當前，制造業(yè)正朝著精密化、自動化、柔性化、信息化、集成化和智能化的方向發(fā)展，隨著這種發(fā)展趨勢，涌現(xiàn)出許多先進制造技術，諸如計算機集成制造技術、信息網(wǎng)絡技術、自動化技術、現(xiàn)代管理技術和智能制造技術等，以提高制造業(yè)產(chǎn)品市場競爭力為目標的科技進步與企業(yè)改造工程的成功實施。這不僅僅是技術問題，而是先進的制造技術必須在與相匹配的制造模式中運作才能收到良好效果的，因此，對先進制造模式的研究勢在必行。
先進的制造模式

并行工程
1988年美國國防分析研究所(IDA)的R.I.Winner提交了題為“并行工程(Concurrent Engineering簡稱CE)在武器系統(tǒng)采購中的作用”的研究報告中提出了并行工程的概念。并行工程的定義是：集成地、并行地設計產(chǎn)品及其相關的各種過程(包括制造過程和支持過程)的系統(tǒng)方法。這種方法要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設計一開始就考慮，在產(chǎn)品的整個生命周期中，從概念形成到產(chǎn)品報廢處理的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度計劃、用戶要求等。為了了解并行工程的內(nèi)涵，要注意以下幾個問題：
(1)CE是關于設計過程的方法，它要在設計過程中全面地考慮到相關過程的各種問題，但不包含制造過程等其它過程。相反，強調(diào)在生產(chǎn)前完成全部設計。 
(2)CE不要求設計和生產(chǎn)并行進行或交*地完成設計和制造任務，而是指對產(chǎn)品及其下游過程進行并行設計，CE不能隨意消除一個完整工程過程中現(xiàn)存的、順序的、向前傳遞信息的任一必要階段。 
(3)CE的技術構(gòu)思是對設計過程的集成，它是企業(yè)集成的一個側(cè)面，不是超出企業(yè)集成的一個新概念。 
(4)CE不僅是可加工性、可靠性和可維修性設計，還包括產(chǎn)品的美觀性、耐用性甚至產(chǎn)品報廢后可處理性等更多需求的設計，其目的是優(yōu)化設計。 
CE改變了制造業(yè)的企業(yè)結(jié)構(gòu)和工作方式，實施CE的企業(yè)可達到以下目標：通過縮短設計周期，減少再設計工作量，在設計階段不僅設計產(chǎn)品，同時與生產(chǎn)有關的方法、計劃等均要確定，因而能縮短產(chǎn)品的制造周期，使產(chǎn)品投入市場的時間縮短；CE強調(diào)產(chǎn)品設計和過程設計，以達到優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量；CE是為了降低產(chǎn)品在整個生產(chǎn)周期中的消耗，包括設計、制造、裝配、檢驗和維修等的消耗，因此能降低成本；CE與順序工程比較，在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)柔性和產(chǎn)品創(chuàng)新等方面均占優(yōu)勢，因此能增強市場的競爭能力。
為了成功實施并行工程的生產(chǎn)模式，除了要依靠現(xiàn)有科技成果、鼓勵創(chuàng)新之外，還要加強基礎理論與技術的研究，其中CAX(CAD、CAM、CAPP、CAE等的簡稱)和DFX(面向性能DFP、裝配DFA、制造DFM、分析DFE、測試DFT、質(zhì)量DFQ、成本DFC、服務DFS等的簡稱)是并行工程的關鍵技術；另外，還要加強CE過程的建模與仿真，加強數(shù)據(jù)管理，加強綜合協(xié)調(diào)技術等。目前，國內(nèi)一些有關這方面的專家學者基于并行工程的內(nèi)涵，開展面向并行工程的自動工藝過程設計和并行制造方法的研究，探討并行工藝設計和并行制造實施策略。
精良生產(chǎn)
精良生產(chǎn)(Lean Production簡稱LP)是美國麻省理工學院(MIT)于1989年和1990年出版的《美國制造業(yè)的衰退及對策——奪回生產(chǎn)優(yōu)勢》和《改變世界的機器》兩本專著中提出LP的概念，實際上在這之前，日本在這方面已經(jīng)作了大量工作。
LP是一項在生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的新技術，其特征是 
(1)重視客戶的需求，以最快的速度和適宜的價格提供質(zhì)量優(yōu)良的適銷產(chǎn)品去占領市場，并向客戶提供優(yōu)質(zhì)服務。 
(2)重視企業(yè)職工的作用，強調(diào)一專多能，推行小組自治工作制，賦于每個職工有一定的獨立自主權，運行企業(yè)文化。 
(3)精簡一切生產(chǎn)中不創(chuàng)造價值的工作，減少管理層次，精簡組織機構(gòu)，簡化產(chǎn)品開發(fā)過程和生產(chǎn)過程，減少非生產(chǎn)費用，強調(diào)一體化質(zhì)量保證。 
(4)精益求精，持續(xù)不斷地改進生產(chǎn)，降低成本，力求達到零廢品、零庫存和產(chǎn)品品種多樣化。
實現(xiàn)LP有四項基本支持技術：
(1)成組技術（Group Technology簡稱GT)是基礎。應用GT方法可將原生產(chǎn)系統(tǒng)的老模式改變成流水型和單元型的新模式，可使企業(yè)工作簡化和有序化。 
(2)適時生產(chǎn)(Just in Time 簡稱JIT)是LP發(fā)展的核心。JIT以市場需求為驅(qū)動，按質(zhì)、按量和按時提供市場需求產(chǎn)品，達到低成本、高質(zhì)量和高效率。 
(3)全面質(zhì)量管理(Total Quality Management簡稱TQM)，LP要求企業(yè)職工重視產(chǎn)品質(zhì)量，不僅要產(chǎn)品合格，而且要求不斷提出新的改進方案，改進質(zhì)量，做到盡善盡美。 
(4)并行工程實施對LP的作用主要反映在產(chǎn)品設計中。 
國內(nèi)一些企業(yè)應用精良生產(chǎn)原理，通過實踐已經(jīng)取得了良好的效果。如在上海大眾發(fā)動機廠，根據(jù)該廠的實際情況，對主要零件加工，貫徹JIT原則，從根本上改變了傳統(tǒng)的管理思想和管理方法，按用戶要求，按質(zhì)、按量、按品種和按期交貨，形成零廢品、零庫存，并杜絕一切浪費。

敏捷制造 
1988年美國通用汽車公司(GM)與里海(Lehigh)大學共同提出了一種新的制造企業(yè)戰(zhàn)略——敏捷制造(Agile Manufacturing 簡稱AM)。目前世界各國都有人在研究AM，尚沒有公認的定義。在美國敏捷制造的提出者認為：AM被定義為能在不可預測的持續(xù)變化的競爭環(huán)境中使企業(yè)繁榮和成長，并具有面對由顧客需求的產(chǎn)品和服務驅(qū)動的市場作出迅速響應的能力。一個AM企業(yè)要具有多種能力，包括企業(yè)間聯(lián)作集成、高度制造柔性、快速制造和人力資源最優(yōu)使用等。
AM的特征是： 
(1)企業(yè)間聯(lián)作集成 充分發(fā)揮各企業(yè)的長處，針對限定市場的目標要求，共同合作完成任務，任務完成后聯(lián)作解體，再依需求組織新的聯(lián)作。參與聯(lián)作的企業(yè)能實施信息通信網(wǎng)絡技術，進而在建成信息高速公路的前提下，使產(chǎn)品設計、制造技術及數(shù)據(jù)共享，才能更好的聯(lián)作開發(fā)、聯(lián)作設計及聯(lián)作制造。 
(2)具有高度的制造柔性 制造柔性是指制造企業(yè)對市場要求迅速轉(zhuǎn)產(chǎn)和實現(xiàn)產(chǎn)品多品種變批量的快速制造。快速制造不僅涉及工藝及裝備，也涉及生產(chǎn)組織及管理，需要繼續(xù)加大研究開發(fā)力度。 
(3)充分發(fā)揮企業(yè)職工的作用 不斷提高企業(yè)職工的素質(zhì)和教育水平，優(yōu)化人機功能分配是企業(yè)取勝和成功實現(xiàn)AM的必要條件。
目前國內(nèi)有關這方面的專家學者，應用AM的機理提出了“敏捷制造模式下的單元化制造”、“敏捷企業(yè)組織設計研究”等來充實和完善AM理論，走適合我國國情的AM道路。
敏捷制造思想提出不久，目前尚未發(fā)現(xiàn)成熟的稱為“敏捷制造”的企業(yè)，但AM的機理是實現(xiàn)先進制造企業(yè)的模式之一，前景看好。

虛擬制造
當今制造業(yè)之間的競爭越來越激烈，根據(jù)企業(yè)競爭的需要，在強調(diào)快速和柔性的前提下，于80年代提出了虛擬制造(Virtual Manufacturing簡稱VM)的概念，90年代得到重視和發(fā)展。
虛擬不等于虛幻、虛無，虛擬是對真實制造過程的動態(tài)模擬。VM是一種新的制造技術，它以信息技術、仿真技術和虛擬現(xiàn)實技術為支持，在產(chǎn)品設計或制造實現(xiàn)之前，就能使人感到未來產(chǎn)品的性能或制造過程狀態(tài)，從而可以提前作出決策與優(yōu)化實施方案。 虛擬制造是一個處在發(fā)展中的新概念，目前還沒有統(tǒng)一的定義。根據(jù)研究不同側(cè)重點可將VM分成： 
(1)以設計與制造為中心的VM，其目的是通過“制造仿真”來優(yōu)化產(chǎn)品設計及工藝過程的。 
(2)以生產(chǎn)為中心的VM，其目的是方便快捷評價生產(chǎn)計劃、檢驗工藝流程和資源狀況等，從而優(yōu)化制造環(huán)境配置和生產(chǎn)供給計劃。 
(3)以控制為中心的VM，是將仿真能力增加到控制模型中，提供對實際生產(chǎn)過程仿真的環(huán)境。其目的是優(yōu)化制造過程，改進制造系統(tǒng)。虛擬制造技術實際上是一種軟件技術，是在計算機上制造數(shù)字化產(chǎn)品，經(jīng)過模擬仿真對產(chǎn)品外形設計、布局設計、加工及裝配過程仿真，在此基礎上再制造出真實產(chǎn)品。虛擬制造技術可以虛擬產(chǎn)品制造環(huán)境、虛擬生產(chǎn)過程、虛擬生產(chǎn)產(chǎn)品以及虛擬制造企業(yè)。
虛擬企業(yè)是敏捷制造的動態(tài)組織形式，當市場有新的機遇出現(xiàn)時，圍繞新產(chǎn)品開發(fā)，通過選用不同的公司，不同地點的工廠，重新組織一個新公司。該公司在運行之前，必須分析組合是否最優(yōu)，能否協(xié)調(diào)運行，以及對投產(chǎn)后的效益及風險進行評估。這種聯(lián)作公司稱為虛擬公司，或者稱為動態(tài)聯(lián)盟，它實質(zhì)是不同企業(yè)間的動態(tài)集成，隨市場機遇的存亡而聚散。虛擬公司成員可以共享各種技術信息和產(chǎn)品數(shù)據(jù)，通過信息高速公路選取有關技術信息。 
VM的關鍵技術可分為兩個方面：一方面偏重于計算機科學以及虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality簡稱VR)技術，另一方面偏重于制造應用技術，主要是建模、仿真和可制造性評價。 
現(xiàn)代制造過程是一個十分復雜的過程，影響因素很多，以計算機技術和信息技術為基礎的虛擬制造技術是加速新產(chǎn)品開發(fā)的有效手段，因此它是面向21世紀的先進制造模式之一。

智能制造 
智能制造(Intelligent Manufacturing 簡稱IM)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。IM是將神經(jīng)網(wǎng)絡技術和模糊控制技術等先進制造技術應用于制造業(yè)，使制造過程實現(xiàn)智能化；它將信息技術集成進行分析、判斷并具有規(guī)劃自身形為的能力，即自組織能力，因此集成是智能的基礎，人工智能是智能制造的高級階段。目前，智能制造系統(tǒng)是人機一體化智能系統(tǒng)，是采取以人為中心，人與機械一體的技術路線，二者處在平等地位，組成一個系統(tǒng)，各自執(zhí)行自己擅長的工作，共同認識、共同感知、共同決策和共同工作。
人的思維可劃分為抽象思維、形象思維和靈感思維三種方式。人們對抽象思維計算機化做得較多，而對其它兩種思維則做得較少，甚至沒做。人的思維是上述三種思維的綜合物，思維的物化一定要基于對思維本質(zhì)的認識。因此，在對人的思維本質(zhì)了解甚少的今天，要想以人工智能系統(tǒng)全面取代制造過程中專家的智能去獨立承擔分析、判斷和決策的任務是十分困難的。
未來的制造業(yè)必然是以高度集成化、信息化、柔性化、精密化和智能化為特征的自動化制造系統(tǒng)，盡管智能化制造技術還在探索、研究和開發(fā)階段，但我們可以斷定智能制造技術將是21世紀機械科學的發(fā)展方向。

我國自行開發(fā)的先進制造模式
獨立制造島(AMI) 
獨立制造島是上海同濟大學張曙教授根據(jù)在引進先進技術的同時，必須改革生產(chǎn)組織的角度于1988年提出的先進制造模式。獨立制造島的技術構(gòu)思是：以成組技術(GT)為基礎，以NC機床為核心，強調(diào)信息流的自動化和以人為中心的生產(chǎn)模式，要求組織、人員和技術三者有機地集成，面向車間權力下放，綜合治理，并以獲經(jīng)濟效益為主要目的。
獨立制造島大膽改革了傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，應用成組技術，調(diào)整機床布局，以開發(fā)軟件彌補硬件不足，充分發(fā)揮計算機自動化管理，共同構(gòu)成以人為中心，以信息自動化為先導，相對自主的單元化生產(chǎn)系統(tǒng)，投資少，見效快。
這項先進制造模式已在我國的上海、南京和北京的一些企業(yè)試點。如北京第二機床廠的“箱體零件獨立制造島”，通過運行提高工藝編制效率8倍，提高機床群效率3倍。又如南京機床廠的“高精度圓柱齒輪獨立制造島”，通過運行節(jié)省工時五分之一，精簡人員四分之一。 
這項研究在國際上得到高度評價。德國波鴻魯爾大學已同同濟大學開展合作研究。

QLRF制造模式 
北京清華大學張伯鵬教授和國家自然科學基金委雷源忠高工等人于1995年出版的“機械工程科學技術前沿”一書中提出了面向21世紀的制造模式——QLRF制造模式。
該模式的特征是：面向客戶，依靠科技進步，以優(yōu)質(zhì)(Qualified)、精良(Lean)、快速(Rapid)、柔性(Flexible)完成制造。它是以1T2G3J4Z的方式運行的，其含意是：1T——一次制造成功；2G——成組技術與分組作業(yè)；3J——按質(zhì)、按量、按時；4Z——零廢品、零庫存、零污染、零故障。QLRF是以效益為目標，采用計算機控制和決策，應用NC技術把先進的制造技術與高素質(zhì)的職工和精良生產(chǎn)管理體制結(jié)合起來，實現(xiàn)高度集成。柔性制造是QLRF的關鍵，要保證產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品在設計和制造階段就要高度注意，爭創(chuàng)名牌產(chǎn)品；注意客戶的需求和市場走向，提供優(yōu)質(zhì)銷售和售后服務，及時反饋客戶對產(chǎn)品的反映；推行精良生產(chǎn)，去掉生產(chǎn)中一切多余環(huán)節(jié)，優(yōu)化生產(chǎn)管理體制；重視人的作用，同時采用并行工程，制造過程中采用NC、MC機床，建立全面質(zhì)量保證體系，按質(zhì)、按量、按時和一次制造成功的方式進行生產(chǎn)。
該制造模式綜合了幾種先進制造模式的優(yōu)點，也可以把它看成在我國現(xiàn)有技術基礎和企業(yè)環(huán)境的條件下，先進制造模式的通用公式，是我國面向21世紀的制造模式。