先进制造模式研究综述
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1 引言
制造业是一个国家国民经济的支柱，是综合国力的重要体现。世界各国在经济上的竞争主要是制造业的竞争。研究并掌握制造业的先进制造模式及其运作规律是一个重要的理论和实践课题。本文将针对我国先进制造模式的理论研究和实践成果的现状进行综述。
2 先进制造模式及其特点
制造模式是指制造企业在生产经营、管理体制、组织结构和技术系统等方面所表现出来的形态或运作方式。先进制造模式则是指企业在生产过程中，依据环境因素通过有效地组织各种生产要素来达到良好制造效果的先进生产方法或样板，这种样板所蕴含的概念、哲理和结构对其他企业具有可仿效性。先进制造模式的先进性表现在企业的组织结构合理、管理手段得当、制造技术领先、市场反应快、客户满意度高、单位产品成本低等诸多方面。
20世纪80年代后期以来，信息技术的进步特别是互联网的出现对制造模式的演变起到了巨大的推动作用。各国先后提出了不同模式的制造战略和研发计划。美国学者于80年代末首次提出了“先进制造”(advanced manufacturing)的概念。专家学者先后总结出了一系列颇有成效和价值的先进制造模式，如精益生产、敏捷制造、计算机集成制造、现代集成制造、虚拟制造、高效快速重组(LAF)、分散化网络制造、成组技术、绿色制造、智能制造、大规模定制等，为制造业实现多品种、小批量、个性化定制生产奠定了相关理论基础。
通过对现代各种先进制造模式的研究分析，可以总结出它们具有如下几个特点。(1)综合性：是技术、管理方法和人的有效综合和集成。(2)普适性：其概念、哲理和结构，适用于不同企业，其核心思想和观念具有普遍指导意义。(3)协同性：强调人一机协同、人一人协同因素的重要性，技术和管理是两个平行推进的车轮。(4)动态性：与社会及其生产力发展水平相适应的动态发展过程。
3 先进制造模式研究现状分析
汪应洛深入研究了先进制造模式的内涵、特征及其演变机制，对国际上最具代表性的63种先进制造模式进行了系统科学的分析、比较和分类研究，结合我国制造业现状提出了“精益一敏捷一柔性制造模式”，又称为高效快速重组(LAF)模式，为我国企业推行先进制造模式积累了经验。
同济大学和香港理工大学的研究学者结合珠江三角洲制造业发展实际，提出了分散化网络制造模式。863／CIMS主题的实施为我国制造业造就了一大批先进制造技术应用骨干人才，并总结出了一套适合国情的先进制造模式的实施方法，形成了具有中国特色的先进制造理论体系，有人称之为现代集成制造系统。
文献[1]是关于先进制造模式研究的专著。文献[4]对先进制造技术体系结构及特点作了简要归纳，指出该结构集合了现代设计理论与方法、先进制造工艺、自动控制技术、信息技术与综合自动化、管理技术等5大要素，是由主体技术群、支撑技术群、制造基础设施等3大部分组成的一个完整体系结构。文献[15]从总体上介绍了先进制造技术的形成和发展过程，并就我国先进制造技术的发展目标提出了包括“采用新型的生产模式、改进生产组织管理、提高人员技术素质”等4项战略对策。文献[16]分析了我国制造业的现状和国外主要发达国家制造业的发展趋势，提出加强研发队伍的建设、拥有并保持关键资源和核心技术等8项发展建议。文献[17]对各种先进制造模式以列表的形式，从产生背景、理论基础、组织结构等多方面进行分析与比较，提出“应提高我国制造技术和制造科学的研究水平，发展适合我国的制造模式”。在“先进制造技术的发展趋势综述”一文中，作者重点论述了绿色制造、敏捷制造、虚拟制造、纳米制造、并行工程、精益生产、机械仿生与生物制造等先进制造模式的发展特点。文献[19]总结了先进制造模式的4个基本特征。
综上所述，先进制造模式的研究和应用在我国已经形成了一定的热度。这些研究从不同的角度和不同的专业领域对先进制造模式从概念到应用进行了有益的探讨。针对这些问题的研究将有助于我国制造业从大国模式向强国模式的转变。下面就几种比较流行的典型先进制造模式研究现状进行简要评述。
3.1 敏捷制造
敏捷制造(Agile Manufacturing)的概念是由美国里海(Lehigh)大学的雅柯卡(Iaccoca)研究所在1991年编写的《2l世纪制造企业战略》报告中提出的。敏捷制造的实质是利用高度发达的信息技术，通过快速配置各种可用资源，响应不断变化的商业环境，及时调整产品结构，以最大限度地满足用户多元化的需求。企业的敏捷性表明企业在不断变化、不可预测的经营环境中的应变能力，是企业在市场中生存能力和领先能力的综合表现。
3.2 绿色制造
绿色制造(Green Manufacturing)又称为面向环境的制造或环境意识制造，它主要包括绿色设计、绿色材料选择、绿色工艺、绿色包装、绿色处理等涉及产品生命周期各个阶段的“五绿”内容。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其目标是使得产品从设计、生产、包装、运输、使用到报废的整个生命周期中对环境的负面影响最小、资源的使用效率最高，从而保证企业经济效益和社会效益获得协调发展。
比较系统地提出绿色制造概念的文献是美国制造工程师学会(SME)于1996年发表的关于绿色制造的专门蓝皮书。1998年SME又在互联网上发表了绿色制造的发展趋势主题报告，对绿色制造研究的重要性和有关问题作了进一步的介绍。ISO 14000环境管理体系标准引起了我国众多企业的重视，根据最新统计，目前我国通过1SO 14000标准认证的企业已达到上千家。
3.3 现代集成制造系统
现代集成制造系统(Contemporary Integrated Manufacturing System)最早是由国家863／CIMS主体成员结合国际先进制造模式发展趋势和我国实际状况提出的，被认为是对早期计算机集成制造系统CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)的新发展，因此有人将其称为新一代CIMS。现代CIMS的概念在继承早期CIMS优秀成果的基础上，吸收先进制造模式中的精华，从信息集成优化、过程集成优化转向企业集成优化。其核心要点是：把现代信息技术、管理技术和先进制造技术相结合，应用于产品生命周期各个阶段，通过信息集成、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成优化运行，达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性。现代CIMS的观点指出未来CIMS的发展方向应该是集成化、网络化、数字(虚拟)化、柔性化、智能化和绿色化。现代CIMS中的关键技术包括并行工程、虚拟制造、先进制造中的使能技术、基于网络的敏捷制造以及绿色制造等相关内容。有人称现代集成制造是具有中国特色的先进制造模式。
3.4 大规模定制
大规模定制(Mass Customization)是指制造企业以大规模生产的成本和时间，实现每个顾客的个性化定制，提供满足客户特定需求的产品和服务。其特征是：动态的制造需求、柔性的制造资源、产品多样性的后延设计、产品族结构和柔性的制造过程路径。文献[26]是关于大规模定制研究和应用的系统总结，包括大规模定制的基本理论、相关问题和产业对策，并就需要进一步研究的内容提出了建议。
文献[27]指出：“大规模定制的首要目标是具有柔性和快速响应能力，这一目标的实现以低成本和满足质量要求为约束条件”。文献[28]强调了制造企业的柔性能力在大规模定制中的重要作用，指出制造企业的柔性表现为机床柔性、过程柔性、路径柔性、产量柔性、扩展柔性、工序柔性和生产柔性，并对企业重组过程中如何进行柔性改造和柔性度量进行了探讨。文献[29]分析了大规模定制模式下需求建模的特点。
3.5 精益生产
精益生产(Lean Production)是在日本丰田汽车公司创造的准时制(JIT)生产的基础上发展起来的，它以最大限度地减少企业生产所占用的资源、减少企业管理和运营成本为主要目标，强调以精简生产过程为手段、以产品零缺陷为目标。精益生产在其理论发展过程中出现了多种名称，如丰田制造系统、看板系统、零库存生产方式、世界级制造、连续流制造(IBM公司)、准时制制造等。1990年美国麻省理工大学James等人将其概括为精益生产，1994年提出了精益企业的概念，并于1996年将这一系列的方法和理论总结为精益思想。德国人也曾在精益生产基础上总结出精益管理的理论。精益生产模式被认为是日本制造业崛起的主要因素。以JIT命名的日本生产制造管理模式包含了众多的管理方法和管理技术，如质量环、全面质量控制、焦点工厂、全面节约的维护、缩短准备时间、成组技术、平衡负载、多功能员工、看板、准时购买等。
4 先进制造模式研究展望
随着我国制造业的发展和转型，许多新的制造模式不断涌现。据不完全统计，国内外明确提出的先进制造模式已经多达60多种。这些制造模式的相当一部分具有相同的或相近的核心内容，许多模式只是名称上有所不同。依据它们的共同特征，可以概括为4种典型的制造哲理：基于网络的敏捷制造、智能集成制造、社会化制造、精益生产。未来针对这些先进制造模式的研究将可能主要集中在下列几个方面：(1)理论体系、地位和作用。研究的思路是将管理学和经济学成熟的理论应用于先进制造模式。(2)分类：从中发现新的领域并为企业推广先进制造模式时组织结构的设计提供帮助。(3)比较：从概念上、哲理上、应用效果上对不同的先进制造模式进行比较。(4)集成：纵向集成研究在应用某种先进制造模式时各项因素之间的作用与协同问题；横向集成研究不同制造模式之间的相互关系、地位和作用，在各种先进制造模式同时应用时的效应问题。(5)实证分析：通过调查统计分析，获取研究数据、应用状况，总结经验教训。探讨如何通过先进制造模式的应用，来培育、扶持企业的核心竞争能力。(6)跟踪：跟踪制造业发达国家最新进展，继续引进成功的先进制造模式，采用拿来主义，吸收长处，消化创新。(7)创新机制：应用创新理论，通过自主、模仿、合作、产品、工艺、组织、市场的研究，探讨适应中国企业的先进制造模式和推广应用机制。