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柔性生產(chǎn)

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1.什么是柔性生產(chǎn)

柔性生產(chǎn),是指主要依靠有高度柔性的以計算機(jī)數(shù)控機(jī)床為主的制造設(shè)備來實現(xiàn)多品種、小批量的生產(chǎn)方式。生產(chǎn)方式,一般是指企業(yè)整體活動方式,包括所有制造過程與經(jīng)營管理過程。柔性生產(chǎn)的概念,是1965年,英國的Molins公司首次提出的,它是在柔性制造的基礎(chǔ)上,為適應(yīng)市場需求多變和市場競爭激烈而產(chǎn)生的市場導(dǎo)向型的按需生產(chǎn)的先進(jìn)生產(chǎn)方式,其優(yōu)點是增強制造企業(yè)的靈活性和應(yīng)變能力,縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期,提高設(shè)備利用率和員工勞動生產(chǎn)率,改善產(chǎn)品質(zhì)量,因此,是一種具有旺盛需求和強大生命力的生產(chǎn)模式。

2.柔性生產(chǎn)概念的產(chǎn)生[1]

上世紀(jì)20年代在泰勒“科學(xué)管理”影響下,尤其是E.whitney及Oliver提出“互換性”、“大批量生產(chǎn)”和‘傳送帶”應(yīng)用前提下,工業(yè)界將管理思想與當(dāng)時的電氣化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化結(jié)合,成功地誕生了“少品種大批大量生產(chǎn)”的生產(chǎn)模式,給制造業(yè)注人了新鮮血液,推動了工業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程.美國的“福特制”就是典型代表,它為社會提供了大量的產(chǎn)品,它存在的基礎(chǔ)是當(dāng)時的市場環(huán)境賣方市場,因而我們也稱此生產(chǎn)模式為剛性生產(chǎn)模式,這一模式的生產(chǎn)效率高,單件產(chǎn)品成本低,但它是以損失產(chǎn)品的多樣化,掩蓋產(chǎn)品個性為代價的。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,企業(yè)的競爭形式也在發(fā)生變化,它不僅僅是表現(xiàn)為價格、數(shù)量、質(zhì)量的竟?fàn)?,更重要的是剛性生產(chǎn)模式的弊端逐漸顯現(xiàn),主要表現(xiàn)在:成本增加、過量庫存、適應(yīng)市場的靈敏度低。然而,21世紀(jì)的竟?fàn)幁h(huán)境是一個不斷變化、不可預(yù)測的環(huán)境,由于高新技術(shù)的出現(xiàn)和更迭加快,產(chǎn)品的生命周期越來越短,企業(yè)所處的競爭環(huán)境要求企業(yè)具有很高的適應(yīng)能力,通過高新技術(shù)的運用、不斷尋求新的機(jī)遇來開發(fā)新的產(chǎn)品,以滿足市場的需求。但是,一個企業(yè)的力量畢竟是有限的,隨著產(chǎn)品的技術(shù)含量越來越高,更新速度越來越快,單靠一個企業(yè)的工作,欲以最快的速度推出顧客滿意的產(chǎn)品是極其有限的。另外一個更重要的原因是美國從上世紀(jì)70年代到80年代,由于片面強調(diào)第三產(chǎn)業(yè)的重要性而忽視了制造業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的保障作用,美國的制造業(yè)嚴(yán)重地衰退,逐步喪失了其世界瓏;主的地位.為此,美國政府為了在世界經(jīng)濟(jì)中重振雄風(fēng),于1988年組成了由國家科學(xué)基金會牽頭,眾多企業(yè)和高校、研究機(jī)構(gòu)參與的產(chǎn)學(xué)研體系,開始深人研究與分析經(jīng)濟(jì)衰退的原因及對策,同時也提出了適應(yīng)多變市場的企業(yè)生產(chǎn)模式,這就是1998年美國里海大學(xué)和GM公司共同提出的柔性生產(chǎn)模式AM(Agile Manufacturing),它已成為“21世紀(jì)制造業(yè)戰(zhàn)略”。

3.柔性生產(chǎn)的內(nèi)涵與特點[1]

柔性生產(chǎn)模式是一種新型的企業(yè)生產(chǎn)組織形式。其內(nèi)涵實質(zhì)表現(xiàn)在以下幾個方面:

1.實現(xiàn)虛擬生產(chǎn).虛擬生產(chǎn)是指面對市場環(huán)境的瞬息萬變,要求企業(yè)作出靈敏的反映,而產(chǎn)品越來越復(fù)雜、個性要求越來越高,任何一個企業(yè)已不可能快速、經(jīng)濟(jì)地制造產(chǎn)品的全部,這就需要建立虛擬組織機(jī)構(gòu),實現(xiàn)虛擬生產(chǎn).在大規(guī)模生產(chǎn)系統(tǒng)中即使提高生產(chǎn)能力和采用精益生產(chǎn),但企業(yè)仍主張獨立進(jìn)行生產(chǎn),企業(yè)間的竟?fàn)幋偈垢髌髽I(yè)不得不進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn).而柔性生產(chǎn)所實現(xiàn)的虛擬生產(chǎn)將促使企業(yè)采用較小規(guī)模的模塊化生產(chǎn)設(shè)備,促使企業(yè)間的合作,每一個企業(yè)都將對新的生產(chǎn)能力作出部分貢獻(xiàn).由于競爭者、供應(yīng)者和用戶在它們相互關(guān)系中發(fā)揮著不斷變化的作用,所以柔性生產(chǎn)改變了工業(yè)競爭的意義.在這里,競爭、合作、供貨、買方的關(guān)系將隨著產(chǎn)品的變化而變化,使得竟?fàn)幒秃献鞫呒嫒荨?

2.擬實生產(chǎn).也就是擬實產(chǎn)品開發(fā),它運用仿真、建模、虛擬現(xiàn)實等技術(shù),提供三維可視環(huán)境,從產(chǎn)品設(shè)計思想的產(chǎn)生、設(shè)計、研發(fā)、到生產(chǎn)制造全過程進(jìn)行模擬,以實現(xiàn)在實體產(chǎn)品生產(chǎn)制造以前,就能準(zhǔn)確預(yù)估產(chǎn)品功能及生產(chǎn)工藝性,掌握產(chǎn)品實現(xiàn)方,減少產(chǎn)品的投人,降低產(chǎn)品開發(fā)及生產(chǎn)制造成。

3.柔性生產(chǎn)的出發(fā)點是基于對未來產(chǎn)品和市場的靈活最具柔性的資源,這是因為人有社會動機(jī),有學(xué)習(xí)和適應(yīng)環(huán)境的能力.人能夠在柔性生產(chǎn)模式下通過培訓(xùn)、學(xué)習(xí)、模仿和掌握信息技術(shù)等而獲得所需要的知識與技能.如:一位操作工人原來只需要管理一種產(chǎn)品的生產(chǎn),而現(xiàn)在需同時負(fù)責(zé)幾個產(chǎn)品、幾個崗位的操作,原來只需用一般機(jī)械操作即可,而現(xiàn)在必須懂得用計算機(jī)進(jìn)行管理;對于管理人員而言,必須具有對市場的動態(tài)分析能力、辦公自動化能力及高水平的管理技術(shù).

4.高技術(shù)的應(yīng)用.柔性生產(chǎn)模式的實現(xiàn)必須運用大量的高新技術(shù),如計算機(jī)集成技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫等.

柔性生產(chǎn)作為一個新概念,尚處于不斷發(fā)展和完善之中.對柔性生產(chǎn)的理解實際上可認(rèn)為它是一個計算機(jī)集成制造系統(tǒng)、企業(yè)聯(lián)盟、并行工程、擬實制造、高素質(zhì)員工等多方面的系統(tǒng)集成,是一個基于計算機(jī)集成制造系統(tǒng)且在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個更高層次的集成大系統(tǒng).

4.柔性生產(chǎn)的主要方式

目前,世界上比較流行的柔性生產(chǎn)主要有以下幾種方式:

(1)精益生產(chǎn)(LP)。是美國提出的,其特點是以簡化組織和強調(diào)人的能動性為核心,力求低消耗、高效率、零庫存,杜絕一切浪費,其基本前提是為滿足用戶的高質(zhì)量產(chǎn)品需求。

(2)并行工程(CE)。也是美國提出的,其特點是對產(chǎn)品開發(fā)及其相關(guān)過程以組成多功能協(xié)同小組工作來進(jìn)行,并在產(chǎn)品設(shè)計階段就集成考慮生產(chǎn)制造、銷售服務(wù)過程的適應(yīng)性要求。

(3)敏捷制造(AM)。也是美國提出的,其特點是注重適應(yīng)各種變化的快速要求,以動態(tài)多變的組織結(jié)構(gòu)和充分發(fā)揮技術(shù)、組織人員的高度柔性集成為主導(dǎo)。

(4)智能制造(第一代IM,第二代CLM或HIM),是分別由日本和德國提出的,其特點是強調(diào)柔性化生產(chǎn)中人因的決定作用,這是以提高決策化為目的并在整個制造過程中貫穿智能活動。

5.柔性生產(chǎn)的評價指標(biāo)[1]

柔性生產(chǎn)模式中的柔性是指企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)付變化的市場環(huán)境或適應(yīng)環(huán)境帶來的不穩(wěn)定性的能力.對柔性生產(chǎn)的評價實際上就是對柔性能力的評價.然而要用一些指標(biāo)來評價一個企業(yè)的柔性生產(chǎn)能力是非常困難的.其主要原因有以下三點:一是柔性不同于成本、生產(chǎn)率及質(zhì)量等方面的生產(chǎn)目標(biāo),它是系統(tǒng)的一種潛在能力,而不是系統(tǒng)的一種行為,它伴隨著不確定性而存在,在它沒有表現(xiàn)出來時很難度量;二是柔性不是單一的概念,它是相對系統(tǒng)而言的,必須與某些生產(chǎn)要素結(jié)合在一起所表現(xiàn)出的一種綜合能力,其柔性的評價指標(biāo)各不相同,度量方式各不相同.三是柔性能力通常被理解為對適應(yīng)范圍、時間和費用的反映靈敏度,它們構(gòu)成一個虛擬立體空間(如下圖)。系統(tǒng)柔性越高,意味著能達(dá)到的狀態(tài)或范圍越寬,作出變化的時間越短,費用越少.因此,我們通常用適應(yīng)范圍、時間及費用三個指標(biāo)作為柔性生產(chǎn)的評價指標(biāo).

柔性生產(chǎn)的評價指標(biāo)

1.適應(yīng)范圍(scope)

適應(yīng)范圍描述的是柔性生產(chǎn)對未知變化的潛在適應(yīng)能力,柔性不是預(yù)先按規(guī)定的需求范圍建立某過程,而是使企業(yè)從組織結(jié)構(gòu)上具有RRS特性(RRS一一reconfigurable可重構(gòu)、reusable可重用、scalable可擴(kuò)充)的能力策略,它是預(yù)計完成變化活動的能力.對適應(yīng)范圍的描述是采取靜態(tài)的方法,適應(yīng)范圍指標(biāo)是長期柔性生產(chǎn)能力范圍,它涉及到產(chǎn)品系列和制造系統(tǒng)的生產(chǎn)能力在更長的時間增加或改變的問題,如產(chǎn)品可變范圍的擴(kuò)大,工藝過程的改進(jìn)和變革,原材料的變化等等.

2.時間(time)

從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種狀態(tài)所需要的時間.很明顯,時間越短,柔性越高.

3.費用(cost)

從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種狀態(tài)所需要的費用.柔性生產(chǎn)應(yīng)有合理的消耗,以合理的費用來滿足市場需求,很明顯,該費用越低,柔性生產(chǎn)的能力越強.對時間和費用的度量是采取動態(tài)的方法,它體現(xiàn)了對變化的反應(yīng)能力.一個企業(yè)能變化的范圍并不能全部描述柔性能力,企業(yè)系統(tǒng)從一種動態(tài)向另一種狀態(tài)變化的難易程度也是十分重要的.一個系統(tǒng)從一種狀態(tài)向另一種狀態(tài)快速、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)的變化就比那些用較大的費用,或較長的時間而獲得同樣變化的生產(chǎn)系統(tǒng)更具柔性.因此,費用和時間指標(biāo)是阻礙柔性生產(chǎn)的因素,它們擬制了企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的反應(yīng)能力.應(yīng)該說,如果沒有時間和費用的約束,任何企業(yè)均能實現(xiàn)柔性生產(chǎn).另外,在評價企業(yè)的柔性生產(chǎn)能力時,還必須考慮生產(chǎn)類型的異同,因為不同生產(chǎn)類型的企業(yè)其柔性生產(chǎn)的能力是不同的。

6.柔性生產(chǎn)在我國的實現(xiàn)條件[1]

柔性生產(chǎn)模式作為一種新型的企業(yè)生產(chǎn)組織形式,并非所有企業(yè)均能實現(xiàn)的,它必須具備以下幾個條件:

1、技術(shù)條件

并行工程.并行工程的核心內(nèi)容包括以下幾個方面:(1)產(chǎn)品開發(fā)隊伍的重構(gòu):將傳統(tǒng)的部門制或?qū)I(yè)組變成以產(chǎn)品為主線的多功能集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊,并賦予團(tuán)隊相應(yīng)的責(zé)權(quán)利,對做開發(fā)的產(chǎn)品對象負(fù)責(zé),這樣可以打破功能部門制所造成信息流動不暢的障礙.(2)過程重構(gòu):從傳統(tǒng)的串行產(chǎn)品開發(fā)流程轉(zhuǎn)變成集成的、并行的產(chǎn)品開發(fā)過程,并行過程不僅是活動的并行,更主要的是下游過程在產(chǎn)品開發(fā)的早期即參與設(shè)計過程,另一方面則是過程的精簡,以使信息流動與共享的效率更高.(3)數(shù)字化產(chǎn)品定義:包括兩方面內(nèi)容,即數(shù)字化產(chǎn)品模型和產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)管理,數(shù)字化工具定義和信息集成.(4)協(xié)同工作環(huán)境:用于支持多功能集成產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊的網(wǎng)絡(luò)與計算機(jī)平臺.

計算機(jī)績效制造技術(shù).它是通過計算機(jī)硬件、軟件,綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù),將企業(yè)生產(chǎn)全部過程中有關(guān)人、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素及其信息流與物流有機(jī)集成并優(yōu)化運行的復(fù)雜系統(tǒng).它是柔性生產(chǎn)的基礎(chǔ).

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù).由于柔性生產(chǎn)企業(yè)是跨機(jī)構(gòu)、跨地區(qū)的請求企業(yè)組織方式,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為其最基本的技術(shù)基礎(chǔ).計算機(jī)網(wǎng)絡(luò),特別是Internet,乃至信息高速公路的發(fā)展似的跨地區(qū)組織虛擬企業(yè)成為可能。

仿真優(yōu)化技術(shù).該技術(shù)是實現(xiàn)企業(yè)柔性生產(chǎn)的重要手段.

各種標(biāo)準(zhǔn)化工作.如電子數(shù)據(jù)交換,產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)和超文本數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)化工作使企業(yè)間的信息交換迅速、及時、一準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)庫技術(shù)。是實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)與企業(yè)間集成的技術(shù)保障.

2、企業(yè)柔性化建設(shè)條件

簡化組織機(jī)構(gòu)。我國大多數(shù)企業(yè)的組織機(jī)構(gòu)龐大臃腫,動態(tài)應(yīng)變能力差,反映不靈敏。欲實現(xiàn)柔性生產(chǎn),企業(yè)必須將組織機(jī)構(gòu)簡化為虛擬公司平面式的組織形式,減少不必要的層次結(jié)構(gòu),從而提高企業(yè)的柔性.

重建企業(yè)文化,樹立共贏(win-win)觀念.一個新機(jī)遇,對于企業(yè)來說,應(yīng)認(rèn)識到聯(lián)盟其他企業(yè)資源的重要性及必要性,如未及時提供產(chǎn)品,機(jī)遇轉(zhuǎn)眼即逝,只有合作才能共同獲利.對于被聯(lián)盟的非核心企業(yè)來說,積極配合、認(rèn)真負(fù)責(zé)地完成聯(lián)盟的任務(wù)是其自身生存和發(fā)展的基礎(chǔ),在聯(lián)盟內(nèi)要樹立主人翁意識,共贏觀念是合作的前提.

培養(yǎng)高素質(zhì)的企業(yè)員工.面對變化的市場,要培養(yǎng)員工接受新事物能力及新技術(shù)的掌握能力,要把決策權(quán)放在基層,讓每個員工對與其工作相關(guān)的問題作出迅速、正確的決策.一個企業(yè)只要擁有一批高素質(zhì)的員工,才能實現(xiàn)柔性生產(chǎn).

3、建立企業(yè)聯(lián)盟

在我國,單個企業(yè)的競爭能力差,制造資源嚴(yán)重不足.為彌補這種不足及提高企業(yè)資源利用率,在政府的指導(dǎo)下,可建立區(qū)域企業(yè)聯(lián)盟,建立聯(lián)盟中心.在聯(lián)盟中心應(yīng)設(shè)有:(1)聯(lián)盟企業(yè)成員的設(shè)計、制造資源庫,以備聯(lián)盟成員查詢與使用;(2)專家使用系統(tǒng),專門為專家的技術(shù)分析、工藝分析提出便利條件;(3)虛擬企業(yè)模型,協(xié)助分析選取合作伙伴,優(yōu)化產(chǎn)品過程;(4)多方?jīng)Q策系統(tǒng),聯(lián)盟企業(yè)各成員可通過計算機(jī)支持協(xié)同工作,在聯(lián)盟中心的協(xié)助下,進(jìn)行多方動態(tài)決策.聯(lián)盟中心將負(fù)責(zé)各成員企業(yè)任務(wù)的履行及任務(wù)的實現(xiàn).建立區(qū)域企業(yè)聯(lián)盟,實現(xiàn)資源共享,以提高聯(lián)盟成員的企業(yè)實力與柔性反映能力。

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