敏捷制造的內(nèi)涵與應用狀況
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2.1敏捷制造提出的背景
從70年代開始到80年代初，由于片面強調(diào)第三產(chǎn)業(yè)的重要而忽視了制造業(yè)對國民經(jīng)濟健康發(fā)展的保障作用，美國的制造業(yè)嚴重地衰退，逐步喪失了其世界霸主的地位，出現(xiàn)巨額的貿(mào)易赤字。1986年，在國家科學基金會(NSF)和企業(yè)界支持下，美國麻省理工學院(MIT)的“工業(yè)生產(chǎn)率委員會”開始深入研究衰退原因和振興對策。研究的結(jié)論是：“一個國家要生活得好，必須生產(chǎn)得好”，重申作為人類社會賴以生存的物質(zhì)生產(chǎn)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)——制造業(yè)的社會功能，提出以技術(shù)先進、有強大競爭力的國內(nèi)制造業(yè)奪回生產(chǎn)優(yōu)勢，振興制造業(yè)的對策。在所提出的一系列制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中，1988年由美國通用汽車公司和美國里海大學工業(yè)工程系共同提出的一種新的制造企業(yè)戰(zhàn)略——“敏捷制造”最受重視，為此成立了國家制造科學中心和制造資源中心，得到國家科學基金會、國防部、商業(yè)部和許多公司的支持，經(jīng)國會聽證后向聯(lián)邦政府提出建議，現(xiàn)已成為政府部門主持，企業(yè)和大學共同參予，有重要影響的研究、開發(fā)和應用領(lǐng)域，被稱為“21世紀制造企業(yè)戰(zhàn)略”。
2.2實質(zhì)
敏捷制造是美國針對當前各項技術(shù)迅速發(fā)展、滲透，國際市場競爭日益激烈的形勢，為維護其世界第一大國地位，維持美國人民的高生活水準而提出的一種制造生產(chǎn)組織模式和戰(zhàn)略計劃。敏捷制造思想的出發(fā)點是基于對市場發(fā)展和未來產(chǎn)品以及自身狀況的分析。一方面，隨著生活水準的不斷提高，人們對產(chǎn)品的需求和評價標準將從質(zhì)量、功能的角度轉(zhuǎn)為最
大客戶滿意、資源保護、污染控制等，產(chǎn)品市場總的發(fā)展趨勢將從當今的標準化和大批量到未來的多元化和個人化；另一方面，在工業(yè)界存在一個普遍而重要的問題，那就是商務(wù)環(huán)境變化的速度超過了企業(yè)跟蹤、調(diào)整的能力；再有，美國的信息技術(shù)系統(tǒng)比較發(fā)達。因此，提出敏捷制造這一思想應用于制造業(yè)，旨在以變應變［3］。
2.3內(nèi)涵
敏捷性意指企業(yè)在不斷變化、不可預測的經(jīng)營環(huán)境中善于應變的能力，它是企業(yè)在市場中生存和領(lǐng)先能力的綜合表現(xiàn)。敏捷制造是指制造企業(yè)采用現(xiàn)代通信手段，通過快速配置各種資源(包括技術(shù)、管理和人)，以有效和協(xié)調(diào)的方式響應用戶需求，實現(xiàn)制造的敏捷性。敏捷制造依賴于各種現(xiàn)代技術(shù)和方法，而最具代表性的是敏捷虛擬企業(yè)(簡稱虛擬企業(yè))的組織方式和擬實制造的開發(fā)手段。
虛擬企業(yè)(也叫動態(tài)聯(lián)盟) 競爭環(huán)境快速變化，要求作出快速反應。而現(xiàn)在產(chǎn)品越來越復雜，對某些產(chǎn)品一個企業(yè)已不可能快速、經(jīng)濟地獨立開發(fā)和制造其全部。因此，根據(jù)任務(wù)，由一個公司內(nèi)部某些部門或不同公司按照資源、技術(shù)和人員的最優(yōu)配置，快速組成臨時性企業(yè)即虛擬企業(yè)，才有可能迅速完成既定目標。這種動態(tài)聯(lián)盟的虛擬企業(yè)組織方式可以降低企業(yè)風險，使生產(chǎn)能力前所未有地提高，從而縮短產(chǎn)品的上市時間，減少相關(guān)的開發(fā)工作量，降低生產(chǎn)成本。組成虛擬企業(yè)，利用各方的資源優(yōu)勢，迅速響應用戶需求是21世紀生產(chǎn)方式——社會級集成的具體表現(xiàn)。實際上，敏捷虛擬企業(yè)并不限于制造，但制造卻是最令人感興趣又是最困難的領(lǐng)域，它更清晰地體現(xiàn)了過程的集成，且控制概念在運行結(jié)構(gòu)中占有重要地位，使虛擬企業(yè)的形成更具挑戰(zhàn)性。
擬實制造(也稱擬實
產(chǎn)品開發(fā)) 它綜合運用仿真、建模、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，提供三維可視交互環(huán)境，對從產(chǎn)品概念產(chǎn)生、設(shè)計到制造全過程進行模擬實現(xiàn)，以期在真實制造之前，預估產(chǎn)品的功能及可制造性，獲取產(chǎn)品的實現(xiàn)方法，從而大大縮短產(chǎn)品上市時間，降低產(chǎn)品開發(fā)、制造成本。其組織方式是由從事產(chǎn)品設(shè)計、分析、仿真、制造和支持等方面的人員組成“虛擬”產(chǎn)品設(shè)計小組，通過網(wǎng)絡(luò)合作并行工作；其應用過程是用數(shù)字形式“虛擬”地創(chuàng)造產(chǎn)品，即完全在計算機上建立產(chǎn)品數(shù)字模型，并在計算機上對這一模型產(chǎn)生的形式、配合和功能進行評審、修改，這樣常常只需作一次最終的實物原形，并可使新產(chǎn)品開發(fā)一次獲得成功。
可以說，以上兩項方法和技術(shù)是敏捷制造區(qū)別于其它生產(chǎn)方式的顯著特征。但敏捷制造的精髓在于提高企業(yè)的應變能力，所以對于一個具體的應用，并不是說必需具備這兩方面內(nèi)容才算實施敏捷制造，而應理解為通過各種途徑提高企業(yè)響應能力都是在向敏捷制造前進［4］。
2.4研究狀況
從1991年開始，以美國為首的各發(fā)達國家對敏捷制造進行了大量廣泛的研究。1992年，由美國國會和工業(yè)界在里海大學建立了美國敏捷制造企業(yè)協(xié)會(AMEF)。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NewYork,Illinois,Texas等州建立了3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。除此之外，還配套支持了工業(yè)界進行的7項敏捷化商務(wù)實踐(Agile Business Practice)，4項敏捷企業(yè)決策支持研究(Agile Enterprise Decision Support),8項敏捷化智能設(shè)計與制造系統(tǒng)(Agile Intelligent Design and Manufacturing System)和10項敏捷供應鏈管理系統(tǒng)(Agile Supply Chain Management)。從1994年開始，由AMEF牽頭，有近百家公司和大學研究機構(gòu)就敏捷制造的6個領(lǐng)域(集成產(chǎn)品與過程開發(fā)/并行過程、人的問題、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)合的深入工作。此外，在其他國家也開展了大量敏捷制造的研究，如日本發(fā)起的MATIC計劃，以汽車、電子和服裝為典型對象產(chǎn)品開展敏捷制造的研究。
迄今為止，敏捷制造的研究是在兩個層次上進行的，第一層側(cè)重從企業(yè)組織、結(jié)構(gòu)和管理、營銷策略的角度研究敏捷制造的實現(xiàn)；第二層則側(cè)重從技術(shù)的角度研究敏捷制造的實現(xiàn)方法和關(guān)鍵使能技術(shù)。最初，敏捷制造的研究大多集中于第一層的研究，到90年代中，獲得了一批較為成熟的研究成果，提出了一系列新的制造概念與模式，如企業(yè)重組、動態(tài)聯(lián)盟、虛擬組織等；另一方面，90年代信息技術(shù)的飛速發(fā)展(如：分布式計算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、萬維網(wǎng)技術(shù))，為實施新的制造概念和模式提供了更有效的手段，一些技術(shù)有可能突破原有第一層研究的限制，為創(chuàng)造更新一代的制造思想和模式提供了空間。近幾年來，第二層次的研究在美國已經(jīng)展開，一個例子是美國NIIIP(National Industrial Information Infrastructure Protocols)正在從事的關(guān)于虛擬企業(yè)方面的研究工作，研究企業(yè)間合作的方案，使得合作者之間消除由于不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、不同的過程和不同的計算環(huán)境所造成的障礙。該項研究認為虛擬企業(yè)的組成單位就如同屬于一個組織一樣，協(xié)同工作，資源共享，完成任務(wù)，而實質(zhì)上這些組成單位是彼此獨立的公司，遍布美國各地。該項研究的一個演示系統(tǒng)就是基于INTERNET，CORBA，STEP，WORKFLOW的一個應用范例。
國內(nèi)學術(shù)界有關(guān)敏捷制造的研究起步于90年代初，主要在企業(yè)組織和結(jié)構(gòu)層次上，研究取得了一定的成果，但在技術(shù)層次上的研究還未見報導。
2.5應用情況
目前，美國已有上百個公司、企業(yè)在進行敏捷制造的實踐活動。歐洲也有不少公司進行企業(yè)改造和重組。舉實例如下：
美國Ingersoll-R公司主要生產(chǎn)工業(yè)壓縮機，原來開發(fā)新產(chǎn)品僅設(shè)計就耗時8～12個月，從樣機制造到試驗評定耗時1年到1年半，耗資50萬美元。1988年建立動態(tài)公司采用敏捷制造過程后，開發(fā)技術(shù)水平更高的壓縮機只需原來的1/3～1/2時間，花費只是12.5萬到25萬美元。
美國康柏公司1996年啟動虛擬
生產(chǎn)計劃，與臺灣制造商形成合作關(guān)系，由臺灣制造商在其深圳分廠附近建設(shè)新廠，其產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)、研究開發(fā)、運送、存貨都要符合康柏公司全球統(tǒng)一標準，連員工的技術(shù)水平和工作態(tài)度也要達到其要求。這種虛擬生產(chǎn)方式使其計算機產(chǎn)品每臺成本平均降低57美元。這種虛擬生產(chǎn)、全球運籌的策略使這些財力大、品牌知名度高、市場基礎(chǔ)成熟、分銷渠道完善的大公司更成功地經(jīng)營，而沒有品牌行銷能力但能有效生產(chǎn)的計算機制造商得到巨額訂單，賺取穩(wěn)定可觀的利潤。這正是敏捷制造所提倡的優(yōu)勢集成組織原則的應用。
遙測裝置生產(chǎn)的敏捷制造示范項目，該項目采用虛擬企業(yè)方式，聯(lián)盟了聯(lián)合信號公司堪薩斯城分部，加利福尼亞的圣地亞國家實驗室和新墨西哥的圣地亞國家實驗室以及機械主箱、印刷電路板供應商。這些聯(lián)盟企業(yè)為產(chǎn)品的實現(xiàn)提供了技術(shù)設(shè)備原料等支持，彌補了單一企業(yè)資源的不足。生產(chǎn)時間減少50%，生產(chǎn)效益提高了好幾倍。