许多文献从不同的角度对敏捷制造进行了研究，提出了各不相同的解释，但大都集中在对敏捷制造一般概念性的论述，如何构造并实现敏捷制造的研究则不多。这里在对已有研究成果进行总结分析的基础上，对敏捷制造系统（AMS）的体系结构进行研究，如图20-9所示。敏捷制造系统的体系结构由概念、使能器、基础设施三层组成，其中敏捷制造概念是敏捷制造系统的核心，敏捷制造使能器是概念实现的手段和方法，而敏捷制造基础设施是实施敏捷制造使能器的支撑外结构网络。

图20-9 敏捷制造系统的体系结构

1.敏捷制造的概念层

敏捷制造系统是企业实现敏捷的生产经营哲学和制造方式。它的内涵相当丰富，其核心概念如下：

（1）需求响应的快捷性。需求响应的快捷性是敏捷制造最本质的特性之一，其内涵不仅包括对当前需求的快速响应能力，而且包括对未来需求的快速适应能力；不仅包括快速开发、生产、递交用户所需的产品，而且包括快速提供满足用户要求的价值。

（2）制造资源的集成性。敏捷制造不仅强调通过BPR进行企业内部业务流程的重组，打破企业内部传统的职能限制，实现内部制造资源的集成，而且强调通过网络流程重组进行企业外部网络的再设计，实现外部资源的集成。

（3）组织形式的动态性。VE（虚拟企业）是敏捷制造的一般组织形态，是为实现一个市场机会，而将拥有实现该机会所需资源的若干企业的相应资源集成起来，组成的一个网络化分布式的动态组织。它随任务的产生而产生，随任务的结束而结束。由于VE的这些特点，使得敏捷制造的组织具有高度的开放性、规模可调性、可重构性。

4）人力资本的柔性。敏捷制造十分重视人的作用，为适应VE环境下团队工作方式的要求，敏捷制造要求员工具有多方面的知识和技艺，使其员工具有更广泛的适应能力。

（5）利益机制的“共赢”性。敏捷制造追求与VE中全体成员，包括用户、员工、供应商、分销商甚至竞争者，建立一种“共赢”的关系。虽然企业经营追求的是利润/市场份额，但这种追求必须建立在有利于共同生存和发展的忠诚、信任和诚实的基础上。如果用户感到受欺骗、员工感到被剥削、供应商和经销商感到被操纵、竞争者感到不公平，则VE将瓦解。VE成功的唯一基础是一种“共赢”的精神、互利互惠的精神、对待一切事务的公平精神。

（6）产品/生产过程的重组性。由于敏捷制造面对的是一个不断变化和不可预测的市场环境，为实现快速响应该市场变化的要求，敏捷制造强调其产品和生产过程应能根据需要进行快速的重组。为此，敏捷制造的产品和生产过程应做到模块化、系列化、可重用和可插接。

（7）工作机制的协同性。VE是一种分布式组织，其成员可以分布于世界不同的地方。为保证任务准时、有效地完成，敏捷制造强调VE按工作团队方式工作，并且授予工作团队一定的权限，使其具有自主能力，通过分布式的信息网络实现相互之间的协同作业。

（8）控制机制的分布性。敏捷制造用分布式的控制机制，借助分布式信息网络，实现对敏捷制造作业和任务的监督控制。

2.敏捷制造的使能器层

使能器是实现敏捷制造的要素、技术、方法和模型的统称。为实现上述概念需要的使能器有以下七个方面：

（1）虚拟企业（VE）构造。VE是为了快速响应变化的市场需求而提出的一种网络化分布式动态组织，是敏捷制造系统的组织描述。VE的理论基础是，一个单一的组织不可能拥有实现市场需求所需的全部资源，因此，在VE中一个产品的设计、生产和营销的每一个功能可能是由分布在全球各地的许多不同的成员组织来完咸的。也就是说，VE的每一个成员组织各自以自己的核心能力加入VE中，共同实现统一的市场机会，一旦该市场机会结束，VE则随之解体，VE成员组织即返回到原来的组织状态。可见，VE是分布式的、动态的，是易组合、易解散的，是各成员组织的核心能力的集成。VE的这些特点，一方面为实现敏捷制造的目标提供了组织基础，另一方面也使VE的构造、协调、集成和控制变得复杂。

在VE构造时需考虑的主要因素，包括成员组织核心能力的识别，成员组织间文化、业务流程的融合，组织的结构与协调，核心能力的集成，产权的法律保护等。VE构造的绩效可以从成员组织核心能力识别速度、新产品开发时间、技术水平、创新能力、柔性、交货绩效、质量水平、库存水平、获利能力、VE形成时间等方面进行评价。

（2）分布式工作团队。分布式工作团队是VE组织形态下的一种必然的工作机制，它支持敏捷性并承担实现快速进入全球市场的责任。分布式工作团队的工作机制打破了传统按职能分工的运作机制，跨越了职能的障碍，增强了工作的灵活性和应变能力。

（3）快速合作关系。在VE中，合作关系形式为公司提供了新的技术与产品、关键资源、新的市场与核心能力。合作关系构造应先于VE构造。构造合作关系需要借助各种信息技术、组织再造和员工培训与教育等来实现。合作关系构造要求对作为合作对象的合作公司的战略和运作机制进行分析，它包括以合作公司竞争战略为基础的、战略的统一和核心能力的集成。合作关系构造是VE构造的一个子功能，两者使用的技术/指标基本相同，强调合作关系构造的目的在于突出它在敏捷制造中的重要作用。

在敏捷制造中，战略合作关系对快速响应市场需求起着重要作用，VE中成员组织行为的协调和集成是VE经营成功的基础。借助VE实现的竞争优势取决于VE中每个成员相互之间能力的互补性和核心优势的集成能力。在构造合作关系时需进行文化的一致性、市场理念的相融性、分销渠道规模、新技术情况、产品开发时间和成本、柔性、库存周转率、研究与开发成本、新产品市场份额、产品生命周期等要素分析。

（4）并行工程（CE）。在敏捷的环境中，需要有快速响应的制造系统。CE则是一种能缩短产品开发周期，从而加速市场响应的方法。在VE中，CE战略的目标是实现CAE（计算机辅助工程）/CAD/CIM与制造的结合，在产品设计时就考虑制造问题，从而删除设计和制造环节许多不增值的活动，使系统能快速响应市场需求的变化。

在CE环境下，设计和制造工程师们可以应用功能分析、CAM工具、有限元分析、优化设计、价值工程、工效学设计、可靠性设计、田口方法等工具和技术改进产品开发过程。在虚拟/分布式制造环境中，应用CE和面向对象系统建模方法进行信息系统的集成，可实现在该虚拟/分布式制造系统设计阶段或产品设计阶段消除不增值活动的目的。此外，CE还能用于合作关系的选择、快速合作关系构造、快速原型、组织再造、VE流程再造。

（5）集成设计/生产/经营信息系统。在VE环境中为经济地实现系统的可重置性，要求对制造实体进行统一的软件描述，系统信息必须以各种实体都能有效理解的标准形式进行组织。为实现敏捷制造有效生产控制，制造信息系统必须能存取各种数据资源。(www.daowen.com)

在VE中，由于成员公司分布在不同地点，加大了信息系统集成的复杂程度。每个成员公司可能都有用于作业控制的控制系统，都需要与其他成员公司的系统相连接，而由于存在语言、系统和使用技术等方面的差异，带来了数据访问、格式、转换、传输等许多问题，造成大多数现有系统之间不能直接连接或只能部分集成，因此，有必要建立一个通信网络实现各种生产作业信息的交换，手段有多媒体、互联网、电子商务等先进信息技术。

（6）快速原型。原型是一个产品的最初形式。这种形式不必具有最终产品的所有特性，只需具有进行产品某些方面（如形象的、物理的、功能的）测试所需的关键特性。借助于计算机快速原型技术，如CAD/CAE和CE，能减少产品开发时间和设计阶段的不增值活动，因此，快速原型技术是敏捷制造的主要使能器之一。虚拟原型（VirtualPrototyping，VP）是基于计算机环境下设计构造的产品最初形式，是产品的一种基于计算机的描述而不是物理上的真实形式，目的在于便于用户对产品进行观察、分析和处理。用VP代替物理原型可以大大减少原型成本，减少从设计到制造、测试的时间，同时确保设计人员能迅速地知道设计出现错误。创建VP的主要步骤是设计、可制造性分析和再设计。

（7）电子商务。电子商务是指利用先进的信息网络从事商务处理。EDI以标准的电子形式实现了在计算机系统之间商业信息的通信，已成为世界范围组织之间相互进行电子商务交流的标准。EDI的应用正在不断增长。由于用户和供应商之间密切的相互作用是敏捷制造的基础，因此敏捷制造不可避免地要采用电子商务来联系地理上分散的用户并处理他们的要求。许多公司已把全球网络和其他创新技术作为参与竞争的有力武器，其应用范围不仅从在usenet（新闻服务器）和万维网上收集材料进行教育和培训到在因特网上建立用于用户服务的业务，而且也渗透到组织内部用以进行信息的有效收集、分发和处理。电子商务通过在线通信系统，如互联网和万维网，能快速直接地收集用户需求，改进响应时间，减少进入市场的时间。对于经营而言，电子商务通过提高订单完成的速度和效率可以大大减少交易成本。此外，通过电子商务可以建立起贸易伙伴之间的共同通信管道使关系更亲密，因此是敏捷制造系统的重要工具。

3.敏捷制造的基础设施层

敏捷制造的基础设施层包括综合运输系统、综合通信网络、商业与服务支持及知识中心。

（1）综合运输系统。综合运输系统（Mu1timodelTransportationSystems，MTS）包括航空运输、高速公路运输、铁路运输、海洋运输和物料处理系统。敏捷制造系统依靠MTS通过高速公路、铁路、海港和机场将分散在VE成员企业间的物料、零件和部件快速、无缝地传送到生产地点，并将装配好的成品加速发运到各地和全球市场。借助MTS，敏捷制造企业能有效地削减库存，减少从物料采购、生产到交货的时间。

（2）综合通信网络。敏捷制造企业需要综合通信网络获取市场信息和订单、调整产品设计和生产活动、跟踪和管理物料流程、汇集研究与开发信息、更新管理和员工技艺等。将有越来越多的敏捷制造企业借助于各种通信网络进行计算机之间的信息交换，开展产品模拟设计、虚拟原型和并行工程以减少开发成本和时间。

由于新的制造方式如此地依赖于信息系统，因此使用信息系统的敏捷制造企业必须有应用光纤、高速数据交换和卫星地面系统的电子技术方面的能力。除先进的硬件系统外，敏捷制造企业还依赖于跨不同传输模式和兼容EDI的软件系统，在保护专用数据的同时，保证敏捷制造企业信息传输的可靠性和有效性。

异步传输模式、高速交换和数据转换技术将实现局域和广域网络的无缝连接，实现在功能节点之间进行大量产品和过程数据的光纤网络传输，这将进一步促进远程协同产品设计，缩短从概念到产品的时间。

（3）商业与服务支持。敏捷制造系统需要商业和服务支持。敏捷制造企业必须与金融、市场咨询、法律服务、管理咨询等机构保持密切联系，在需要时能快速有效地获得它们的咨询服务和商业与金融支持。这些服务机构对于中小公司尤为重要，因为它们内部常常缺乏满足这些需求的能力。此外，敏捷制造企业为吸引专业经营管理人员和技术人员，需要一系列社会生活设施，包括学校、商业中心和娱乐与文化设施等。

（4）知识中心。知识中心能产生或激发创新，是科学家、工程师和管理人员的可靠来源。不断创新应成为敏捷制造企业的运作标准，使敏捷制造企业避免像其他一些成功的公司那样因自满跟不上新技术的发展而遭淘汰。敏捷制造企业依赖的最重要的知识中心是研究机构、高等院校和咨询机构。

4.敏捷制造的关键技术

敏捷制造的关键技术包括跨企业、跨行业、跨地域的信息技术框架；集成化产品过程设计的模型和工作流控制系统；企业资源管理系统和供应链管理系统；设备、工艺过程和车间调度的敏捷化等，如图20-10所示。

（1）基础技术——计算机集成制造（CIM）技术。CIM技术是一种组织、管理与运行企业的技术，它借助计算机硬软件，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全过程中有关人、技术、经营管理三要素及其信息流与物流有机地集成并优化运行，以实现产品高质、低耗、上市快，从而使企业赢得市场竞争。它为提供敏捷制造的集成环境打下了坚实的基础，是敏捷制造的基础技术。同时，比较两者的内涵可以发现，它们的思想有许多的相同之处，因此有人将敏捷制造看成CIMS发展的新阶段。

图20-10 敏捷制造的关键技术

（2）环境技术——网络技术。实现敏捷制造，企业需要具有通信连通性，因此，网络是必不可少的。企业的敏捷化变革应按照企业网——全国网——全球网的步骤建立、实施网络技术，利用企业网实现企业内部工作小组之间的交流和并行工作，利用全国网、全球网共享资源，实现异地设计和异地制造，及时建立最佳的动态联盟。基于网络的企业资源计划管理系统和商品供应链系统都将为敏捷制造的实施提供必需的信息。

（3）统一技术——标准化技术。以集成和网络为基础的制造离不开信息的交流，交流的前提是有统一的交流规则，这就是标准化的工作。当前企业在制造活动中各行其是，统一规范化的思想仍有待强化。认真贯彻执行电子数据交换标准（EDI）、产品数据交换标准（STEP）及超文本数据交换标准（SGML）等，是进入国际合作大环境，参加跨国动态联盟的前提。

（4）虚拟技术——模拟和仿真技术。敏捷制造通过动态联盟和虚拟制造来实现，因而对产品经营过程并行建模和仿真，采用基于仿真的产品设计和制造方法是十分必要的。另外，作为敏捷制造在产品设计和制造过程中的主要手段之一的虚拟原型系统，也是以模拟和仿真技术为基础的。

（5）协同技术——并行工程技术。并行工程技术是对产品及相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化技术。该技术要求产品设计人员在设计一开始就考虑到产品全生命周期（从概念形成到产品报废）中的所有因素，包括质量、成本、速度、进度及用户要求等。并行工程通过组成多学科的产品开发小组协同工作，利用各种计算机辅助工具等手段，使产品开发的各阶段既有一定的时序又能并行。同时采用由上、下游因素共同决策产品开发各阶段工作的方式，使产品开发的早期就能及时发现产品开发过程中的问题，从而缩短开发周期，降低成本，增强对市场的敏捷度。

（6）过程技术——工作流管理技术。动态联盟是面向具体产品而动态创建的虚拟公司，其组织结构的临时性和动态性，加上产品研制过程的创新性和协同特性，在很大程度上决定了动态联盟的管理将采用或者基于项目管理的方式来进行。能够有效支持企业业务重组、业务过程集成、项目管理和群组协同工作的工作流管理技术，对于实施动态联盟具有重要的支持作用。另外，工作流管理系统还可以作为企业间信息集成的使能器，基于网络和基于邮件方式的工作流管理系统可以为企业灵活地组建动态联盟和实现信息交换发挥重要作用。