当前，制造业正朝着精密化、自动化、柔性化、信息化、集成化和智能化的方向发展，随着这种发展趋势，涌现出许多先进制造技术，诸如计算机集成制造技术、信息网络技术、自动化技术、现代管理技术和智能制造技术等，以提高制造业产品市场竞争力为目标的科技进步与企业改造工程的成功实施。这不仅仅是技术问题，而是先进的制造技术必须在与相匹配的制造模式中运作才能收到良好效果的，因此，对先进制造模式的研究势在必行。
先进的制造模式
并行工程
1988年美国国防分析研究所(IDA)的R.I.Winner提交了题为“并行工程(Concurrent Engineering简称CE)在武器系统采购中的作用”的研究报告中提出了并行工程的概念。并行工程的定义是：集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法。这种方法要求产品开发人员在设计一开始就考虑，在产品的整个生命周期中，从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划、用户要求等。为了了解并行工程的内涵，要注意以下几个问题：
(1)CE是关于设计过程的方法，它要在设计过程中全面地考虑到相关过程的各种问题，但不包含制造过程等其它过程。相反，强调在生产前完成全部设计。
(2)CE不要求设计和生产并行进行或交*地完成设计和制造任务，而是指对产品及其下游过程进行并行设计，CE不能随意消除一个完整工程过程中现存的、顺序的、向前传递信息的任一必要阶段。
(3)CE的技术构思是对设计过程的集成，它是企业集成的一个侧面，不是超出企业集成的一个新概念。
(4)CE不仅是可加工性、可靠性和可维修性设计，还包括产品的美观性、耐用性甚至产品报废后可处理性等更多需求的设计，其目的是优化设计。
CE改变了制造业的企业结构和工作方式，实施CE的企业可达到以下目标：通过缩短设计周期，减少再设计工作量，在设计阶段不仅设计产品，同时与生产有关的方法、计划等均要确定，因而能缩短产品的制造周期，使产品投入市场的时间缩短；CE强调产品设计和过程设计，以达到优化生产过程，提高产品质量；CE是为了降低产品在整个生产周期中的消耗，包括设计、制造、装配、检验和维修等的消耗，因此能降低成本；CE与顺序工程比较，在产品质量、生产成本、生产柔性和产品创新等方面均占优势，因此能增强市场的竞争能力。
为了成功实施并行工程的生产模式，除了要依靠现有科技成果、鼓励创新之外，还要加强基础理论与技术的研究，其中CAX(CAD、CAM、CAPP、CAE等的简称)和DFX(面向性能DFP、装配DFA、制造DFM、分析DFE、测试DFT、质量DFQ、成本DFC、服务DFS等的简称)是并行工程的关键技术；另外，还要加强CE过程的建模与仿真，加强数据管理，加强综合协调技术等。目前，国内一些有关这方面的专家学者基于并行工程的内涵，开展面向并行工程的自动工艺过程设计和并行制造方法的研究，探讨并行工艺设计和并行制造实施策略。
精良生产
精良生产(Lean Production简称LP)是美国麻省理工学院(MIT)于1989年和1990年出版的《美国制造业的衰退及对策——夺回生产优势》和《改变世界的机器》两本专著中提出LP的概念，实际上在这之前，日本在这方面已经作了大量工作。
LP是一项在生产实践中总结出来的新技术，其特征是
(1)重视客户的需求，以最快的速度和适宜的价格提供质量优良的适销产品去占领市场，并向客户提供优质服务。
(2)重视企业职工的作用，强调一专多能，推行小组自治工作制，赋于每个职工有一定的独立自主权，运行企业文化。
(3)精简一切生产中不创造价值的工作，减少管理层次，精简组织机构，简化产品开发过程和生产过程，减少非生产费用，强调一体化质量保证。
(4)精益求精，持续不断地改进生产，降低成本，力求达到零废品、零库存和产品品种多样化。
实现LP有四项基本支持技术：
(1)成组技术（Group Technology简称GT)是基础。应用GT方法可将原生产系统的老模式改变成流水型和单元型的新模式，可使企业工作简化和有序化。
(2)适时生产(Just in Time 简称JIT)是LP发展的核心。JIT以市场需求为驱动，按质、按量和按时提供市场需求产品，达到低成本、高质量和高效率。
(3)全面质量管理(Total Quality Management简称TQM)，LP要求企业职工重视产品质量，不仅要产品合格，而且要求不断提出新的改进方案，改进质量，做到尽善尽美。
(4)并行工程实施对LP的作用主要反映在产品设计中。
国内一些企业应用精良生产原理，通过实践已经取得了良好的效果。如在上海大众发动机厂，根据该厂的实际情况，对主要零件加工，贯彻JIT原则，从根本上改变了传统的管理思想和管理方法，按用户要求，按质、按量、按品种和按期交货，形成零废品、零库存，并杜绝一切浪费。
敏捷制造
1988年美国通用汽车公司(GM)与里海(Lehigh)大学共同提出了一种新的制造企业战略——敏捷制造(Agile Manufacturing 简称AM)。目前世界各国都有人在研究AM，尚没有公认的定义。在美国敏捷制造的提出者认为：AM被定义为能在不可预测的持续变化的竞争环境中使企业繁荣和成长，并具有面对由顾客需求的产品和服务驱动的市场作出迅速响应的能力。一个AM企业要具有多种能力，包括企业间联作集成、高度制造柔性、快速制造和人力资源最优使用等。
AM的特征是：
(1)企业间联作集成 充分发挥各企业的长处，针对限定市场的目标要求，共同合作完成任务，任务完成后联作解体，再依需求组织新的联作。参与联作的企业能实施信息通信网络技术，进而在建成信息高速公路的前提下，使产品设计、制造技术及数据共享，才能更好的联作开发、联作设计及联作制造。
(2)具有高度的制造柔性 制造柔性是指制造企业对市场要求迅速转产和实现产品多品种变批量的快速制造。快速制造不仅涉及工艺及装备，也涉及生产组织及管理，需要继续加大研究开发力度。
(3)充分发挥企业职工的作用 不断提高企业职工的素质和教育水平，优化人机功能分配是企业取胜和成功实现AM的必要条件。
目前国内有关这方面的专家学者，应用AM的机理提出了“敏捷制造模式下的单元化制造”、“敏捷企业组织设计研究”等来充实和完善AM理论，走适合我国国情的AM道路。
敏捷制造思想提出不久，目前尚未发现成熟的称为“敏捷制造”的企业，但AM的机理是实现先进制造企业的模式之一，前景看好。
虚拟制造
当今制造业之间的竞争越来越激烈，根据企业竞争的需要，在强调快速和柔性的前提下，于80年代提出了虚拟制造(Virtual Manufacturing简称VM)的概念，90年代得到重视和发展。
虚拟不等于虚幻、虚无，虚拟是对真实制造过程的动态模拟。VM是一种新的制造技术，它以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持，在产品设计或制造实现之前，就能使人感到未来产品的性能或制造过程状态，从而可以提前作出决策与优化实施方案。 虚拟制造是一个处在发展中的新概念，目前还没有统一的定义。根据研究不同侧重点可将VM分成：
(1)以设计与制造为中心的VM，其目的是通过“制造仿真”来优化产品设计及工艺过程的。
(2)以生产为中心的VM，其目的是方便快捷评价生产计划、检验工艺流程和资源状况等，从而优化制造环境配置和生产供给计划。
(3)以控制为中心的VM，是将仿真能力增加到控制模型中，提供对实际生产过程仿真的环境。其目的是优化制造过程，改进制造系统。虚拟制造技术实际上是一种软件技术，是在计算机上制造数字化产品，经过模拟仿真对产品外形设计、布局设计、加工及装配过程仿真，在此基础上再制造出真实产品。虚拟制造技术可以虚拟产品制造环境、虚拟生产过程、虚拟生产产品以及虚拟制造企业。
虚拟企业是敏捷制造的动态组织形式，当市场有新的机遇出现时，围绕新产品开发，通过选用不同的公司，不同地点的工厂，重新组织一个新公司。该公司在运行之前，必须分析组合是否最优，能否协调运行，以及对投产后的效益及风险进行评估。这种联作公司称为虚拟公司，或者称为动态联盟，它实质是不同企业间的动态集成，随市场机遇的存亡而聚散。虚拟公司成员可以共享各种技术信息和产品数据，通过信息高速公路选取有关技术信息。
VM的关键技术可分为两个方面：一方面偏重于计算机科学以及虚拟现实(Virtual Reality简称VR)技术，另一方面偏重于制造应用技术，主要是建模、仿真和可制造性评价。
现代制造过程是一个十分复杂的过程，影响因素很多，以计算机技术和信息技术为基础的虚拟制造技术是加速新产品开发的有效手段，因此它是面向21世纪的先进制造模式之一。
智能制造
智能制造(Intelligent Manufacturing 简称IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。IM是将神经网络技术和模糊控制技术等先进制造技术应用于制造业，使制造过程实现智能化；它将信息技术集成进行分析、判断并具有规划自身形为的能力，即自组织能力，因此集成是智能的基础，人工智能是智能制造的高级阶段。目前，智能制造系统是人机一体化智能系统，是采取以人为中心，人与机械一体的技术路线，二者处在平等地位，组成一个系统，各自执行自己擅长的工作，共同认识、共同感知、共同决策和共同工作。
人的思维可划分为抽象思维、形象思维和灵感思维三种方式。人们对抽象思维计算机化做得较多，而对其它两种思维则做得较少，甚至没做。人的思维是上述三种思维的综合物，思维的物化一定要基于对思维本质的认识。因此，在对人的思维本质了解甚少的今天，要想以人工智能系统全面取代制造过程中专家的智能去独立承担分析、判断和决策的任务是十分困难的。
未来的制造业必然是以高度集成化、信息化、柔性化、精密化和智能化为特征的自动化制造系统，尽管智能化制造技术还在探索、研究和开发阶段，但我们可以断定智能制造技术将是21世纪机械科学的发展方向。
我国自行开发的先进制造模式
独立制造岛(AMI)
独立制造岛是上海同济大学张曙教授根据在引进先进技术的同时，必须改革生产组织的角度于1988年提出的先进制造模式。独立制造岛的技术构思是：以成组技术(GT)为基础，以NC机床为核心，强调信息流的自动化和以人为中心的生产模式，要求组织、人员和技术三者有机地集成，面向车间权力下放，综合治理，并以获经济效益为主要目的。
独立制造岛大胆改革了传统的生产模式，应用成组技术，调整机床布局，以开发软件弥补硬件不足，充分发挥计算机自动化管理，共同构成以人为中心，以信息自动化为先导，相对自主的单元化生产系统，投资少，见效快。
这项先进制造模式已在我国的上海、南京和北京的一些企业试点。如北京第二机床厂的“箱体零件独立制造岛”，通过运行提高工艺编制效率8倍，提高机床群效率3倍。又如南京机床厂的“高精度圆柱齿轮独立制造岛”，通过运行节省工时五分之一，精简人员四分之一。
这项研究在国际上得到高度评价。德国波鸿鲁尔大学已同同济大学开展合作研究。
QLRF制造模式
北京清华大学张伯鹏教授和国家自然科学基金委雷源忠高工等人于1995年出版的“机械工程科学技术前沿”一书中提出了面向21世纪的制造模式——QLRF制造模式。
该模式的特征是：面向客户，依靠科技进步，以优质(Qualified)、精良(Lean)、快速(Rapid)、柔性(Flexible)完成制造。它是以1T2G3J4Z的方式运行的，其含意是：1T——一次制造成功；2G——成组技术与分组作业；3J——按质、按量、按时；4Z——零废品、零库存、零污染、零故障。QLRF是以效益为目标，采用计算机控制和决策，应用NC技术把先进的制造技术与高素质的职工和精良生产管理体制结合起来，实现高度集成。柔性制造是QLRF的关键，要保证产品质量，产品在设计和制造阶段就要高度注意，争创名牌产品；注意客户的需求和市场走向，提供优质销售和售后服务，及时反馈客户对产品的反映；推行精良生产，去掉生产中一切多余环节，优化生产管理体制；重视人的作用，同时采用并行工程，制造过程中采用NC、MC机床，建立全面质量保证体系，按质、按量、按时和一次制造成功的方式进行生产。
该制造模式综合了几种先进制造模式的优点，也可以把它看成在我国现有技术基础和企业环境的条件下，先进制造模式的通用公式，是我国面向21世纪的制造模式。
