20世纪末，以微电子、信息、新材料、系统科学等为代表的新一代科学与技术的迅猛发展及其在控制领域中的广泛渗透、应用和衍生，极大拓展了制造活动的深度和广度，急剧地改变了现代制造业的产品设计方法、产品结构、生产方式、生产工艺和设备以及生产组织结构，产生一大批新的制造技术和制造模式（见图1-14）。现代制造业已成为发展速度快、技术创新能力强、技术密集和知识密集的部门。
图1-14 制造自动化发展模式及趋势
注：①CIMS：计算机集成制造系统
1）分类角度：制造过程可变性
制造模式按制造过程可变性分为3种：①刚性制造模式。其几乎没有过程可变性。②柔性制造模式。其过程可变性为中等。③快速重组制造模式。其过程可变性为最大。
（1）刚性制造模式。采用流水线或自动生产线进行生产的一种方式，适合大批量、少品种产品。生产线中加工设备和物流设备的功能以及加工工艺都相对固定。
在刚性自动线上，被加工零件以一定的生产节拍、顺序通过各个工作岗位，自动完成零件预定的全部加工过程和部分检测过程。追求高生产率是选择自动生产线最主要的依据。图1-15为汽车后桥齿轮箱加工自动线。
优点：生产率高（任务完成的工序多），设备固定，设备的利用率高，每一产品的成本很低（有效缩短生产周期，取消半成品的中间库存，缩短物料流程，减少生产面积）。
缺点：对市场和用户需求的应变能力较低（系统调整周期长，更换产品不方便）。当加工工件变化时，需要停机、停线并对机床、夹具、刀具等工装设备进行调整或更换（如更换主轴箱、刀具、夹具等），通常调整工作量大，停产时间较长。
图1-15 汽车后桥齿轮箱加工自动线
（2）柔性制造模式。柔性制造模式的特征是工序相对集中，没有固定的节拍，物料的非顺序输送；将高效率和高柔性融于一体，生产成本低；具有较强的灵活性和适应性。柔性制造模式可分为如下两种情况。
①单机柔性（见图1-16）。灵活性体现在不同产品的转换过程中，不需要对设备硬件进行改动，只需要把内置的零件加工程序和刀具、夹具改变即可。适用于小批量、多品种产品的生产。
图1-16 单机柔性
②系统柔性。综合了刚性和单机柔性的优点，适用于中等批量和中等品种的生产情况。在金属制品加工工业中，中等批量、中等品种的情况约占75%。可见，解决这类生产情况问题是制造模式的关键。柔性自动化制造模式原理，如图1-17所示。图1-18为柔性制造单元；图1-19为柔性制造系统。
图1-17 柔性自动化制造模式原理
图1-18 柔性制造单元
1—数控车床；2—加工中心；3—装卸工位；4—龙门式机械手；5—机器人；6—刀库；7—车床数控装置；8—龙门式机械手控制器；9—小车控制器；10—加工中心控制器；11—机器人控制器；12—单元控制器；13和14—运输小车(www.xing528.com)
（3）快速重组制造模式（又称为可重构制造模式）。其基本思想是将制造系统及其子系统按功能划分为若干功能模块，并对模块进行标准化，根据不同的生产对象，从这些标准化后的模块中挑选若干功能模块进行组合，形成适合不同产品和用户要求的制造系统。其优点是可以有效地提高制造系统的适应能力及对市场的响应速度，缩短系统的设计、建造和调试周期，降低成本，有利于提高企业的市场竞争力。
2）分类角度：制造过程利用资源的范围
制造模式按制造过程利用资源的范围可分为3种：①集成制造模式，其强调的是企业内部；②敏捷制造模式，其强调的是企业之间；③智能制造模式，其强调的是全球范围。
（1）集成制造模式：强调企业内部资源的利用。其基本思想是利用计算机软硬件将企业的经营、管理、计划、产品的设计、加工制造、销售及服务等全部制造活动集合成一个综合优化的整体，以提高企业的综合效益。计算机集成制造模式是传统制造技术、自动化技术、信息技术、管理科学、网络技术、系统工程技术综合应用的产物，是复杂而庞大的系统工程。
图1-19 柔性制造系统
集成制造模式的要点是制造过程是一个整体，制造信息必须集成。
（2）敏捷制造模式：强调企业之间资源的利用。其基本思想是为了提高制造系统快速响应市场的能力。各企业应追求局部优势，加强相互联系，以便共同、尽快、最大限度地满足用户需求的变化。当市场上新的机遇出现时，组织几个有关的公司合作，各自贡献特长，以最快速度、最优的组合赢得一个机遇，完成之后又独立经营。
敏捷制造模式思想的出发点：对市场、未来产品、自身状况的分析；强调的是通过企业联合来赢得竞争优势；敏捷是指企业在不断变化、不可预测的经营环境中善于应变的能力。
敏捷性的体现：持续变化性；快速反应性；高的质量标准；低的费用。
（3）智能制造模式：强调的是全球范围。其基本思想是将人工智能融入制造系统的各个环节如订货、产品的设计、生产到市场销售等，通过模拟专家的智能活动，取代或延伸到制造环境中应由专家来完成那部分活动来组织生产以发挥最大生产力的一种先进的生产模式。
制造模式按信息流与物流运动方向分为两种，如图1-20所示，即推动式生产的信息流与物流同向运动；拉动式生产的信息流与物流反向运动。前者的代表是制造资源计划（manufacturing resource planning，MRP），后者的代表是精益生产（lean production，LP）。
图1-20 拉动式生产与推动式生产
（a）推动式；（b）拉动式
（4）推式生产的基本思想：目前信息化制造模式主要是通过制造资源计划或企业资源计划来支持的。基于企业经营目标制定生产计划，围绕物料转换组织制造资源，实现按需按时进行生产。
缺点：会造成库存过剩或在制品、原材料无法保证供应。
（5）拉式生产的基本思想：精益生产指的是在制造过程中贯穿一种零消费的生产理念。它是1990年美国研究总结日本丰田汽车公司准时生产的基础上提出的。精益生产的基本思想是要从原材料采购到产品销售及售后服务的整个企业活动过程中，去掉一切多余的环节，使每个岗位的工作人员都能对产品实现增值。
优点：能够形成追求“零库存”的动态系统。有助于在工序间实现质量保证，迫使生产过程的精心组织。
缺点：要求有重复循环的产品生产环境，生产柔性不够大。缺乏改进过程的中心，所有过程活动一样重要。
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