协同制造---现代制造模式的卓越之道

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一、前言

    2011年7月24日，美国总统奥巴马宣布实施“先进制造联盟计划”，同日，美国智能制造领导联盟发表“实现21世纪智能制造”新报告；欧盟在2009年的经济刺激方案中投资12亿欧元资助与该计划极其类似的“未来工厂”公私合作项目；日本实施智能制造系统国际合作计划；中国实施863/CIMS计划、制造业信息化工程、“信息化与工业化深度融合”，走新型工业化道路。

    这一切告诉我们21世纪的现代制造模式是：敏捷、虚拟、精益、集成、网络、协同、绿色、智能。协同制造是其重要的组成部分。

二、现代制造模式

    (1)敏捷制造

    敏捷制造(Agile Manufacturing，AM)是美国1994年底在《21世纪制造企业战略》报告中提出的一种新的生产方式。将柔性生产技术，有技术、有知识的劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理三要素集成在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的市场需求和市场实际做出快速响应。

    敏捷制造的关键技术包括：一个跨企业、跨行业、跨地域的信息技术框架，支持动态联盟的运行；一个支持集成化产品设计过程的设计模型和工作流控制系统；供应链管理系统和企业资源管理系统。

    敏捷制造的优点：通过跨地域、跨企业的资源优化组合使得生产更快，成本更低，劳动生产率更高，质量更好，客户响应更快。

    (2)协同商务

    协同商务（Collaborative commerce）被誉为下一代的电子商务系统，其基本思想最早是由Garnter Group在1999年提出的。

    协同商务概念强调企业信息化建设目的不仅是管理企业内部的资源，还需要建立一个统一的平台，将客户、供应商、代理分销商和其他合作伙伴也纳入企业信息化管理系统中，实现信息的高效共享和业务的一系列链接。

    协同商务包括以下内容：企业信息门户、知识文档管理、客户关系管理、人力资源管理、资产管理、项目管理、财务管理、工作流程管理、供应链管理。

    (3) 智能制造

    智能制造技术（Intelligent Manufacturing Technology，IMT）是指利用计算机模拟制造专家的分析、判断、推理、构思和决策等智能活动，并将这些智能活动与智能机器有机地融合起来，将其贯穿应用于整个制造企业的各个子系统，以实现经营运作的高度柔性化和集成化，从而取代或延伸制造环境中专家的部分脑力劳动，并对制造业专家的智能信息进行收集、存储、完善、共享、继承和发展的一种极大地提高生产效率的先进制造技术。

    智能制造系统IMS是指基于IMT，利用计算机，综合应用人工智能技术、智能制造机器、代理(agent)技术、材料技术、现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、并行工程、生命科学和系统工程理论与方法，在国际标准化和互换性的基础上，使整个企业制造系统中的各个子系统分别智能化，并使制造系统形成由网络集成的、高度自动化的一种制造系统。

    智能制造具有自组织、自律、自学习、自维护、集成、人机一体化等特征。

    (4)云制造

    云制造是一种面向服务的高效、低耗，基于知识的网络化智能制造的新模式，融合现在信息化制造技术，云技术、物联网等技术，通过对现有网络化制造与服务技术进行延伸和变革，把各类制造资源和制造能力虚拟化、服务化，并且进行统一、集中的智能化管理和经营的技术。

    云制造所提供的云服务涉及制造过程的全生命周期（产品设计、制造、销售、采购、管理 ），云服务商提供各种服务或服务的组合。 

云制造的运行原理

云制造的体系架构

    (5)协同制造

    协同制造：（Collaborative Production Commerce CPC）。按照CPC的定义：“充分利用Internet技术为特征的网络技术、信息技术，实现供应链内及跨供应链间的企业产品设计、制造、管理和商务等的合作，最终通过改变业务经营模式与方式达到资源最充分利用的目的”。它是21世纪的现代制造模式，它也是敏捷制造、协同商务、智能制造、云制造的核心内容，他们都强调企业间的协同。

    协同制造是基于敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造的生产模式，它打破时间、空间的约束，通过互联网络，使整个供应链上的企业和合作伙伴共享客户、设计、生产经营信息。从传统的串行工作方式，转变成并行工作方式（如下图所示）。从而最大限度的缩短新品上市的时间，缩短生产周期，快速响应客户需求，提高设计、生产的柔性。通过面向工艺的设计、面向生产的设计、面向成本的设计、供应商参与设计，大大提高产品设计水平和可制造性，以及成本的可控性。有利于降低生产经营成本，提高质量，提高客户满意度。

三、协同制造总体框架

    协同制造将串行工作变为并行工程

四、协同设计

    协同设计：协同设计是指利用计算机技术、多媒体技术和网络技术，支持工作群体成员在共享环境下的协同工作、交互协商、分工合作，共同完成某项任务。它支持多个时间上分离、空间上分布，而工作又相互依赖的协作成员的协同工作。

    实现协同设计需要计算机支持的协同工作（Computer Supported Cooperative Works，CSCW），它是网络化制造工程的核心技术之一，它支持动态企业联盟内分布于不同地域的多功能项目组成员开展基于网络的协同工作，用于选择、评估、发送与接收产品数据，分析技术方案，快捷迅速地完成设计并投入生产。它要解决协调机制，冲突消解机制，通信机制，数据管理，系统的柔性和开放性。

    协同供应链管理：复杂制造业产业链长，制造工艺复杂，供应商和协作单位多，需要创建协同化的环境，即建立供应链网络，在此网络中，供应商、制造商、分销商和客户可动态地共享客户需求、产品设计、工艺文件、供应链计划、库存等信息。任何客户的需求、变动、设计的更改，都可以在整个供应链的网络中快速传播，及时响应。避免了传统管理中的“牛鞭效应”，像上图那样，它们变成了一个同心圆。