《先进制造技术》课件第5章

第五章现代生产经营和管理技术5.1物料需求计划(MRP)和制造资源计划(MRPⅡ)5.2企业资源计划(ERP)5.3准时生产(JIT)5.4精良生产(LP)5.5敏捷制造(AM)5.6网络设计/制造技术(NM)复习思考题

5.1物料需求计划(MRP)和制造资源计划(MRPⅡ)5.1.1MRP的功能

物料需求计划(MaterialRequirementsPlanning，MRP)是一种工业制造企业的物资计划管理模式。根据产品结构各层次物品的从属和数量关系，以每个物品为计划对象，以完工日期为时间基准倒排计划，按提前期长短区别各个物品下达计划时间的先后次序。

MRP是依据需求预测和顾客定单制定产品生产计划，然后据此和库存状况组成产品的材料结构表，通过计算机计算出所需材料的需求量和需求时间，从而确定材料的加工进度和定货日程的一种实用技术。

只要是制造业，就必然要从供应方买来原材料，经过加工或装配制造出产品，销售给需求方。MRP依据产品的结构或物料清单，实现物料信息的集成，形成上小下宽的锥形产品结构。其顶层是出厂产品，属于企业市场销售部门的业务；底层是采购的原材料或配件，企业物资供应部门的业务；中间是半成品，属于生产部门的业务。产品结构反映了各个物料之间的从属关系与数量，用连线表示工艺流程和时间周期。实际上，MRP是一种既不出现物料短缺，又不出现积压库存的计划方法，解决了制造业所关心的缺件与超储的矛盾。

5.1.2MRP的基本概念

物料需求计划是20世纪60年代末70年代初发展起来的一种新的生产管理技术。

MRP的基本指导思想是：只在需要的时间，向需要的部门按照需要的数量提供该部门所需的物料。当物料短缺影响到整个生产计划时，应该迅速及时地提供物料；当生产计划延迟而推迟物料需求时，物料的供应也应该相应被延迟。MRP的目标是：在提供顾客最好服务的同时，最大限度地减少库存，以降低库存成本。MRP能够对市场需求作出及时的反应，能够对生产计划进行及时的调整，能够提前通知管理人员，使他们接到任务单之前看到计划，明确什么时候应当加快速度，而什么时候应当减慢速度。

MRP系统的工作流程如图5-1所示，它从最终产品生产的时间和数量出发，按照产品的结构进行展开，推算所有零部件和原材料的需求量，并根据现有库存状态和生产或采购过程所需的提前期，最终确定具体的生产投放和物料采购时间。

图5-1系统的MRP工作流程

5.1.3MRP的输入和输出

1．MRP的输入

(1)主生产计划。主生产计划(MainProductionSystem，

MPS)主要是指什么时候生产什么，它反映了企业计划生产的产品名称、数量和交货日期。主生产计划中产品需求来源包括：一是用户的定货量，可通过统计用户定单求得；另一是对市场的预测，这是营销人员根据历年来的需求由经验分析估算求得的。

(2)物料清单。物料清单(BillOfMaterial，BOM)是一种产品结构文件，它不仅罗列了组成某一产品的所有零部件，同时也指出了零部件间的层次隶属关系。BOM在MRP系统中主要用来反映物料的相关需求信息，它可以通过产品构成图获得，也可以通过CAD系统产生。图5-2所示为产品X的构成示意图，第0层为最终产品X，它由1个A部件与1个B部件组成；第一层中的A部件由一个C零件与1个D零件组成，而B部件由两个C零件和两个E零件组成；第二层的C、D、E为不可再分的零件或材料。与图5-2产品构成图相对应的BOM见表5-1。

图5-2产品X构成示意图

表5-1产品BOM表

(3)库存状态文件。库存状态文件是MRP中变动最大的文件，每次运行MRP的同时，库存物料文件就会及时更新。库存数据包括每一个物件的现有库存量、计划入库量、已分配量等数据。

(4)独立需求。独立需求是指某项物料的需求不依赖于其他需求而独立存在，而相对需求则指某项物料的需求是由其他物料的需求来确定的。如企业生产的零部件备件是一种独立需求，而产品所包含的零部件则是一种相对需求。当运行MRP计算总需求时，需要考虑一些零部件备件的独立需求。例如一个汽车生产企业，某汽车产品月需求为4辆，需备用轮胎6只，则6只备用轮胎为独立需求；而每辆汽车有四只轮胎，4辆汽车共需4×4＝16只轮胎，则为相对需求。这样轮胎的总需求量为6＋16＝22只。

2．MRP的输出

MRP的输出可作为能力需求计划、车间作业计划、采购计划等其他生产管理模块的输入信息，其输出信息内容包括：

(1)下达计划定单，包括外购件的采购定单和自制件的自制定单。

(2)计划日程改变的通知，即要求提前或推迟已下达定单的完工日期。

(3)由于生产进度的取消或暂停，而下达定货取消或暂停通知。

(4)输出库存状态报告。

(5)未来一段时间的计划定单。

5.1.4MRP的计算项目

(1)总需求量。总需求量是指对某项物料所预计的未来需要量或未来使用量，这种需求是分时间周期(一般为周)提出的。值得注意的是：总需求量是按最终产品的需求量计算的，一种零件可能同时有多项不同的组件需要，同一零件也可能是备件，应根据所有组件对某零件的需求量之和以及独立于最终产品之外的备件需求量来计算确定该零件的总需求量。

(2)计划到货量。计划到货量是指已经在制或已经定购，预期在计划期内即将到货入库的物料量。

(3)现有库存量(或可用库存量)。现有库存量指在满足总需求量之后的库存量。它可供下一计划周期使用。MRP规定现有库存量用每计划周期的期末库存量来表示：任意周期的期末库存量＝上周期库存量＋本周期计划到货量－本周期总需求量

(4)净需求量。当现有库存量不足以满足总需求量时，其短缺部分就是净需求量：净需求量＝总需求量－计划到货量－现有库存量当上式中净需求量计算值为负数时，取值为零。

(5)计划交付量。计划交付量是将净需求量经过调整之后所确定的正式投入生产或提出采购的计划批量。批量的调整需考虑两方面的因素，即废品率和批量规则。

(6)计划投放量。计划投放量与计划交付量在数量上是相同的，只是把交货时间前置一个提前期来确定的投放量。

MRP的计算是按产品结构层次由上而下逐层计算的。首先根据主生产计划中最终产品数量确定总需求量；接着查询现有库存量，计算出净需求量；再根据批量规则计算出每批定货量即计划交付量；最后根据提前期确定计划投放量及采购时间。

5.1.5从MRP到MRPⅡ

(1)定货点法。定货点法是一种库存量不低于安全库存的方法。

(2)物料需求计划(MRP)。物料需求计划是依据市场需求预测和顾客订单制定产品生产计划，然后基于产品生产进度计划、组织产品的材料结构表和库存状况，通过计算机计算出所需材料的需求量和需求时间，从而确定材料的加工进度和定货日程的一种实用技术。

(3)闭环MRP。闭环MRP系统在基本MRP系统基础上，把能力需求计划、执行及控制计划的功能也包括进来，形成一个环形回路。

(4)制造资源计划(MRPⅡ)。闭环MRP系统的出现，使生产活动方面的各种子系统得到了统一。但这还不够，因为在企业的管理中，生产管理只是一个方面，它所涉及的仅仅是物流，而与物流密切相关的还有资金流(这在许多企业中是由财会人员另行管理的)，因此造成了数据的重复录入与存储，甚至会造成数据的不一致性。于是，在20世纪80年代，人们把生产、财务、销售、工程技术、采购等各个子系统集成为一个一体化的系统，称之为制造资源计划(ManufacturingResourcePlanning)系统，英文缩写还是MRP，为了区别于物料需求计划(亦缩写为MRP)而记为MRPⅡ。

MRPⅡ的基本思想就是把企业作为一个有机整体，从整体最优的角度出发，通过运用科学方法对企业各种制造资源和产、供、销、财各个环节进行有效的计划、组织和控制，使它们得以协调发展，并充分发挥作用。MRPⅡ的逻辑流程图如图5-3所示。

图5-3MRPⅡ的逻辑流程图5.1.6MRPⅡ的基本组成及其特点

1．MRPⅡ的基本组成一般来说，MRPⅡ可分为生产的计划控制、物流管理和财务管理三大子系统，如图5-4所示。

图5-4MRPⅡ系统结构

(1)计划控制子系统。计划控制子系统包括生产规划、主生产计划、物料需求计划、能力需求计划、生产作业计划、采购计划等部分。该子系统按照市场预测的销售前景，并考虑用户定单的实际情况来编写生产规划和主生产计划，由主生产计划、库存状态编制物料需求计划，据此计划安排原材料、外购件的采购和零部件的生产，以期将在制品、原材料及成品控制在最优的水平。此外，根据物料需求计划的结果可对生产能力进行核算，调整主生产计划，尽量维持生产的平衡。

(2)物流管理子系统。物流管理子系统包括库存管理、物料的采购供应、市场营销等部分。物流管理系统将向采购、销售和库房管理部门提供灵活的日常业务处理功能，并能自动将物料执行信息反馈给生产计划部门和财务部门。

(3)财务管理子系统。财务管理系统除对各类往来账目和日常发生的货币支付账目进行处理外，根据销售部门的销售单、发票、采购单、库存资金还能够向管理人员提供目前库存资金占用情况和企业运营情况，及时地进行企业的生产成本核算。

2．MRPⅡ系统的特点

MRPⅡ的特点主要表现在以下Ⅶ个方面。

(1)计划的一贯性与可执行性。MRPⅡ是一种计划主导型的管理模式，计划层次从宏观到微观、从战略到技术、由粗到细逐层优化，但始终保证与企业经营战略目标一致。它把通常的三级计划管理统一起来，计划编制工作集中在厂级职能部门，车间班组只能执行计划、调度和反馈信息。计划下达前应反复验证和平衡生产能力，并根据反馈信息及时调整，处理好供需矛盾，保证计划的一贯性、有效性和可执行性。

(2)管理的系统性。MRPⅡ是一项系统工程，把企业所有与生产经营直接相关部门的工作联结成一个整体，各部门都从系统整体出发做好本职工作，每个员工都知道自己的工作质量同其它职能的关系。这只有在“一个计划”下才能成为系统。

(3)数据共享性。MRPⅡ是一种制造企业管理信息系统，企业各部门都依据同一数据信息进行管理，任何一种数据变动都能及时地反映给所有部门，做到了数据共享。在统一的数据库支持下，按照规范化的处理程序进行管理和决策，改变了过去那种信息不通、情况不明、盲目决策、相互矛盾的现象。

(4)动态应变性。MRPⅡ是一个闭环系统，它要求跟踪、控制和反馈瞬息万变的实际情况，管理人员可随时根据企业内外环境条件的变化迅速做出响应，及时调整决策，保证生产正常进行。它可以及时掌握各种动态信息，保持较短的生产周期，因而有较强的应变能力。

(5)模拟预见性。MRPⅡ具有模拟功能，它可以解决“如果怎样……将会怎样”的问题，可以预见在相当长的计划期内可能发生的问题，事先采取措施消除隐患，而不是等问题已经发生了再花几倍的精力去处理。这将使管理人员从忙碌的事务堆里解脱出来，致力于实质性的分析研究，提供多个可行方案供领导决策。

(6)物流、资金流的统一。MRPⅡ包含了成本计算等财务功能，可以由生产活动直接产生财务数据，把实物形态的物料流动直接转换为价值形态的资金流动，保证生产和财务数据一致。财务部门及时得到资金信息用于控制成本，通过资金流动状况反映物料和经营情况，随时分析企业的经济效益，参与决策，指导、控制经营和生产活动。以上几个方面的特点表明：MRPⅡ是一个完整的经营生产管理计划体系，是提高制造型企业整体效益的有效管理方法和手段。

5.2企业资源计划(ERP)5.2.1ERP概念与历程从管理思想、软件产品、管理系统三个层次给出ERP的定义如下：

(1)是由美国著名的计算机技术咨询和评估集团GarterGroupInc.提出的一整套企业管理系统体系标准，其实质是在MRPⅡ基础上进一步发展而成的面向供应链(SupplyChain)的管理思想。

(2)是综合应用了客户机/服务器体系、关系数据库结构、面向对象技术、图形用户界面、第四代语言(4GL)、网络通信等信息产业成果，以ERP管理思想为灵魂的软件产品。

(3)是整合了企业管理理念、业务流程、基础数据、人力物力、计算机硬件和软件于一体的企业资源管理系统。

图5-5ERP发展阶段图

5.2.2ERP的主要功能模块简介

1．财务管理模块企业中，清晰分明的财务管理是极其重要的。因此，在ERP整个方案中它是不可或缺的一部分。ERP中的财务模块与一般的财务软件不同，作为ERP系统中的一部分，它和系统的其他模块有相应的接口，能够相互集成，比如：它可将由生产活动、采购活动输入的信息自动计入财务模块生成总账、会计报表，取消了输入凭证繁琐的过程，几乎完全替代以往传统的手工操作。

一般的ERP软件的财务部分分为会计核算与财务管理两大块。会计核算主要记录、核算、反映和分析资金在企业经济活动中的变动过程及其结果，它由总账、应收账、应付账、现金、固定资产、多币制等部分构成。财务管理的功能主要是基于会计核算的数据，再加以分析，从而进行相应的预测、管理和控制活动。它侧重于财务计划、控制、分析和预测。

2．生产控制管理模块这一部分是ERP系统的核心所在，它将企业的整个生产过程有机地结合在一起，使得企业能够有效地降低库存，提高效率。同时各个原本分散的生产流程自动连接起来，也使得生产流程能够前后连贯地进行，而不会出现生产脱节，耽误生产交货时间。生产控制管理是一个以计划为导向的先进的生产、管理方法。首先，企业确定它的一个总生产计划，再经过系统层层细分后，下达到各部门去执行，即生产部门以此生产，采购部门按此采购，等等。

3．物流管理

1)分销管理销售的管理是从产品的销售计划开始的，对其销售产品、销售地区、销售客户各种信息进行管理和统计，并可对销售数量、金额、利润、绩效、客户服务做出全面的分析。因此，分销管理模块大致有三方面的功能：对于客户信息的管理和服务；对于销售定单的管理；对于销售的统计与分析。

2)库存控制库存控制用来控制存储物料的数量，以保证稳定的物流，支持正常的生产，但又最小限度地占用资本。它是一种相关的、动态真实的库存控制系统，能够结合、满足相关部门的需求，随时间变化动态地调整库存，精确地反映库存现状。

3)采购管理采购管理用于确定合理的定货量、优秀的供应商和保持最佳的安全储备，能够随时提供定购、验收信息，跟踪和催促外购或委托外加工的物料，保证货物及时到达；建立供应商档案，用最新的成本信息来调整库存成本。

4．人力资源管理模块以往的ERP系统基本上都是以生产制造及销售过程(供应链)为中心的。因此，长期以来一直把与制造资源有关的资源作为企业的核心资源来进行管理。但近年来，企业内部的人力资源开始越来越受到企业的关注，被视为企业的资源之本。在这种情况下，人力资源管理作为一个独立的模块被加入到了ERP的系统中来，和ERP中的财务、生产系统组成了一个高效的、具有高度集成性的企业资源系统。它与传统方式下的人事管理有着根本的不同。人力资源管理模块包括人力资源规划的辅助决策、招聘管理、工资核算、差旅核算等内容。

5.2.3ERP的实施过程在引入ERP系统的过程中，实施是一个极其关键也是最容易被忽视的环节、实施的成败最终决定着ERP效益的充分发挥。例如，据不完全统计，我国目前已有近千家企业购买了MRPⅡ/ERP软件，而在所有的ERP系统应用中存在三种情况：按期按预算成功实施实现系统集成的只占10%～20%，没有实现系统集成或实现部分集成的有30%～40%，而失败的却占50%；并且在实施成功的10%～20%中，大多为外资企业。事实表明：ERP实施情况已经成为制约ERP效益发挥的一大瓶颈因素。因此，企业的ERP项目只有在一定科学方法的指导下，才能够成功实现其应用目标。

一个典型的ERP实施进程主要包括以下几个阶段，如图5-6所示：

(1)前期工作阶段(软件安装之前的阶段)。这个阶段的工作主要包括：领导层培训及ERP原理培训，进行需求分析，确定目标，选择软件。

(2)实施准备阶段(包括数据和各种参数的准备和设置)。这一阶段要建立的项目组织和所需的一些静态数据可以在选定软件之前就着手准备和设置，图中用向左延伸到前期工作阶段来表示。在准备阶段中要做这样几项工作：项目组织，数据准备，系统安装测试，软件原型测试。

图5-6ERP实施进程简图

(3)模拟运行及用户化阶段。这一阶段的目标和相关的任务是：模拟运行及用户化，制定工作准则与工作规程，验收。

(4)切换运行阶段。这一阶段要根据企业的条件来决定应采取的步骤，可以各模块平行一次性实施，也可以先实施一两个模块。在这个阶段，所有最终用户必须在自己的工作岗位上使用终端或客户机操作，处于真正应用状态，而不是集中于机房。如果手工管理与系统还有短时并行，可作为一种应用模拟看待，但时间不宜过长。

(5)新系统运行阶段。一个新系统被应用到企业后，实施的工作其实并没有完全结束，而是将转入到业绩评价和下一步的后期支持阶段。这是因为我们有必要对系统实施的结果作一个小结和自我评价，以判断是否达到了最初的目标，从而在此基础上制定下一步的工作方向。还有就是由于市场竞争形势的发展，将会不断有新的需求提出，再加之系统的更新换代、主机技术的进步都会对原有系统构成新的挑战。因此，无论如何，都必须在巩固的基础上，通过自我业绩评价，制定下一目标，再进行改进，不断地巩固和提高。

5.2.4ERP在我国的应用与发展有关ERP的引入是许多企业颇为关注的问题。自从1981年沈阳第一机床厂从德国工程师协会引进了第一套MRPⅡ软件以来，MRPⅡ/ERP在中国的应用与推广已经历了20多年从起步、探索到成熟的风雨历程。回顾我国MRPⅡ/ERP的应用和发展过程，大致可划分为三个阶段：第一阶段：启动期。这一阶段几乎贯穿了整个20世纪80年代，其主要特点是立足于MRPⅡ的引进、实施以及部分应用阶段，其应用范围局限在传统的机械制造业内(多为机床制造、汽车制造等行业)。

第二阶段：成长期。这一阶段大致是从1990年至1996年，其主要特征是MRPⅡ/ERP在中国的应用与推广取得了较好的成绩。第三阶段：成熟期。该时期是从1997年开始到21世纪初的整个时期，其主要特点是ERP成功引入并成为主角；其应用范围也从制造业扩展到了第二、第三产业；并且由于不断地实践探索，其应用效果也得到了显著提高，因而进入了ERP应用的成熟阶段。

5.3准时生产(JIT)5.3.1准时生产的基本思想从JIT的定义我们知道JIT的核心是追求一种无库存的生产系统，或使库存最小化的生产系统，即消除一切只增加成本而不向产品中增加价值的过程。从这一基本的生产哲学出发，形成了完备的JIT生产体系，这个体系包括：--实行生产同步化；--提高生产系统灵活性；--减少不合理的生产过程；--推行标准化作业；--追求产品零缺陷；--保持库存最优化；--推行人本管理。

JIT的最终目标是利润最大化，基本目标是努力降低成本，因此JIT还要求实现“四低两短”的具体生产目标：

(1)废品量最低。消除各种不合理因素，并对加工过程中的每一工序精益求精。

(2)库存量最低。库存是生产计划不合理、过程不协调、操作不规范的表现。

(3)减少零件搬运量。零件搬运是非增值操作，减少零件和装配件运送量与搬运次数，可以节约装配时间，并减少这一过程中可能出现的问题。

(4)机器故障率低。低的机器故障率是生产线对新产品方案作出快速反应的保障。

(5)生产提前期最短。生产提前期短与小批量相结合的系统，应变能力强，柔性好。

(6)准备时间最短。准备时间长短与批量选择有关，如果准备时间趋于零，准备成本也趋于零，就有可能采用极小批量生产。为了达到降低成本与消除浪费的目标，能在必要的时间按照必要的数量生产必要的产品，JIT形成了自己的一套生产组织与管理模式。

1．以装配为起点的“后拉式”生产传统的生产管理方式或MRPⅡ管理都是先按产品的交货期制定主生产计划，再安排各道工序的作业计划，由前道工序向后道工序提供零部件。为了保证最终产品装配所需的零部件和交货日期，考虑到生产过程中可能存在或发生的意外事件，就必须适当地增加投料和在制品的数量。在这种管理模式下，如果市场需求发生了变化，势必造成零部件和在制品的过剩或积压。因此，这种生产管理模式缺乏市场的弹性适应能力。

传统的生产管理方式通常是一种“前推式”生产，即生产过程为零件—部件—产品，以零件加工为生产的起点，以装配为生产的终点，是由前道工序向后道工序提供零部件的生产模式。而JIT是一种“后拉式”的生产模式，企业生产的组织管理过程是产品—部件—零件。它以产品的装配为生产的起点，将生产计划下达给总装配线，以装配为起点，在需要的时候向前道工序领取必要数量的零部件；在后道工序向前道工序领取零部件后，前道工序储备量减少，必然转向上道工序领取必要的零件或在制品，以补充必要的储备量。如此层层向上递推，把生产过程中的各道工序或各加工环节连接起来，形成一个及时生产的加工系统。

2．化大批量为小批量，尽可能减少在制品储备或按件传送实行及时生产的各个车间与各个工序，一般都避免成批生产或成批搬运，尽可能做到必要时只生产一件，只传送一件，只储备一件。任何工序不准进行额外的生产，宁可中断生产，决不积压在制品。JIT认为中断生产造成的损失，较之积压储备、掩盖生产中的矛盾、麻痹生产管理人员与领导人员的思想等所带来的危害要小得多。

3．均衡化生产为了使生产适应市场的变化，消除过剩的在制品和过多的生产管理人员，企业生产必须采取均衡化生产的计划和调度管理方式。所谓均衡化生产，是指企业生产应尽可能地减少投入批量的不均衡性，使生产线每日平均生产各种产品。为此，在制定月生产计划时就必须考虑各类产品每日生产的平均产量；在装配线上以各类产品装配每日顺序计划为出发点，发出生产指令，以保证各类零部件的平均消耗，以适应每日需求的变化，尽可能消除最后装配线生产的不均衡现象。

4．在生产的每个环节保证产品质量在JIT生产方式中，将质量管理贯穿于每一工序之中，在降低成本的同时确保产品质量不会降低。采用的措施包括：一是在每台加工设备上安装各种自动检测不良产品和自动停止装置，一旦发现生产异常或不符合质量标准的产品就自动停止加工，这样比较容易找到发生异常的原因，从而能够有针对性地采取措施，防止类似异常情况的再次发生；二是设备操作人员发现产品或设备存在问题时有权自行停止生产，依靠这样的管理机制，不良产品一旦出现就会被立刻发现，可杜绝类似不良产品的再产生。

5．弹性配置作业人数当市场需求波动时，要求劳动力资源也作相应的调整，弹性地增减各生产线的作业人数。如劳动力需求量增加不大时，可通过适当调整具有多种技能的操作者来完成；当需求量降低时，可采用减少生产班次，解雇临时工，分配多余的操作工去参加设备的维护和维修等方式。

JIT生产方式的体系结构如图5-7所示，其中虚线框内的部分就是JIT在企业生产流程中位置。

图5-7及时生产的体系结构

5.3.2“看板”管理

1．看板定义看板(看板的英文名为Kanban)是个日语名词，表示一种挂在或贴在盛装在制品的容器上或一批零件上的标签或卡片，或流水线上各种颜色的小球或信号灯、电视图像等。看板是揭示牌，可以作为交流厂内生产管理信息的手段。看板卡片包含相当多的信息并且可以反复使用。看板通常装在透明的长方形乙烯封套中，以保护其在工厂环境中不受损坏。

2．看板在生产现场控制中的应用看板管理是一种生产现场物流控制系统，它是通过看板的传递或运动来控制物流的一种方法。

JIT生产作业计划的主要特征是：它只向总装配指示顺序计划，除此之外，不再向其他加工工序指示顺序计划。但是，应该尽量使总装之前的各工序，即加工工序、毛坯工序、外协及供应部门等，都大体了解本工序(部门)每月需要生产(供应)的数量。此数量不一定要求准确，但可以作为各大工序作业的大致目标，有利于他们进行作业准备和作业安排。

3．看板的形式和分类看板根据功能和应用对象的不同进行分类，如图5-8所示。各类看板的功能分述如下：

(1)生产定货看板，它指在一个工厂内某工序需要的加工制造信息，它又分为两种类型。①

一般生产看板，它指出需加工工件的件号、件名、类型、工序存放位置、工件存放位置、工件背面编号、加工设备等。

②

三角看板，它指出待加工工件号、名称、存放位置、批量及货盘数、再定购点及货盘数、加工设备等。

图5-8看板的分类

(2)取货看板，后工序的操作者按看板上所列件号、数量等信息，到前工序(或协作厂)领取零部件，取货看板也可分为两种。①工序间取货看板，它指出应领取的工件件号、件名、类型、工件存放位置、工件背面编号、紧前加工工序号、紧后加工工序号等，是厂内工序间的取货凭证。②

外协取货看板，它除了指出有关外协件特征信息外，还指出本企业名称、外协厂名、交货时间、数量等，它用作向固定的协作厂取货的凭证。

4．看板的使用规则

1)看板的使用规则为使看板系统有效运行，必须严格遵循一定的使用规则，主要包括以下四点：

(1)不合格件不交给后工序。

(2)后工序来取件。

(3)均衡化生产。

(4)利用减少看板数量来提高管理水平。

2)利用看板提高管理水平的循环过程利用看板提高管理水平是一个减少看板数量的循环过程，每一循环步骤如下：发出看板，开始取货和加工。当部门管理人员认为在较小的在制品库存情况下进行生产时，可以取出一些看板，使在制品库存降低，但这可能会给车间生产带来一些问题，部门管理人员和操作者应采取各种措施，以便在看板数降低的情况下仍能保证正常生产。他们可能采用更新设备、变更工件的加工顺序、缩短生产提前期等措施来改善生产循环。一轮改善顺利实施后，在适当时候再取出一两个看板，继续进行改善活动。通过多次循环，达到控制在制品库存的目标。5.4精良生产(LP)5.4.1基本概念精良生产(LeanProduction，LP)又称精益生产，其中“精”表示精良、精确、精美；“益”表示利益、效益等。精良生产就是指及时制造，消灭故障，消除一切浪费，向零缺陷、零库存进军。它是美国麻省理工学院在一项名为“国际汽车计划”的研究项目中提出来的。它们在做了大量的调查和对比后，认为日本丰田汽车公司的生产方式是最适用于现代制造企业的一种生产组织管理方式，称之为精良生产，以针对美国大量生产方式过于臃肿的弊病。精良生产综合了大量生产与单件生产方式的优点，力求在大量生产中实现多品种、高质量产品的低成本生产。

精良生产是相对于大量生产(MassProduction)而言的一种新型生产方式。其核心思想是从生产操作、组织管理、经营方式等各个方面，找出所有不能为产品带来增值的活动或人员并加以革除。这种生产方式综合了单件生产和大量生产的优点，既避免了单件生产的高成本，又避免了大量生产的僵化、不灵活。精良生产的目标是要求产品“尽善尽美”，因此要在生产中“精益求精”，不断降低成本，力求做到无废品、零库存、无设备故障等。

5.4.2精良生产的产生与推广

20世纪初，从美国福特汽车公司创立第一条汽车生产流水线以来，大规模的生产流水线一直是现代工业生产的主要特征。大规模生产方式是以标准化、大批量生产来降低生产成本，提高生产效率的。这种方式适应了美国当时的国情，汽车生产流水线的产生，一举把汽车从少数富翁的奢侈品变成了大众化的交通工具，美国汽车工业也由此迅速成长为美国的一大支柱产业，并带动和促进了包括钢铁、玻璃、橡胶、机电以至交通服务业等在内的一大批产业的发展。大规模流水生产在生产技术以及生产管理史上具有极为重要的意义。

但是第二次世界大战以后，社会进入了一个市场需求向多样化发展的新阶段，相应地要求工业生产向多品种、小批量的方向发展，单品种、大批量的流水生产方式的弱点就日渐明显了。为了顺应这样的时代要求，由日本丰田汽车公司首创的精良生产，作为多品种、小批量混合生产条件下的高质量、低消耗生产方式在实践中被摸索、创造出来了。

1950年，日本的丰田英二考察了美国底特律的福特公司的轿车厂。当时这个厂每天能生产7000辆轿车，比日本丰田公司一年的产量还要多。但丰田在他的考察报告中却写道："那里的生产体制还有改进的可能"。丰田英二和他的伙伴大野耐一进行了一系列的探索和实验，根据日本的国情，提出了解决问题的方法。经过30多年的努力，终于形成了完整的丰田生产方式，使日本的汽车工业超过了美国，产量达到了1300万辆，占世界汽车总量的30％以上。制造、电子、计算机、飞机制造等工业中，丰田生产方式是日本工业竞争战略的重要组成部分，它反映了日本在重复性生产过程中的管理思想。

丰田生产方式的指导思想是通过生产过程整体优化，改进技术，理顺物流，杜绝超量生产，消除无效劳动与浪费，有效利用资源，降低成本，改善质量，达到用最少的投入实现最大产出的目的。日本企业在国际市场上的成功，引起西方企业界的浓厚兴趣，西方企业家认为，日本在生产中所采用的方式是其在世界市场上具有竞争力的基础。20世纪80年代以来，西方一些国家很重视对丰田生产方式的研究，并将其应用于自己的生产管理中。

5.4.3精良生产的特点

1.拉动式准时化生产拉动式准时化生产以最终用户的需求为生产起点，强调物流平衡，追求零库存，要求上一道工序加工完的零件立即可以进入下一道工序，由看板传递下道工序向上道工序的需求信息；生产中的节拍可由人工干预、控制，但重在保证生产中的物流平衡(对于每一道工序来说，即为保证对后道工序供应的准时化)。由于采用拉动式生产，因而生产中的计划与调度实质上是由各个生产单元自己完成的，在形式上不采用集中计划的方式，但操作过程中生产单元之间的协调极为必要。

2．全面质量管理全面质量管理强调质量是生产出来而非检验出来的，由生产中的质量管理来保证最终质量。生产过程中对质量的检验与控制在每一道工序中都要进行，重在培养每位员工的质量意识。对每一道工序进行质量检测与控制，可以保证及时发现质量问题。如果在生产过程中发现质量问题，根据情况，可以立即停止生产，直至解决问题，从而保证不出现对不合格品的无效加工。对于出现的质量问题，一般应组织相关的技术与生产人员作为一个小组，一起协作，尽快解决。

3．团队工作法(TeamWork)每位员工在工作中不仅要执行上级的命令，更重要的是还要积极地参与，起到决策与辅助决策的作用。团队并不完全按行政组织来划分，而主要根据业务关系来划分。团队成员强调一专多能，要求能够比较熟悉团队内其他工作人员的工作，保证工作协调、顺利进行。团队人员工作业绩的评定受团队内部其他人员评价的影响(这与日本独特的人事制度关系较大)。团队工作的基本氛围是信任，以长期的监督控制为主，而避免对每一步工作的稽核，以提高工作效率。团队的组织是变动的，针对不同的事物建立不同的团队，同一个人可能属于不同的团队。

4．并行工程(ConcurrentEngineering)

采用并行工程方式，在产品的设计开发期间，将概念设计、结构设计、工艺设计、最终需求等结合起来，保证以最快的速度按要求的质量完成工作；各项工作由与此相关的项目小组完成，进程中小组成员各自安排自已的工作，但可以定期或随时反馈信息并协调解决出现的问题；依据适当的信息系统工具，反馈与协调整个项目的进行；利用现代CIM技术，在产品的研制与开发期间，辅助项目进程的并行化。

5.4.4精良生产的体系结构精良生产依据较为独特的生产组织方式，并取得了良好的效果。这不仅是因为它的某些管理手段比大批量生产方式或其他生产方式优越，而且在于它依托所处的经济、技术和人文环境，采用适应环境的管理体系，从而体现了巨大的优越性。有人将精良生产体系形象地比喻为一栋大厦，如图5-9所示，该大厦的基础为以协作(TeamWork)方式工作的并行工程，其屋顶为精良生产体系，支撑这个屋顶的三根支柱为准时生产(JIT)、成组技术(GE)和全面质量控制(TQC)。我国学者则认为，应该以成组技术作为基础更确切，因为在成组技术的支持下建立JIT、GE和TQC更为有效。

图5-9精良生产体系

精良生产管理思想核心的分析：精良生产管理思想的最终目标必然是企业利润的最大化，但管理中的具体目标则是通过消灭生产中的一切浪费来实现成本的最低化。并行工程与全面质量控制的目标更偏重于对销售的促进，同时全面质量控制也是为了消灭生产中的浪费。对于不良品的加工只能是浪费，且掩盖了生产中隐藏的问题，会造成进一步的浪费。相对于传统的大批量生产方式，全面质量控制与并行工程并非精良生产所独创，但在精良生产体系中，它们体现了更好的效益。拉动式准时化生产则是精良生产在计划系统方面的独创，并具有良好的效果，其根本在于它既向生产线提供了良好的柔性，符合现代生产中多品种、小批量的要求，又能充分挖掘生产中降低成本的潜力。

精良生产正是通过准时化生产、少人化、全面质量控制、并行工程等一系列方法来消除一切浪费，实现利润最大化的。但剔除大批量生产中同样采用的计算机信息反馈技术、成组技术等，我们可以发现，精良生产中最具有特色的是它在组织生产中对消灭物流浪费的无限追求，即对物流环境的需求和内部的分权决策。进一步分析精良生产可以发现，拉动式准时化生产及少人化之所以能够实现，全面质量控制与并行工程之所以能够发挥比大批量生产更大的作用，其核心在于充分协作的团队式工作方式。此外，企业外部的密切合作环境也是精良生产实现的必要且独特的条件。

5.5敏捷制造(AM)5.5.1基本概念敏捷制造(AgileManufacturing，AM)指的是制造企业能够把握市场机遇，及时动态地重组生产系统，在最短的时间内向市场推出有利可图的、用户认可的、高质量的产品。以计算机网络将本地的、异地的甚至异国的制造企业或制造资源(设备、产品设计或工艺规程)联成一个整体，为共同的目的，进行协调的努力。如果说，CIMS侧重于企业内部各部门、各环节之间的集成与信息交流，那么，敏捷制造则发展企业之间的集成与信息交流。

敏捷制造的基本思想是：通过将高素质的员工、动态灵活的虚拟组织机构或动态联盟、先进的柔性生产技术进行全面集成，使企业能对持续变化、不可预测的市场需求作出快速反应，由此获得长期的经济效益。它强调人、组织、管理、技术的高度集成，强调企业面向市场的敏捷性。因此，敏捷制造的企业，其敏捷能力应当反映在如图5-10所示的在六个方面。

图5-10企业敏捷能力的六个方面

5.5.2研究内容及支撑技术实现敏捷制造的关键是对制造企业进行敏捷化改造和重组，增强企业的敏捷性。企业的敏捷性是指可重构、可重用和可扩充的特性，即3R特性。对企业敏捷性的综合度量可以用成本、时间、健壮性和自适应范围这四个指标。图5-11为实现敏捷制造的关键技术。

图5-11实现敏捷制造的关键技术

1．基础技术--CIM技术

CIM技术是一种组织、管理与运行企业的技术，它借助计算机硬软件，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全过程中有关人、技术、经营管理三要素及其信息流与物料流有机地集成并优化运行，以实现产品高质、低耗、上市快，从而使企业赢得市场竞争。它为提供敏捷制造的集成环境打下了坚实的基础，是敏捷制造的基础技术。同时，比较两者的内涵可以发现，它们的思想有许多的相同之处，有人因此而将敏捷制造看成CIMS发展的新阶段。目前，很多国家的CIMS研究均有很大的进展，我们应继续深化CIMS的研究、实施，为敏捷制造打好基础。

2．环境技术--网络技术实现敏捷制造，企业需要具有通信连通性，因此，网络是必不可少的。企业的敏捷化变革应按照企业网—全国网—全球网的步骤建立、实施网络技术，利用企业网实现企业内部工作小组之间的交流和并行工作，利用全国网、全球网共享资源，实现异地设计和异地制造，及时建立最佳动态联盟。基于网络的企业资源计划管理系统和商品供应链系统都将为敏捷制造的实施提供必需的信息。

3．统一技术--标准化技术以集成和网络为基础的制造离不开信息的交流，交流的前提是有统一的交流规则，这就是标准化的工作。当前企业在制造活动中各行其事，统一规范化的思想仍有待强化。认真贯彻执行电子数据交换标准EDI、产品数据交换标准STEP及超文本数据交换标准SGML等，是我们进入国际合作大环境，参加跨国动态联盟的前提。

4．虚拟技术--模型和仿真技术敏捷制造通过动态联盟和虚拟制造来实现，因而对产品经营过程并行建模和仿真，采用基于仿真的产品设计和制造方法是十分必要的。另外，作为敏捷制造在产品设计和制造过程中的主要手段之一的虚拟原型系统，也是以模型和仿真技术为基础的。

5．协同技术--并行工程技术并行工程技术是对产品及相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化技术。该技术要求产品设计人员在设计一开始就考虑到产品全生命周期(从概念形成到产品报废)中的所有因素，包括质量成本、速度、进度及用户要求等。并行工程通过组成多学科的产品开发小组协同工作，利用各种计算机辅助工具等手段，使产品开发的各阶段既有一定的时序又能并行。同时采用由上、下游因素共同决策产品开发各阶段工作的方式，使产品开发的早期就能及时发现产品开发过程中的问题，从而缩短开发周期，降低成本，增强对市场的敏捷度。

6．过程技术——工作流管理技术动态联盟是面向具体产品而动态创建的虚拟公司，其组织结构的临时性和动态性，加上产品研制过程的创新性和协同特性，在很大程度上决定了动态联盟的管理将采用或者基于项目管理的方式来进行。能够有效支持企业业务重组、业务过程集成、项目管理和群组协同工作的工作流管理技术，对于实施动态联盟具有重要的支持作用。另外，工作流管理系统还可以作为企业间信息集成的使能工具，基于Web和基于邮件方式的工作流管理系统可以为企业灵活地组建动态联盟和实现信息交换发挥重要作用。

5.5.3国内外发展现状及应用

1．敏捷制造体系的内涵

1)虚拟企业具有较大优势的某一企业经过市场调查研究后完成某一产品的概念设计，然后组织其它具有某些设计制造优势的企业组成动态联盟，快速完成产品的设计加工，抢占市场。我们称这个具有优势的企业为盟主，其它联盟企业为盟友。各联盟企业间通过现代通信技术相互联系，由盟主协调工作，实现同地或异地设计制造过程。

2)虚拟开发一个产品的生命周期主要包括概念设计、结构设计、制造装配、使用等各方面。各因素之间的相互关系比较复杂，且相互影响。要想加快开发速度，就必须借助现代化的计算机设备构成一个虚拟开发环境，如图5-12所示。虚拟开发环境应包括以下内容：

(1)虚拟设计。虚拟设计应充分利用现有的CAD设计软件、基于特征设计的设计平台、面向制造设计、面向装配设计和面向质量设计的设计思想。在虚拟设计过程中，可以充分利用虚拟制造、虚拟装配技术、决策支持系统等初步的设计方案进行虚拟加工、装配，及早发现设计上的问题。

图5-12虚拟开发环境

(2)虚拟制造。充分利用CAPP、CAM、CS(ComputerSimulation，计算机仿真)、虚拟原型制造(VirtualPrototypeManufacturing，VPM)等虚拟制造技术，对产品进行虚拟制造，从制造的角度考察设计，为设计的优化提供依据，也为优化制造过程提供分析和辅助工具，达到缩短开发周期、实现敏捷制造的目的。

(3)虚拟装配。部件设计得再好，加工再精良，如果难以完成装配，也很难实现产品开发的目的，会直接影响产品开发的敏捷度。

(4)决策支持系统。由于机械产品的复杂性和设计加工的难度，要求在产品的生产全过程中充分利用人类制造领域的成功经验和先进知识，在决策支持系统(DecisionSupportSystem，DSS)的帮助下完成产品的设计开发过程。这对减小产品开发的风险、降低技术人员的劳动强度、缩短产品开发周期都具有重要意义。

2．目前敏捷制造的研究方向

(1)虚拟企业的组织协调原则：一个盟主有很多个盟友，每个盟友又有其材料、备件、工装夹具等不同的供应商。如果只靠企业间的自然交往磨合，完成虚拟企业的建立要花很长时间。因此，企业重组原则的研究将是一项重要且具挑战性的课题，涉及到很多方面的内容，例如企业间的联合与竞争、产品的成本核算、风险分担、利益分配，以及国家利益、法律和人的问题等。

(2)网络互联和产品数据管理(PDM)：目前制造业中应用的网络操作系统很多，如UNIX、Novell、WindowsNT等，以及众多的网络，如Internet、CERNet、ChinaNet等。这为网络互联带来了诸多不便。另外，目前企业中使用的操作系统、数据库、开发平台也多种多样。由于软件的兼容性仍然存在很多问题，因而给产品数据的管理和共享带来了困难。只有很好地解决了有关计算机的软硬件问题，才能使虚拟企业进行高速有效的交流信息并实现数据共享。

(3)并行工程：并行工程提供了集成化的产品设计开发过程。它支持产品开发及相关过程的设计集成，支持异地设计、异地制造等，这些都为敏捷制造的实现提供了有利的支持。

(4)计算机仿真和虚拟原型制造：由于敏捷制造是依靠动态联盟和虚拟制造来实现的，因而对产品的建模和仿真是一项非常重要的工作。

3．我国制造业的现状及问题

1)我国制造业的现状

(1)局部水平落后，总体有势力。我国虽然是一个大国，但技术设备水平、设备规模、技术人员数量等各方面与发达国家相比还有较大差距。

(2)集团优势差，设备闲置严重。据统计，在现有4万亿元的国有固定资产存量中，闲置和利用率不高的占1/4左右，也就是说，有1万亿元的国有固定资产长期处于“休养”状态。

(3)计算机应用水平较低。

2)我国推行敏捷制造应注意的问题敏捷制造已发展了10年，我国也作了较为深入的理论探讨，并取得了一定的成果，但还应注意以下几个方面的问题：

(1)加强对敏捷制造重要性的认识。

(2)加大企业联合和重组的力度。

(3)脚踏实地地提高计算机应用水平。

(4)加强网络基础设施建设。

(5)培养高素质的计算机人才。5.6网络设计/制造技术(NM)5.6.1基于Web的设计/制造技术简介

1．网络化异地设计计算机网络技术的发展极大地推动了网络化异地设计技术的发展。网络化异地设计就是采用CAD系统网络技术，把分布于各处的CAD系统中的各台计算机通过计算机网络相互连接起来，这些计算机彼此可以通信，从而能有效地共享资源并协同工作，这大大增加了CAD系统的能力。

2．计算机网络系统的组成计算机网络有广域网和局域网两种。广域网WAN(WideAreaNetwork)用于地区之间的通信，距离可达几千米，通常要租用邮电部门的通信线路，如Internet网；局域网LAN(LocalAreaNetwork)则是在局部区域内，例如一栋办公楼、一个工厂内，把分散的数台、数十台乃至上百台机种各异的计算机、存储器等通过通信协议连接起来的网络。在网络化异地设计系统中，计算机网络常通过局域网与Internet网相连，实现全球性交流，互相传输数据、图像、声音等信息并可协同工作。

按拓扑结构，计算机网络分为总线形网、星形网、环形网、树形网和网状网，如图5-13所示。在总线形网中