制造生產模式研究論文

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摘要在分析制造生產模式演變的基礎上，討論了生產模式演變的根據和趨勢，認為敏捷制造是應關注和利用的生產模式，簡要介紹敏捷制造內涵及現狀等，并探索了利用敏捷制造思想提高我國制造業敏捷性和競爭力的實施方法。

關鍵詞生產模式;敏捷制造;敏捷性;動態聯盟

TheEvolutionofManufacturingProductionModeand

AgileManufacturing

AbstractThispaperanalyzestheevolutionofmanufacturingproductionmode,discussesthecausesandtrendoftheevolution,andarguesagilemanufacturingisadesirablemode,thenintroducesagilemanufacturingbriefly,studieshowtoenhancenationalenterprises’agilityandcompetitionbyusingagilemanufacturing.

KeywordsProductionMode;AgileManufacturing;Agility;VirtualEnterprise

制造業是國民經濟的基礎產業，其發達程度體現了一個國家的科學技術和社會生產力發展水平。從十八世紀英國爆發工業革命開始，制造業走出手工作坊階段，迅速發展壯大，逐漸成為世界各國國民經濟中的主導產業。特別是本世紀五十年代，大批大量生產模式的確立使制造業達到了一個前所未有的顛峰時期。但是近十幾年來，隨著世界經濟的快速發展和人們生活水平的不斷提高，市場環境發生了巨大的變化，消費者需求日趨主體化、個性化和多樣化，制造廠商面對一個變化迅速且無法預測的買方市場，傳統的大批大量的生產模式不再適應新的市場形勢的需要。在這種情況下，對市場需求的快速反應能力就開始成為企業能否在激烈的市場競爭中占得一席之地的重要標志。在這種形勢下，探索適合我國國情的制造生產模式對實現我國偉大戰略目標意義重大，從人類制造生產模式的演變中我們可能會得到有益的啟示。[1]

制造模式的演變

17世紀至1830年，在專業化協作分工、蒸汽動力機和工具機的基礎上，出現了制造企業的雛形棗工場式的制造廠，人類社會的生產率開始出現大幅度的飛躍。到了大約1900年，制造業成為一個重要的產業，其主要生產模式是“少品種單件小批生產”。比如汽車行業，當時處于世界領先地位的轎車公司P&L每年只制造幾百輛汽車，而且所造的汽車沒有兩輛是完全相同的，原因在于P&L所有的承包商都不采用標準的計量器具，裝配時，依靠裝配工的熟練，修整零件，使之配合良好。至1905年，歐洲已有幾百家這類公司采用單件生產方式少量地制作汽車，這些獨立承擔大部分生產任務的小工廠沒有能力開發新技術，產量低，成本高，且成本不隨產量而下降。這種生產模式當然無法滿足市場需求。

20年代，在E.Whitney提出的“互換性”和“大批大量生產”，OliverEvons把傳送帶引入制造系統和F.Taylor的“科學管理”支撐下，與當時的電氣化、標準化與系列化結合，HenryFord開創了機械自動流水線生產，出現了“少品種大批大量生產”的模式，又稱為底特律式自動化，成為各國紛紛仿效的制造生產模式，制造業開始了第一次生產模式的轉換。這種新的生產模式棗大量生產方式及其技術支持棗零件的互換性帶給了制造業一場重大變革，它推動了工業化的進程和經濟高速發展，為社會提供了大量的經濟產品，促進了市場經濟的發展。其主要特征是：少品種大批大量生產、塔形多層次的垂直領導和嚴格的產品節拍控制。其市場特征與少品種單件小批生產模式相同，都是賣方市場。剛性生產線大大提高了生產效率，從而降低了產品成本，但這是以損失產品的多樣性為代價的。到50年代，大量生產方式達到了頂峰。

從50年代開始，人們對“少品種大批大量生產方式”的優缺點有了進一步的認識。大批量生產模式產品的競爭表現為效率加質量的競爭。一方面，大批大量生產方式的規模效益使企業受益匪淺，比如在日本，由于政府的干預與調控，制造企業進行管理改革，大量引進和采用高新技術成果，狠抓商品化生產，發揮人的因素作用，發展企業間的合作，對外開拓國際市場，在汽車、家電、鋼鐵及微電子器件等產量大的行業，利用批量法則，以規模生產的產品和營銷優勢迅速擴大在國際市場的占有份額，發展成為能與美國抗衡的經濟大國。另一方面，人們也認識到剛性自動流水線存在許多自身難以克服的缺點，市場的多變性和產品品種、過程的多樣性對剛性生產線提出了挑戰，為此人們從技術角度形成成組技術和以計算機與系統技術為基礎的制造自動化，試圖改進這一模式的不足。

但是實踐證明，單純技術上的某些改進不是振興制造業的良策。到了80年代，人們已經將少品種大批大量生產模式的優點發揮到了極限，同時這種生產模式同市場需求變化間的矛盾愈來愈明朗，并且成為制約制造業發展的重要因素。

解決這對矛盾的出路只能是進行制造生產模式的轉換。從前面所述可知，生產模式的變革，是在市場需求推動下，以相應的技術進步為支持，生產管理模式和相應的技術進步是推動社會進步的兩個方面。我們也看到，在近30年，信息技術對制造業所起的作用越來越大。產品由“大量生產”過渡到“中小批量生產”，我們可以設想，當最終又過渡到能完全滿足用戶需求且性能價格比優良的產品的單件小批生產時，會有一種新的生產模式和全方位的信息技術的支持。從80年代后期以來，美、日、加、澳等國及西歐各國都先后提出新模式的制造戰略、研究開發計劃。1988年美國GM公司和里海大學共同提出敏捷制造戰略，于1990年向社會半公開；1990年日、美、加、澳等國及西歐各國聯合進行10年期的智能制造系統(IMS)的研究與開發；1992年德、美提出精益生產(LeanProduction)；1994年德國人提出改變工業組織結構的分形公司(FractalCompany)。上述模式中最有代表性、社會反響最大的是“敏捷制造”。“敏捷制造”引起了廣泛關注，不僅在科技界，而且在企業界，也成為研究的熱點之一。[2]

敏捷制造

敏捷制造提出的背景

從70年代到80年代初，由于片面強調第三產業的重要而忽視了制造業對國民經濟健康發展的保障作用，美國的制造業嚴重地衰退，逐步喪失了其世界霸主的地位，出現巨額的貿易赤字。1986年，在國家科學基金會(NSF)和企業界支持下，美國麻省理工學院(MIT)的“工業生產率委員會”開始深入研究衰退原因和振興對策。研究的結論是：“一個國家要生活得好，必須生產得好”，重申作為人類社會賴以生存的物質生產基礎產業棗制造業的社會功能，提出以技術先進、有強大競爭力的國內制造業奪回生產優勢，振興制造業的對策。在所提出的一系列制造業發展戰略中，1988年由美國通用汽車公司和美國里海大學工業工程系共同提出的一種新的制造企業戰略棗-“敏捷制造”最受重視，為此成立了國家制造科學中心和制造資源中心，得到國家科學基金會、國防部、商業部和許多公司的支持，經國會聽證后向聯邦政府提出建議，現已成為政府部門主持，企業和大學共同參予，有重要影響的研究、開發和應用領域，被稱為“21世紀制造企業戰略”。

實質

敏捷制造是美國針對當前各項技術迅速發展、滲透，國際市場競爭日益激烈的形勢，為維護其世界第一大國地位，維持美國人們的高生活水準而提出的一種制造生產組織模式和戰略計劃。敏捷制造思想的出發點是基于對市場發展和未來產品以及自身狀況的分析。一方面，隨著生活水準的不斷提高，人們對產品的需求和評價標準將從質量、功能的角度轉為最大客戶滿意、資源保護、污染控制等，產品市場總的發展趨勢將從當今的標準化和大批量到未來的多元化和個人化；另一方面，在工業界存在一個普遍而重要的問題，那就是商務環境變化的速度超過了企業跟蹤、調整的能力；再有，美國的信息技術系統比較發達。因此，提出敏捷制造這一思想應用于制造業，旨在以變應變。[3]

內涵

敏捷性意指企業在不斷變化、不可預測的經營環境中善于應變的能力，它是企業在市場中生存和領先能力的綜合表現。敏捷制造是指制造企業采用現代通信手段，通過快速配置各種資源(包括技術、管理和人)，以有效和協調的方式響應用戶需求，實現制造的敏捷性。敏捷制造依賴于各種現代技術和方法，而最具代表性的是敏捷虛擬企業(簡稱虛擬企業)的組織方式和擬實制造的開發手段。

虛擬企業(也叫動態聯盟)：競爭環境快速變化，要求作出快速反應。而現在產品越來越復雜，對某些產品一個企業已不可能快速、經濟地獨立開發和制造其全部。因此，根據任務，由一個公司內部某些部門或不同公司按照資源、技術和人員的最優配置，快速組成臨時性企業即虛擬企業，才有可能迅速完成既定目標。這種動態聯盟的虛擬企業組織方式可以降低企業風險，使生產能力前所未有地提高，從而縮短產品的上市時間，減少相關的開發工作量，降低生產成本。組成虛擬企業，利用各方的資源優勢，迅速響應用戶需求是21世紀生產方式――社會級集成的具體表現。實際上，敏捷虛擬企業并不限于制造，但制造卻是最令人感興趣又是最困難的領域，它更清晰地體現了過程的集成，且控制概念在運行結構中占有重要地位，使虛擬企業的形成更具挑戰性。

擬實制造：亦稱擬實產品開發。它綜合運用仿真、建模、虛擬現實等技術，提供三維可視交互環境，對從產品概念產生、設計到制造全過程進行模擬實現，以期在真實制造之前，預估產品的功能及可制造性，獲取產品的實現方法，從而大大縮短產品上市時間，降低產品開發、制造成本。其組織方式是由從事產品設計、分析、仿真、制造和支持等方面的人員組成“虛擬”產品設計小組，通過網絡合作并行工作；其應用過程是用數字形式“虛擬”地創造產品，即完全在計算機上建立產品數字模型，并在計算機上對這一模型產生的形式、配合和功能進行評審、修改，這樣常常只需作一次最終的實物原形，并可使新產品開發一次獲得成功。

可以說，以上兩項方法和技術是敏捷制造區別于其它生產方式的顯著特征。但敏捷制造的精髓在于提高企業的應變能力，所以對于一個具體的應用，并不是說必需具備這兩方面內容才算在實施敏捷制造，而應理解為通過各種途徑提高企業響應能力都是在向敏捷制造前進。[4]

研究狀況

從1991年開始，以美國為首的各發達國家對敏捷制造進行了大量廣泛的研究。1992年，由美國國會和工業界在里海大學建立了美國敏捷制造企業協會(AMEF)。該協會每年召開一次有關敏捷制造的國際會議。1993年，美國國家自然科學基金會和國防部聯合在NewYork,Illinois,Texas等州建立了3個敏捷制造國家研究中心，分別研究電子工業、機床工業和航天國防工業中的敏捷制造問題。除此之外，還配套支持了工業界進行的7項敏捷化商務實踐(AgileBusinessPractice)，4項敏捷企業決策支持研究(AgileEnterpriseDecisionSupport)，8項敏捷化智能設計與制造系統(AgileIntelligentDesignandManufacturingSystem)和10項敏捷供應鏈管理系統(AgileSupplyChainManagement)。從1994年開始，由AMEF牽頭，有近百家公司和大學研究機構就敏捷制造的6個領域(集成產品與過程開發/并行過程、人的問題、虛擬企業、信息與控制、過程與設備、法律障礙)進行了研究與實踐相結合的深入工作。此外，在其他國家也開展了大量敏捷制造的研究，如：日本發起的MATIC計劃，以汽車、電子和服裝為典型對象產品開展敏捷制造的研究。

迄今為止，敏捷制造的研究是在兩個層次上進行的，第一層側重從企業組織、結構和管理、營銷策略的角度研究敏捷制造的實現；第二層則側重從技術的角度研究敏捷制造的實現方法和關鍵使能技術。最初，敏捷制造的研究大多集中于第一層的研究，到90年代中，獲得了一批較為成熟的研究成果，提出了一系列新的制造概念與模式，如企業重組、動態聯盟、虛擬組織等；另一方面，90年代信息技術的飛速發展(如：分布式計算技術、網絡通訊技術、萬維網技術)，為實施新的制造概念和模式提供了更有效的手段，一些技術有可能突破原有第一層研究的限制，為創造更新一代的制造思想和模式提供了空間。近幾年來，第二層次的研究在美國已經展開，一個例子是美國NIIIP(NationalIndustrialInformationInfrastructureProtocols)正在從事的關于虛擬企業方面的研究工作，研究企業間合作的方案，使得合作者之間消除由于不同的數據結構、不同的過程和不同的計算環境所造成的障礙。該項研究認為虛擬企業的組成單位就如同屬于一個組織一樣，協同工作，資源共享，完成任務，而實質上這些組成單位是彼此獨立的公司，遍布美國各地。該項研究的一個演示系統就是基于INTERNET，CORBA，STEP，WORKFLOW的一個應用范例。

國內學術界有關敏捷制造的研究起步于90年代初，主要在企業組織和結構層次上，研究取得了一定的成果，但在技術層次上的研究還未見報導。

應用情況

目前，美國已有上百個公司、企業在進行敏捷制造的實踐活動。歐洲也有不少公司進行企業改造和重組。舉實例如下：

美國Ingersoll-R公司主要生產工業壓縮機，原來開發新產品僅設計就耗時8～12個月，從樣機制造到試驗評定花1年到1年半，耗資50萬美元。1988年建立動態公司采用敏捷制造過程后，開發技術水平更高的壓縮機只需原來的1/3~1/2時間，花費只是12.5萬到25萬美元。

美國康柏公司1996年啟動虛擬生產計劃，與臺灣制造商形成合作關系，由臺灣制造商在其深圳分廠附近建設新廠，其產品質量、技術、研究開發、運送、存貨都要符合康柏公司全球統一標準，連員工的技術水平和工作態度也要達到其要求。這種虛擬生產方式使其計算機產品每臺成本平均降低57美元。這種虛擬生產、全球運籌的策略使這些財力大、品牌知名度高、市場基礎成熟、分銷渠道完善的大公司更成功地經營，而沒有品牌行銷能力但能有效生產的計算機制造商得到巨額訂單，賺取穩定可觀的利潤。這正是敏捷制造所提倡的優勢集成組織原則的應用。

遙測裝置生產的敏捷制造示范項目，該項目采用虛擬企業方式，聯盟了聯合信號公司堪薩斯城分部，加利福尼亞的圣地亞國家實驗室和新墨西哥的圣地亞國家實驗室以及機械主箱、印刷電路板供應商。這些聯盟企業為產品的實現提供了技術設備原料等支持，彌補了單一企業資源的不足。生產時間減少50％，生產效益提高了好幾倍。

應用敏捷制造技術及思想提高我國制造業水平

國際化的、持續多變的和不可預測的市場競爭給我國帶來了新問題，敏捷制造則給我們帶來了新思想和新技術。運用敏捷制造思想及技術，實施適合我國實際情況的敏捷制造，無疑是提高我國制造業競爭力的可行方法。

3.1企業的敏捷化建設

簡化組織機構。絕大多數國有企業實行了數十年之久的面向功能的多級企業結構轉變為面向過程的項目組/虛擬公司平面式企業結構，減少不必要的層次結構，從而提高敏捷性。

重建企業文化。樹立共同贏(win-win)的觀念。一個新機遇，對于核心企業來說，應意識到聯盟其他資源的重要性，因為機遇轉瞬即逝，只有合作才能共同獲利。對于非核心成員來說，積極配合、認真負責地完成響應的任務是其自身生存和發展的基礎，要有主人翁意識。Win-win觀念是合作的前提。

高素質員工的培養。面對變化，員工對新事物的接受和新技術的掌握能力是敏捷企業競爭力的重要因素；敏捷企業應把決策權放在最底層，授權自制，讓每個操作者都能對與其工作相關的問題作出迅速、正確的決策，這同樣需對員工進行各類必須的培訓。只有一個企業擁有大量的高素質的員工，它才容易進行各種調整以適應新挑戰的需要。

3.2建立區域企業聯盟

我國制造業競爭力差的原因之一是單個企業的設計、制造資源的不足。為彌補這種不足和提高企業資源利用率，在一定區域范圍內，在政府部門的指導下,建立企業聯盟[5]。聯盟企業通過Internet網(或其它方式)與聯盟中心取得聯系。在聯盟中心設有：

聯盟企業成員的設計、制造資源庫，以供聯盟成員查詢；

專家使能系統，專業專家為新的產品進行工藝分析；

虛擬企業模型，協助分析選取合作伙伴，優化產品過程；

多方決策系統，聯盟各方可通過計算機支持協同工作(CSCW，ComputerSupportedCooperativeWork)支持，在聯盟中心協助下，進行多方動態決策。

聯盟中心負責監督合作各方的任務履行，以及商務實現。建立區域企業聯盟，實現資源有償共享，以期實現提高成員企業實力和對機遇的敏捷應變能力。

4、結束語

綜上所述，制造生產模式的演變同市場環境的變化息息相關。在當前的市場環境下，在信息技術的強有力支持下，敏捷性是現代制造企業必不可少的特征之一，敏捷制造模式是21世紀制造業生產模式，這一點已成為國內外眾多有關專家的共識，并且國外很多公司已經自覺應用敏捷制造思想改造企業，取得了良好的效果。對我國制造業來說，敏捷制造的出現是一個機遇，因為我們可以避免西方發達國家走過的彎路，但從另一方面看也是一個挑戰，畢竟我們的信息化程度同發達國家相比還有很大的距離，如何在新形勢下的市場競爭中求生存與發展是我們面臨的重大課題。所以，利用敏捷制造技術及思想提高我國企業的敏捷性和競爭力是一項刻不容緩的工作。

參考文獻

蔣新松．21世紀企業的主要模式-¾敏捷制造企業．計算機集成制造系統-¾CIMS,1996.2(4):3~8

羅振壁，周兆英，汪勁松等．制造的革新．機械工程學報，1995，31(4)：31～37

3．張申生．我國研究先進制造技術應重視的幾個問題．中國機械工程，1995.6(4):4～6

4．李永戎，田雨華，高原等．敏捷制造的實施與應用．中國兵器工業第二一O研究所報告,1997，6：1~2

5．趙偉，劉曉冰．建立面向區域資源共享企業動態聯盟體系的研究。組合機床與加工自動化，1998，11：43～46