大批量定制生產(chǎn)（masscustomization）作為一種正在迅速發(fā)展的制造模式，正在試圖解決這一問(wèn)題。大批量定制生產(chǎn)采用的基本方法是將定制產(chǎn)品的制造問(wèn)題通過(guò)產(chǎn)品重組和過(guò)程重組轉(zhuǎn)化為或部分轉(zhuǎn)化為批量制造問(wèn)題，即提供給用戶(hù)的是全新的、定制的個(gè)性化產(chǎn)品，而實(shí)際產(chǎn)品則主要由標(biāo)準(zhǔn)的模塊組成。 在大批量定制生產(chǎn)中，機(jī)床行業(yè)承擔(dān)雙重的任務(wù)：（1）制造裝置本身的大批量定制化，這是一種可重構(gòu)的、模塊比的制造裝備。組合機(jī)床及組合機(jī)床生產(chǎn)線已初步體現(xiàn)了大批量定制生產(chǎn)的思想。（2）為其它行業(yè)提供高度柔性、制造成本低廉、能滿(mǎn)足大批量定制要求的制造裝備。在大批量定制生產(chǎn)中，雖然大量采用標(biāo)準(zhǔn)模塊組合成定制產(chǎn)品，但還是要快速和低成本地制造一些的零部件。
rogers等人提出的模塊化制造系統(tǒng)（mps）也是這樣一種高生產(chǎn)率和可重構(gòu)的制造系統(tǒng)，它對(duì)大批量定制生產(chǎn)具有重要意義。
幾種生產(chǎn)模式的比較
機(jī)械制造企業(yè)中常用的生產(chǎn)模式有以下幾種：
（1）剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線：大批量生產(chǎn)中的生產(chǎn)線將生產(chǎn)過(guò)程分得很細(xì)，對(duì)于提高生產(chǎn)率和保證產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義，但系統(tǒng)柔性差，僅局限于少數(shù)產(chǎn)品，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)。顯然這種剛性的、高自動(dòng)化的生產(chǎn)線不適應(yīng)用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品多樣化的需求，不能滿(mǎn)足大批量定制生產(chǎn)的需要。
（2）機(jī)群式車(chē)間：機(jī)群式車(chē)間按工種功能進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)分解和機(jī)床布置。其優(yōu)點(diǎn)是柔性較大，效率不高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，管理復(fù)雜。
（3）組合機(jī)床生產(chǎn)線：與傳統(tǒng)的剛性生產(chǎn)線相比，組合機(jī)床生產(chǎn)線具有較大的柔性，較適合于批量較大的復(fù)雜零件的加工。對(duì)于大批量定制生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)要求來(lái)講，還存在一些問(wèn)題：諸如當(dāng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有較大變化時(shí)，該設(shè)備可能會(huì)過(guò)時(shí)，造成浪費(fèi)；對(duì)批量較小的零件生產(chǎn)并不適合，可能會(huì)使新產(chǎn)品的成本居高不下，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力；設(shè)備的交貨期比較長(zhǎng)，不能快速滿(mǎn)足用戶(hù)的需要。
（4）柔性制造系統(tǒng)：柔性制造系統(tǒng)是一種運(yùn)用系統(tǒng)工程、成組技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)，使多品種、小批量生產(chǎn)達(dá)到整體優(yōu)化的自動(dòng)化加工手段。這是一種采用數(shù)控加工機(jī)床、自動(dòng)化輸出裝置、自動(dòng)更換和貯存刀具、夾具及工件的裝置以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成的可變換多種加工對(duì)象的綜合自動(dòng)化加工系統(tǒng)；是沒(méi)有固定加工順序和節(jié)拍的、在加工某種工件時(shí)能在不停機(jī)調(diào)整的條件下自動(dòng)向另一種工件轉(zhuǎn)換的制造系統(tǒng)。
柔性制造系統(tǒng)存在的問(wèn)題是：投資大、系統(tǒng)復(fù)雜，控制和管理難度大、其柔性限制在一定范圍內(nèi)，只能加工某一大類(lèi)的零件。
（5）單元制造系統(tǒng)和獨(dú)立制造島：?jiǎn)卧圃煜到y(tǒng)和獨(dú)立制造島是將某一類(lèi)零件集中在一起加工，并將加工這類(lèi)零件所需的機(jī)床集中在一起，從而減少物流路線，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，并為工人提供了更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，使工人有更多的自主權(quán)。單元制造系統(tǒng)和獨(dú)立制造島比較適合多品種小批量制造企業(yè)中大量的相似零件的加工制造。
（6）虛擬企業(yè)：為了解決以大批量的效益進(jìn)行定制產(chǎn)品生產(chǎn)的問(wèn)題，美國(guó)的*制造技術(shù)計(jì)劃中將敏捷制造作為美國(guó)的21世紀(jì)制造戰(zhàn)略。
實(shí)現(xiàn)虛擬企業(yè)的生產(chǎn)應(yīng)具備以下基本條件：①已建立起能將正確的信息在正確的時(shí)間送給正確的人的信息高速公路；②已建立起大量的分工合理的專(zhuān)業(yè)化的模塊化企業(yè)；③在社會(huì)上相互信任、相互合作、遵紀(jì)守法的企業(yè)文化占主導(dǎo)地位。
在我國(guó)，短時(shí)期內(nèi)，敏捷制造的方式還不能全面推開(kāi)。對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行的敏捷制造發(fā)展戰(zhàn)略的調(diào)查表明，企業(yè)認(rèn)為對(duì)加工業(yè)務(wù)承包出去存在的問(wèn)題是：運(yùn)輸費(fèi)用較高，增加了產(chǎn)品成本，降低了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力；企業(yè)專(zhuān)業(yè)化分工體系不健全，產(chǎn)品質(zhì)量控制難；交貨期難以控制，管理費(fèi)用高；不講信用，投機(jī)取巧的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。
（7）模塊化制造系統(tǒng)：模塊化制造系統(tǒng)是一種針對(duì)技術(shù)難度一般的產(chǎn)品的新的制造系統(tǒng)，是一種在標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立的“柔性”生產(chǎn)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是，當(dāng)有一個(gè)新產(chǎn)品投產(chǎn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化的模塊可以快速組成一個(gè)新的制造系統(tǒng)，當(dāng)產(chǎn)品生產(chǎn)完成后，組成制造系統(tǒng)的模塊可以拆下來(lái)用于其它新產(chǎn)品的制造系統(tǒng)。而這些標(biāo)準(zhǔn)化的模塊可從一個(gè)貯備有大量模塊的租貨公司租賃。對(duì)于技術(shù)難度一般、批量較小或中等的產(chǎn)品，模塊化制造系統(tǒng)能滿(mǎn)足大批量定制生產(chǎn)的需要，具有高生產(chǎn)率和高柔性的特點(diǎn)。
上述7種生產(chǎn)模式的對(duì)比見(jiàn)下表。從表中可看到，除了剛性生產(chǎn)線外，其它6種制造系統(tǒng)模式都能或多或少地滿(mǎn)足大批量定制生產(chǎn)的要求。這些制造系統(tǒng)都有自己的*產(chǎn)品適應(yīng)范圍。從面向大批量定制生產(chǎn)的角度來(lái)看，模塊化制造系統(tǒng)對(duì)于復(fù)雜程度一般、有一定批量的產(chǎn)品的生產(chǎn)具有較大的優(yōu)勢(shì)，如投資小、效率高、柔性大等；虛擬企業(yè)的基礎(chǔ)——信息高速公路的投資很大，并且加工件的運(yùn)輸費(fèi)用較高，但具有更大的柔性。
表七種生產(chǎn)模式的比較
剛性生產(chǎn)線－機(jī)群式車(chē)間－組合機(jī)床生產(chǎn)線－柔性制造系統(tǒng)－單元制造系統(tǒng)－虛擬企業(yè)－模塊化制造系統(tǒng)
投資：大－中等－較大－大－中等－很大－小
柔性：很?。艽螅械龋螅螅艽螅?
效率：很高－低－高－高－中－高－高
運(yùn)輸成本：低－中－低－低－低－高－低
合理的批量：很大－較小－大－中等－中、?。苄。?、小
合理的產(chǎn)品生產(chǎn)周期：很長(zhǎng)－較短－較長(zhǎng)－短－短－很短－短
零件的復(fù)雜性：復(fù)雜－中等－復(fù)雜－復(fù)雜－中等－復(fù)雜－中等
典型加工零件和產(chǎn)品：標(biāo)準(zhǔn)緊固件－汽輪機(jī)中的大部分零件—汽車(chē)零件－飛機(jī)上的復(fù)雜零件－相似件，如軸類(lèi)件－新產(chǎn)品上的零件－家用電器上的零件
模塊化制造系統(tǒng)的概念
模塊化制造系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的、基本的制造系統(tǒng)模塊進(jìn)行重構(gòu)，快速得到面向定制產(chǎn)品的制造系統(tǒng)，是一種高生產(chǎn)率和高柔性的制造系統(tǒng)。該制造系統(tǒng)具有以下幾類(lèi)模塊：加工基本模塊、模塊化驅(qū)動(dòng)單元、模塊化的刀具和夾具以及可重構(gòu)的控制系統(tǒng)。這些模塊的定義為：
（1）加工基本模塊（pmp:processmachineprimilives）：
主要用于加工和改變?cè)牧系臓顟B(tài)，如擠壓、鉆孔、銑削等?；灸K的功能是與現(xiàn)有的加工設(shè)備相類(lèi)似，但對(duì)于模塊，zui強(qiáng)調(diào)的是遵循、預(yù)定義、示范性和可控制的標(biāo)準(zhǔn)。
（2）模塊化驅(qū)動(dòng)單元（mae：modularactuatorelements）：
主要用于完成執(zhí)行任務(wù)部件的運(yùn)動(dòng)。
（3）模塊化的刀具和夾具（mtj：modulartoolingandjigging）：
這是與加工基本模塊和模塊化驅(qū)動(dòng)單元相匹配的刀具和夾具模塊。
（4）可重構(gòu)的控制系統(tǒng)（ccs:configurablecontrolsystem）：
包括各種模塊化制造系統(tǒng)子系統(tǒng)的程序、指令和同步化的信息網(wǎng)絡(luò)。
模塊化制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是硬件的選擇和任務(wù)的配置，因此需要相應(yīng)的工具。由于制造系統(tǒng)的模塊化，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就可地確定產(chǎn)品制造的可行性、成本和投資的回收等問(wèn)題。
模塊化制造系統(tǒng)通過(guò)建立集成的“準(zhǔn)地（justinplace）”零部件加工和裝配系統(tǒng)，從而可以有效地減少零部件運(yùn)輸、進(jìn)料等工作，消除由此引起的“裝配瓶頸”。而且可顯著減少成本，因?yàn)榱慵倪\(yùn)輸成本常常要占到零件成本的20%。
模塊化制造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)于新產(chǎn)品而言，由于標(biāo)準(zhǔn)的模塊化而帶來(lái)的生產(chǎn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，并和自動(dòng)化相結(jié)合，將幫助顯著縮短生產(chǎn)周期。由于模塊化制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是高度自動(dòng)化的，硬件是模塊的，因此能很快地設(shè)計(jì)和重構(gòu)低成本的生產(chǎn)系統(tǒng)。
模塊化制造系統(tǒng)由于其建立方便、模塊的適應(yīng)范圍廣、可重構(gòu)性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以建立一個(gè)模塊化制造系統(tǒng)的租賃市場(chǎng)。在這一市場(chǎng)中，建立一個(gè)模塊化制造系統(tǒng)租賃公司，該公司準(zhǔn)備了大量的各種不同的制造系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)模塊?？梢韵蛐枰⑿庐a(chǎn)品制造系統(tǒng)（設(shè)備、生產(chǎn)線、裝配線）的企業(yè)提供各種加工基本模塊、模塊化驅(qū)動(dòng)單元、模塊化的刀具和夾具以及可重構(gòu)的控制系統(tǒng)。企業(yè)可以迅速在幾天內(nèi)建立起支持新產(chǎn)品生產(chǎn)的系統(tǒng)。當(dāng)該產(chǎn)品不再生產(chǎn)時(shí)，該模塊化制造系統(tǒng)可以容易地拆除，并將各模塊退回給租賃公司。當(dāng)然還需要一個(gè)設(shè)計(jì)和制造這些模塊的公司。
如何建立模塊化制造系統(tǒng)
模塊化制造系統(tǒng)的制造模式不可能在短時(shí)間內(nèi)完成，在確立模塊化制造系統(tǒng)前，應(yīng)進(jìn)行如下一些準(zhǔn)備工作：
（1）根據(jù)zui終用戶(hù)的需求，對(duì)模塊化制造系統(tǒng)中的各模塊進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)；
（2）建立模塊性能、尺寸和控制的開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)；
（3）在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮到模塊化制造系統(tǒng)方法帶來(lái)的約束要求。產(chǎn)品所有的生產(chǎn)操作盡量滿(mǎn)足“制造和裝配過(guò)程模塊集”規(guī)定的范圍來(lái)執(zhí)行。同樣，應(yīng)盡量避免具有長(zhǎng)周期的制造過(guò)程（如澆鑄），因?yàn)槟K化制造系統(tǒng)的目的是盡可能擴(kuò)大模塊的利用率，以確保資金投入的*率；
（4）開(kāi)發(fā)*的設(shè)計(jì)與分析工具，以便支持設(shè)計(jì)者進(jìn)行與模塊化制造系統(tǒng)相關(guān)的產(chǎn)品快速并行設(shè)計(jì)，確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)滿(mǎn)足由模塊化制造系統(tǒng)帶來(lái)的約束。
模塊化制造系統(tǒng)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過(guò)程選擇的制約條件：
（1）過(guò)程選擇：所有的零部件必須能夠通過(guò)加工基本基元而加工出來(lái)；
（2）周期需求：只要在可能的地方，所有的零部件必須“準(zhǔn)時(shí)（jit）”“準(zhǔn)地（jip）”進(jìn)行制造；
（3）質(zhì)量和可靠性：所有的作業(yè)和過(guò)程的選擇必須力爭(zhēng)具有幾乎100%的可靠性；
（4）操作和裝配：所有的零部件要使用根據(jù)模塊化驅(qū)動(dòng)單元建立的簡(jiǎn)單實(shí)用的單元進(jìn)行處理和裝配；
（5）原材料成本：堅(jiān)決杜絕不必要的昂貴原材料。
模塊化制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)始于從與模塊化制造系統(tǒng)有關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中“提取”信息。用于模塊化制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品描述主要是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析表。
在模塊化制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先要根據(jù)產(chǎn)品批量和產(chǎn)品的復(fù)雜程度確定加工機(jī)器基元的模塊數(shù)。這要求識(shí)別哪一種加工機(jī)器基元導(dǎo)致子裝配線的生產(chǎn)周期低于生產(chǎn)輸出速率所要求的周期。如果一個(gè)加工機(jī)器基元的生產(chǎn)周期太低，則增加加工機(jī)器基元單元的數(shù)量直至達(dá)到所要求的生產(chǎn)周期。模塊化制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖定義了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)（即裝配命令）、裝配過(guò)程和模塊化制造系統(tǒng)生產(chǎn)周期需求得到的加工機(jī)器基元模塊的數(shù)量和排序的順序。
模塊化制造系統(tǒng)對(duì)我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的意義
模塊化制造系統(tǒng)可以滿(mǎn)足過(guò)程集成和系統(tǒng)重構(gòu)的要求。過(guò)程集成強(qiáng)調(diào)的是率，這要求制造系統(tǒng)的集成模塊是一些能完成制造過(guò)程多項(xiàng)任務(wù)的多功能的機(jī)床。系統(tǒng)重構(gòu)強(qiáng)調(diào)的是高柔性，這可以通過(guò)對(duì)機(jī)床設(shè)備和機(jī)床中的一些模塊的重新配置變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。模塊化制造系統(tǒng)能顯著減少產(chǎn)品對(duì)制造系統(tǒng)的功能約束，能通過(guò)減少非加工時(shí)期來(lái)提高生產(chǎn)率，從而使制造系統(tǒng)在未來(lái)的快速的技術(shù)和市場(chǎng)變化中得以生存。
由于模塊化制造系統(tǒng)可以以較低的成本實(shí)現(xiàn)很大一類(lèi)產(chǎn)品的大批量定制生產(chǎn)，因此對(duì)于我國(guó)的制造業(yè)發(fā)展、提高我國(guó)制造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和大批量定制生產(chǎn)的能力具有重要意義。企業(yè)可以通過(guò)對(duì)模塊化制造系統(tǒng)的快速重構(gòu)，迅速轉(zhuǎn)產(chǎn)生產(chǎn)出滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。企業(yè)也可由制造模塊的租賃公司幫助建立模塊化生產(chǎn)線，快速將新產(chǎn)品推向市場(chǎng)。
以前我國(guó)曾搞過(guò)組合夾具，并建立了不少組合夾具站。由于信息傳遞不暢，企業(yè)在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)往往很難迅速知道組合夾具的規(guī)格，如何組合自己所需的夾具以及從何處可迅速得到組合夾具，結(jié)果組合夾具的發(fā)展受到挫折。
模塊化制造系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)將產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模塊化制造系統(tǒng)結(jié)合在一起，并采用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模塊化制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使兩者集成起來(lái)，真正做到面向制造的設(shè)計(jì)。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還可使分布在各地的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和工藝師迅速知道制造系統(tǒng)的模塊類(lèi)型、存放位置、組合方式等信息，知道產(chǎn)品的制造成本。這樣可避免出現(xiàn)類(lèi)似以往組合夾具經(jīng)歷的挫折。