捷制造的一種手段和工具是虛擬制造(Virtual Manufacturing),虛擬制造指在計算機上完成該產(chǎn)品從概念設(shè)計到最終實現(xiàn)的整個過程。
目前，有關(guān)敏捷制造的研究集中于企業(yè)的敏捷性、動態(tài)聯(lián)盟、敏捷制造概念中的功能單元(如產(chǎn)品工藝過程設(shè)計)設(shè)計等幾個關(guān)鍵技術(shù)。
2 企業(yè)敏捷性
2.1 企業(yè)敏捷性及其度量
敏捷性指企業(yè)能夠通過復雜的通訊基礎(chǔ)設(shè)施迅速地組裝其技術(shù)、雇員和管理，以對于不斷變化和不可預測的市場環(huán)境中顧客需求作出從容的、有效的和協(xié)調(diào)的響應的靈性［8］。簡而言之，敏捷性指企業(yè)可重構(gòu)(Reconfigurable)、可重用(Reusable)、可擴充(Scalable)地響應市場變化的能力，即RRS特性。企業(yè)敏捷性及其度量對于貫徹敏捷制造哲理有重要意義，目前，有多種不同看法。
AmosJW等從企業(yè)的組織管理角度考慮，用5個主要變量或要素來表示企業(yè)的敏捷性，即通訊連通性(C)、跨組織參與性(I)、生產(chǎn)靈活性(P)、管理相關(guān)性(M)、雇員使能性(E)［8］，可簡稱為CIPME特性。通訊連通性指企業(yè)內(nèi)部跨團隊、企業(yè)間組織界線的通訊和交流能力：跨組織參與性指跨企業(yè)參與經(jīng)營活動的能力和水平；生產(chǎn)靈活性指企業(yè)制造系統(tǒng)的柔性及企業(yè)整個生產(chǎn)的及時性和實時性；管理相關(guān)性指企業(yè)主動調(diào)整其資源參與管理使敏捷變化得以實現(xiàn)的能力；雇員使能性是指企業(yè)內(nèi)每個雇員能夠根據(jù)企業(yè)的目標定義自己的義務(wù)，進而影響其工作領(lǐng)域以至整個企業(yè)決策的能力和水平，包括企業(yè)的組隊速度和水平、雇員受教育的能力和企業(yè)授權(quán)狀況等方面；CIPME度量主要從企業(yè)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面來描述敏捷性。由于企業(yè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定，因此CIPME也會在一段時間內(nèi)相對穩(wěn)定，即它是一套靜態(tài)的敏捷性度量指標，反映了企業(yè)處于敏捷空間的某一位置時的敏捷性。此外，CIPME側(cè)重于對企業(yè)敏捷化轉(zhuǎn)變的手段進行度量。由于這5個變量涉及了企業(yè)中的人、組織、生產(chǎn)系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施等各個方面，涉及面全，代表性強，并可以量化，因此可為企業(yè)實現(xiàn)敏捷轉(zhuǎn)變過程提供引導。若對CIPME的5個變量給予進一步的細化，可以使該體系更具可操作性。
RickDove提出敏捷性可以用成本(Cost)、時間(Time)、健壯性(Robustness)、自適應范圍(Scope)四個指標來度量，可簡稱為CTRS指標。成本指企業(yè)完成一次敏捷變化的成本，與新產(chǎn)品上市的成本密切相關(guān)，也與產(chǎn)品過程的設(shè)計及實現(xiàn)相關(guān)。時間指企業(yè)完成一次敏捷變化所用的時間，與新產(chǎn)品上市的時間密切相關(guān)。健壯性是指完成一次敏捷變化結(jié)果的穩(wěn)定性和堅固性，與新產(chǎn)品及其相關(guān)過程的質(zhì)量有關(guān)。自適應范圍指一個企業(yè)或個體在多大范圍內(nèi)可以通過自我調(diào)整來迅速適應環(huán)境變化，它是敏捷性的精華，并把柔性和敏捷性區(qū)分開來。CTRS綜合度量指標側(cè)重于衡量企業(yè)實現(xiàn)敏捷轉(zhuǎn)變后的結(jié)果，因此是動態(tài)的，反映企業(yè)從敏捷空間1點移動到更敏捷1點所耗費的成本、時間、轉(zhuǎn)變的堅固性和范圍。CTRS指標相對來說能比較直觀地反映企業(yè)的敏捷性，計算性好，易于仿真。如果該體系能進一步支持對企業(yè)敏捷轉(zhuǎn)變的過程的度量，則會更具實用價值。
美國國家宇航敏捷制造中心與SiriusBeta公司的研究人員提出一種面向敏捷虛擬企業(yè)(Agile Virtual Enterprise,AVE)的敏捷性度量模型［1］。該模型引入了敏捷虛擬企業(yè)生命周期的概念，將敏捷性度量貫穿于敏捷虛擬企業(yè)生命周期的每一階段。模型是用二維表來表示的，其中，橫軸是以敏捷虛擬企業(yè)建立、運行直到解體整個生命周期中各階段的關(guān)鍵決策點來劃分的，共分為機遇定義、伙伴定義、組織的建立、運行、解體5個階段。縱軸按敏捷虛擬企業(yè)所關(guān)心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)劃分，分為社會／文化、法律／表現(xiàn)形式和物理3個方面：橫縱軸的每個交叉點在生命周期和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上都可以進一步細化，每個方格(橫軸和縱軸的交叉點)就是AVE生命周期中特定階段關(guān)鍵決策的某方面性能的度量。該度量模型側(cè)重于對企業(yè)完全敏捷性轉(zhuǎn)變的過程進行度量。引入了敏捷虛擬企業(yè)生命周期的概念，使敏捷性度量可貫穿于AVE的建立、運行和解體的各個方面。模型給出了對企業(yè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的劃分及初步細化，可以看出其涉及面是非常廣的，包括法律、人文等社會因素。若能從中抽取若干與企業(yè)密切相關(guān)可量化計算的關(guān)鍵要素作為對企業(yè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的度量，則可使該體系更加簡潔，并提高可操作性。
2.2 企業(yè)組織的敏捷性再造
這方面的研究較多，實際上并沒有統(tǒng)一的敏捷企業(yè)模式，應根據(jù)國情和廠情來決策。一般應從上述的影響企業(yè)敏捷性的指標入手來實現(xiàn)企業(yè)的組織再造。“21世紀制造企業(yè)戰(zhàn)略報告”中對美國2006年的敏捷制造企業(yè)提出了一種構(gòu)成模式，認為敏捷制造企業(yè)包括競爭的基礎(chǔ)和特性、制造企業(yè)要素、企業(yè)內(nèi)含的技術(shù)使能和非技術(shù)使能子系統(tǒng)。要求從機械的多層次結(jié)構(gòu)向敏捷的平面式分布結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，并減少不必要的層次結(jié)構(gòu)。按多面手-多能組-可重換企業(yè)(Plug Compatible Enterprise)動態(tài)聯(lián)盟來逐步實現(xiàn)組織的創(chuàng)新。其中，可重換企業(yè)的顯著特點在于，它并不追求企業(yè)功能的完整性(“大而全”或“小而全”)而強調(diào)自身優(yōu)勢的組建和發(fā)揮。在保持企業(yè)和資源“可相接”的前提下，通過從不同公司選擇合適資源以承擔復雜的任務(wù)，亦即所謂外包加工(Out-Sourcing)。每個員工和所有的生產(chǎn)設(shè)備以及生產(chǎn)過程都應具有一定的敏捷性，能適應未知的各種變化需求。
RickDove認為影響企業(yè)敏捷性的決定因素是商務(wù)實踐，而不在于先進制造技術(shù)的采用或其它因素 ［4］。商務(wù)實踐是企業(yè)工作方式及其理由，美國敏捷制造協(xié)會提出了其中的關(guān)鍵內(nèi)容，并建立了一個參考模型。
國內(nèi)的研究者多是從我國國情來考慮敏捷制造企業(yè)模式的。我國制造企業(yè)存在的不利因素是適應市場變化的能力差、新產(chǎn)品開發(fā)能力欠缺、員工素質(zhì)低下、冗員過多等等。有利因素在于公有制企業(yè)較多，并且長期處于計劃經(jīng)濟體系下，便于自上至下組建動態(tài)聯(lián)盟，另外，國家863／CIMS主題的研究奠定了一定的理論和實踐基礎(chǔ)，因此，相對于國外制造企業(yè)，應更易于比較，并基于CIMS體系結(jié)構(gòu)提出敏捷制造企業(yè)組織模式。如文獻［3］提出的一種基于CIMS的一種敏捷制造企業(yè)模式，認為應以高素質(zhì)員工系統(tǒng)為核心，以動態(tài)聯(lián)盟、虛擬制造、并行工程為三大支撐系統(tǒng)。
較多的學者認為，企業(yè)組織的敏捷性再造，應從增強企業(yè)的柔性、企業(yè)員工素質(zhì)的提高、企業(yè)制造的單元化等方面入手。
3 動態(tài)聯(lián)盟及其實現(xiàn)
組建動態(tài)聯(lián)盟是實施敏捷制造戰(zhàn)略的關(guān)鍵。動態(tài)聯(lián)盟是指為了贏得某一機遇性的市場競爭，圍繞某種新產(chǎn)品開發(fā)，通過選用不同組織／公司的優(yōu)勢資源，綜合成單一的靠網(wǎng)絡(luò)通讀聯(lián)系的階段性經(jīng)營實體。動態(tài)聯(lián)盟具有集成性和時效性兩大特點。它實質(zhì)上是不同組織／企業(yè)間動態(tài)集成，隨市場機遇的存亡而聚散，在具體表現(xiàn)上，結(jié)盟的可以是同一個大公司的不同組織部門(以互利和信任為基礎(chǔ)，而非上級意識)，也可以是不同國家的不同公司。動態(tài)聯(lián)盟的思想基礎(chǔ)是共贏(Win-Win)。聯(lián)盟體中的各個組織／企業(yè)互補結(jié)盟，以整體優(yōu)勢來應付多變的市場，從而共同獲利。
動態(tài)聯(lián)盟的建立基礎(chǔ)和運作特點不同于現(xiàn)有的大公司集團，前者是面向機遇的臨時結(jié)盟，是針對產(chǎn)品過程的部分有效資源的互補綜合，后者則一般是各企業(yè)所有資源的永久簡單迭加。關(guān)于動態(tài)聯(lián)盟及其實現(xiàn)方式，在以下幾個方面的看法已趨一致：
(一)動態(tài)聯(lián)盟是利用已有的企業(yè)組織和技術(shù)基礎(chǔ)來實現(xiàn)的，不需要高額投資作為前提。
(二)動態(tài)聯(lián)盟需要相應的技術(shù)支撐，否則是不可想象的。
事實上，“21世紀制造企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略”報告所描述的2006年美國敏捷制造企業(yè)模式中，提出了20個技術(shù)使能子系統(tǒng)。一般認為，現(xiàn)有企業(yè)在向敏捷化轉(zhuǎn)變過程中，應著重解決以下技術(shù)問題：(1)計算機集成制造(CIM)技術(shù)：將企業(yè)生產(chǎn)全過程中有關(guān)人、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素及其信息流與物流有機地集成并優(yōu)化運行，敏捷制造也可以認為是CIMS發(fā)展的新階段。(2)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：利用企業(yè)網(wǎng)實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部工作小組之間的交流和并行工作，利用全國網(wǎng)、全球網(wǎng)，共享資源，實現(xiàn)異地設(shè)計和異地制造，及時地、最佳地建立動態(tài)聯(lián)盟。(3)標準化技術(shù)：信息交流的前提要有統(tǒng)一的規(guī)則，產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標準STEP、電子數(shù)據(jù)交換標準EDI以及超文本數(shù)據(jù)交換標準SGML等的完善和貫徹是標準化工作的主要內(nèi)容。(4)模型和仿真技術(shù)：對產(chǎn)品生命周期中的各項進行模擬和仿真，實現(xiàn)虛擬制造。(5)并行工程技術(shù)：通過組成多學科的產(chǎn)品開發(fā)小組協(xié)同工作，利用各種計算機輔助工具等手段，使產(chǎn)品開發(fā)的各階段既有一定的順序又能并行，在產(chǎn)品開發(fā)的早期及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計和制造中的問題。此外，企業(yè)資源管理計劃系統(tǒng)(ERP)、人工智能、決策支持系統(tǒng)、集成平臺技術(shù)等也是支持敏捷制造和動態(tài)聯(lián)盟的重要技術(shù)。
(三)動態(tài)聯(lián)盟的實現(xiàn)不單是技術(shù)方面的問題，更重要的是觀念和組織上的轉(zhuǎn)變、企業(yè)運作模式和社會協(xié)作體系(包括相關(guān)律法)的建立。
首先是觀念的更新。動態(tài)聯(lián)盟的思想基礎(chǔ)是共贏，為此，企業(yè)經(jīng)營者必須明確自身的定位和目標：企業(yè)優(yōu)勢(Core Competence)、經(jīng)營范圍、所追求的利益等。為了獲得他人的幫助，必須拋棄“獨利”的思想。非本身范圍的利益必須爽快地讓給合作伙伴。做到“有所為，有所不為”。
其次，人的因素對于動態(tài)聯(lián)盟的實現(xiàn)有重要意義。“樹立”以人為中心的思想，培養(yǎng)一批適應不同工種、掌握多種知識和技能的“多面手”。要求每個部門和每個員工都善于利用各種有益的信息來迅速作出合理的決策。愿意并善于和別人合作。要求每個員工都能把自己當作公司或企業(yè)的一部分，有強烈的主人翁意識(Ownership)。建立企業(yè)的員工教育系統(tǒng)，提高員工在知識、技能、觀念三方面的素質(zhì)。
敏捷制造模式下的管理對象不僅是本企業(yè)，而且包括上下游企業(yè)合作伙伴、客戶等。這會帶來許多新問題，如合作企業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)、跨組織項目工作組的績效考評等。要求減少管理層次、增加小組工作單元的權(quán)限，以快速跟蹤客戶需求，實現(xiàn)管理信息的敏捷傳遞。建立員工、客戶、供應商、聯(lián)盟伙伴等卓有成效的合作系統(tǒng)。強化工作小組的權(quán)限，亦即前述的放權(quán)系統(tǒng)。一切管理工作都必須為TQCS(時間、質(zhì)量、成本、服務(wù))目標服務(wù)，實現(xiàn)準時(JIT)、保質(zhì)(JIQ)、優(yōu)質(zhì)服務(wù)(GIS，GoodInService)。
社會環(huán)境方面的支持也很重要。如果說CIMS的實施是廠長的行為，那么動態(tài)聯(lián)盟的實施同時還是一項政府或部門行為，是一個部門或至少是某些政治家之間的聯(lián)合行為。社會環(huán)境方面的工作大致包括以下一些內(nèi)容：加速信息技術(shù)在企業(yè)的推廣，建立企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)和企業(yè)間的廣域網(wǎng)：加速標準的實施：制定全國統(tǒng)一的企業(yè)間合作和進行委托加工的法律條文的制定，等等。
(四)面向敏捷制造的系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)。
制造系統(tǒng)的敏捷性雖然依賴于諸如人、技術(shù)和社會環(huán)境等許多因素，但是從設(shè)計制造系統(tǒng)的角度來看，系統(tǒng)能否具有敏捷性與系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)關(guān)系極大。作為組織結(jié)構(gòu)的映射的信息結(jié)構(gòu)以及在系統(tǒng)資源的集成和重組過程中的信息的流動機制，也是構(gòu)建敏捷制造系統(tǒng)的核心問題［7］。關(guān)于敏捷制造的系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)，一些學者提出了“單元制造”的概念。
敏捷性要求制造系統(tǒng)具有一定的柔性，系統(tǒng)組織的柔性決定于兩個因素：系統(tǒng)由相對獨立的柔性組織單元組成，這樣才能做到增加系統(tǒng)柔性而盡量不增加復雜性；各柔性組織單元在一定條件下可以按一定的優(yōu)化規(guī)則重新組合。單元化制造概念中，要求資源為所有產(chǎn)品、所有企業(yè)共享。從制造角度考慮，有以下幾個單元提法：(1)成組制造單元，基于成組技術(shù)原理，使相似零件族在由不同機床構(gòu)成的制造單元內(nèi)加工，以減少物流，縮短時間。(2)虛擬制造單元：將制造資源視為共享的資源庫，而要加工的產(chǎn)品或工件是多種多樣的，并且在不斷地變化。在待加工的對象改變時，就要在資源庫選擇合適的資源，形成制造單元。雖然構(gòu)成單元的資源是存在的，但單元的具體實體在物理上并不存在。虛擬制造單元是一種生產(chǎn)管理和控制的技術(shù)和方法。(3)作業(yè)單元：為實現(xiàn)一定“作業(yè)目標”的對象集合，例如：定貨、銷售、設(shè)計、裝配等。作業(yè)單元必須有一定的作業(yè)目標。(4)流程單元：流程是實現(xiàn)一個“完整”的生產(chǎn)經(jīng)營任務(wù)全過程，是由作業(yè)單元組成的有序集合(如生產(chǎn)經(jīng)營某一個產(chǎn)品)，具有目標性、完整性、有序性、并行性等幾個特點。
4 敏捷制造概念中的產(chǎn)品工藝設(shè)計
產(chǎn)品制造過程離不開工藝過程設(shè)計理論的支持。產(chǎn)品工藝過程(包括機加工藝、裝配工藝、檢驗工藝等)設(shè)計是聯(lián)系設(shè)計和制造的橋梁和紐帶，它不僅是制造企業(yè)準備工作的首要步驟，而且是企業(yè)各部門產(chǎn)品信息交匯的重要環(huán)節(jié)。工藝規(guī)程不僅是指導生產(chǎn)的法規(guī)性文件，而且也為企業(yè)生產(chǎn)管理和計劃調(diào)度提供原始信息。敏捷制造的實現(xiàn)必須獲得工藝設(shè)計理論及其應用系統(tǒng)的充分支持。而直至目前，工藝設(shè)計理論仍束縛于傳統(tǒng)的經(jīng)驗、技藝和方法的總結(jié)。工藝設(shè)計輔助系統(tǒng)的實現(xiàn)方法總體上沒有超越傳統(tǒng)的計算機輔助工藝過程設(shè)計系統(tǒng)(CAPP)的范疇，即派生式或創(chuàng)成式CAPP專家系統(tǒng)。理論也不成熟，不能為以敏捷制造為代表的先進制造生產(chǎn)模式的實現(xiàn)提供充分的支持。
敏捷制造概念中的工藝設(shè)計理論與方法，應包括以下功能：
1.分布式工藝決策、柔性動態(tài)和快速簡易的工藝規(guī)劃理論及其專家系統(tǒng)：支持廣義集成的并行式工藝決策方法。重點考慮如何將工藝設(shè)計系統(tǒng)分解為若干個功能有限的子系統(tǒng)，借助于網(wǎng)絡(luò)，駐留于多臺計算機終端，工作于不同的部門，并連接形成一個具有柔性的功能更強的開放型系統(tǒng)。實現(xiàn)與工藝設(shè)計有關(guān)的人員和技術(shù)的集成以及設(shè)計／制造的異地化。
2.支持制造資源動態(tài)重組和優(yōu)化配置的工藝設(shè)計理論與應用系統(tǒng)，實現(xiàn)加工過程局部仿真。
3.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的CAPP系統(tǒng)開發(fā)平臺(或稱CAPP開發(fā)工具)。
4.敏捷、動態(tài)、多方案輸出的并行式工藝設(shè)計系統(tǒng)：一方面，在詳細的工藝設(shè)計之前，如何快速地進行針對產(chǎn)品設(shè)計的簡略工藝規(guī)劃，為CAD系統(tǒng)提咨詢數(shù)據(jù)：另一方面，為適應市場需求和制造環(huán)境變動。提供多種工藝備選方案，生成適應性工藝。
5.廣義工藝設(shè)計及其集成：從單純的機械加工工藝過程延伸到零件的毛坯設(shè)計、非機械加工、作業(yè)調(diào)度、工裝夾具的配套設(shè)計、質(zhì)量檢測以及部件裝配等與產(chǎn)品設(shè)計、制造有關(guān)的相關(guān)環(huán)節(jié)。重點考慮與相關(guān)系統(tǒng)的集成。
敏捷制造概念中的工藝設(shè)計理論目前研究者甚少。對于工藝設(shè)計如何支持產(chǎn)品設(shè)計并即時考慮生產(chǎn)條件和市場需求，亦即并行式工藝設(shè)計理論，已有人提出過相關(guān)的概念(如可選工藝規(guī)劃、柔性工藝規(guī)劃、非線性工藝規(guī)劃和動態(tài)工藝規(guī)劃等等)，并做了不多的研究。主要是根據(jù)系統(tǒng)底層狀態(tài)和提供的信息生成適應性最優(yōu)工藝。并行式工藝設(shè)計理論可以為敏捷制造概念的實施創(chuàng)造條件，但它只是從一個側(cè)面(主要是支持產(chǎn)品設(shè)計和制造過程下層環(huán)節(jié))考慮對傳統(tǒng)工藝設(shè)計理論及輔助設(shè)計系統(tǒng)的更新和擴充，并且研究得并不深入。與CAD、CAM集成的工藝設(shè)計理論、應用系統(tǒng)和集成標準仍然是研究熱點，但就發(fā)展趨勢而言，支持敏捷制造、智能制造、精益生產(chǎn)等先進制造生產(chǎn)模式的工藝設(shè)計理論和系統(tǒng)將是未來的研究方向。
5 結(jié)束語
敏捷制造完整的理論體系尚未建立，應用前景雖然誘人，但真正實施面臨許多困難，主要是：國家范圍的工業(yè)制造信息網(wǎng)絡(luò)的建立需要大量投資，企業(yè)間難以做到相互信任和充分合作。預計敏捷制造未來的發(fā)展體現(xiàn)在兩方面：敏捷制造的參考模型、使能技術(shù)和各種輔助工具；典型制造行業(yè)的應用示范。以敏捷制造為代表的先進制造生產(chǎn)模式將是21世紀企業(yè)取得競爭優(yōu)勢的必要條件。我國學術(shù)界開展此方面的研究和實踐實乃大勢所趨。