运用先进制造技术,构建柔性生产模式

 

    现代科技的飞速发展,知识经济时代的到来,人们的需求日新月异,使产品更新换代的周期越来越短,多样化、个性化的市场已经形成。众所周知,在当今全球激烈的市场竞争环境中,综合竞争优势(市场、研发、制造、组织优势等)才是企业致胜的根本。企业的综合竞争优势则表现为快速满足用户多样化、个性化的需求的能力。

需求转换成产品的过程要求快速且需满足客户多样化、个性化的需求,必然使公司生产的产品向多品种、小批量、多批次、短周期方向发展,导致了产品实现过程的复杂度和多变性,也必然带来企业整个生产模式(需求-- 设计制造销售与服务)的变革,使之具有高效率和高柔性的功能。

生产模式的变迁

 生产模式的变革是随着科学技术的发展及市场化程度状况的变化而不断发展变化的。纵观制造工业发展史,总的来说共经历了三次生产模式的转变。

 第一次转变是单件小批量生产替代手工作坊式生产模式:在制造业形成早期,科学技术水平低下,整个世界的市场化程度极低,一般人均是在定期设置的集市或市场中进行商品交换或贸易活动。此时的生产基本是用简单的工具在手工作坊里进行。随着蒸汽机、纺织机及火车的出现,市场经济交易范围迅速发展并开始超越国界。工厂大量出现,以纺织、钢铁、造船、化工等为代表的现代工业生产方式基本建立,新技术不断涌现。但世界性的战争频繁,普通平民生活在物质匮乏的时代,消费水平低,单一品种可以长年生产,产品更新换代慢。。至二十世纪初,在技术上开始使用电力,但电子技术仍以电子管为主,此时的制造设备广泛使用皮带式流水线,以解决生产过程的搬运、移载等产生的效率低的问题。

 第二次转变是大规模定制生产替代单件小批量生产模式:单一或少品种大量生产是20世纪20年代美国福特公司开创的机械式(刚性)自动流水线生产模式,即大规模定制生产模式。随着世界的相对和平,西方发达国家经济的发展,许多大众使用的产品(如电视、摩托车、汽车、复印机、照相机等)真正推向市场。这个时期人们收入提高,消费能力也迅猛提高,消费者的争购带动产品产量的增加,以生产为中心的卖方市场形成。为满足市场的需求及电脑的发明,出现了大规模智能化的流水线,使高效率低成本的大量生产得以实现。时至今日,大规模定制生产仍是很多生产企业中普遍推崇的具有主导性的生产模式。在大量生产模式的发展史中,日本走在了前面。

第三次转变是多品种小批量柔性生产替代大规模定制生产模式:20世纪60年代英国的Molins公司在世界上首次建成柔性制造系统(当时称为可变任务系统,只针对制造而未考虑产品实现全过程的柔性)应视为多品种小批量柔性生产模式的发端。随着社会经济的发展与大量的产品生产,使原先“饥渴”的市场逐渐趋于饱和。进入八、九十年代,要求快捷的多元化、个性化的需求开始凸显,买方市场时代到来。此时市场对单一品种的产品需求量急剧减少,企业普遍面临着大量生产模式与快速变化的市场多元化需求之间的矛盾。于是,过去的大量生产模式被现代多种少量、富有柔性且具有相同低成本的先进生产模式所替代就成为必然趋势。在这个转变过程中,对于解决大量生产模式与快速变化的市场多元化需求之间的矛盾的理论研究和具体实践就没有停止过,并出现了一系列基于柔性生产模式的先进制造技术与管理方法,主要有:成组技术GT、独立制造岛AMT、计算机集成制造系统CIMS、智能制造IMS、精益生产LP、虚拟制造VM、灵捷制造AM及制造资源计划MRPⅡ、公司资源计划ERP等。

多品种小批量柔性生产模式

柔性指的是按照成本效益原则,以“及时”的方式,对产品品种变化的适应能力。一般认为,为更好地响应市场需求的迅速变化,要求企业生产系统的管理对产品的品种与产量能做到快速而灵活的调整,就是所谓柔性化的要求。其实进一步而言,企业柔性的本质是对不可预测变化因素迅速重构的能力,以适应当代和未来的市场环境。

企业柔性同已有的制造设备柔性的狭义概念是不同的,它意味着员工、制造机器设备与仪器以及软件三方面柔性的综合。简而言之,企业柔性不仅要求设备仪器有可变性,而且要求在系统中工作的人和软件都有柔性;是从市场研究与规划、设计与开发直到制造生产、市场营销各个产品生产过程环节综合可变性的表现;企业柔性指的是整体可变性,它是企业从组织管理到技术系统和支撑环境适应市场需求变化的快速重构能力的表现。就制造设备来说,柔性企业一般采用可塑性强的可任意组合拼装的、或有兼容能力的单元及模块化结构,以进行多品种小批量的产品生产。

柔性生产模式是一个大概念,是针对整个企业而言的。它在企业中的具体运作是基于上文中提到的一系列先进制造技术和方法的集成管理。七十年代美国提出了计算机集成制造的概念后推动了企业集成管理(即将集成的思想和观念创造性地运用于管理实践的过程)的理论与实践的发展,而柔性生产模式下的一系列先进制造技术和管理方法在企业运用上的融合贯通,就是集成管理的典型代表。本文将重点介绍目前在世界一流企业中广泛采用的精益生产(LP)、准时制生产(JIT)和灵捷制造(AM)管理方法。

精益生产(LP)与准时化生产(JIT

一般认为精益生产是指丰田生产方式,其中“准时制生产(JIT)”是其典型代表。精益生产的核心思想是以整体优化的观点合理地配置和利用企业拥有的生产要素,消除生产全过程一切不产生附加价值的劳动和资源,追求“尽善尽美”,达到增强企业适应市场多元需求的应变能力,获得更高的经济效益。精益生产的核心其实是关于生产计划和控制以及库存管理的基本思想,而在计算机网络支持下的小组工作方式是实施精益生产的基础。

精益生产要求以少而精的生产要素投入管理和追求效益经济的指导思想,是对传统的“大规模生产模式”的挑战。它的基本目标是零库存、高柔性、无缺陷。精益生产的特点是:

第一、以销售部门作为生产过程的起点,按订货合同组织多品种小批量生产;

第二、在产品开发上有独特的办法,采用类似“项目经理负责制”,项目经理被赋予极大的权力去组织人力物力资源并会得到各级领导的支持,以保障开发的顺利进行。开发过程中采用的是并行工程(简称CE),即在产品设计时,就将其后续的工艺、制造、装配、检测、使用、维修、服务等产品整个生命周期中的相关过程全部考虑并一同设计,以减少反复修改的次数,争取一次成功。项目小组依靠一个由设计、工艺、制造、营销甚至包括用户和供应厂家在内的相关人员组成的团队来协同工作。开发中运用各种计算机辅助技术,采用一种基本型外加多种变体的模块化设计成为主流。确保产品质量、成本目标和用户需求,缩短开发周期是设计开发精益化的要求。

第三、在供应与营销管理上利用利益准则的同时,力求与协作厂和零部件供应商、销售商及用户保持长期而稳定的全面合作关系,形成“命运共同体”。在企业的协作配套领域还可通过参股、控股办法,建立起资金联合的血缘关系,主厂对协作厂实行分层管理,建立金字塔形的协作体系。在营销上建立统一的营销体系,提倡主动销售,同时做好服务,使用户满意并形成长期稳定的销售服务网络。有了比较畅通的供应链与销售网络流通体系,才能形成真正的准时制生产(JIT)。

第四、在生产计划与库存管理体系上,精益生产的一大特色是其生产计划与库存管理方法---准时制生产(JIT)。在“只能生产能够卖得出去的产品”的时代,JIT是一种有效利用各种资源,降低成本的生产准则,其含义是:在需要的时间和地点,生产必要的数量和完美质量的产品和零件,以杜绝超量生产,消除无效劳动和浪费,达到用最小的投入实现最大产出的目的。JIT是在消除一切浪费和无效劳动、生产系统最优化基础上缩短生产周期,加快资金周转和降低生产成本,实现零库存的主要方法。传统管理对在制品制造实行供足供饱的“推动式”管理(如MRPⅡ就是受主生产计划的“推动”,在需要的时间、地点制造需用的零部件,设有安全库存应付市场需求的波动)。而追求零库存的JIT是一种“拉动(Pull)式”管理。准时制生产首先制定年度、季度、月度生产计划并向最后一道工序以外的各工序出示每月大致的生产品种和数量,作为其安排生产的参考基准。而每日的准时制生产指令只下达到最后一个工序。也就是说,前道工序的零部件仅在后续工序提出要求时才生产,后工序取走多少,前工序就生产多少,决不积压。这样,从最后一道工序层层向前工序领取零部件,直至原材料供应部门,把各个工序连接起来,中间不存在任何库存缓冲环节,形成“拉动式“管理。各工序间以“看板”作为信息传递的载体,按照有限能力计划,逐道工序地倒序传递制程中的取货指令和生产指令,现场操作人员依据“看板”进行作业。JIT在制造工序间实行“一个流”(产品在各个工序生产时每个工序只有一个半成品或成品在生产)管理,使在制品库存为零。总的来说,JIT以“拉动式”管理、“一个流”管理和作为JIT现场控制技术核心的“看板”管理的结合运用,实现生产制造环节的精益化管理。

第五、在人力资源与组织管理方面,采用团队组织和团队工作方式(即计算机网络支持下的工作小组方式,可以是一个生产小组,也可以由整个车间、公司、甚至协作厂和用户在内组成不同层次的团队),通过建立“共荣”、“忠诚”的团队精神来调动各方的积极性和创造性,这是精益生产组织管理的重要特色。另一个组织管理特色体现在信息沟通及全员参与管理上。决策是自下而上进行的,即首先由最底层团队员工提出并讨论一致后报上一级管理部门。企业鼓励员工对企业所有工作提出合理化建议并给予奖励。领导者与员工之间建立的双向信息沟通渠道和全员参与**管理是精益生产取得成功的重要因素。因此,培养高素质的员工队伍,构建信息沟通与共享的学习型组织是精益生产的动力。

第六、在质量控制体系上,精益生产采用的是全面质量管理,由所有人员共同参与并贯穿于从设计到制造的全过程中。生产现场的“工作小组”一般运用QC小组形式进行自我质量检验与改善,取消昂贵的专用检验场所和修补加工区,既保证了质量又降低成本,使生产成为真正的“精益”。

从精益生产的管理体系可以看出,它的基本目的是要在企业中完美实现零库存、高柔性、无缺陷。“高柔性”体现在组织柔性、人员柔性、设备柔性。组织上决策权力是下放的而不是集中在指挥链上,它不采用以职能部门为基础的静态结构,而是采用以项目小组为基础的动态组织结构。人员必须是一专多能的多面手,在需求变化时可适当调整人员的作业来适应短期的变化。设备上采用适度的自动化与柔性成组技术(GT),以工序相对集中,没有固定节拍以及物料的非顺序输送的组织形式,追求接近大量生产模式下刚性自动化达到的高效率、低成本及其没有的灵活性。“零库存”要求原材料无库存、生产无废品、无在制品与成品的积压,把超量生产视为万恶之源,与传统的将库存视为资产截然不同。它认为,运用各种库存平衡生产不仅增加成本,而且会掩盖企业生产中的各种问题(如横向业务摩擦、设备故障、工作质量低导致的废品与返工、计划不周等引起的生产脱节)。另外如何实现在供应链应用JIT方法降低库存也是关键。“无缺陷”是精益生产追求尽善尽美的最好体现,是其最终目标。它强调全员树立“第一次就做对”的思想。它认为,传统的企业都规定了可接受的废品百分比,并用库存弥补以均衡生产,这是治标不治本的方法。只有消除不合格产品的根源,才能真正实现零库存和均衡生产。精益生产管理思想是对企业管理极限的挑战。

精益生产与传统大规模生产对比,优越性体现在:所需人力资源减至1/2;新产品开发周期减至1/22/3;在制品库存减至1/10;工厂面积减至1/2;成品库存减至1/4;产品质量提高3倍以上。

应该指出,精益生产从某种意义上说也有局限性。如工程师和经理在工作小组中忙于改进产品和工艺,一方面不能从本质上提高自己的知识,另一方面连续的微观改进掩盖了技术创新的必要性,这种现象已造成日本在知识经济时代来临之际落后于美国。但追求完美的不断改进活动是精益生产得以存在和发展的根本保障。

灵捷制造(AM

美国提出的灵捷制造是在柔性制造、精益生产基础上的发展,更具有灵敏、快捷的反应能力,对市场具有很好的动态适应性,是多品种小批量柔性生产模式中最有代表性的一种生产方式。灵捷制造被定义为一种以柔性生产技术和动态组织结构为特点,以高素质与协同良好的工作人员为核心,采用企业间网络技术,从而形成快速适应市场的社会化制造体系。其基本特征是智能和快速。灵捷制造企业总能比对手更及时了解市场变化,更快地推出新产品,在同一条生产线制造出许多不同的产品并能立即以低成本从生产一种转为另一种。这样,无论批量大小,都能同样获利并迫使竞争对手在价格方面跟你走。

精益生产侧重于企业自身及供应链的微观改进,而灵捷制造主张企业内外的宏观整合。作为精益生产等生产技术的发展,对比精益生产,灵捷制造最大的特点有两个:一是以信息技术和柔性智能技术为主导的先进制造技术;二是柔性化、虚拟化、动态化组织结构。以智能和快速为追求的灵捷制造的主要特征有:

    第一、生产方面:以高度集成、柔性、智能的制造设备为支撑,建立完全按市场需求的任意批量而快速灵活制造产品的生产系统。如:可变结构、可测量的模块化制造单元或由其构成的可编程柔性机床设备系统;智能化的过程控制装置;借助于传感检测系统、采样器、分析仪和智能诊断软件的配合,对制程进行闭环监视或监控。

第二、产品设计和开发方面:采用多功能交叉并行设计组工作方式,利用计算机过程模拟技术和并行工程(CE)的组织形式进行快捷开发。如:利用计算机进行产品设计、产品特征和状态模拟及产品制造过程精确模拟(即虚拟开发)、CAD统计过程规划、计算机辅助工程及它们的组合,极大地缩短产品的研究与开发周期。

第三、公司组织与管理方面:以企业内部组织的柔性化和企业间的动态联盟为特征。企业内部多以面向项目任务的多功能工作小组来组织人员快速响应用户需求,并把决策权下放,减少管理层次。局部决策能力是灵捷性的重要决定因素。企业间组成的虚拟公司或称动态公司是灵捷制造企业的理想形式(在大型公司内部也可实行)。虚拟公司是在政府宏观调控下,由两个或两个以上成员公司(单位)组成的一种有时限的合作组织,通过优化各种生产要素(人、制造资源、信息、资金等),以最小成本、最快反应速度对市场作出快速响应。以可交互作用的互联网络支持的信息在灵捷制造企业与用户间及灵捷制造公司和供应商之间不断流动,同一公司或实际地理位置上分散、组织上分离的人员可彼此合作。

第四、市场方面:灵捷企业坚持用户参与的市场导向,并通过与许多国家的多种合作关系建立全球多种经营子系统,获取市场先机,以灵活快速的生产提供丰富的品种、任意的批量、高性能、高质量的顾客满意产品。

另外灵捷制造企业强调组织、人员、技术的有效集成,尤其强调人的作用。未来企业的竞争力将主要取决于公司员工的知识、智能和适应任务变化的能力。企业将员工的知识、经验和技能作为主要资产,实施尊重员工的政策,充分发挥各级人员的积极性和创造性。灵捷制造还强调消除地域和时差的限制,充分合理利用全社会资源,注重环保、节能,进行绿色制造,保持良好的社会形象。

美国的施乐公司、AT&T公司都已局部地引入灵捷制造而赢得竞争优势,DELL提出的虚拟一体化经营也是对灵捷制造管理思想的活版演绎。由于灵捷制造企业的生产技术和组织管理都有很高的柔性,能迅速地为市场和客户服务,目前尽管还没有一家公司真正成功地、完整地运用灵捷制造方式,但它无疑将成为未来知识经济时代制造业最有前途的一种先进生产方式。美国人预测,到2006年,美国的整个制造业将全部实施灵捷制造,夺回被日本企业夺走的制造业优势,重新占据世界领先地位。

思索:柔性生产模式带来的企业变革

全新的多元化的市场必将带来企业生产模式的根本性变革。回顾新大陆电脑公司在金融信息化应用领域的耕耘历程,用户快速多变的个性化需求与激烈的市场竞争环境所形成的微利时代都给企业的生产经营带来巨大的挑战,快速地将客户的需求转化为高品质、低成本、个性化的产品将是确立企业综合竞争优势的关键。

面对市场需求的迅速变化,传统的企业运作模式必然面临许多的问题。仅从生产的角度看,表现在:不适应市场变化,难以按市场要求组织多品种生产;生产计划控制能力弱,以高库存保证连续生产,难以降低成本;采用不能对市场进行灵敏反应的“推动”而非“拉动”的生产方式;生产管理手段非计算机化;市场不成熟,企业间缺乏明确和真正密切的协作,难以建立规范的业务往来关系,供货及时性难以保证等等。据统计,电脑公司目前投产的产品包含了终端、POS、卡系列机具三大类,不同的软硬件配置构成的产品品种有几百种。建立高效率、高柔性和低成本的生产系统,进行多品种小批量的快速生产,满足用户需求成为当务之急。柔性生产模式(需求-- 设计制造销售与服务)的全面导入势在必行。

柔性生产模式在企业的运作是基于一系列先进制造技术和方法的集成管理,将精益化(准时化)生产乃至灵捷制造等先进思想的管理精髓融合贯通地运用于企业生产经营中就成了一个颇具挑战的课题。从产业平台来看,实际上在去年就开始了对导入柔性生产模式的有益的研究和实践。而今年金融产品公司的成立,产业与销售平台的整合,预示着新大陆电脑公司在迎接市场挑战上一系列重大举措的开始。这也为公司的生产模式变革创造了最佳的时机。下面仅就个人观点对柔性生产模式在公司的运作提出以下看法:

首先,应加强对全体员工的观念培训,深刻理解柔性生产的精髓,增强员工对新管理方式的承受能力与参与意识,尤其是需要管理层对柔性生产模式有深层把握。管理层的认识与决心是推行新管理模式成功的关键。

其次,企业的柔性需要实现企业员工、制造机器设备与仪器以及软件(即组织管理)的整体柔性,以应对快速多元的市场需求。

第一、人员的柔性是核心:新大陆有优秀的企业文化与追求卓越的企业理念,“以人为本,诚信敬业,顾客导向,学习创新,团队精神”为核心的企业价值观使企业内部形成非常和谐的合作氛围。这是调动员工的积极性与创造性的前提;无疑,公司应加强对员工的技术培训与继续教育,让更多的人员被组织在多功能交叉工作小组中工作,培养一专多能的具有创造性的多方面人才是柔性的要求;另外应建立合理高效的激励手段,科学、公平的绩效评估制度,来提高员工的积极性。在这方面,产业平台提出的培养跨平台跨部门人才、培养生产多面技工、6S与现场合理化改善活动都极大地调动了员工的积极性与创造性。

第二、制造机器设备的柔性是根本:为改变原有的刚性流水线不适应多种少量生产的状况,今年初产业平台导入了整机柔性生产线,采用的是日本生产的复合管线结构可任意组合的制造单元,成为国内内资企业中最早使用该线体的企业。平台内部专门成立了多部门组成的柔性线推进小组,目前正对线体及工艺进行第二轮改进,并重点培养掌握多项生产技能的柔性生产多面手。明年新工厂搬迁后将全面导入柔性生产线以构建柔性制造系统。

第三、软件(即组织管理)的柔性是基础:改变企业内部单纯以职能部门为基础的静态组织管理,采用以拥有一定决策权的、面向项目任务的多功能交叉工作小组形式的动态组织结构是企业高效率、高柔性的需求。团队(小组)工作方式是组织柔性的基本形式。去年由产业与销售平台开始推动的产销计划调度会就开创了公司跨平台运作的成功模式,取得了巨大的效益。

结合精益化(准时化)生产与灵捷制造的管理思想,我们认为,公司在组织管理的柔性变革上应涉及产品实现的全过程:

1、市场响应与产品开发:对市场需求敏锐的洞察力,对客户需求的深层把握,就要求市场部门要建立起与客户互动的技术交流机制,并培养一批专家级的能提高整体解决方案的专业人才队伍。而面对多元的市场需求,确保产品质量、成本目标和用户需求,缩短开发周期就成为研发平台努力的方向。在开发过程中可考虑采用并行工程(CE)方法,并由相关的部门人员组成多功能交叉并行设计小组,一次性将产品整个生命周期相关过程全部考虑并一同设计,杜绝反复修改,争取一次开发成功且产品易于制造。在开发中以模块化设计为主导,应用计算机模拟技术、虚拟开发技术并结合品质机能展开法(QFD)、价值分析(VA)与价值工程(VE)等技术,实现高效率、高品质与低成本的产品设计。另外,去年工程技术部的成立也加快了科研成果的快速转化。

2、供应与营销管理:作为企业生产经营的两端,建立比较顺畅的物料供应和产品销售体系,是实现企业精益、灵捷生产的关键。公司产销计调会的运作使采购与销售的计划性得到极大的加强,是供应与营销管理体系变革的开始。在供应体系方面,去年开始的供应商评价与供应链渠道整合工作使供应商数量精简了一半(一百多家),并通过紧密的合作降低了采购成本。供应链的柔性、E化采购将是今后采购管理的必由之路。而营销上则需要转变传统销售模式和服务方式,建立灵活有效的销售策略和激励机制。金融产品公司的成立,为供应与营销体系的改造提供了良机。

3、生产计划与库存管理:应该说,这是公司柔性化研究与实践最卓有成效的体系。去年成立的生产管理部在这一方面发挥了极大的作用。产销计调会产生的滚动生产计划使供、产、销之间的均衡得到改善,库存资金极大下降,现场的生产管理开始导入JIT管理思想。基于生产平台的制造资源计划(MRPⅡ)可望在今年实现,生产资源的配置将进一步优化。但企业信息化的构建由MRPⅡ到ERP甚至IERP已是柔性模式精益、灵捷生产的必然需求。

另外,在质量管理上应真正地贯彻全面质量管理,全员参与;加大质量预防成本投入;开展QC小组活动,形成至下而上的质量改善氛围。

应该说,在速度比规模重要的知识经济时代,灵捷制造提出的企业虚拟化即突破企业的有形界限,借用外力迅速整合弥补劣势来赢得竞争也是未来企业的重要选择。

诚然,企业的柔性化变革以及向管理极限挑战的目标,并非一蹴而就。在全面推动柔性生产模式构建的过程中,应运用瓶颈管理(TOC)方法,将有限的资源用在整个系统中最重要的地方(即瓶颈),以求达到最大的效益。面对新环境的挑战,立志“做强”的新大陆电脑公司完全有能力实现这个目标。

 
发表于: 2007-04-25 13:52 天下无人不识君 阅读(7472) 评论(0) 收藏 好文推荐

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