先进制造模式及管理研究PPT课件教材讲义

1、先进制造模式及管理研究学术讲座讲座内容知识经济对制造业的影响制造企业生产方式的变迁先进制造技术、先进制造模式及支撑环境先进制造的运作模式具体管理技术的研究知识经济对制造业的影响知识经济对制造的影响信息技术改变了人类的生活需求呈现个性化、多样化 需求市场多变、快变全球经济一体化，必须参与世界竞争 竞争异地制造、合作制造、24小时不间断制造成为可能企业生存关键-核心能力、快速响应能力合作与竞争并存成为趋势知识成为重要的制造资源 资源必须快速生产出市场需要的产品生产的瓶颈是快速产品创新（设计、生产、销售、服务）决定产品成本和利润的主要因素是新产品中所含知识及创新的价值新的资源利用方式异地资源利用新的

2、企业学习型企业新的竞争方式培养核心能力、合作新的生产方式、新的技术解决方案：先进制造技术+先进制造模式知识经济时代的制造制造企业生产方式的转变制造方式的演变作坊式生产批量生产(早期工业化生产)大规模流水线生产(刚性自动化)柔性自动化(FMS,CIMS)先进制造方式 单品种大批量扁平网络结构、自主管理动态团队组织价格低廉生产规模标准产品职能分工实用耐久生产方式变革柔性制造设备快速产品创新 并行工作方式快速相应市场满足个性爱好多品种小批量多层次递阶控制结构、固定组织大量生产顾客定制规模经济范围经济(专业分工、低成本、低价格)(产品组合多元化、核心能力、对顾客增值)大型综合企业网络企业、虚拟企业制造

3、企业策略的变迁60年代 生产规模 70年代 生产成本 80年代 产品质量 90年代 响应速度资源经济 21世纪 技术创新知识经济先进制造技术、先进制造模式及支撑环境先进制造技术现代设计（并行、反求、CAD/CAM等）精密成型（Net shape）高速切削、超精加工、特种加工（水、激光）快速原型拟实加工自动化技术、检测技术集成制造技术先进制造模式 Lean Production (LP) Agile Manufacturing Bionic Manufacturing Intelligence Manufacturing Fractal Manufacturing Flexible Manufa

4、cturing Clean (Green) Manufacturing Disperse Network Manufacturing制造模式的分类研究制造模式的三层分类结构：技术方法层(Method and Technology Level)系统方法层(Systematic Method Level)哲理层(Philosophic Level)。制造模式的分类研究技术方法层：一些相对独立的技术方法系统方法层：强调方法和技术的综合集成哲理层：强调的是一种思想，一种理念各层的属性：制造模式的分类研究分层研究的出发点：由于模式的综合趋势很难依具体的方式方法来区分各种先进制造模式，各种模式、方法和技术

5、之间已经趋于相互包容。哲理、系统方法与技术方法之间的关系是多对多的关系。模式的核心在于它的哲理，模式之间的关系从哲理上分析最能揭示本质。制造模式的分类研究1.技术方法层 先进制造技术和先进制造模式是两个不同的概念。但在实际中它们经常被混淆。在这里我们列出典型的先进制造技术并对它们进行了分类。在研究对象上，先进制造技术主要包括如下三类：制造模式的分类研究先进加工工序中的物流技术。包括工业智能技术、数字化制造技术和产品、精密制造技术、绿色制造技术、虚拟制造与网络制造技术、快速响应制造技术。各种先进制造技术。加工自动化及设备，材料加工工艺技术，少无切削加工技术，超精密加工技术，超高速加工技术，特种加

6、工技术，可装配性工艺及装配自动化，检测自动化及在线质量控制，物流系统及辅助过程自动化。 （1）制造技术制造模式的分类研究针对于生产系统的工程设计技术，有：计算机辅助设计(Computer Aided Design, 简称CAD)，计算机辅助工程 (Computer Aided Engineering, 简称CAE)，计算机辅助工艺设计(Computer Aided Process Planning, 简称CAPP)，面向X设计(Design For “X”, 简称DFx), 可靠性设计，健壮设计，优化设计，精度设计，反求工程技术，快速原型设计，疲劳设计等等。（2）设计技术制造模式的分类研究（3

7、）管理技术 按照生产管理的功能模块，针对于不同的管理职能有不同的具体管理技术和方法在生产计划和控制中的管理技术有：看板系统(Kanban System)，物料需求计划（MRP），鼓-绳子-缓冲方法（Drum- Line-Buffer）。在产品设计开发管理中，有成组技术(GT)，质量功能部署（QFD）等制造模式的分类研究组织管理中技术有：小组工作(Teamwork)，授权(Empowerment)。在企业集成与建模上有：GRAI/GIM方法、KADS方法、IFIP方法、CIMOSA方法、IDEF方法、ARIS体系结构、PERA方法与TOVE方法、工作流建模技术、面向对象的建模方法。在质量管理上有

8、：质量功能环（Quality Circle），ISO9000系列，统计质量控制等。在信息交流上，各种计算机通讯技术，电子资料交换技术(Electronic Data Interchange, 简称EDI)，产品代码识别技术等。制造模式的分类研究2.系统方法层 各种独立的技术和方法经过充分发展后，可以形成一套系统技术。我们仍然可以将它们分为制造系统和生产管理系统。制造模式的分类研究（1）制造系统 在制造系统上，已经成型的先进制造系统主要有如下几种：柔性制造系统(FMS)虚拟制造(Virtual Manufacturing) 灵捷制造（Agile manufacturing）计算机集成制造(Com

9、puter Integrated Manufacturing System, 简称CIMS) 清洁生产(Green Manufacturing)制造模式的分类研究再制造(Again Manufacturing)智能制造(Intelligent Manufacturing)全息制造系统/全能制造系统(Holonic Manufacturing System，简称HMS) 分散化网络制造(Dispersed Network Manufacturing) 单元制造系统(Cell Manufacturing) 生物制造(Bionic manufacturing)多代理制造(Multi-agent ma

10、nufacturing)分形制造系统（Fractal Manufacturing System）可重构制造系统(Re-configurable Manufacturing System)制造模式的分类研究（2）生产系统在生产管理系统上，除了各种专门负责某一方面的系统管理方法以外，还有综合的负责专门的职能管理的生产管理系统。有：质量管理：全面质量管理(Total Quality Management, 简称TQM)产品开发管理：并行工程(Current Engineering, 简称CE)企业流程管理：商业流程再造(Business Process Reengineering, 简称BPR)制造

11、模式的分类研究后勤供应链管理：计算机辅助后勤支持系统(Computer Aided Logistics Support, 简称CALS)供应链管理(Supply Chain Management, 简称SCM)快速反应系统(Quick Response)注重于企业中人因集成管理：以人为中心的生产系统（Anthropocentric Production Systems(APS)）计算机集成人机制造（Computer Integrated ManMachine ManufacturingCIM3）制造模式的分类研究偏重于生产管理的系统管理：准时制制造（JIT Manufacturing）独立制造

12、岛(Island manufacturing, 简称IM)制造资源规划(MRPII)基于作业的管理（Activity Based Management，简称ABM）精益-灵捷-柔性生产(Lean-Agile-Flexible Manufacturing, 简称LAF)制造资源规划(Manufacturing Resources Planning, 简称MRPII) 制造模式的分类研究（3）管理系统企业管理系统方法 ：约束管理(Theory of Constraints, 简称TOC)精益生产(Lean Production)全面制造管理(Total Manufacturing Manageme

13、nt, 简称TMM)企业资源计划(Enterprise Resource Planning, 简称ERP)制造模式的分类研究企业形态：精益企业(Lean Enterprise)扩展企业(Extend Enterprise)分型公司(Fractal Company)虚拟企业(Virtual Enterprise)数字工厂(Digital Factory)光速企业（Company at Light Speed)企业动态联盟（Enterprise Dynamic Union）制造模式的分类研究组织形态：虚拟组织(Virtual Organization)基于团队的组织（Team-based Orga

14、nization）适应性组织（Adaptive organization）快速循环组织（Fast-cycle organization）学习型组织(Learning Organization)水平性或者基于过程的组织（Horizontal or Process-based organization）网络组织(Network Organization)制造模式的分类研究3. 哲 理 层精益化制造哲理灵捷化制造哲理智能化制造哲理分散网络化制造哲理社会化制造哲理制造模式的分类研究精益化制造哲理：特 点：全面性 准确性主要对应的系统方法： 精益生产、准时制制造、全面质量管理、全面制造管理等等在先进制造

15、中作用及关系： 精益生产是生产发展史上的转折点 制造模式的分类研究灵捷化制造哲理：特 点：变化性 时间性主要对应的系统方法： 灵捷制造、快速响应制造、虚拟组织、虚拟企业、扩展企业、网络制造在先进制造中作用及关系： 深刻分析出21世纪制造所面临的挑战，制定了应付的战略。制造模式的分类研究智能化制造哲理：特 点：自动化 柔性，智能性 系统性，适应性主要对应的系统方法： 柔性制造系统、计算机集成制造系统、智能制造系统 现代集成制造、灵捷精简柔性生产系统、计算机集成制造、集成人机制造全面性 准确性在先进制造中作用及关系： 智能化是先进制造发展的基础。 制造模式的分类研究分散网络化制造哲理：特点：分布性

16、，虚拟性，并行性 ，自组织性等主要对应的系统方法： 虚拟制造、数字工厂、多代理制造、分散化网络制造、自主性分散化制造 单元制造、分形制造、多代理制造、全息制造系统/全能制造系统、生物制造中的细胞、独立制造岛制造模式在先进制造中作用及关系： 分散化网络制造是未来制造的一种必然趋势，它是未来制造模式和生产模式的基本形态制造模式的分类研究社会化制造哲理：特点：环境协调性，文化协调性，地域协调性 人本主义主要对应的系统方法： 绿色制造、再制造、基于不同文化的制造模式、基于地域和人种特性相互协调的生产 以人为中心的生产系统、基于思考方式的制造模式在先进制造中作用及关系： 社会化制造是制造的一个必然发展方

17、向。它是制造的核心之一。 先进制造模式的集成（1） 灵捷制造、精益生产、智能制造、灵捷网络制造和社会性制造五类模式之间的联系 研究将各种先进制造模式的按照哲理分为灵捷制造、精益生产、智能制造、灵捷网络制造和社会性制造五类。通过对于这五种基本模式关系的综合分析，建立了以五种典型制造哲理为代表的各种模式之间的关系。对于五种典型模式之间的关系，可以表述如图所示。 先进制造模式的集成研究（2）五种典型制造模式之间的关系 五种典型制造模式之间的关系快速变化的市场环境灵捷制造战略网络制造组织网络状的结构和运行网络中节点的运行网络化制造精益管理基础智能集成制造手段社会化发展方向不断发展的人类需求人性化制造生

18、态、文化的制造环境基于人和制造的制造过程相应的制造基础、手段和理论e时代的先进制造模式集成现今的生产竞争环境被人们称为超竞争环境，这种环境的特点是企业创新所带来的竞争优势只能维持很短的时间。现代制造模式借助信息技术，来适应和主导快速变化的市场条件。我们将这种基于信息时代特点、适应信息时代要求的制造模式称为电子化制造 。e时代的先进制造模式集成信息时代快速变化的环境决定了E制造的目标战略，即充分利用信息网络技术对于超竞争环境中的各种变化做出快速的反应;企业具有灵捷竞争力战略的实施已经不可能通过通常的集中式、层级式的制造组织形式来完成，而必须由新的网络组织形式来实现；新的组织形式继承了原来的制造组

19、织的特点，这些基础同时也构成了E制造模式的基础；通过继承和创新，制造模式形成了自己独特的体系。基于这个观点，我们建立制造模式的结构模型。 先进制造模式的集成研究（3）先进制造模式集成结构模型 网络化制造社会化制造灵捷制造精益生产智能制造E制造E制造模式的结构模型先进制造模式的集成研究（4）主要结论：制造战略：灵捷制造战略基本组织形式：网络化制造 基础支柱：精益生产和智能集成制造 制造的发展方向：社会化制造先进制造模式的协同研究竞争环境竞争战略组织结构竞争次序技术系统组织文化企业价值 先进制造模式协同结构模型先进制造模式的协同研究制造模式环境竞争战略制造战略实施经营模式管理模式制造系统制造模式、

20、管理模式与经营模式的协同先进制造模式先进制造模式的支撑环境先进制造的运作模式资源基础：资源分布、资源网络市场需求：品种、数量、市场寿命厖技术条件：设计技术制造技术技术、经济综合论证与评价综 合 创 新资源集成与改善产品制造与分销 组织创新：虚拟组织企业重组过程重组管理创新：创新激励并行工程、竞争性产品开发、基于活动的管理、物质供应链厖技术创新：新产品概念与设计、工艺原理与技术创新厖先进制造模式的运行先进制造模式总体结构加工制造产品研发ExtranetInternetDNPSINTERNET采购供应用户支持市场销售项目管理先进制造模式的新理念 拥有核心能力的企业，自愿联合，建立动态联盟，实现制造

21、资源利用的社会化、全球化 发挥信息技术、通信和快速运输系统的能力，延伸空间和时间，加强市场快速响应能力 先进制造模式的理念是： 2 W + 2 C, 共赢,（利益）共享;有竞争,更要合作 充分利用分布式有限资源,提高生产效能先进制造模式的新理念 合作做大蛋糕 只求所用，不求所有 发展核心能力、摒弃小（大）而全 信任与合理授权 持续不断的改进 24小时不间断生产先进制造模式的组织特征项目小组的三维化学型结构19752000动态联盟的生物型结构21世纪19201990部门分工的机械型结构先进制造模式的技术特征电子通讯技术产品、过程建模仿真先进制造技术CAD/CAM/EDI虚拟制造异地制造当前的制造

22、系统进化网络联盟企业产品、过程建模仿真先进制造、管理技术 21世纪的制造系统电子通讯电子商务依据市场需求组建动态联盟不同地区的成员能够迅速交换包括声音和视像在内的数据和文件，实现异地设计和制造，计划协调和生产控制成员并行地进行新产品的设计和快速生产通过制造资源网和因特网快速建立高效的供应链，组织市场销售和用户服务网联盟成员合理地分担风险、分享收益先进制造组织的基本功能具体管理技术： 生态制造模式的研究生态制造模式研究工业生产中物质流程的非均衡与均衡的比较：依据生态学进化过程，工业生产中的物质流程进化可分为非均衡流程和均衡流程两个类别。非均衡的工业生产 工业生态均衡循环流程 不同阶段工业生产模式

23、的比较研究生产制造模式进化过程中的必然要求废物管理研究 1 工业生产中物质流程的非均衡与均衡的比较非均衡的工业生产 线性模式的工业生产这是所有国家工业化起步时所必然采取的一种生产模式。由于工业化初期原始生态系统中潜在可利用资源非常多，而生命数量非常小以至于生命的存在对有用资源几乎不构成任何侵害。线性模式的工业生产中，人类工业活动可简单的描述为线性的投入产出，而产出部分包括有用资源和无限的工业损耗。这是一种资源利用效率非常低的生产方式，工业损耗随着资源投入的增加而增加。 非均衡的工业生产线性工业生产模式（1） 劳动资本资源生产消费效用WEWPWD WU非均衡的工业生产类循环工业生产模式（2） 类

24、循环工业生产模式 简单线性物质流在某些外在约束（生产规模、生产效率等）下不断“进化”，在进化过程中反馈和循环发展起来，工业生产进入类循环模式阶段。比较线性模式，类循环生产模式由于分工，资源的加工可以同步和交叉进行，因而不同的线性生产构成较为复杂的必要组合，生产者之间由于“物流”而形成的逻辑关系比较严密；类循环工业化进程可以用四个核心环节表示：资源提取者或开发者、资源加工者或制造者、资源使用者和资源清洁者。 有限资源资源清洁者Wr有限剩余SPMIWeWm资源加工者Wc资源使用者V资源提取者M非均衡的工业生产工业生产的类循环系统模式（3）工业生产中物质流程的非均衡与均衡的比较工业生态均衡循环流程（

25、1）工业生态均衡循环流程：在工业生产物质和资源利用中运用生态进化论的思想，会得到一个类似于生态模式的工业生产模型，这一模型最终完成工业生产由人工循环向自然循环的进化。下图显示一个完整循环的物质工业生产过程。从原始资源开始，一直经过提取、冶炼、生产到最终消费以及后消费阶段(后消费阶段主要表示产品经消费过程之后重新回到资源循环之间的一个过程)的整个流程。图中物质循环流程可分为三个阶段：初级资源加工阶段、制成品生产阶段和成品消费阶段。 原始资源处理流程受控于消费者受控于制造商受控于原材料供应商C1C3DM5C降解M3DM1M2M3M4M5M6最终原料加工后物质资料集中物质资料原始物质资料物理、化学准

26、备提取分离、提炼M5DP1aP1cP3RP1CP1RP3CP2DP1bP2P3P4制成品零部件制成品最终原料制作、装配制造P3D最终原料循环C3RC2废弃产品使用辅助零部件第三阶段第二阶段第一阶段工业生态均衡循环流程（2）工业生态均衡循环流程：从物质角度考察，剩余物可以视为没有任何附加价值的废物。但在工业生态均衡循环中，“资源”和“剩余物”没有明显界限，相对于一个系统的组成部分，剩余物代表一个资源向另一个资源的变化。剩余物成为一个目标在制造过程中充分利用每一尔格能源制造合意物质形式，这样每一个分子都参与一个特别生产过程且作为可销售产品的一部分而保留。从能量角度考察，在循环系统之外的能源（太阳辐

27、射的形式）是可以重复利用的。 3 生产制造模式进化过程中的必然要求废物管理研究（1）废物管理研究：理论上可实现工业物质均衡循环。现实中物质循环流是不能完全封闭的，即使在全球范围内也不能。因此工业生产中流失不可避免。现阶段工业生产中的剩余物（工业损耗）管理是生产制造模式进化的必然要求，废物管理将成为未来工业生产活动的一个重要组成部分。从基于高产量/高废物的线性流程到封闭线圈，生产系统不可能一步到位。向废物最小化和能源保护改进需要一个渐进的过程，其渐进的层次常常可以描述为下表。 废物管理研究（3）4Rs层级关系图 Recycle Recover减少废物的数量是减少填埋垃圾的有效的途径；不能减少的废

28、物则采取再利用的策略；不能再利用的物质和包装则必须在家庭、工厂和学校这些使用环节中循环；尽管对个体而言相当困难，但从不能使用的物品中回收能源是最后的选择。ReduceReuse绿色制造模式研究绿色制造模式激励机制研究政府、消费者、企业制造模式选择的博弈分析政府、消费者、企业之间的博奕绿色制造作为一种先进的制造模式，具有了某些能使人类得以生存与发展的伦理与经济价值。从伦理价值来看，绿色制造反映了代际公平观。绿色制造利用创新使资源的利用效率最大化及废弃物最小化，从而减少了对有限资源的开发、降低了对环境的负影响，为未来人的生存与发展提供了条件。在此之上，绿色制造同时强调生存环境的代际公平。这种代际公

29、平观为绿色制造的实施提供了伦理约束基础。从整体经济价值（长远、全局）来看，绿色制造相较于传统的制造模式具有巨大的经济价值。传统制造模式以低效率开发有限的资源,降低了资源的存在量；科技进步将使资源的利用效率与开发价值随时间的持续而增长，绿色制造为通过科技进步，为提高资源的开发价值，提供了时间上的可能与技术上的可能，同时废弃物的减少降低了治理环境污染的投入。 绿色制造的价值绿色制造模式的博弈分析实施绿色制造的内在矛盾由于未来人的缺位，制造模式的选择缺乏权利制衡；在当代人选择制造模式时，由于未来人缺位，无法制衡当代人选择有利于自己的制造模式。 由于自利性与市场的竞争的存在，制造模式的选择存在囚徒困境

30、。 绿色制造模式选择的博弈分析制造商在选择制造模式时其实质是制造商、消费者与政府三者之间各行为人各自理性行为的博弈结果；消费者与制造商之间的博弈制造商达到均衡时有结论：制造商在选择制造模式时其目标是利润的最大化，当选择传统制造模式的利润大于绿色制造模式的利润时制造商必然选择传统制造模式；制造商制造商品的成本、消费者对产品的识别能力、消费偏好以及风险成本是决定了制造模式的利润的主要因素。消费者达到均衡时有结论：消费者选择何种策略购买何种产品取决于其效用的最大化；消费者的对产品的识别能力、消费偏好、斗争的成本与收益是决定其效用水平的关键因素。 绿色制造模式选择的博弈分析制造商之间的博弈分析 制造商

31、“代际公平”伦理约束不严格的条件下，其决策的目标是利润最大化；因此在本质上说制造商对制造模式选择不存在特殊偏好，如绿色制造能为制造商创造不低于其机会成本的收益，制造商存在动机选择绿色制造模式 对制造商之间的博弈分析可以得到如下结论：制造模式之间的比较利润以及相关的成本（斗争成本、进入成本以及风险成本）是制造模式选择的决定因素；对不处于“代际无知”的状态中的制造商而言，不存在对绿色制造有绝对偏好的制造商；制造商之间的博弈的结果往往使制造商的超额利润降低，一旦其得益低于其机会成本制造商将选择传统制造模式绿色制造模式选择的博弈分析制造商与政府的博弈： 在政府的期望效用最大化的条件下，制造商选择传统制

32、造模式的概率与政府的监督成本成正相关，即监督成本越大政府监督的可能性越小；与惩罚成本反相关，即考虑到高风险制造商选择传统制造模式的可能性越小；与社会效用成反相关，即考虑到巨大社会效益，政府监督的可能性越大，制造商越有可能选择绿色制造模式 提高选择传统制造模式的风险成本、加大政府的监督力度是促进绿色制造模式实施的有效措施。绿色制造模式激励机制研究市场激励市场激励是指市场的力量推动制造商不断的创新、实施绿色制造以求得自身的生存与发展。消费者对绿色产品需求的发展是绿色制造的直接推动力之一。正确的市场导向与消费观是市场对制造商实施绿色制造的有效激励的前提。只要能够改善消费者与制造商之间的信息不对称的措

33、施均能够改进市场对制造商的激励水平。措施有：加强市场的竞争程度、改善市场的竞争环境等；对于制造商而言，有必要通过各种媒介（包括Internet在内）宣传、发布企业产品的有关信息；提高顾客以较低成本或者零成本识别产品的绿色化程度和接收绿色产品的程度。绿色制造模式激励机制研究政府激励绿色制造强调社会效益与企业效益的协调与优化，在一定意义上可以认为绿色制造是属于公共物品的领域；公共物品的提供仅仅依靠市场的参与显然是不够的，所以政府的激励是实施绿色制造的一个重要激励因素；政府激励的根本目标是为绿色制造的实施提供一公平的市场环境，使企业选择绿色制造模式在市场竞争中具有竞争力； 政府激励的具体措施可以包括

34、：税收优惠、专利制度、对推动绿色制造的关键技术直接投入研究等方式；在对绿色制造进行激励的同时，政府弱化环境污染严重、资源耗费极大的模式的市场竞争力、甚至使其不具备竞争力。绿色制造模式激励机制研究制造团队的内部激励：有关团队的激励理论分析，可以知道制造团队内部较其他团队的成员有更强的“偷赖”（shirking）动机。绿色制造模式其私人成本（或私人收益）与社会成本（或社会收益）往往不一致；制造团队成员易因为利益分配不当而导致“与环境相容”的原则不能得到遵循或者其制造系统不稳定，因此制造团队内部的激励相容与否关系到绿色制造模式的顺利实施；相反地，如果制造团队内部能够实现激励相容，那么制造团队内部易形

35、成共同的战略目标（实施绿色制造）、系统具有稳定性，从而形成正反馈。具体管理技术： 合作伙伴选择支持产品创新的供应商管理研究新产品开发的供应商研究的体系框架 背景研究供应商管理的意义及研究现状供应商在新产品开发中的重要地位支持新产品开发的供应商管理研究现状支持新产品开发的供应商评价/选择理论与方法供应商选择文献综述支持新产品开发的供应商选择问题的特殊性供应商评价指标体系所以遵循的原则支持新产品开发的供应商评价指标体系供应商评价方法比较研究支持新产品开发的供应商评价方法评价步骤应用实例供应商库存管理供应商库存管理的意义及研究现状不确定因素的研究供应商库存管理方法比较研究供应商-制造商库存管理博弈模型应用实例建立供应商-制造商合作伙伴关系开发合作伙伴关系的重要性及意义传统供应商-制造商关系与合作伙伴关系的比较研究实施战略伙伴关系的措施和步骤伙伴关系评价策略实证研究应用背景实际应用主要结论支持产品创新的供应商