敏捷制造研究及拓展.doc

敏捷制造研究及拓展管理科学与工程 摘要本文叙述了敏捷制造的主要内容、特点及其关键技术，结合国内外敏捷制造的研究现状，提出敏捷制造研究的拓展，即敏捷企业研究。在回顾敏捷制造产生背景的基础上，总结出敏捷企业的组成要素和基本特征。关键字：敏捷制造；关键技术；研究现状；敏捷企业AbstractThis paper describes the main content,characteristics and key technologies of agile manufacturing, combines with domestic and foreign research status of agile manufacturing, proposes agile enterprise research is the expansion of agile manufacturing research. In reviewing the background of agile manufacturing, Summed up the elements and basic characteristics of agile enterprise.Keywords: Agile Manufacturing; key technology; research status; agile enterprise1、引言随着信息技术的发展, 知识间的距离越来越短, 技术发展越来越快, 如何利用新技术和新知识、以最短的时间开发出高质量且能被用户接受的新产品, 是企业竞争的焦点。一个企业的敏捷, 将取决于其组织形态和组织灵活性、先进柔性制造技术的适应性和可靠性, 以及员工的文化素质及决策能力, 即通过人员、组织和技术的有机结合发挥最大的经济效益。本文结合敏捷制造的内涵和特点进一步说明企业保持敏捷性是在激烈的市场竞争中站稳脚跟的基础。2、敏捷制造及其特点2.1敏捷制造的产生与发展经济全球化带来了企业竞争的白炽化。激烈的竞争带来了制造型企业技术和管理模式的大变革。GT、CAD、FMS、MRP、ERP、JIT、LP和CIMS等先进的制造技术和管理模式虽然取得了很好的效果，但这些新技术和新模式的应用仍是以单个企业为对象，新态势下的基于多企业合作的扩展形式的制造系统和相应的管理模式已成为形势发展的迫切需要。20世界70年代后，美国制造业严重地衰退而日本及欧洲各国积极参与国际市场的激烈竞争，美国意识到了必须夺回在制造业上的优势，于是，他们向日本学习精细生产方式。1991年，一份名为“21世纪制造业发展战略”的报告提出了敏捷制造的哲理。敏捷制造的基本思想是通过把灵活的虚拟组织机构（Virtual Organazation）或动态联盟（Dynamic Alliance），先进的柔性生产技术和高素质的人员进行全面信息集成，从而使企业能够从容应付快速变化和不可预测的市场需求，获得企业长期经济利益。它是一种提高企业的竞争能力的全新制造组织模式。敏捷制造的实质是信息技术、计算机技术和先进管理模式等综合技术支持下的多企业的集 成，是吸收了多种管理思想和制造哲理而发展起来的一套适合多变化企业环境的全新制造哲理。敏捷性是指企业驾驭变化的能力，它允许企业以高速方式，低耗地完成它需要的调整，同时还意味着高度开拓性和创新能力。敏捷性是对企业或组织的基本要求，敏捷性可以和产业的生命周期联系在一起，表示快速；可以和批量个体化生产联系在一起，表示适应性；也可以和动态联盟联系在一起，表示畅通的供应链和各种方式的联系；它可以和再工程联系在一起，表示生产过程的不断改进；它可以和一个具有自学习、自调整能力的组织形式联系在一起，表示一系列的职业培训和教育；它可以和精良生产联系在一起，表示更高的资源利用率。从敏捷系统具有的基本特征来看，敏捷企业应有一个RRS组织战略，即：可重构性（Reconfigurability）、可重用性（Reusability）和规模可调性（Scalability），实质上这些都是在讨论企业/部门的设计标准。敏捷性的评价包括：时间、成本、健壮性和自适应性4个因素。敏捷制造采用机遇驱动的经营模式，这种经营模式能够寻找机遇主动地开拓市场，由于在机遇驱动中，企业承担的项目往往超出企业本身的制造能力，这一方面要求企业必须通过“动态联盟”来完成项目。2.2动态联盟及其实现动态联盟或称虚拟企业，是敏捷制造的组织形式。动态联盟的基础是存在一些柔性敏捷制造企业，当市场机遇出现时，这些企业经过谈判协商组成一个新的经营实体，在满足双赢的前提下，组织生产，满足客户需求。动态联盟反映了敏捷制造的宗旨，是利用已有的社会和技术基础实现敏捷制造的重要手段。敏捷企业应该具有RRS特征，并分为3个层次动态联盟进行描述。下层是参与动态联盟的一个敏捷型企业；中间是企业间的多种合作关系，表明敏捷型企业参与动态联盟的不同形式；上层是由若干动态联盟项目构成的虚拟公司。这三层体现了以企业内物理实体到动态联盟群之间多对多的映射关系。敏捷型企业是构成动态联盟的基础。企业间合作是动态联盟的核心。企业通过合作可以共享资源和技术，可以分散风险和投资，甚至可以得到创新。企业间的合作分为5种：供应链式、合资经营式、转包加工式、插入兼容式、虚拟合作式。2.3敏捷制造的的关键技术敏捷制造是继CIMS 后的制造模式, 它吸收了CIMS 的优点1 敏捷制造的关键技术在某种意义上继承了CIMS 大部分内容1 敏捷制造关键性技术主要包括:1、 现代设计方法并行工程和虚拟制造是现代设计方法的主要发展方向。制造技术的发展是成倍地发展, 然而设计的发展速度相对较慢的多。在这种背景下, 设计与制造应并行发展, 否则两者脱节将延长产品开发和制造周期。 并行工程是将产品的市场分析、设计、工艺设计、生产计划与加工、质量保证、检测等环节同步规划, 并行开展, 以缩短产品的开发周期。虚拟制造技术是利用计算机虚拟现实技术和多媒体技术, 建模虚拟制造, 免去样机的生产过程, 降低成本, 缩短设计制造周期。上述两项技术都是以计算机作为工具, 大力发展这两项技术是近十年各国制造业竞争的焦点。2、先进制造工艺先进制造工艺主要包括: 少( 无) 余量精密成型技术; 精密、超精密加工技术; 新型材料的成型和加工技术; 构件或材料间的联接技术; 表面新技术。先进制造工艺是任何一种制造模式的基础, 是实现产品的基础, 开展先进生产工艺方面的研究一直是企业界最为关心的课题, 尤其是国防工业。敏捷制造也一样离不开该基础。3、自动控制技术自动控制技术主要包括: 传感及控制技术; 测量检测技术; 机器人技术; 环保1 制造自动控制是推动制造速度和提高制造质量的最为主要的技术。自动控制技术是50 年代至今发展最为辉煌的技术之一, 它的发展也是源于计算机技术的发展。4、 信息技术和综合自动化信息技术和综合自动化主要包括: 管理技术和培养高素质的人员。信息技术和综合自动化是近几年来提出来的。在早些年, 研究者们更强调设备的自动化, 尤其是CIMS, 想把所有的工作都交给系统去自动完成, 实际上这是一种理想化的模式, 现在大部分企业更为注意发挥人的作用, 尤其是我国工业界。2.4敏捷制造同其他先进制造技术的区别和联系敏捷制造和其他的方法有着显著的不同，敏捷制造和批量个体化生产、精良生产是不同的，敏捷制造描述的不是一个具体的生产过程或运行模式；敏捷制造和全面质量管理、在工程也是不同的，敏捷制造侧重的不是一次具体的调整和改个；敏捷制造和柔性制造也是有区别的，柔性制造指的是可以适应未来可预测的市场变化，而敏捷制造则不同，是指能够适应未来不可预测的环境；敏捷制造和计算机集成制造也不同，敏捷制造突破了企业内部资源的配置和优化，走向了社会级资源的集成，将企业的概念扩展到全球。敏捷制造是从战略的角度提出企业应达到的目标。它赋予企业的是一种战略竞争的能力，它从适应变化和驾驭未来的角度，不仅强调时应当前的市场挑战，更注重于对未来市场的适应和占有，注重企业随着市场变迁而不断自我调整的能力。而其他的方法如TQM、LM和JIT等，则是人们围绕降低成本，提高质量和优化企业结构等问题提出的，主要是从战术的角度，着眼于现有生产过程的优化和改善。敏捷制造和几种主要管理模式对比如表1。表1 制造业管理模式的对比分析管理系统20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代2000年以后物料需求计划（MRP）准时化生产（JIT）精良生产（LP）敏捷制造（AM）系统特征和目标l 推动式系统l 物料订货以可分配需求为基础l 消除安全库存和周转库存l 依赖于相关订货计划和可靠的预测l 拉动是系统l 来自最终用户的固定需求量l 生产能力与需求匹配l 柔性的制造系统l 小批量l 企业、公司l 消除浪费l 库存小l 多技能员工l 多品种、小批量l 每阶段连续改进l 企业内部局域网l 企业、公司l 快速响应市场变化l 满足客户化多品种l 供应具有柔性l 全面集成伙伴能力l 生产与需求同步l 提升企业竞争力l 应用电子商务l 形成敏捷供应链3、敏捷制造研究现状分析3.1国外研究现状敏捷制造研究首先在美国开展。实际上, 在敏捷制造这一概念提出之前, 日本已有了敏捷制造雏形。日本制造业的振兴与发展, 逐渐占有很多市场,给美国企业界施加了很大压力, 美国企业界在分析总结日本制造业的成功因素, 提出敏捷制造的概念。可见, 敏捷制造起源于日本, 诞生于美国, 同时也说明敏捷制造是先有成果后有理论, 这与其他制造模式是不同的。敏捷制造的发展主要是在美国、日本、韩国、法国及欧洲国家。敏捷制造能成为下世纪制造模式, 主要是它的特点在于有成功的例证和切乎实际的行为, 如表2所示。表2为敏捷制造的典型应用3.2国内研究现状1993 年, 我国国家科委将AM的概念引入了国内。之后, 国家863计划CIMS 主题专家组对这个问题开展了长期的跟踪研究, 对敏捷制造、动态联盟及虚拟制造的许多概念、方法进行了大量, 有成效的研究。国家自然科学基金委员会(NSFC) “八五”期间开始资助先进制造技术基础相关领域的项目, 从1995年下半年起, 组织了有关专家深入讨论“先进制造技术基础”优先领域的研究战略, 以指导我国“九五”期间直至2010 年先进制造技术的发展。1996 年NSFC会同863 计划CIMS 主题专家组在中国机械工程杂志上联合开辟了一个先进制造和敏捷制造技术论坛, 邀请一些国内外从事相关研究的知名学者发表系列文章和专题讨论。我国一些运营良好的家电企业( 如春兰空调公司) 和高科技企业( 如深圳华为公司) 在其生产经营过程中都在有意识或无意识地运用敏捷制造中动态联盟的思想。另外, 中国航空工业第一集团公司采用异地设计和异地制造的方式研制生产新支线飞机, 西安、上海、成都和沈阳四个飞机厂联合制造, 这也体现了敏捷制造中动态联盟的思想。4、敏捷制造研究拓展敏捷企业研究是敏捷制造研究的拓展，其研究范围除了生产制造之外，还包括组织、人力资源等方面的问题，而且研究对象也涵盖了非制造企业。敏捷企业将柔性生产技术、有技术有知识的劳动者，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竞争作出快速、有效的响应。4.1敏捷企业组成要素敏捷企业主要包括3个核心要素：敏捷生产技术、敏捷型组织和敏捷型人力资源。 1、敏捷生产技术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。比如，由可改变结构、可量测的模块化制造单元构成的可编程柔性机床组；由传感器、采样器、分析仪与智能诊断软件整合而成的智能过程监控、调整系统。而敏捷企业在产品开发和制造过程中，能运用计算机及制造过程的知识基础，用数字技术设计复杂产品，准确模拟产品的特性、状态、产品制造过程，并能根据模拟结果作出相应调整。敏捷企业的产品开发与设计工作由从原材料供给、制造，到产品最终报废的整个产品生命周期内，每一个阶段的代表共同参与完成，信息和知识在制造、市场、采购、财务、物流、销售、开发等部门之间，以及上下游企业之间共享，强调跨部门、跨组织、跨地域的合作。 2、敏捷型组织敏捷企业特别强调新产品投放市场的速度，其最快的途径是利用不同组织的资源，使分布在不同组织内的人力、物力和财力综合成一个靠信息系统沟通，为了完成特定任务而建立的临时组织，即“虚拟企业”。任务完成后“虚拟企业”随之解体。因此，敏捷企业只专注具有核心竞争能力的功能和业务，将非核心功能及业务进行虚拟化，借助外部资源完成，从而持续响应多变和不可预测的市场机遇。而且敏捷企业应具有组织上的柔性，一方面是敏捷企业的组织成员具有完全可替代性；另一方面，敏捷企业必须采用具有高度柔性的动态组织结构，能很快调整其内部结构和流程以应对环境变化。3、敏捷型人力资源在动态竞争的环境中，企业成功的关键因素是人。企业在人力资源方面的敏捷性能力是影响企业敏捷性提升的重要因素。其包括知识型员工、高层管理者对员工的支持和授权、对员工知识和技能的培养3个方面。Plonka认为敏捷性员工具有以下5个方面的特征：正确对待学习和自我发展问题；较强解决问题的能力；乐于接受变革、新观念和新技术；具备创新思维能力；能接纳新的责任。因此，敏捷企业应提供必要的物质资源和组织资源，支持人员的创造性和主动性，并不断对人员进行教育，培养员工多方面的工作技能，在提高员工学习能力的同时，不断更新他们所掌握的知识，以适应环境的变化。4.2敏捷企业基本特征绝大多数文献认同速度、柔性以及有效响应变化和不确定性是敏捷性最基本的3个特征（见表3）表3 敏捷企业的主要特征5、结束语敏捷制造的基本思想和方法可以应用于绝大多数类型的行业和企业，并以制造加工工业最为典型。敏捷制造的应用将在世界范围内，尤其是发达国家逐步实施。从敏捷制造的发展与应用情况来看，它不是凭空产生的，是工业企业适应经济全球化和先进制造技术及其相关技术发展的必然产物，已有非常深厚的实践基础银河基本雏形，世界主要国家的航空航天企业都已在不同的阶段或层次上按照敏捷制造的哲理和思路开展应用。由于敏捷制造中的诸多支柱（CIMS、并行工程等）和保