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◆资本少（研发投入更少）：
2005年中国制造业500强的平均研发投入只占这些企业主营业务收入的1.88%。
而同期西方先进国家企业的研发投入则占主营业务收入的8%～10%。
◆基础弱（先进的管理技术没有使用）：
多数企业的业务流程不尽规范合理，部门岗位职责不尽明确，基础数据不全且不准确，规章制度不完善和现场管理不到位等问题也十分突出。
中国在未来的30年发展过程中，制造业还是有巨大的发展前途的，不光是因为廉价的劳动力和受过良好教育的工程师，从另外一个方面来讲，中国已经形成了制造产业链，包括很多零部件，也在中国生产和制造，加之中国的地理位置得天独厚，良好的政治环境和经济环境，从长远来讲制造业的发展前景非常广阔。
现代制造系统的发展状况
1．并行工程（Concurrentengineering）
并行工程的定义如下：
并行工程是指从产品开发的初始阶段就由开发设计人员、工艺技术人员、质量控制人员、生产制造人员、营销人员，有时甚至还加上协作厂家、用户代表共同工作，使每个部门在产品开发初期就可以从各自的角度出发，评价设计是否合理、可行的一种工程。
为了清楚的对并行工程的基本概念进行阐述，可通过下面的生产过程图来理解：
图1-3生产过程示意图
由于制造系统的来源是从用户的需求开始，从用户的需求到功能再到整个产品的物理领域，比如要生产一台电脑就需要对一些硬件和外形进行设计，因此产品的制造流程基本上分为四个领域：
第一个是用户领域，就是从了解用户的需求开始；
第二个是功能领域，就是从用户的需求到产品需要提供什么样的功能；
第三个是物理领域，就是产品的功能怎么通过一些软件和硬件来实现；
最后是流程，就是怎样通过生产制造把软件硬件装配到一起后提供一个比较完美的产品。
制造系统的四个领域和四个层次如下：
表1-1制造系统的四个领域和四个层次表
制造系统
用户领域
功能领域
物理领域
流程领域
物料（Material）
性能
性质
微结构
步骤
软件（Software）
期望的特征
计划的输出
输入变量
子程序
商业（Business）
投资回报率
商业目标
商业结构
资源
组织（Organization）
客户满意度
功能
计划办公室
人力资源
传统的生产是一个单方向的流程，从用户开始到生产制造，整个过程是一个推动的过程，现在的市场变化非常迅速，顾客的需求往往通过市场无法准确地了解和获得，在这种情况下，从用户领域和流程领域就需要经常的紧密配合。
因此，现在更提倡并行工程，所谓并行工程是指用户领域调研，功能领域的设计，物理和流程的生产制造等等，组成一个团队同时进行，所谓并行就是同时进行。
并行工程的好处在于每个环节都可以迅速地做一些调整来满足市场的需求，并行工程小组的成员包括计划的管理者、项目的管理者、设计工程师、制造工程师、流程工程师、产品管理者等等。
2．产品设计与工艺设计的结合（DesignforManufacturing）
工厂除了设计产品以外，还要对生产流程进行设计，以前的情况往往是设计产品的人跟设计流程的人并不在一起工作，这通常会导致生产制造出现严重问题，现在比较流行的趋势是把产品的设计和工艺流程的设计整合起来，在产品设计的时候，不仅仅要想到顾客，而且要想到制造的难易程度，如果一个非常优秀的产品在制造过程中非常困难，就会使得制造成本大大增加，产品推出后不一定能满足市场的需求。
产品的设计和工艺的设计相结合，其结果就使得产品制造比较容易，也比较经济。
因此，产品设计与工艺设计的结合（DFM），应把产品设计作为制造工艺设计的第一步，产品设计必须从“易于制造”、“经济地制造”的角度出发。
3．计算机辅助设计（ComputerAidedDesign）
从上世纪90年代初到今天，网络发展将近15年，在这15年中，由于通讯费用的急剧下降，给全球的制造业带来了根本性的革命，信息产品革命影响到全人类的各个环节和步骤，包括制造业。
现在，一个产品的设计研发可以在一个国家，制造和生产可以在另外一个国家，市场又可以在第三个国家，这样带来的结果就会在每一个国家每一个地区都有明确的分工和定义。
产品从设计制造到推向市场，这个过程可以被分解成很多单元，可以在世界上最便宜的地方分别做每个单元的事情，产品不仅仅能够满足市场的需求，价格低廉，而且整个生产制造的供应链弹性非常大。
由于网络的使用，很多的生产制造过程，甚至设计都是由计算机辅助完成的，CAD就是计算机辅助设计的英文缩写，有很多这类的软件，包括CAM计算机辅助管理和CAPP计算机辅助流程控制软件，所有的软件都能够在一起相互交换数据，使得全球范围内信息流程能够非常快地共享和使用。
这样，很多大的公司就可以在世界各地布局，包括微软、IBM等公司，它们在中国不仅仅设立制造中心，还设立研发中心，使得信息流程迅速增加，研发可以24小时不停地进行，生产制造也一样，很多工厂现在都采用了白天黑夜的倒班制度，计算机辅助的设计使整个信息流通更加流畅。
计算机辅助设计（CAD）的特点：
◆不仅在产品设计（CAD），而且在流程设计（CAPP）（CAM）上大量使用电脑辅助的软件
◆全球化的设计，制造，市场
◆低廉的通讯费用
4．成组技术（GroupTechnology）
成组技术（GroupTechnology）是利用零件的相似性（形状、尺寸、加工过程）来进行多品种小批量生产的科学方法。
最初，它主要作为一种工艺组织方法，用来合理组织生产技术准备及生产过程管理，随着零件分类编码系统的不断完善以及成组技术与计算机应用的结合，成组技术的应用已经扩展到产品设计、工艺设计、生产计划、设施布置等环节。
在成组技术（GT）的产生与发展中，很多国家为它做出了贡献，1959年米特洛凡诺夫创立成组技术，德国阿亨工业大学的奥匹兹领导制定了“工件分类编码系统”，美国与日本将GT与数控技术、计算机技术结合,为在GT基础上发展CAD,CAPP和建设FMS创造了必要条件。
成组技术的优越性在于：
◆可采用专业化程度较高的机床设备和工艺装备
◆按一定的生产纲领和各工序加工工作量配备生产设备和工人
◆设备可按零件族典型工艺顺序布置，使物流顺畅
◆工件在工序间的传递可采用平行或平行顺序方式，以缩短生产周期减少在制品
◆对生产单元可实行经济类责任制，发挥每个人的积极性创造性
柔性制造系统（FMS）
柔性制造系统（FMS）是由计算机控制的、以数控机床（NC）和加工中心（MC）为基础、适应多品种中小批量生产的自动化制造系统，其特点是：
◆可同时加工多种不同工件
◆一台机床加工完一种零件后可在不停机调整的条件下，按计算机指令转换加工另一种零件
◆各机床之间的联系是灵活的，工件在机床间的传输无固定的流向和节拍
柔性制造系统是从西方发达社会发展起来的，最早是由日本和美国这两个制造业大国提出的这个概念。
所谓柔性制造系统是指整个制造系统的弹性很大，要实现很大的弹性，西方发达国家采用的方法是使用大量的机器人和使用大量的生产制造中心。
同一个生产制造中心可以生产不同的零件，带来的结果是整个的流水线可以迅速改换生产所需，这就会使产品的流水线弹性非常大。
柔性制造系统发展到今天已经有20年的历史了，整个柔性制造系统在西方国家曾经是非常热门的概念，但现在已成了末路黄花。
现在中国的制造业正在迅猛地发展，而且发展的势头非常强劲，除了中国的人力资源极其便宜以外，最大的考虑就是中国拥有最大的柔性。
某人做出口贸易，经常需要将产品装入40尺的集装箱，他的公司有6个工人团队，一天能装5个左右的集装箱，别人问他“你为什么需要这么多工人，为什么不采用一两个工人而使用叉车？
”
通过仔细观察就可以发现，使用6个工人团队的效率和工作柔性要比使用叉车的工艺弹性大很多，而且效率高很多，一个40尺的集装箱在国外完全采用机械化的叉车装卸，叉车将货物放入集装箱的时候，在往下降的过程中整个叉车的顶上留有很大的空间，大约为30到50厘米，而且由于货物的形状不同，两边会留有很多空当，当整个叉车插进去的时候，整个叉车上的物品未必都能放到集装箱里头，可见使用自动化的叉车存在着三个问题，而使用人工装卸，这三个问题就全部可以解决，装货物时会把集装箱所有的空间装满，工人的工资也比使用叉车要低。
西方讲究自动化、机器人、柔性制造系统、加工中心等等的概念，但在中国制造业突飞猛进的过程中可以看出，柔性的过程也会有不同的诠释。
在10年前，电池的生产基本上被西方国家垄断，电池生产过程完全是一个自动化的过程，高度机械化，人工用的非常少，但中国开始生产电池以后，东南沿海诞生了很多家电池制造企业，整个电池制造使用非常简单的手工制造，使用大量的工人，工人的弹性要远远比制造自动化的流水线弹性大，而且投资要小很多，在这样的情况下，整个生产线弹性和柔性都非常大，其产品的市场占领程度也越来越大。
从长远的竞争来讲，使用人工如果恰当的话，并没有特别多的坏处，因此一定要因地制宜，了解自己的需求，找出自己合适的发展模式。
典型的生产成本的细分
一个产品生产出来，制造成本其实在整个销售成本中占非常小的比率，例如一双耐克鞋的生产成本不到10美金，销售的价格却高达7到80美金，在西方，很多产品的生产成本仅占销售价格的10%以下，其中多数成本是工程研发管理和销售市场等等。
在中国，很多生产产品的企业利润非常低，而销售和流通渠道赚的利润非常高。
假设一个新产品在还没有雏形的情况下，要做大量的生产，要做市场调查和品牌的建立，包括最后要推出产品，要进行工程的设计和流程设计等等，这些在供应链和产业链中属于比较高端的工艺，整个过程都比较昂贵，而且，由于市场还没有成熟，所以风险非常大，而作为接单的工厂，一旦拿到订单，其实整个价格都已经确定。
工厂需要干的事情就是把整个流程进行优化，生产出质量最好、价格最低的产品。
典型的销售价格细分如下图所示：
图1-4销售价格细分
典型的制造成本细分如下图所示：
图1-5制造成本细分
传统的产品和用户成本如下图所示：
图1-6传统的产品和用户成本
以直接物料加直接人力成本，构成原始成本，原始成本加直接人力成本，又构成对库存成本的全部成本，而对库存成本的全部成本加直接人力成本和一般管理成本后，就会构成全部成本。
如下图所示：
图1-7生产成本的组成
从产量的角度出发分析，当流水线固定之后，产量越大，必然成本会越低。
图1-8和产量相关的生产成本
图1-9固定和可变成本的关系
从图中可以看出：
TC=FC+n*VC
从制造成本看，要接单就必须分析制造成本，包括间接员工、直接员工、厂房机器部件和材料等等。
从总体上讲，生产成本是绝对随着批量的增加而增加的，从单件生产到大规模的流水线，如果流量越大，基本成本就会越低。
成本一般包括两个部分，一个是固定成本，另一个是可变成本，固定成本包括聘用长期员工的成本、办公室租金、厂房租金、各种机器等的成本。
这些成本与有没有订单都没有关系，投资以后，这个成本就固定了，可变成本是在接到订单以后才发生的成本，比如要制造模具，要聘用新的工人等等，这些成本属于可变成本。
由于核定成本永远存在，而生产量加大以后，平均到每一个工件上的固定成本就比较低了。
所以，生产批量越大，成本就越低，但是生产流量过大也会带来其他的问题，例如库存成本的增加等等。
表1-2美国各行业的生产成本百分比表
行业
直接物料
直接劳力
制造管理
航空宇宙
51.7
19.3
29
计算机
69.9
7.5
22.5
电子
48.6
15.1
36.3
工业和农业设备
46.0
12.8
41.2
金属产品
52.0
15.7
32.3
机动车和零件
63.8
7.8
28.4
科学和拍照设备
52.3
11.3
36.5
7种行业的平均
54.4
12.9
32.6
从表中数据可以看出，各个行业零部件的价格不一样，生产成本也不一样，在表中航空行业、计算机行业、电子行业、工业和农业设备、金属产品、机动车和零件、科学和拍照设备器材等等，7种行业的平均直接物料比例在54%左右，直接劳动力占的比例是13%，制造管理占的比例是32%，从总体看，物料占到相当于最后产品一半的成本，管理占30%，属于第二大成本。
不同生产类型的生产组织管理特征分析
工厂在传统意义上讲，就是一个流水线，工厂设计有不同的流水线，一种属于连续的流水线，一种属于离散式流水线。
连续（流程性工艺过程）生产类型的生产管理特征
连续（流程性）生产类型的生产管理特征为：
◆保证原料、动力不间断地连续供应
◆加强设备维修保养工作
◆对生产过程实行监控
◆生产计划由企业集中编制，根据市场需求的波动和变化及时调整生产的品种规格
◆尽量维持均衡生产，规定合理的生产批量，控制必要库存
◆避免生产频繁调整，充分发挥企业的生产能力
离散生产类型的生产管理特征
离散式的生产方式为：
◆少量生产：
1到100件/年
◆中量生产：
100到10000件/年
◆大量生产：
超过10000件/年
以产量为横坐标，某产品的多样化为纵坐标，就可以构成如下的坐标关系：
图1-10年产量与产品的多样化关系
表1-3离散生产类型生产管理特征
项目
大量生产
成批生产
单件小批生产
组织形式
流水生产线、自动生产线
①按对象专业化原则建立生产单位
②多对象和可变流水线
③建立成组生产单元
④采用柔性制造系统
①按工艺专业化原则建立生产单位
②建立成组生产单元③采用柔性制造系统
提高竞争力的
关键
优质、优价、备件充分、维修方便
产品不断更新换代、提高质量满足市场需求
强大的设计能力、良好的售后服务
生产管理重点
①保证供应
②设备不出故障
③尽量应用标准计划
④保障均衡生产
⑤降低消耗和产品成本
①优化产品组合
②制定科学的生产批量和生产间隔期
③简化零件进度计划，改善零件加工过程和工序之间的衔接
④安排好零部件生产进度、组织好物流平衡
①掌握能力、正确决策
②提高瓶颈环节生产能力
③抓住关键零部件的生产进度和物流平衡
④监控生产成套性保证交货期
几种制造方法的比较
对几种制造方法进行比较，可以得出如下表所示结论：
表1-4几种制造方法的比较
物料去除
金属挤压
融断
塑料处理
连接
薄膜电路的
制造
成本
$100-$10000
$0.1-$100
昂贵的模子,$10000
便宜,但劳动力昂贵
非常昂贵，数百万美元
效率
非常高
合理的
要求加热后成形拉模铸造
非常好
范围
较广
很好
质量
任意形状
能够成型有限的常数项的形状
很好的柔性,对于大件物品来说很好
对喷出物
开放
手工和自动
二维下的任意形状
柔性
慢
快（循环时间按秒算）,大量
很慢
很快
总体来说比
较慢
所以，选择何种制造方法时应按照成本、效率、质量和柔性来考虑。
制造系统的绩效衡量
作为制造系统，当然也有绩效考量，制造系统绩效考量的参数主要考虑以下因素：
◆资产成本（Capitalcost）
◆生产率或者产量（Productionrateorcapacity）
◆循环时间（Cycletime）
◆生产提前时间（Leadtime）
◆机器利用率（Machineutilization）
◆在制品（Work-in-process）
◆按时交货率（On-timedeliveries）
中国由于自己的特殊情况，很多制造业理论都从国外直接引进，但中国有自己的条件，在中国采用人工的弹性就比国外大很多，甚至效益也不同，这样的情况下，在学习和生产实践中，一定要量身定做以自己的生产和制造需求为主要导向，降低制造成本的制作过程。
【自检1-1】
请在提供的选项中选择最恰当的内容填入空格：
1.按照系统的观点，可将生产定义为使生产（）转变为生产财富并创造效益的输入输出系统。
①对象②资料③要素④信息
2.度量生产过程效率的标准是（）。
①产量②产值③利润④生产率
3.制造从广义上可理解为（）生产。
①连续型②离散型③间断型④密集型
4.在先进的工业化国家中，国民经济总产值的约（）来自制造业。
①20%②40%③60%④80%
5.成组技术按（）组织生产。
①产品②部件③零件④零件组
6.CIM是（）和生产技术的综合应用，旨在提高制造型企业的生产率和响应能力。
①高新技术②信息技术③计算机技术④现代管理技术
7.并行工程是对产品及（）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。
①零件②设备③工艺装备④相关过程
8.实行并行工程的企业多采用（）的组织形式。
①直线式②职能式③矩阵式④自由式
9.在多变的市场环境下，影响竞争力的诸要素中（）将变得越来越突出。
①时间②质量③成本④服务
见参考答案1-1
设施布局的类型
整个制造业是一个制造系统，在这个系统中包括人、机和物。
这三个单元在制造系统中如何花费时间呢？
它们不可能有100％的利用率，就说明在制造系统中机器的使用率是有限的，其中时间的浪费是指机器不必要的移动准备时间、停机、非生产的维护、生产次品和生产一些不必要的物品等等。
其实，生产次品对于企业绝对是最大的损失，它不仅仅是浪费了时间，而且对于整个公司的形象以及整个生产效率也有极大的损失。
布局的类型
在设施布局的类型中，人、机器和物料是怎么在工厂中花费时间的？
对此，可以用下图的表示来简单明了地说明时间的浪费。
图2-1人、机器和物料的时间花费
一个典型的制造活动有不同的时间，从小到大把这个时间来具体安排一下，可以看到，一个流程控制CNC机器就是电脑控制的机器，例如数控机床等等，这些生产的反应时间非常迅速，部件的移动、上载、下载的时间稍微长一点，而工厂的运营、出货到库存运输的时间就更长，在流程的设计、选择制造的手段时，系统的模拟最长时间是厂房的设计和选择各种机器。
因此，在大规模生产以前，要对整个生产的流程进行测试，保证整个流程没有任何问题，这样才能进行大规模的生产，在大规模生产的同时，还可进行小规模的生产以弥补一些地理位置上的优势和弹性上的不足，这样，就要花大量的时间选择制造的生产方式和手段及流程设计，包括整个生产过程的系统模拟。
一个制造组织的典型活动时间频谱如下图：
图2-2一个制造组织的典型活动时间频谱
从设备的布局来讲，基本上可以分为以下几个类型，包括加工车间、工程车间、流水线、传递线和单元系统。
1．加工车间
加工车间要根据加工的过程对机器和资源进行分组，比如：
通常情况下的中国国营工厂的设计。
图2-3加工车间的工作流程
2．工程车间
在工程车间，机器和资源只有需要时再添加或者去除到一个平台上，比如通常情况下的沿海地区的小规模工厂的设计。
图2-4工程车间的工作流程
3．流水线和传递线
流水线和传递线根据处理的零件顺序来添加或者去除以调整机器和资源，比如通常情况下的大规模制造工厂的设计。
图2-5流水线和传递线的工作流程
4．单元系统（Cell）
单元系统（Cell）根据零件族的理论和需要添加或者去除以调整机器和其他资源，比如批量较小的现代化工厂的设计。
图2-6单元系统的工作流程
产品和设置布局的关系
产品数量和设置布局的关系可以用如下图示的比例来进行描述：
图2-7产品数量和设置布局的关系
从图示的关系可以看出，产品生产数量越大，使用流水线生产方式的效率就越高。
制造系统设计（Manu
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