（企业管理专业论文）现代企业生产制造系统柔性研究.pdf

河北工业大学硕士学位论文 i 现代企业生产制造系统柔性研究现代企业生产制造系统柔性研究 摘摘 要要 新经济时代，激烈的市场竞争已经在全球范围内展开。企业面临着准时交货、提高产 品质量、降低产品成本以及对市场需求做出及时响应的多重压力，这一严峻的形势迫使人 们认识到提升生产制造系统的柔性对企业获取竞争优势具有重要意义。企业生产制造系统 应具有较高的柔性，能以较低的资源成本快速响应客户的需求。 现有评价指标体系的不足主要表现在：对企业柔性的研究多为对企业整体柔性的评价 或对于柔性制造系统的评价，而针对生产制造系统运行状况的柔性评价研究出现缺位现 象，缺乏对于生产制造系统的各环节及相关数据的分析研究。对此，本文以生产管理相关 理论为依据，对企业生产制造系统的运行过程进行深入研究，建立与生产制造过程相匹配 的柔性评价模型。从作业空间（scope） 、转产时间（time）、转产成本（cost）三个维度 构建企业生产制造系统柔性的评价指标体系，并运用三维评价模型和层次分析法对生产制 造系统的柔性进行评价。 本文以亚新科美联（廊坊）制动有限公司的生产作业现场为应用实例，分析公司生产 管理现状，并将生产制造系统柔性三维评价模型应用于该公司的实际生产管理中，深入探 究该公司生产制造系统存在的问题及形成原因，针对问题提出了提高企业生产制造系统柔 性的途径和方法。本文的研究，可以为企业生产制造系统柔性的评价和提升提供相应的指 导，帮助企业获取和保持持续的竞争力，以应对日益变化的市场环境。 关键词：关键词：柔性，生产制造系统，三维评价模型 现代企业生产制造系统柔性研究 ii researchresearchresearchresearch onononon thethethethe flexibilityflexibilityflexibilityflexibility ofofofof manufacturingmanufacturingmanufacturingmanufacturing systemssystemssystemssystems abstractabstractabstractabstract in new economic times ， market competition has spread rapidly all over the world. enterprises are facing various pressures of just in time delivery, improving the product quality and reducing the product cost, and they also have to make immediate responses to the fast changes of the market. this serious circumstance forces people to realize that manufacturing system flexibility has played an important role in pursuing competitive superiorities for the enterprises. so the enterprise needs to control the flexibility of manufacturing system and obtain the fastest reaction capacity for the customization requirement and competition edge. the main manifestations on limitations of traditional performance evaluation system are that they mainly in the flexibility of the whole enterprise or fms pay little attention to the flexibility of manufacturing system and the study of manufacturing systems various links and the correlation data. therefore, using the theory of production management, this paper makes a research on the manufacturing systems process and studies the way to establish the manufacturing system flexibility evaluation model from scope, time and cost. it uses analytic hierarchy process and three-dimensional method to evaluate the manufacturing system flexibility. this paper takes the asimco meilian braking systems (langfang) co, ltd as a real example to apply the model of the here-dimensional of manufacturing system flexibility. in accordance with the current development of production management and the problems existed in this enterprise, puts forward the measure system to improve the flexibility of manufacturing system. this article can be used for indicating the enterprises to appraisal and improve the flexibility of manufacturing system, and help them gain and keep the sustained competence to deal with the changeable market environment. k k k keyeyeyeywords:words:words:words:flexibility, manufacturing system, three-dimensionalappraisalmodel 1 第一章 绪论 1-1 问题的提出 第一章 绪论 1-1 问题的提出 进入 21 世纪，世界经济开始步入知识经济、网络经济和虚拟经济时代。经济环境日趋复杂，企业 经营环境动荡且不确定性加大， 人们的消费已经告别大一统的大众消费时代而进入个性化、 时尚化的消 费时代。市场需求的多样性导致了产品生命周期、形状、质量以及价格等方面的变化，企业竞争的核心 优势也从以前的低成本竞争转变为基于时间的竞争。 卖方市场条件下企业大批量生产中的“生产中心” 的观念已逐渐被买方市场条件下“用户中心”的观念所取代。生产方式的特征也从大批量、单一品种、 统一规格，转变为小批量、多品种、不统一规格。因此，传统的生产模式已经不能满足快速变化的时代 需求。 随着经济全球化、市场化和信息化三大时代浪潮的加速，以及我国经济的快速发展，特别是我国加 入 wto 以后，我国企业的竞争环境发生了巨大的变化。我国作为世界最大的潜在市场，已经成为众多跨 国公司群雄逐鹿的重要场所。国外企业不仅在国内设立商务机构，大规模销售其产品，而且还直接投资 建厂，进行生产和销售，这无疑对我国的制造业构成了巨大的冲击和挑战。 为此， 如何面对持续多变的市场环境而进行有效的响应已成为竞争的焦点， 如何提高企业对环境响 应的柔性适应能力也成为企业界和理论界关注的研究课题。围绕这一主题，各种管理理论从不同方向、 不同角度来阐述增强企业柔性能力的途径和方法。 如： 从生产制造方面、 战略管理方面、 组织结构方面 、 人力资源管理等方面； 同时各种生产管理模式的相继出现对企业柔性的改进和发展起到了很大的促进作 用。 但就目前对于企业柔性的研究而言，还存在着一定的不足。主要表现在：一是，目前对企业柔性的 评价模型多集中在对柔性制造系统的评价上。 这种柔性制造系统由于应用了运货小车， 使得该系统具有 较高的自动化程度，因此其柔性便于测量。但由于这种系统的初始投资比较大，在实际中应用的并非十 分广泛。因此，关于此制造系统柔性的评价模型，对于未应用柔性制造系统的企业的柔性评价具有一定 的局限性。二是，对于企业柔性的评价多从企业整体出发，涉及到企业的生产制造、组织结构、人力资 源管理、市场营销等多个方面。缺乏对于生产制造系统相关数据定量的深入研究，缺乏对企业制造系统 柔性的评价。 因此，本文力图以现场管理为基础，结合生产管理的相关理论，建立企业生产制造系统柔性评价的 综合模型，以其实现对于企业生产制造系统柔性程度的综合评价。 2 1-2 研究目的及研究方法 1-2-1 研究目的 1-2 研究目的及研究方法 1-2-1 研究目的 企业要想在经济全球化、市场竞争白热化中生存与发展下去， 必须能够不断的满足市场需求，因此 提升企业整体竞争力是唯一的出路， 而企业制造系统柔性能力的提升是提高自身竞争力的重要途径。目 前，我国大部分企业还没有对生产制造系统的柔性给予足够的重视；另一方面，生产制造系统柔性的相 关信息很难准确的反馈到管理层， 不能对企业生产制造系统的柔性程度做出相应的分析， 从而对制约生 产制造系统柔性的主要环节进行改进。 因此， 对企业生产制造系统柔性的管理是我国企业生产现场管理 活动的薄弱环节。 基于此本文通过对企业生产系统柔性的研究， 帮助企业加强生产制造系统柔性的评价， 借以提升企业的整体管理水平，增强企业的竞争力。 本文以亚新科美联（廊坊）制动有限公司（以下简称美联制动公司） 为例，从现场管理的角度出发， 研究企业生产制造系统的柔性化程度，以期能为企业生产制造系统柔性的提高提供一些有价值的参考。 本文的研究预计达到以下水平： (1)研究出具有可操作价值的企业生产系统柔性评价模型以及相关的分析方法。 (2)研究成果能为公司管理者提供可操作、可执行的管理方法。 1-2-2 研究方法1-2-2 研究方法 本文主要采用实证分析法和定量分析法，在对相关理论进行梳理的基础上，结合企业实际，构建企 业生产制造系统柔性评价模型。 对企业生产制造系统的柔性进行综合评价， 找出制约企业柔性的主要因 素，探求提高企业生产制造系统柔性的具体运行途径与方法。 （1）实证分析方法。研究企业的生产制造系统的柔性，既需要理论上的指导，又要有具体实践来 验证和充实。本文从现场管理角度入手，结合生产管理相关理论，在参考已有对企业柔性研究的文献资 料的基础上，建立了企业生产制造系统柔性评价指标体系，并通过对相关专家进行深度访谈，最终构建 了企业生产制造系统柔性的评价指标体系， 在此基础上全面系统地研究了该企业生产制造系统的柔性水 平与提升措施。 （2）定量分析方法。论文对企业生产制造系统柔性的研究，需要对企业生产现场的相关数据进行 分析和整理。在研究过程中运用了数理统计法、层次分析法，通过专家访谈的形式对指标权重进行了定 量化处理，使得构建的企业生产制造系统柔性的评价指标体系具有科学性和可操作性。 3 1-3 研究思路、内容及创新点 1-3-1 研究思路及研究内容 1-3 研究思路、内容及创新点 1-3-1 研究思路及研究内容 本论文的研究思路结构图，如图 1.1 所示： 绪论 现场管理理论 生产管理理论 企业生产制造系统 柔性三维评价模型 美联制动公司生产 制造系统柔性实证研究 美联制动公司 提升生产制造系统柔性的措施 结论与展望 问题的提出 相关理论研究 构建研究模型 实证研究 发现问题 提出解决策略 理论逻辑本文结构 总结 图 1.1 本文的研究思路 fig. 1.1 the research route of context 本文共分为六章，具体内容如下： 第一章，论文的绪论部分。从整体上介绍了论文的框架，阐述了问题提出的原因、论文的研究目标 和研究方法、论文研究的思路、内容及论文的创新点。 第二章，相关理论及研究综述。主要包括柔性概念的提出、制造系统柔性化的市场需求；柔性制造 4 系统的特征及发展趋势； 介绍了现场管理的相关理论及典型的生产制造模式， 归纳总结了各种生产模式 的发展脉络及其对企业生产制造系统柔性化的影响； 对柔性评价模型的研究进行综述， 指出了目前柔性 评价模型的不足之处。 第三章， 生产制造系统柔性评价模型的构建。 在对企业生产制造系统柔性评价模型构建需求分析和 构建依据研究的基础上，通过实际调研和专家访谈，建立了企业生产制造系统柔性的评价指标体系， 并 引入三维评价模型和层次分析法对生产制造系统的柔性进行综合评价。 第四章，美联制动公司生产制造系统柔性分析。 用企业生产制造系统柔性三维评价模型对收集的数 据进行分析，验证理论模型。分析企业当前的生产制造系统的柔性水平，寻求其在生产制造系统中存在 的主要制约因素。 第五章， 美联制动公司提升生产制造系统柔性的措施。 针对美联制动公司生产制造系统存在的问题 ， 从优化生产过程、 加强人力资源建设、 更新经营理念三个方面提出了增强企业生产制造系统柔性的具体 措施。 第六章，论文的结论部分，对全文进行总结，对前面各章的研究工作进行了归纳和概括，并指出了 今后研究的方向。 1-3-2 创新点1-3-2 创新点 本文在深入研究企业柔性管理相关理论及相关评价模型的基础上，结合调研单位，从作业空间、 转 产时间、 转产成本三个方面对企业制造系统的柔性水平进行度量， 并建立企业生产制造柔性三维评价模 型， 并据此对企业的生产制造系统进行分析， 提出具体而可操作的提高企业生产制造系统柔性水平的措 施。创新点具体如下： （1）在理论上，构建了企业生产制造系统柔性三维评价模型。针对目前缺乏对企业生产制造系统 柔性的研究，以现场作业系统优化为切入点，结合相关生产管理理论，从转产时间、作业空间、转产成 本三个方面构建了企业生产制造系统柔性的三维评价模型。 比较系统、 全面的评价企业生产制造系统的 柔性水平，是对现有柔性评价模型的一个补充。 （2）在实践上，对美联制动公司生产制造系统的柔性进行实证研究，提出了以市场为导向的动态 对策。根据企业生产制造系统柔性的评价结果，分析美联制动公司存在的提升柔性的主要制约因素， 探 讨促进其生产制造系统柔性提升的相应措施，以增强企业的竞争力。 5 第二章 相关理论及研究综述 2-1 柔性概述 2-1-1 柔性概念的提出 第二章 相关理论及研究综述 2-1 柔性概述 2-1-1 柔性概念的提出 柔性（flexibility）一词在词典中被解释为：柔韧的、灵活的、能适应新环境、可融通的。长期以来 ， 有很多文献就柔性的定义进行过研究，由于人们研究角度不同，对柔性也有不同的定义。有代表性的定 义主要有： mandalbaum 把柔性定义为,柔性是制造系统应付变化的环境或环境带来的不稳定性的能力。通常， 它是指企业生产系统由生产一种产品(或零件)，迅速而经济地转换为生产另一种产品(或零件)的能力 1。 correar 认为柔性是一种缓冲外界环境的波动对系统干扰的能力，亦即一种吸收外生不确定以保持 系统稳定性的能力2。 eppink 认为，柔性是一种组织特征，组织利用柔性能够减少在不可预测的外部变革面前的脆弱性， 或者占据一个能对这种变革做出成功反应的更好的位置。 它不仅是组织被动适应环境的一种能力， 而且 也是组织主动感知世界的一种反应能力3。 克瑞吉南（krijnen）认为，柔性是组织为了保持生存而不断变革自身的能力。这意味着： （1）对 无从预测的环境中的条件和发生的事件的柔性适应； （2） 通过仔细考虑环境中有可能发生的进展而改变 组织，也就是说通过计划来预测这种变革； （3）为了影响环境，组织不断进行各种活动4。 阿克和马什卡雷尼亚什（aaker&mascarenhas）认为，柔性是一种战略选择，是组织对实质性的、 不确定、快速发生的并对组织绩效有深远影响的环境变革的适应能力。并认为多元化、投资于未经充分 利用的资产、减少专用性承诺等是实现柔性的主要方法5。 upotn定义柔性为：“组织以最小的时间代价、精力代价、成本代价和业绩损失（对环境变化）做出 相应调整或反击的能力”。同时认为相对于技术因素而言，制造系统的柔性更多地依赖于人6。 slack 认为柔性具有范围、时间和费用三方面的含义，也就是柔性价值主要体现在柔性设备使用寿 命长，可生产的产品范围广,相应带来的效益大；产品的转换时间快和推出市场的时间早，较之刚性生 产系统，获得的额外利益大；产品的转换成本小，所获得的利益大。如果一个生产系统满足了这三方面 的要求，则这个生产系统的柔性大。他认为，系统柔性可在三维空间中度量：即状态范围维、状态转移 费用维和状态转移时间维7。 刘英姿提出柔性能力包括缓冲能力、适应能力和创新能力；柔性的表现形态包括潜在柔性、可实现 柔性和现实柔性。而柔性的能力构成与柔性的表现形态之间存在如下的关系： （1）当需求小于现实柔性 时，柔性表现为以不变应变的缓冲能力； （2）当需求大于现实柔性时但小于可实现柔性时，柔性表现为 随机应变的适应能力； （3）当需求大于可实现柔性时，意味着系统应增强潜在柔性，柔性表现为主动求 6 变的创新能力8。 万伦来则更进一步提出柔性的学习创新观， 认为追求最大经济利润是企业发展柔性的动力； 适应变 幻多端的市场环境是企业发展柔性的压力；持续学习、不断创新是企业保持持续柔性的必由之路。他认 为企业柔性是指企业具有不断学习、开拓创新，系统地、持续地整合内外资源以对付环境变化和挑战的 一种能力9。 综上所述，环境的“变化”和“不确定性”的存在客观上要求系统具有一定的适应环境变化和处理 各种不确定性的能力，即柔性。随着柔性在经济系统中的应用，人们认识到建立柔性能力还应当考虑柔 性的效率和效益， 即构建柔性能力需要考虑其经济性和时效性。 同时柔性不应当仅仅是企业具备的被动 应变能力，而更应当强调其主动性和学习性，使其成为企业的一种竞争力。因此柔性可总结为，柔性是 一个系统所具有的快速而经济地适应环境变化或由环境引起的不确定性的内在能力。 (1)柔性是一个“系统”所具有的能力。柔性不是单一的概念，是系统所具有的一种特性。 (2)柔性是适应“变化”或“不确定性”的能力。“变化”，是事物在形态上或本质上产生新的状况； “变化”或“不确定性”是柔性存在的前提。企业系统面临的环境是错综复杂、瞬时万变的，因此，客 观上要求企业系统具有一定的适应环境变化和处理各种不确定性的能力。这种“变化”或“不确定性” 是由环境引起的。企业系统的环境有内部环境和外部环境，或微观环境和宏观环境之分。 “内部环境” 只要是指企业的系统内部，包括生产系统、财务系统、营销系统等方面； “外部环境”指企业所面对的 外在因素，包括市场、政治、法律等方面。 “微观环境”主要是销、产、供、市场等；“宏观环境”主要 是指政治、法律、社会、教育、经济、金融等。这些环境与企业系统组成元素发生相互影响、相互作用 时，其条件发生了这样和那样的变化，或出现这样和那样的不确定性，企业系统应具有快速而经济地适 应变化的能力。 (3)柔性是“快速而经济”地适应环境变化或由环境引起的不确定性的能力。 “快速”就是，要求在 较短的时间内做出反映；“经济”，即用较少的人力、物力、时间获得较大的成果。一个快速、经济地对 环境变化或由环境引起的不确定性做出反应的系统比那些在较长时间内、 花费很多费用获得同样反应的 系统更具有柔性。 2-1-2 市场需求与制造系统柔性化2-1-2 市场需求与制造系统柔性化 从柔性的定义可以看出，柔性是系统适应外界环境变化的能力。因此对于企业而言，市场需求的不 断变化，促使企业不断提高生产率、降低成本、提高产品性能的要求来满足市场的需求，从而促使了企 业柔性的不断提高。 回顾历史企业的生产模式经过了纯手工加工到全自动生产的演变过程， 并在不断完 善和提高。主要经历了如下发展模式的演变： 一、手工生产一、手工生产 第一次工业革命以前， 人类生产使用的动力主要还是人力和畜力， 在此基础上的生产方式只能是作 坊式的手工业。18 世纪初，瓦特发明蒸汽机，纺织业、机器制造业取得了革命性的变化，引发了第一 次工业革命，近代工业化大生产开始出现。但此时的工厂组织结构分散，管理层次简单，业主直接与所 有的顾客、雇员和协作者联系，采用的仍是作坊式单件化生产方式。这种生产方式的最大缺点是产品价 7 格高、生产周期长。 二、大规模生产二、大规模生产 19 世纪末 20 世纪初，人类对产品的需求不仅数量增大，而且复杂性增加，这就要求制造业采用更 复杂的生产技术并增加产品产量。1913 年，美国人福特（henry ford）开发出了世界上第一条流水线， 使制造业发生了革命性变化。 大规模生产的方式主导了制造业近百年， 对于人类的进步做出了巨大的贡 献。 这种制造方式的理论基础是规模经济， 即单位产品平均成本随产量的增加而降低规模收益递增 。 当时，经济正处于加速发展初期，市场需求很大，企业竞争主要是价格、质量和产量。这种生产模式使 得企业能以较低的成本生产大量的产品从而快速占领市场， 为企业带来竞争优势。 但这种生产模式建立 的基础是平稳的市场环境，当市场需求变化日趋迅速时，这种生产模式便面临困境。主要表现在：由于 不能很好的适应市场需求，出现了大量的库存，沉淀了大量的流动资金，降低了资金利用效率，导致不 少企业因为产品积压而破产。 三、生产制造系统柔性化三、生产制造系统柔性化 现代科学技术的飞速进步，缩短了产品的生命周期，从而迫使企业必须不断更新产品。企业要想在 激烈的市场竞争中取胜， 就必须以最快的速度开发出满足市场要求的新产品， 并以最短的时间将新产品 推向市场，否则将难以生存和发展。与此同时，消费者的价值观也正在发生结构性的变化，呈现出日趋 主体化、个性化和多样化。消费者不仅要求购置高质量、低成本和高性能的产品，而且希望产品具有恰 好满足其感受的特性。 这些变化使以单品种、 大批量为特点的大批量生产方式越来越不能适应时代的要 求，市场的发展要求企业能生产小批量的定制产品，能以低成本适应市场需求的多变性。实现当需要生 产一种新产品时，生产系统只需进行部分的改变即可实现，从而大大简化了企业的生产管理。生产制造 系统的柔性化给企业带来一种新的竞争优势， 使企业能以比竞争对手更低的价格、 更短的时间生产出品 种更广泛的产品， 避免了因顾客需求变化快而导致生产线变更的巨大费用， 更好的适应了当今市场的变 化需求，显示出强大的生命力。 2-2 柔性制造系统特征及发展趋势 一、柔性制造系统的概念 2-2 柔性制造系统特征及发展趋势 一、柔性制造系统的概念 柔性制造系统（flexibility manufacturing system,fms）目前尚无统一的定义，一般认为柔性制造技 术是一种能迅速响应市场需求而相应调整生产品种的制造技术； 柔性制造系统是由若干台数控设备、 物 料运储装置和计算机控制系统组成的， 并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造 系统。由于 fms 是一项工程应用技术，它的内部组成根据使用目的而不同，客观上很难有一个统一的模 式。其外表现为：系统由计算机控制和管理；系统采用了数控加工设备；系统中的加工设备和生产设备 通过物料输送装置连接。 二、fms 的组成及特征二、fms 的组成及特征 一个 fms 可概括为下列三部分：多工位数控系统、自动化的物料系统和计算机控制的信息系统。 8 如表 2.1 表 2.1 fms 组成 table 2.1 the constitution of fms fms 的工作过程可以这样来描述：可变制造系统接到上一级控制系统的有关生产计划信息和技术 信息后，由其信息流系统(可编程控制系统)进行数据信息的处理、分配，并按所给的程序对物流系统进 行控制10。 物料库和夹具库根据生产的品种及调度计划信息供给相应品种的毛坯， 选出加工所需要的夹具。 毛 坯的随行夹具由输送系统送出。工业机器人或自动装卸机按照信息系统的指令和工件及夹具的编码信 息，自动识别和选择所装卸的工件和夹具，并使之装到相应机床上。机床的加工程序识别装置根据送来 的工件及加工程序编码，选择加工所需的加工程序、刀具及切削参数，对工件进行加工。加工完毕，能 按照信息系统输给的控制信息转换工序， 并进行检验。 全部加工完毕后， 由装卸及运输系统送入成品库 ， 同时把加工质量和数量的信息送到监视和记录装置，随行夹具被送回夹具库。 当需要变更零件时，只要改变输给信息系统的生产计划信息、技术信息和加工程序，整个系统即能 迅速、自动地按照新要求来完成新产品的加工。计算机控制系统中物料的循环，执行进度安排，调度和 传送协调的功能。它不断收集每个工位上的统计数据和其它制造信息，以便汇总报告。 一般认为，柔性在 fms 中占有相当重要的位置，一个理想的 fms 应具备多方面的柔性。 （1)设备柔性。系统中的加工设备具有适应加工对象变化的能力。其衡量指标是当加工对象的类、 族、品种变化时，加工设备所需刀、夹、辅具的准备和更换时间；硬、软件的交换与调整时间；加工程 序的准备与调校时间等； （2)工艺柔性。系统能以多种方法加工某一族工件的能力。工艺柔性也称加工柔性或混流柔性，其 衡量指标是系统不采用成批生产方式而同时加工的工件品种数； （3)产品柔性。系统能够经济而迅速地转换到生产一族新产品的能力。产品柔性也称反应柔性。衡 量产品柔性的指标是系统从加工一族工件转向加工另一族工件时所需的时间； （4)工序柔性。系统改变每种工件加工工序先后顺序的能力。其衡量指标是系统以实时方式进行工 艺决策和现场调度的水平； （5)运行柔性。系统处理其局部故障，并维持继续生产原定工件族的能力。其衡量指标是系统发生 故障时生产率的下降程度或处理故障所需的时间； (6)批量柔性。系统在成本核算上能适应不同批量的能力。其衡量指标是系统保持经济效益的最小 运行批量； fms 加工系统以任意顺序自动加工各种工件并能自动更换工件和刀具 物流系统存储自动的任意存取加工对象 输送自动的按可变节拍连接各加工装置 搬运加工系统与输送系统之间自动传递 信息流系统过程控制加工系统和物流系统的自动控制 过程监视实现在线数据的自动采集和处理 9 (7)扩展柔性。系统能根据生产需要方便地模块化进行组建和扩展的能力。其衡量指标是系统可扩 展的规模大小和难易程度； (8)生产柔性。系统适应生产对象变换的范围和综合能力。其衡量指标是前述 7 项柔性的总和。 fms 是将“柔性”和“自动”两者相乘，以其实现下述的倍增效果：适应市场需求，以利于多品 种、中小批量生产；提高机床利用率，缩减辅助时间，以利于降低生产成本，缩短生产周期，减少库存 量，以利于提高市场响应能力，提高自动化水平，以利于提高产品质量、降低劳动强度、改善生产环境 。 fms 是在兼顾了数控机床灵活性和刚性自动生产线效率高两者的优点的基础上逐步发展起来的，原则 上 fms 与单机加工和刚性自动生产线有着不同的适用范围。如果用 fms 加工单件，则其柔性比不上单 机加工，且设备资源得不到充分利用；如果用 fms 大批量加工单一品种，则其效率比不上刚性自动生产 线。因此 fms 的优越性在于其能以多品种、中小批量生产来快速响应市场需求。 三、柔性制造系统的发展趋势三、柔性制造系统的发展趋势 随着科学技术的飞跃进步以及生产组织与管理方式的不断更换，fms 作为一种生产手段也将不断 适应新的需求、不断引入新的技术、不断向更高层次发展。 （1）向小型化、单元化方向发展 早期的 fms 强调规模，但由此产生了成本高、技术难度大、系统复杂、可靠性不好、不利于迅速 推广的弱点。自 20 世纪 90 年代开始，为了让更多的中小企业采用柔性制造技术，fms 由大型复杂系 统，向经济、可靠、易管理、灵活性好的小型化、单元化，即向 fmc（flexibility manufacturing cell） 方向发展，fmc 的出现得到了用户的广泛认可。 （2）向模块化、集成化方向发展 为有利于 fms 的制造厂家组织生产、减低成本，也有利于用户按需、分期、有选择性地购置系统 中的设备，并逐步扩展和集成为功能更强大的系统，fms 的软、硬件都向模块化方向发展。以模块化 结构(比如将 fmc 作为 fms 加工系统的基本模块)集成 fms， 再以 fms 作为制造自动化基本模块集成 cims 是一种基本趋势。 （3）单项技术性能与系统性能不断提高 单项技术性能与系统性能不断提高，例如采用各种新技术，提高机床的加工精度、加工效率；综合 利用先进的检测手段、网络、数据库和人工智能技术，提高 fms 各单元及系统的自我诊断、自我排错、 自我修复、自我积累、自我学习能力(如提高机床监控功能，使之具有对温度变化、振动、刀具磨破损、 工件形状和表面质量的自反馈、自补偿、自适应控制能力。采用先进的控制方法和计算机平台技术，实 现 fms 的自协调、自重组和预报警功能等)。 （4）重视人的因素 重视人的因素， 完善适应先进制造系统的组织管理体系， 将人与fms 以及非 fms 生产设备集成为 企业综合生产系统，实现人技术组织的兼容和人机一体化。 10 2-3 现场管理理论概述2-3 现场管理理论概述 现场， 就其本意而言， 指的是事件发生的场所。 在企业管理学中它一般指生产系统进行作业的场所 ， 也就是企业的基本作业单元。 它既包括各工序的作业场所(如车间等)， 也包括辅助生产部门的作业场所 ， 如锅炉房、实验室、库房等。在我国的实际工作中，习惯上也把现场称为车间、班组、或站、场、队等 。 对于不同行业、不同企业而言，现代工业企业的生产现场既具有其共性，也具有各自的特性。就共 性而言， 是指一些基本的原理和方法对于不同的现场是普遍适用的， 如生产现场的运行目的都是为企业 的整体目标服务的； 任何现场都应按市场的要求组织生产， 进而对诸要素的配置都存在投入与产出的效 益问题；在管理上，现场都具有综合性、区域性、动态性、可控性、基础性等特点。就其特性而言，不 同的现场可能具有不同的生产工艺、生产设备、生产规模、生产任务，以及不同的要素配置、外界环境 、 内部条件等等。 企业现场管理就是运用科学的管理思想、管理方法和管理手段，对现场的各种生产要素，如人（操 作者、管理者） 、机（设备） 、料（原材料） 、法（工艺、检测方法） 、环（环境） 、资（资金） 、能（能源 ）、 信（信息）等，进行合理配置和优化组合的动态过程，通过计划、组织、领导、控制、激励、协调等管 理职能，保证生产现场按预定的目标，实现优质、高效、低耗、均衡、安全、文明的生产作业11。 现场管理的任务主要是合理地组织现场的各种生产要素， 使之处于良好的运行状态， 按整体优化的 思想，积极推行各种现代管理方法和手段，大力降低在制品，实现优质、准时、高效、集约生产，坚持 不懈地改进作业环境和现场秩序，实行定置管理，形成科学先进的生产工艺流程和操作规程，严格劳动 纪律和工艺纪律，做到环境整洁、设备完好、信息准确、物流有序、安全生产，最主要的是降低成本、 提高效益12。具体任务是： （1）以市场需求为导向，生产适销对路的产品，全面完成生产计划规定的任务，包括产品品种、 质量、产量、成本、安全等生产经济技术指标。 （2）控制生产成本，消除生产现场浪费现象，科学组织生产，采用新工艺、新技术，开展技术革 新和合理化建议活动，实现生产的高效率和高效益。 （3）优化劳动组织，搞好班组建设和民主管理，不断提高现场人员的思想与技术业务素质。 （4）加强定额管理，降低物料和能源消耗，减少生产储备和资金占用，不断降低各种消耗。 （5）优化专业管理，完善工艺、质量、设备、计划、调度、财务、安全等专业管理保证体系，使 它们在生产现场协调配合，发挥综合管理效应，有效地控制生产现场的投入与生产。 （6）组织均衡生产，实行标准化管理，严格执行技术标准、管理标准、工作标准。 （7）加强管理基础工作，做到人流、物流运转有序，信息流及时、准确，出现异常现象能及时发 现和及时解决，使生产现场始终处于正常、有序、可控的状态。 （8）治理现场环境，改变生产现场“脏、乱、差”的状况，确保安全生产和文明生产。 河北工业大学硕士学位论文 11 2-42-4 生产管理理论概述生产管理理论概述 2-4-12-4-1 生产管理相关的基本概念生产管理相关的基本概念 一、生产管理一、生产管理 生产管理（production management），是对企业生产系统的设置和运行的各项管理工作的总称。其 内容包括：（1）生产组织工作。即选择厂址，布置工厂，组织生产线，实行劳动定额和劳动组织，设置 生产管理系统等。 （2）生产计划工作。即编制生产计划、生产技术准备计划和生产作业计划等。 （3）生 产控制工作。即控制生产进度、生产库存、生产质量和生产成本等。 生产管理的任务有：通过生产组织工作，按照企业目标的要求，设置技术上可行、经济上合算、物 质技术条件和环境条件允许的生产系统；通过生产计划工作，制定生产系统优化运行的方案；通过生产 控制工作，及时有效地调节企业生产过程内外的各种关系，使生产系统的运行符合既定生产计划的要求 ， 实现预期生产的品种、质量、产量、出产期限和生产成本的目标。生产管理的目的就在于，做到投入少、 产出多，取得最佳的经济效益。 二、生产计划二、生产计划 生产计划是制定生产产品或服务的活动、过程的命令13。从生产运作的角度出发，生产计划是企 业生产运作管理的依据，也是生产运作管理的核心内容。通常分为三个层次：产品级生产计划、零部件 级生产计划、工序级生产计划，制造企业的生产计划一般由三部分组成：综合生产计划、主生产计划和 物料需求计划， 各个计划之间是一个不断细化的过程， 每一步细化结果都将会对整个生产活动产生影响 。 生产计划根据销售计划所确定的销售量， 在充分利用生产能力和综合平衡的基础上， 对企业所生产 的产品品种、数量、质量和生产进度等方面所作的统筹安排，是企业生产管理的依据。生产计划一方面 为满足客户要求的“交期、品质、成本”而计划；另一方面也是企业为获得适当利益，而对投入生产的 “材料、人员、机器设备”的准备、分配及使用的计划。 三、生产管理模式三、生产管理模式 生产管理模式是指生产者对所投入的资源要素、 生产过程以及产出物的有机、 有效组合和营运方式 的一种总体概况，是对生产运作管理中的战略决策、系统设计和系统运行管理问题的全面综合14。 随着信息技术等高科技的发展， 生产力被极大地释放出来。 人们消费告别大众消费时代而走入个性 化、时尚化、多样化的消费时代，而为适应这种需求出现了多种先进的生产制造模式。包括 mrp、mrp ii、erp、cims、准时生产（jit）、精益生产模式(lean production)、敏捷制造(agile production)、以 及大规模定制（mc）等生产模式。 12 2-4-2 典型生产管理模式 2-4-2-1 准时化生产 2-4-2 典型生产管理模式 2-4-2-1 准时化生产 准时生产(just in time ,jit)是日本丰田汽车公司在 20 世纪 60 年代实行的一种生产方式，是为适应 消费者需求多样化、个性化而建立的一种生产体系及为此生产体系服务的物流体系，jit 的核心目标是 彻底消除无效劳动和浪费15。当时整个汽车市场进入了一个市场需求多样化的新阶段，而且对质量的 要求也越来越高，随之给制造业提出的新课题即是，如何有效地组织多品种小批量生产，否则的话，生 产过剩所引起的只是设备、人员、非必须费用等一系列的浪费，从而影响到企业的竞争能力以至生存。 在这种历史背景下，1953 年，日本丰田公司的副总裁大野耐一综合了单件生产和批量生产的特点和优 点，创造了一种在多品种小批量混合生产条件下高质量、低消耗的生产方式即准时生产。 准时生产16基本思想可概括为“在需要的时候，按需要的量生产所需的产品”。准时生产方式不仅 是一种生产管理的技术和方法，更重要的是它是指导生产的思想和哲理。它的主要思想和哲理体现在： （1）消除一切不必要的浪费； （2）全员参与； （3）不断改进。通过公司全体员工的参与和不断的改进， 使企业的经营活动“尽善尽美”，最终实现零库存、零缺货的目标。准时生产方式典型的管理方法包括 “看板”、“u”型生产线，并逐渐形成了一套独具特色的生产经营体系。它将传统生产过程中前道工序 向后道工序送货的生产模式， 改为后道工序根据“看板”向前道工序取货， 实现以订单驱动， 通过看板 ， 采用拉动方式把供、产、销紧密地衔接起来，使物资储备，成本库存和在制品大为减少，提高了生产效 率，这一生产方式的推广使得生产流程化、生产均衡化以及资源配置合理化。 早在 1978 年，一汽就派出以厂长为首的专家小组，去日本考察汽车工业的管理经验。80年代初， 一汽开展了以 jit 思想为核心的现代化管理方法的尝试。 但遗憾的是， 由于我国当时处于计划经济时代 ， 简单模仿日本的 jit 管理是不可行的。近年来，我国的汽车工业、电子工业、家电制造业等实行流水线 生产的企业中有一部分应用了 jti 管理方式，获得一定效果。 2-4-2-2 精益生产2-4-2-2 精益生产 精益生产（lean production，简称 lp）是美国麻省理工学院数位国际汽车计划组织（imvp）的专 家对日本丰田准时生产 jit（just in time）生产方式的赞誉称呼。精，即少而精，不投入多余的生产要 素，只是在适当的时间生产必要数量的市场急需产品（或下道工序急需的产品） ；益，即所有经营活动 都要有益有效，具有经济效益。 精益生产是通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革，使生产系统能很快适应 用户需求不断变化，并能使生产过程中一切无用、多余的东西被精简，最终达到包括市场供销在内的生 产的各方面最好的结果。精益生产方式的优越性不仅体现在生产制造系统，同样也体现在产品开发、 协 作配套、营销网络以及经营管理等各个方面。 其核心是消除一切无效劳动和浪费， 它把目标确定在尽善尽美上， 通过不断地降低成本、 提高质量 、 增强生产灵活性、实现无废品和零库存等手段确保企业在市场竞争中的优势，同时，精益生产把责任下 放到组织结构的各个层次，采用小组工作法，充分调动全体职工的积极性和聪明才智，把缺陷和浪费及 时地消灭在每一个岗位。 13 精益生产方式的实质是管理过程，包括人事组织管理的优化，大力精简中间管理层，进行组织扁平 化改革，减少非直接生产人员；推行生产均衡化同步化，实现零库存与柔性生产；推行全生产过程（包 括整个供应链）的质量保证体系，实现零不良；减少和降低任何环节上的浪费，实现零浪费；最终实现 拉动式准时化生产方式。 精益生产主要运用的技术包括成组技术， 即利用机器柔性自动化的决速变化或者校正将相似零件集 中在一起用大量的流水生产线进行加工；以及并行工程，即产品零件设计、工艺设计和生产设计在统筹 规划的基础上同步协调，提前平行进行，可以让质量和效率进行提高；全面质量管理(tqm)即围绕整个 工厂建立质量保证、质量控制、质量体系和质量管理的全面质量管理系统是精益生产的根本。在保证质 量的基础上，改进生产活动、提高劳动利用率、完善整个生产流程。 精益生产方式生产出来的产品品种能尽量满足顾客的要求， 而且通过其对各个环节中采用的杜绝一 切浪费（人力、物力、时间、空间）的方法与手段满足顾客对价格的要求。精益生产方式要求消除一切 浪费，追求精益求精和不断改善，去掉生产环节中一切无用的东西，每个工人及其岗位的安排原则是必 须增值，撤除一切不增值的岗位；精简产品开发设计、生产、管理中一切不产生附加值的工作。其目的 是以最优品质、最低成本和最高效率对市场需求做出最迅速的响应。 精益生产方式与传统生产方式的区别主要表现为：改变了品质控制手段；消灭（减少）了各种缓冲 区；增加了职工的参与感和责任感；培训职工并与职工交流；仅在需要的地方采用自动化；精益组织结 构。 2-4-2-3 敏捷制造2-4-2-3 敏捷制造 20 世纪 90 年代，信息技术突飞猛进，信息化的浪潮汹涌而来，许多国家制订了旨在提高自己国家 在未来世界中的竞争地位、培养竞争优势的先进的制造计划。在这一浪潮中，美国走在了世界的前列， 给美国制造业改变生产方式提供了强有力的支持， 美国想凭借这一优势重造在制造领域的领先地位。 在 这种背景下，一种面向对世纪的新型生产方式敏捷制造（agile manufacturing）的设想诞生了。 敏捷制造是美国国防部为了指定 21 世纪制造业发展而支持的一项研究计划。该计划始于 1991年 ， 有 100 多家公司参加，由通用汽车公司、波音公司、ibm、德州仪器公司、att、摩托罗拉等 15 家著 名大公司和国防部代表共 20 人组成了核心研究队伍。此项研究历时三年，于 1994 年底提出了21 世 纪制造企业战略 。在这份报告中，提出了既能体现国防部与工业界各自的特殊利益，又能获取他们共 同利益的一种新的生产方式，即敏捷制造。 敏捷制造是在具有创新精神的组织和管理结构、先进制造技术（以信息技术和柔性智能技术为主 导） 、有技术有知识的管理人员三大类资源支柱支撑下得以实施的，也就是将柔性生产技术、有技术有 知识的劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集中在一起，通过所建立的共同基础结 构，对迅速改变的市场需求和市场进度做出快速响应。敏捷制造比起其它制造方式具有更灵敏、更快捷 的反应能力。 敏捷制造的目的可概括为：“将柔性生产技术，有技术、有知识的劳动力与能够促进企业内部和 企业之间合作的灵活管理（三要素）集成在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的市场需求 和市场实际做出快速响应”。从这一目标中可以看出，敏捷制造实际上主要包括三个要素：生产技术、 14 管理和人力资源。敏捷性是通过将技术、管理和人员三种资源集成为一个协调的、相互关联的系统来实 现的。 一、敏捷制造的生产技术一、敏捷制造的生产技术 （1）具有高度柔性的生产设备是创建敏捷制造企业的必要条件（但不是充分条件） 。所必需的生产 技术在设备上的具体体现是：由可改变结构、可量测的模块化制造单元构成