浅谈敏捷制造与虚拟制造结合及其应用
一、制造业信息化概述
制造业是国民经济和社会发展的物质基础，是推动国家技术进步的主要力量，是一个国家综合国力的重要体现。发达国家都是从战略高度关注制造业的发展。今天的制造业已经成为同时对物质信息和知识进行处理的产业，制造业的生产、销售和服务包括物流、能量流和信息流，其中信息流是最活跃的，物流和能量流是在信息流的指挥下运作的。
制造业信息化是指充分利用以现代信息技术为代表的高新技术对传统制造产业的渗透、改造和提升，以及在制造业产品全生命周期中，通过信息技术的应用、信息资源的开发、利用、集成和共享，达到企业资源的优化配置，从而提高制造业经济效益和整体竞争力。制造业信息化是将信息技术、自动控制、现代管理和生产制造技术相结合，提高了信息流的速度、质量和准确度，促进了产品的开发设计的创新，企业管理模式的创新和企业间协作关系的创新，减少了资源消耗和环境污染，提高了产品质量和劳动生产率，从而大幅度增强了制造业的核心竞争力。制造业信息化是国民经济信息化的重要组成部分。以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，是提高我国制造业的技术创新能力和核心竞争力、实现我国从制造大国向制造强国转变的必由之路。
二、敏捷制造与虚拟制造概述
敏捷制造是将柔性生产技术、熟练掌握生产技能的劳动力, 与促进企业内部和企业之间相互合作的灵活管理集成在一起, 通过所建立的共同基础结构, 对迅速改变或无法预见的市场做出快速反应。它旨在不可预测的持续变化的环境中使企业具有卓越的自我适应能力, 从而占据主导地位的总体战略, 同时也是对市场需求做出快速响应、快速重组的生产模式; 敏捷制造是一种哲理或管理哲学, 是企业管理的战略性变革。其特征是：制造柔性和成员合作, 制造柔性是敏捷制造的组成部分, 包括人员、设备和软件3 方面的柔性。提高从产品设计、制造和销售全过程的整体柔性, 进而保证敏捷制造系统快速响应、快速重组的能力。制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内生产出低成木、高质量的不同品种产品的能力, 从而去面对市场的挑战。
虚拟制造又叫拟实制造, 它利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真, 以发现制造中可能出现的问题, 在产品实际生产前就采取预防措施, 从而达到产品一次性制造成功,来达到降低成
本、缩短产品开发周期, 增强产品竞争力的目的。虚拟制造技术是一种集计算机仿真、建模技术、计算机图形学、人工智能、并行工程和多媒体技术等多学科技术为一体的综合系统技术。产品、过程的建模和仿真技术是实现虚拟制造的核心。虚拟制造技术( 建模和仿真技术) 包括三个层次: 产品设计、工艺设计和生产控制, 并以模型库和数据库为支撑, 在真实世界里以产品或产品原型和现实制造资源为体现。虚拟产品设计是虚拟制造中的主要支撑技术, 用模型库和数据库为设计人员提供产品设计方案, 并利用产品工艺规则模型、成品模型来优化产品设计, 最终输出新产品模型及相关信息。
三、敏捷制造与虚拟制造结合
随着现今敏捷制造被越来越多的企业所看重、互联网的快速普及和发展、以及现有计算机辅助设计与制造系统、计算机辅助工艺规程的发展，使得敏捷制造与虚拟制造的结合成为可能。敏捷制造与虚拟制造的结合所突显的作用越来越大。
在实施敏捷制造的同时，合理运用虚拟制造可以加快新产品的研发、节省资源减少浪费、大大提升企业的竞争力。敏捷制造以选择合作伙伴组成虚拟公司, 实现信息共享、分工合作, 以增强整体竞争能力, 对市场变化做出快速反应, 在满足用户需要的同时获得良好的经济效益。改变传统大批量生产方式，利用信息技术和先进制造技术来改进生产过程，通过建立共同的基础结构, 将同一公司的不同部门及不同公司的生产过程迅速集成为一个系统, 实现生产过程的改进，对迅速改变或无法预见的消费者要求和市场机遇做出快速响应。通过先进的柔性生产技术、动态的组织结构和高素质的工作人员的集成, 获取企业的长期利益，企业间协同合作, 充分发挥各企业的优势, 针对市场的目标和要求共同合作完成任务。 具有高度的制造柔性, 即制造企业对市场需求迅速转产和快速实现产品多品种、变批量生产的能力。
敏捷制造的核心功能是快速应变, 关键是迅速选择合作伙伴, 建立虚拟企业。虚拟制造技术为选择合作伙伴、设计合作进程及评价可合作性提供技术支持和仿真环境。以虚拟制造为核心的合作伙伴选择技术研究已成为敏捷制造研究的热点问题。
四、敏捷与虚拟制造结合在新型互联网服装制造业上的应用 在当今，网络购物成为一种新型便捷的购物方式。而作为日常生活“衣食住行”必不可少的服装这一方面，在互联网购物中占据了相当大的市场。在大学校园，大学生网购衣服的现象十分普遍。然而网购服装由于广大的消费群体的不同需求而存在一些不足，比如：衣服尺码在到货后才发现不合身、消费者在选择衣服时不知自己穿上看中的衣服后好不好看、以及好不容易看上一件衣服后由于一些细节上的设
计不太喜欢而最终选择放弃，从而花费很多时间在选购上。
针对现有互联网购买服装存在的问题，可以应用敏捷制造与虚拟制造相结合。由一个服装品牌企业牵头，在现有服装制造业的基础上，组建虚拟公司，敏捷地利用可用知识和技术，快速开发新产品，重组资源，组织生产，满足用户“个性化产品”的需要。与现有一般服装企业所不同之处就是，利用敏捷制造与虚拟制造的结合实现让消费者参与到服装制造过程中的设计等阶段。定制全新的服装销售模式。牵头企业将公司现有的服装生产技术、各种参数等信息集成到系统文件库。开发软件技术，使消费者在网络购物之前在软件应用下自行快速设计自己喜欢的服装。快速设计是基于企业将服装整体分解成各个部分，将服装造型设计，结构设计由企业专业设计人士设计录入文件库，结合虚拟制造技术，让消费者根据自己喜好在虚拟制造技术基础上将分散的部分组合在一起。企业根据各个消费者下的订单，由企业制造单元运用敏捷制造与虚拟制造技术，快速实现分解的服装部分重组生产。达到让消费者参与到制造过程的一整套完整自动的服装生产链。
同时随着科学技术的发展和企业应用的进一步深入，服装企业可以建立协同设计环境，实现产品协同开发；并通过将产品的开发流程与供应链管理，客户关系管理等系统进行集成，实现产品的敏捷制造，全面提升企业生产效率，降低生产成本，提升企业的盈利能力和竞争力。加快了企业应用制造业信息化技术的步伐，与此同时，推进了制造业信息化在中国的发展。
五、敏捷与虚拟制造结合在汽车制造业上的应用
汽车在现今社会中变得越来越普遍及重要，现代汽车产品是新技术与先进管理模式相结合的结晶。随着经济的发展和人们生活水平不断提高, 人们对于汽车的需求开始更多地追求多样化、新颖化。消费需求的多样化也迫切要求汽车制造企业生产出顾客满意的产品, 并促使汽车制造企业竞相采用先进制造技术, 以便在最短的时间内、以最好的质量、最低的成本和最优的服务来开发出适应市场需求的新产品,在激烈的市场竞争中谋得生存与发展, 在这种背景下敏捷制造便可以发挥独特的作用。
首先，生产汽车的企业需要敏捷制造的系统集成，企业要有长远的目光，看到信息资源、知识资源的重要价值，合理使用计算机辅助管理系统, 加强对知识资源的网络化建设, 建立企业信息网，最大限度地开发、利用和集成企业内部、供应商、用户以及最终消费者的信息和知识资源。为汽车制造提供完整的信息基础，加快新产品的研发与产品市场推广。其次，在生产汽车的过程中，通过汽车生产动态联盟，各分组完成设计后，运用虚拟制造技术实现汽车建模仿真，检测。同时发展由专用机床和加工中心组成的生产线，提高制造企业的生产能力，实现汽车工业柔性、高效生产。最后，对企业所设计的系列产品实现编制标准件，存入计算机文件管理系
统。企业的典型产品、零部件开发设计, 可以尽量采用系列产品标准件, 实现最大限度地利用现有资源, 达到产品快速投放市场的目的。
在汽车企业生产过程中，有时会出现设计人员的设计产品与加工后产品实现的性能有差别。这可能会造成大的生产事故，以及资源浪费等。针对这一问题，企业可以应用敏捷制造下的虚拟制造技术，实现产品设计建模、仿真。通过虚拟制造仿真模拟产品性能，进行各方面的分析，最终达到合格的产品生产。相信敏捷制造与虚拟制造的结合将在汽车制造业中发挥越来越重要的作用。同时，汽车企业也应积极培养制造业信息化方面的人才，为企业提高竞争力，获得更好的发展。
六、敏捷与虚拟制造结合在加工制造优化上的应用
在现有机械加工制造业中，存在对原材料的浪费、加工效率不高以及理论设计与实际加工存在偏差等不足。针对这些不足，可以运用敏捷制造与虚拟制造相结合来解决机械加工中的一些缺陷。比如在冲压生产中，当对大薄板生产同一小件零件时，在安排加工工艺时，常常会造成材料利用率不高，加工后对材料性能影响。因此，企业可以通过在敏捷制造下开发软件，实现对不同大小板原材料快速反应设计出最优的冲压位置。从而大大节省了板料，实现了柔性生产加工。同时通过将冲压尺寸等数据送入虚拟系统。该系统虚拟冲压过程, 并将受力情况、产品的成型情况及时反馈给产品开发人员，加快生产进程。通过敏捷制造与虚拟制造的结合运用可以解决现有机械加工中存在的不足，优化加工，提高生产效率。
七、小结
实施敏捷制造与虚拟制造结合的过程是制造企业在现有基础上不断提高敏捷性的转变过程。虽然对敏捷制造与虚拟制造具体的实施方法、手段和途径有待于进一步深入的探索, 但是敏捷制造与虚拟制造结合的基本思想和方法可以应用于绝大多数类型的企业, 特别是制造加工企业，实现国内企业间的优势互补，强强联合是可行的。开展面向敏捷制造与虚拟制造结合运用模式的研究，将有利于提高企业新产品的快速设计开发的速度，实现快速制造，解决现有制造业存在的一些缺点，提高生产效率，加快对市场的反应能力，促进企业发展，从而提高企业市场竞争能力。
八、参考文献
[1]席俊杰，吴中，张艳.推进制造业信息化提升产业竞争能力[J].制造业自动化，2004,26(8)
[2]李时椿.论制造业信息化与新型工业化[J].科技管理研究,2007
[3]朱志成.工程机械敏捷制造的探讨[J].水利电力机械，1997
[4]周荣辅，张青，赵俊仙.敏捷制造下汽车生产企业发展研究[J].时代经贸，2008
[5]唐唤清.敏捷制造模式下产品快速设计实现方法[J].机械设计与研究,2005
[6]王晓影,白雷石,严辉,王晶晶.面向家电敏捷制造的PLM系统实施[J].机械设计与制造，2009
浅谈敏捷制造与虚拟制造结合及其应用
一、制造业信息化概述
制造业是国民经济和社会发展的物质基础，是推动国家技术进步的主要力量，是一个国家综合国力的重要体现。发达国家都是从战略高度关注制造业的发展。今天的制造业已经成为同时对物质信息和知识进行处理的产业，制造业的生产、销售和服务包括物流、能量流和信息流，其中信息流是最活跃的，物流和能量流是在信息流的指挥下运作的。
制造业信息化是指充分利用以现代信息技术为代表的高新技术对传统制造产业的渗透、改造和提升，以及在制造业产品全生命周期中，通过信息技术的应用、信息资源的开发、利用、集成和共享，达到企业资源的优化配置，从而提高制造业经济效益和整体竞争力。制造业信息化是将信息技术、自动控制、现代管理和生产制造技术相结合，提高了信息流的速度、质量和准确度，促进了产品的开发设计的创新，企业管理模式的创新和企业间协作关系的创新，减少了资源消耗和环境污染，提高了产品质量和劳动生产率，从而大幅度增强了制造业的核心竞争力。制造业信息化是国民经济信息化的重要组成部分。以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，是提高我国制造业的技术创新能力和核心竞争力、实现我国从制造大国向制造强国转变的必由之路。
二、敏捷制造与虚拟制造概述
敏捷制造是将柔性生产技术、熟练掌握生产技能的劳动力, 与促进企业内部和企业之间相互合作的灵活管理集成在一起, 通过所建立的共同基础结构, 对迅速改变或无法预见的市场做出快速反应。它旨在不可预测的持续变化的环境中使企业具有卓越的自我适应能力, 从而占据主导地位的总体战略, 同时也是对市场需求做出快速响应、快速重组的生产模式; 敏捷制造是一种哲理或管理哲学, 是企业管理的战略性变革。其特征是：制造柔性和成员合作, 制造柔性是敏捷制造的组成部分, 包括人员、设备和软件3 方面的柔性。提高从产品设计、制造和销售全过程的整体柔性, 进而保证敏捷制造系统快速响应、快速重组的能力。制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内生产出低成木、高质量的不同品种产品的能力, 从而去面对市场的挑战。
虚拟制造又叫拟实制造, 它利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真, 以发现制造中可能出现的问题, 在产品实际生产前就采取预防措施, 从而达到产品一次性制造成功,来达到降低成
本、缩短产品开发周期, 增强产品竞争力的目的。虚拟制造技术是一种集计算机仿真、建模技术、计算机图形学、人工智能、并行工程和多媒体技术等多学科技术为一体的综合系统技术。产品、过程的建模和仿真技术是实现虚拟制造的核心。虚拟制造技术( 建模和仿真技术) 包括三个层次: 产品设计、工艺设计和生产控制, 并以模型库和数据库为支撑, 在真实世界里以产品或产品原型和现实制造资源为体现。虚拟产品设计是虚拟制造中的主要支撑技术, 用模型库和数据库为设计人员提供产品设计方案, 并利用产品工艺规则模型、成品模型来优化产品设计, 最终输出新产品模型及相关信息。
三、敏捷制造与虚拟制造结合
随着现今敏捷制造被越来越多的企业所看重、互联网的快速普及和发展、以及现有计算机辅助设计与制造系统、计算机辅助工艺规程的发展，使得敏捷制造与虚拟制造的结合成为可能。敏捷制造与虚拟制造的结合所突显的作用越来越大。
在实施敏捷制造的同时，合理运用虚拟制造可以加快新产品的研发、节省资源减少浪费、大大提升企业的竞争力。敏捷制造以选择合作伙伴组成虚拟公司, 实现信息共享、分工合作, 以增强整体竞争能力, 对市场变化做出快速反应, 在满足用户需要的同时获得良好的经济效益。改变传统大批量生产方式，利用信息技术和先进制造技术来改进生产过程，通过建立共同的基础结构, 将同一公司的不同部门及不同公司的生产过程迅速集成为一个系统, 实现生产过程的改进，对迅速改变或无法预见的消费者要求和市场机遇做出快速响应。通过先进的柔性生产技术、动态的组织结构和高素质的工作人员的集成, 获取企业的长期利益，企业间协同合作, 充分发挥各企业的优势, 针对市场的目标和要求共同合作完成任务。 具有高度的制造柔性, 即制造企业对市场需求迅速转产和快速实现产品多品种、变批量生产的能力。
敏捷制造的核心功能是快速应变, 关键是迅速选择合作伙伴, 建立虚拟企业。虚拟制造技术为选择合作伙伴、设计合作进程及评价可合作性提供技术支持和仿真环境。以虚拟制造为核心的合作伙伴选择技术研究已成为敏捷制造研究的热点问题。
四、敏捷与虚拟制造结合在新型互联网服装制造业上的应用 在当今，网络购物成为一种新型便捷的购物方式。而作为日常生活“衣食住行”必不可少的服装这一方面，在互联网购物中占据了相当大的市场。在大学校园，大学生网购衣服的现象十分普遍。然而网购服装由于广大的消费群体的不同需求而存在一些不足，比如：衣服尺码在到货后才发现不合身、消费者在选择衣服时不知自己穿上看中的衣服后好不好看、以及好不容易看上一件衣服后由于一些细节上的设
计不太喜欢而最终选择放弃，从而花费很多时间在选购上。
针对现有互联网购买服装存在的问题，可以应用敏捷制造与虚拟制造相结合。由一个服装品牌企业牵头，在现有服装制造业的基础上，组建虚拟公司，敏捷地利用可用知识和技术，快速开发新产品，重组资源，组织生产，满足用户“个性化产品”的需要。与现有一般服装企业所不同之处就是，利用敏捷制造与虚拟制造的结合实现让消费者参与到服装制造过程中的设计等阶段。定制全新的服装销售模式。牵头企业将公司现有的服装生产技术、各种参数等信息集成到系统文件库。开发软件技术，使消费者在网络购物之前在软件应用下自行快速设计自己喜欢的服装。快速设计是基于企业将服装整体分解成各个部分，将服装造型设计，结构设计由企业专业设计人士设计录入文件库，结合虚拟制造技术，让消费者根据自己喜好在虚拟制造技术基础上将分散的部分组合在一起。企业根据各个消费者下的订单，由企业制造单元运用敏捷制造与虚拟制造技术，快速实现分解的服装部分重组生产。达到让消费者参与到制造过程的一整套完整自动的服装生产链。
同时随着科学技术的发展和企业应用的进一步深入，服装企业可以建立协同设计环境，实现产品协同开发；并通过将产品的开发流程与供应链管理，客户关系管理等系统进行集成，实现产品的敏捷制造，全面提升企业生产效率，降低生产成本，提升企业的盈利能力和竞争力。加快了企业应用制造业信息化技术的步伐，与此同时，推进了制造业信息化在中国的发展。
五、敏捷与虚拟制造结合在汽车制造业上的应用
汽车在现今社会中变得越来越普遍及重要，现代汽车产品是新技术与先进管理模式相结合的结晶。随着经济的发展和人们生活水平不断提高, 人们对于汽车的需求开始更多地追求多样化、新颖化。消费需求的多样化也迫切要求汽车制造企业生产出顾客满意的产品, 并促使汽车制造企业竞相采用先进制造技术, 以便在最短的时间内、以最好的质量、最低的成本和最优的服务来开发出适应市场需求的新产品,在激烈的市场竞争中谋得生存与发展, 在这种背景下敏捷制造便可以发挥独特的作用。
首先，生产汽车的企业需要敏捷制造的系统集成，企业要有长远的目光，看到信息资源、知识资源的重要价值，合理使用计算机辅助管理系统, 加强对知识资源的网络化建设, 建立企业信息网，最大限度地开发、利用和集成企业内部、供应商、用户以及最终消费者的信息和知识资源。为汽车制造提供完整的信息基础，加快新产品的研发与产品市场推广。其次，在生产汽车的过程中，通过汽车生产动态联盟，各分组完成设计后，运用虚拟制造技术实现汽车建模仿真，检测。同时发展由专用机床和加工中心组成的生产线，提高制造企业的生产能力，实现汽车工业柔性、高效生产。最后，对企业所设计的系列产品实现编制标准件，存入计算机文件管理系
统。企业的典型产品、零部件开发设计, 可以尽量采用系列产品标准件, 实现最大限度地利用现有资源, 达到产品快速投放市场的目的。
在汽车企业生产过程中，有时会出现设计人员的设计产品与加工后产品实现的性能有差别。这可能会造成大的生产事故，以及资源浪费等。针对这一问题，企业可以应用敏捷制造下的虚拟制造技术，实现产品设计建模、仿真。通过虚拟制造仿真模拟产品性能，进行各方面的分析，最终达到合格的产品生产。相信敏捷制造与虚拟制造的结合将在汽车制造业中发挥越来越重要的作用。同时，汽车企业也应积极培养制造业信息化方面的人才，为企业提高竞争力，获得更好的发展。
六、敏捷与虚拟制造结合在加工制造优化上的应用
在现有机械加工制造业中，存在对原材料的浪费、加工效率不高以及理论设计与实际加工存在偏差等不足。针对这些不足，可以运用敏捷制造与虚拟制造相结合来解决机械加工中的一些缺陷。比如在冲压生产中，当对大薄板生产同一小件零件时，在安排加工工艺时，常常会造成材料利用率不高，加工后对材料性能影响。因此，企业可以通过在敏捷制造下开发软件，实现对不同大小板原材料快速反应设计出最优的冲压位置。从而大大节省了板料，实现了柔性生产加工。同时通过将冲压尺寸等数据送入虚拟系统。该系统虚拟冲压过程, 并将受力情况、产品的成型情况及时反馈给产品开发人员，加快生产进程。通过敏捷制造与虚拟制造的结合运用可以解决现有机械加工中存在的不足，优化加工，提高生产效率。
七、小结
实施敏捷制造与虚拟制造结合的过程是制造企业在现有基础上不断提高敏捷性的转变过程。虽然对敏捷制造与虚拟制造具体的实施方法、手段和途径有待于进一步深入的探索, 但是敏捷制造与虚拟制造结合的基本思想和方法可以应用于绝大多数类型的企业, 特别是制造加工企业，实现国内企业间的优势互补，强强联合是可行的。开展面向敏捷制造与虚拟制造结合运用模式的研究，将有利于提高企业新产品的快速设计开发的速度，实现快速制造，解决现有制造业存在的一些缺点，提高生产效率，加快对市场的反应能力，促进企业发展，从而提高企业市场竞争能力。
八、参考文献
[1]席俊杰，吴中，张艳.推进制造业信息化提升产业竞争能力[J].制造业自动化，2004,26(8)
[2]李时椿.论制造业信息化与新型工业化[J].科技管理研究,2007
[3]朱志成.工程机械敏捷制造的探讨[J].水利电力机械，1997
[4]周荣辅，张青，赵俊仙.敏捷制造下汽车生产企业发展研究[J].时代经贸，2008
[5]唐唤清.敏捷制造模式下产品快速设计实现方法[J].机械设计与研究,2005
[6]王晓影,白雷石,严辉,王晶晶.面向家电敏捷制造的PLM系统实施[J].机械设计与制造，2009