摘要:介绍了利用敏捷制造的概念，进行注塑模具开发的初步探索，并构思了模具敏捷制造的框架结构。
关键词:敏捷制造 模具开发 动态联盟
90年代初由美国提出的敏捷制造是建立在CALS—21世纪企业生存与发展平台基础上的一种新的组织制造模式［1］。
基本的敏捷制造方式应该具有RRS特性，即Reconfigurable(可重组的)、Reusable(可重用的)、Scalable(可系列化的)［2］。为实现这种制造方式，决不能采用大而全或小而全的生产方式，必须按照通过组织动态联盟(Virtual Company/Virtual Organization)这样一种新的含有合作和竞争的生产模式来适应持续多变的、竞争激烈的市场需求［3］。对于敏捷制造还有很多理论基础需要研究，但它更多地体现在对于一个企业或行业，在市场经济的条件下如何提高竞争力，创造最大效益的实践中。
本文以车灯注塑模具的开发制造为例，介绍运用敏捷制造模式的实践。
1 背景
哈尔滨工业大学模具技术研究所(简称“哈模所”)具备完善的CAD/CAM/CAE开发研究环境、齐全的数控加工设备，还有一支面向国民经济主战场的高层次开发队伍。近年来，开发了多套汽车、电器、航空方面的注塑模具。
在模具开发的过程中，特别是在为一汽—大众公司设计制造模具时，在设计、组织、生产过程中遇到过很多实际问题。为解决这些问题，自觉不自觉地运用了敏捷制造的概念。反过来通过这些实例认识到在模具开发中开展敏捷制造的必要性和可行性，也对开展模具敏捷制造的研究和实践具有一定的指导意义。
2 异地设计、异地制造
一汽—大众公司生产的捷达汽车于1997年中改型。整车和德国大众公司合作设计，车灯由德国海拉公司设计，车灯注塑壳体及灯罩等不同种类的模具由哈模所设计加工，注塑件由长春海拉车灯有限公司生产，使用单位是一汽—大众公司。从车灯设计完成的1996年12月16日到试件装车仅有75天时间。
制品形状为复杂曲面，采用计算机三维造型直接设计，无法全部用二维图纸表达清楚。所给二维图纸只表示了一个概要，而不能作为设计加工使用，制品原形三维造型由软盘提供。由于需要符合光学特性要求，形状精度和粗糙度要求高，时间及成本条件也很苛刻，因此，如果按照传统方法组织开发，难于按时完成任务。
3 动态联盟的开发组织
模具的加工需要使用多种数控机床和普通机床，虽然数控设备也能完成普通设备的工作(哈模所只有数控设备)，但成本高、效益差，工期也难于保证。除机械加工外，模具还要经渗碳、淬火等多种工艺。另外，还需要很多标准件，大到模架，小至顶针、顶杆。
经分析，这些不能也不应由一个单位以大而全或小而全的形式单独完成，必须实行优化组合、专业协作。同时由于模具生产批量小，一般都是单件生产，至少也是一模多腔，因此，需要根据制品的不同要求确定不同的组合形式，有必要实现动态联盟。
为此，主要以质量、工期、成本为标准，优选和组织了专业化协作的动态联盟，所涉及的厂家商家共10余个。以哈模所为核心有主契约关系的厂家是长春海拉车灯有限公司；有协作关系的厂家有哈尔滨电表厂、风华机械厂、北方模具厂；有采购关系的厂家有阿城模架厂、天津顶杆厂、瑞典—胜百大连办事处、大连皮纹处理厂、瑞典HotRunner；有咨询关系的厂家是日本高田模具；有认证关系的单位有汽车研究所、德国海拉公司、一汽—大众公司，这3家与德国大众公司、长春海拉车灯公司相互之间还有其它协作关系。
4 开发过程及技术
先建立多功能开发小组，在开发的全过程采用并行方式，在整个过程中不仅进行纵向开发而且互相协调。设计为主导先行，在设计过程中尽可能周全地考虑到加工与装配，减少加工过程中的设计修改，以保证工期和降低成本。并行开发方式下的日程。
制品原形是德国海拉公司用CATIA软件生成的三维表面模型，提供了CATIA和IGES两种格式的文件。由于在我们的联盟范围内CATIA软件较少，版本较低，通用程度也较差，因而决定采用IGES格式进行文件转换，先后在AUTOCAD、KADKEY、MSCAM、CADAM等软件进行了转换，但由于版本不同等原因，均未能取得良好的效果，最后在Pro.Engineering和Cimtron软件上转换成功。nextpage
设计编程在586微机的Cimtron软件上进行，直接利用转换的三维模型加上收缩率后，进行动模定模型腔、分型面及电极设计，经过动态仿真，确定了适合加工工艺的程序。
加工分别采用了加工中心、线切割、电火花等数控机床和车、铣、镗、磨等普通机床，数控加工采用微机传输程序，在线全自动加工。
实现了设计、编程及数控加工一体化和无纸化。
加工情报信息的传递，由于条件的限制，与国外公司采用软盘交换的方式，与国内厂家采用软盘交换。外协采用图纸及口头交流。采购主要采用电话、传真等方式。现在与国外及国内大型工厂已可通过Internet进行交流。
5 基于网络的模具敏捷制造的框架
从大的框架而言，敏捷制造是建立在CALS的基础上的，应该是基于网络的面向对象的系统工程。但是，在现实的制造业中，特别是对于我国尚处在幼稚时期的模具行业，不能也不可能先建立完成这些系统后才开展敏捷制造。而应该是RRS的概念，建立基于网络的模具敏捷制造的框架，开发各种实用的数据库，在应用过程中发现问题，解决问题，不断完善。
模具敏捷制造的概念，它分为以下两个层次。
第一层为信息层，作为盟主一方面要利用CGI(common gateway interface公共网关接口)建立自己的数据库系统，以便对应市场的需求。另一方面，利用Internet去寻找市场、盟员，进行采购等，作出决策，按动态联盟的形式参与市场竞争。
第二层是并行方式的工程层，利用并行工程的手法，在动态联盟的基础上开展异地设计、异地制造。在这一层，动态联盟的成员具有计算机集成制造环境当然是最理想的，但也不排斥其他环境下的成员。标准应该是适应市场竞争的TQCS(时间、质量、成本、服务)基准。
根据现实情况及条件，联盟由一个核心和三个层次组成：核心为哈模所，作为盟主，确定并协调实施方法、进度和经费管理，在技术上负责模具整体设计。三个层次：第一层为紧密关系层，主要包括设计、加工、装配等，在这一层的各成员是利益共享，风险共担，一旦确定，则在整个工程中不宜变更；第二层为合作关系层，例如热处理、表面处理等协作工序，在这一层，可按照长期的互惠及信任关系，争取优惠及工期；第三层为松散关系层，如标准件的采购等，主要是货比三家的比较简单的商务交易关系。
就注塑模具而言，为实现基于网络的模具敏捷制造还需要解决以下几项关键基础技术：
通讯基础，应充分利用开发Internet和Intranet。
CAD/CAM/CAE条件，包括不同软硬件的数据交换，各种数据库及CGI的开发。
经营基础，主要需要解决动态联盟的组织者和协调者(即动态联盟盟主)与专业分工协作者(盟员)之间的组织建立、项目分解、利益分配的基准和算法。
6 小结
本文介绍了利用敏捷制造的模式，进行模具开发的初步探索，获得了一些体会，并初步构想了模具敏捷制造的框架。
(1)在异地设计、异地制造的条件下组织了专业化协作的动态联盟。
(2)完成了不同软硬件条件下的数据文件转换，并实现了设计、编程及数控加工一体化和无纸化。
(3)按照并行方式组织开发，并以设计为主导，保证了工期、节约了费用。
(4)信息交流方法有待完善。
(5)模具的敏捷制造应是基于网络的并行工程开发模式。
