企业敏捷制造的实施方法.docx

1、企业敏捷制造的实施方法敏捷制造的实施方法探讨敏捷制造的实施方法探讨 真彤祁国宁吴昭同杨世锡 摘要提出一种敏捷制造的实施方法，主要包括敏捷制造实施的供应链合作、系列化制造合作和智能合作3级层次以及敏捷制造战略选择、敏捷化建设、敏捷制造系统建立和敏捷制造系统运行与管理4大步骤。指出敏捷制造实施是一个不断完善和发展的过程，给出一个框架性实施方案。 关键词敏捷制造虚拟企业企业集成实施方法企业竞争战略 中国图书资料分类法分类号TP31O23 The Implementation of Agile Manufacturing of Enterprises Zhen TongQi GuoningWu Zha

2、otongYang Shixi (Zhejiang University,Hangzhou,China) p 760-764 Abstract：This paper lays out a methodology of AM implementation of an enterprise, which includes three levels and four main steps. The three levels are: goods chain cooperation, modular/series cooperation and intelligent cooperation.The

3、four steps are: the enterprises strategy decision, the enterprises agile construction, the AM system building, the running and management of the AM system. The authors point out that the implementation of agile manufacturing is a process of continually constructing, developing and reconstructing. Th

4、e paper gives a framework schema of AM implementation. Key words：agile manufacturingvirtual enterpriseenterprise integrationimplementation methodologycompetitive strategy 敏捷制造战略主要取决于企业在产业内的相对竞争地位和产业组织结构。按照Porter的竞争优势理论，企业主要有2种基本竞争优势：低成本和差异性，从而形成了企业的3种基本战略：成本领先、差异战略和目标集中1。敏捷制造是这3种战略的有机组合，例如，通过制造的分工合作

5、降低制造成本以实现成本领先；通过设计合作进入特定的细分市场实现差异战略或目标集中等。 近年来, 美国和欧洲有许多公司在不同程度上应用了敏捷制造与动态联盟的思想, 进展很快。国内有多项“863”高技术计划项目展开研究工作; 并有一些企业自发地采用开发与营销并重的哑铃型企业模式, 以“三来一补”等形式参与国际分工并取得成功。但仍存在不少不足之处: 如敏捷制造实质与结构体系的把握, 结合企业实际经验实施方法等。为此, 本文将探讨企业如何实施敏捷制造战略，以建立或增强企业的竞争优势。 1敏捷制造的实施 敏捷制造系统具有变结构的开放系统、系统要素数目多且具有时变性、系统目标难以定量描述、系统存在多种状态

6、、系统的状态转换必须在短时间完成、要素间的集成程度高，分解设计的方法已不适用、自组织现象的发生等特点2。 敏捷制造系统的核心要素是组织、人员、技术2。我们认为还应该补充一个要素：资源。这里资源应是结构化、敏捷化的，以满足集成和重组的要求以及满足时间上的约束。 敏捷制造战略作为一种企业竞争战略，必须适应企业在产业中的相对竞争地位以及自身的敏捷化建设程度，同时受限于国家基础设施建设和区域经济结构配置。笔者提出一种敏捷制造实施的方法，主要包括3级层次(供应链合作、系列化制造合作和智能合作)和4大步骤(敏捷制造战略选择、敏捷化建设、敏捷制造系统建立和敏捷制造系统运行与管理)。敏捷制造实施是一个不断完善

7、和发展的过程。 供应链合作是通常的采购与供应关系；系列化制造合作则要求供货商承担一定的模块化的设计开发任务；智能合作是合作的高级阶段，可以是新产品的共同开发和相关技术的共同研究等。企业根据实际需要，通过4大步骤，有所侧重取舍，可以实现企业特有的敏捷制造实施的供应链合作和系列化制造合作，在此基础上，进一步可以实现智能合作。 1.1敏捷制造的实施方法与敏捷制造总体技术的关系 敏捷制造的总体技术包括敏捷制造方法论和敏捷制造综合基础。前者用于正确考察、描述和分析敏捷制造系统，正确开发和实施敏捷制造系统；后者为前者提供了全方位的支持环境、技术与工具等。 敏捷制造方法论包括敏捷制造哲理、描述体系和实施方法

8、3部分。敏捷制造哲理总结了敏捷制造的思想，提出了敏捷制造的指导性原则。敏捷制造描述体系提供了敏捷制造的描述和分析方法。敏捷制造实施方法论述了建立并运行一个敏捷制造系统的策略、模式和方法，指明了所需要的工具和技术，是敏捷制造技术的目的与核心。 敏捷制造综合基础包括敏捷制造使能技术与敏捷制造基础结构。敏捷制造使能技术包括：敏捷制造信息服务技术、敏捷管理技术、敏捷设计技术、可重组的和可重用的制造技术等。敏捷制造的基础结构包括信息基础结构、组织基础结构和智能基础结构。敏捷制造信息基础结构是为敏捷制造服务的全球或国家信息基础设施/企业信息基础设施、相关的信息技术和信息服务的综合体。 敏捷制造综合基础与敏

9、捷制造方法论为敏捷制造的实施提供支持3，其具体关系见图1。 图1敏捷制造实施方法与敏捷制造总体技术的关系 1.2敏捷制造实施方法的一般模式(见图2) 敏捷制造实施的基础是敏捷制造4类使能技术支持下的敏捷制造的三级基础结构。企业的敏 图2敏捷制造实施方法的一般模式 捷制造实施是一个全局性复杂过程，是长期战略项目，必须有计划地实施，对实施过程从时间上、空间上分解细化。1.2.1企业敏捷制造战略选择 企业根据上述综合分析企业的内部条件和外部条件，首先确定企业的战略目标和短期目标，确定企业的目标竞争优势；然后明确该竞争优势是如何由基本优势组合形成的（基本优势指企业在产品开发、工艺、制造成本、速度、质量

10、和可靠性、市场营销、产品销售、售后服务等方面的具体优势）；逐个分析本企业的基本优势的情况以及不具备的基本优势的可获得性与合作获得方式的合理性（合理性主要考虑对核心技术体系、目标竞争优势等企业目标的贡献、成本、时间、发展性和可靠性等因素）；在分析本企业的核心优势及其生命周期的基础上，合理分配资源，强化和扩展企业核心优势，强调发展具有差异性的核心优势，对处于生命周期的衰退期或因为企业战略需要而预备放弃的核心优势，可以通过多种方式加以利用，如在紧密合作层进行该类核心优势的移植扩展等；明确基本优势和竞争优势获得的方式，确定是由本企业自行发展或通过与其它企业的合作获得；确定企业是否采用敏捷制造策略，如果

11、采用，明确采用敏捷制造策略的时机、方式和程度，制订明确具体的战略目标体系。 在分析的基础上，企业管理层应该为企业的敏捷制造战略发展指明焦点、方向、目标以及次序，做好相关的目标制订工作和目标管理工作。 1.2.2企业的敏捷化建设4 对应于企业不同层次的敏捷制造实施战略，企业需要达到的敏捷化水平不同。企业可以根据需要，采用适当水平的敏捷化战略，适应企业环境的变化，逐步向敏捷制造的高级形式发展，以减小投入，降低风险，获得最大的投入/产出比。 企业的敏捷化建设主要包括2大方面：企业经营策略的相应转变和相关的技术准备。前者是功能/过程/组织/人员/信息/资源等的相应转变与调整；后者包括一个使能技术集合，

12、企业可以根据需要发展该技术集合中的某些技术子集。 企业经营策略有如下相应转变： (1)员工的敏捷化综合培训企业须使员工对敏捷制造及其主要业务过程有充分认识并进行相应培训：如支持敏捷制造的相关基础结构、使能技术、相应的任务、职责、协商机制与仲裁机制及相关的软件和工具等。企业主管要在经营管理思想上建立敏捷化概念，主要包括企业敏捷化运行模式、企业间敏捷合作的具体形式和可能的扩展方式等。 (2)企业的功能/过程分析与重组根据敏捷制造策略下业务过程的特点和需要，充分分析原有业务过程，结合企业相关人员的合作，采用适当的技术支持，对与敏捷制造相关的核心业务过程进行物理上的或逻辑上的重组，重构企业敏捷化价值传

13、递过程，简化业务流程，加强协调和控制，并为重构后的流程提供必要的设备和支持环境。其业务过程重组的主要原则如下：压缩组织结构层次、简化业务流程、提供相应技术支持、适度分权、适度采用面向任务或产品的项目组等组织形式、全面关心员工发展。 (3)相应的组织/人员/信息/资源/功能等的调整企业根据重组后的过程的需要，重新定义各职能部门的功能，明确其组织、人员，定义组织间的关系和有关资源，协调冲突，并同时具有灵活性和稳定性。建议组织上采用项目组、矩阵管理等方式，形成生命周期与市场机遇对应的“虚拟组织”机制等。在逻辑上或实际上建立综合调配中心，综合处理过程调整的资源调配、组织协调等工作。可以采用以信息技术为

14、基础的、按产品结构划分的、逻辑上的或“虚拟”的集成产品开发组，在获得市场机遇后建立，在产品生命周期中根据需要进行动态调整，在产品生命周期结束后解散。 (4)敏捷制造综合基础的建设建立企业敏捷制造信息基础结构，根据不同层次合作的不同需求，建立企业信息网络，采用工程数据管理系统，建立集成的产品与过程管理系统；建立与维护企业的敏捷制造组织基础结构，企业要为各种基本优势的合作与获得建立完整的组织体系，按照企业战略，依据核心优势和商业信誉，建立与关联企业事前的合作意向，明确合作方式，以确保核心合作企业群和松散合作企业群能在需要时提供必要的动态合作；如果可能，还可以进行敏捷设计和智能基础结构上的合作4。

15、企业可以根据需要，合理选择适当的敏捷制造使能技术子集，完成企业战略目标。 1.2.3敏捷制造系统的建构2 敏捷制造系统的建立可分为方案设计和方案实施2大部分。 在前述步骤的基础上，采用敏捷制造的描述体系，考虑敏捷制造的需求与系统的要素，进行方案设计。首先完整描述企业敏捷制造目标体系与系统，再确定实现方法与技术手段，建立完整的方案。设计方案分为基本框架系统设计和实例化2个阶段，前一阶段解决基本技术经济分析，建立核心的、可扩展的系统参考模型和框架系统方案；后一阶段则根据项目和竞标结果，形成在企业战略合作关系上具有较长生命周期，在项目合作上具有较灵活和快速变化的生命周期的具体系统。设计方案在风险/利

16、润框架下，以敏捷制造的过程/控制视图为核心，设计敏捷制造组织；设计方案以关键过程（物流过程、设计的信息流过程、管理与决策过程、现金流与财务管理过程等）为核心，确定相应的组织、资源，以信息的完整集成联系整个系统。由于该系统是一个动态的系统，具有建立、运行、清算解体的生命周期，具有组织成员合作关系的相对稳定性、长期性和以项目机遇形成的虚拟组织的相对可变性和暂时性，在方案中要保证系统核心部分的相对稳定性和系统的可变性，同时对该动态系统建立可靠的保证机制。 方案实施是复杂的过程，需要领导推动，统一协调，完成相应的转变，选择适当的技术支持。要对敏捷制造系统实施方案进行空间上、时间上、逻辑上的细化，要经过

17、方案设计、方案实施、运行与评价、方案改进、再实施的循环提高过程，逐步实施，不断改进。 1.2.4敏捷制造系统的运行与管理 敏捷制造系统会反复经历由市场机遇或生产任务变化所导致的建立、运行、清算解体的相对较稳定的、周期较长的系统生命周期，系统生命周期中又存在各个具体项目的不断进行的建立、运行、解体的相对较快速多变的项目生命周期。 鉴于敏捷制造系统运行的复杂性，因此应当在敏捷制造方法论的指导下，对系统的功能、过程、组织/人员、信息、资源、利润框架等进行综合管理。系统运行管理的主要内容有系统的描述与分析方法、决策、管理方法、评价体系/保证体系/安全体系、技术支持等。图3给出了敏捷制造系统运行的一种模

18、式。 图3敏捷制造系统运行的一种模式 敏捷制造系统的描述与分析方法主要采用Petri网、结构化分析方法、层次分析法、系统动力学等方法，建立企业模型，使用适当的工具进行管理；在分析的基础上，进行敏捷制造的企业决策，主要指企业战略和有关企业合作的核心问题，生命周期的决策与管理等；对系统功能如设计合作、制造合作、敏捷后勤等采用以PDM为核心的管理方法，进行工作流管理，协调资源竞争，保证工作流完整、稳定和可靠；企业根据一定的评价指标体系对敏捷制造的合作建构和企业运行进行评价和动态调整；建立和完善保证体系/安全体系；在此基础上，合理配置组织和人员，根据需要调整业务流程。通过运行、评价和动态的改进，使得敏

19、捷制造系统，在不断提高的水平上进行敏捷制造合作。2敏捷制造实施的一个框架性方案 企业的一种敏捷制造实施方案4见图4，主要分为市场分析与评估、敏捷化设计、敏捷化制造合作、敏捷后勤与合作、敏捷化销售与服务合作等功能。 该方案要求企业已具有一定的敏捷化基础，主要有：以成组技术为核心的产品的结构简化和零件管理，包括BOM管理和产品的ABC分类管理（将零部件分为3类，C类是标准件和外协件，B类为典型的变型零件，A类是与用户需求有关的特殊零部件）基础上的分类树管理；产品的编码；产品数据和产品技术文件的系统化；建立适用于变型设计的产品模型（包括产品的无参数的结构设计图、参数表，进一步应该包括相应的工艺甚至数

20、控指令）。建立支持框架系统和运行物理环境：如采用产品数据管理系统（PDM）进行管理、采用企业间设计合作，建立群组工作支持环境。 该方案的核心业务过程如下：企业首先进行市场分析与技术评估，在需求预测和定单的基础上，采用质量功能配置（QFD）、价值工程等技术，按照需求、重要性、成本和技术难度等评价指标进行评价，将需求转化为对应的工程目标。然后对工程目标进行敏捷化设计。将产品开发过程分成全新产品设计和组合产品、变型产品设计2部分，对后者在产品模型基础上实现模块化、参数化设计，得到产品初步设计方案。这里分2种情况：企业自行完成设计任务；通过企业间合作完成设计任务。后者以竞标方式寻找、建立合作关系，采用

21、群组合作方式，在产品模型基础上的合作设计，主要完成对本企业是A类零部件而对合作企业是B类零部件的模块设计。通过向下游的设计预发布，采用成熟的设计与工艺并结合物料情况，形成详细设计方案。然后，对设计方案进行技术经济评价，分析确定需要外购/外协的零部件，制定生产计划，动态调配资源组织制造活动。建立逻辑上的或实际的临时性功能组织，如企业综合调配中心，协调相应的组织关系、业务 图4敏捷制造实施的一个框架性方案 关系、动态配置资源，采用PDM等系统、工作流管理等技术，对企业的业务过程与产品信息进行集成管理。在生产系统与后勤方面相应调整，增加生产系统柔性，采用设备的成组布置、通用与专用设备的合理搭配，与工

22、艺规划的适当结合，提高制造的品种能力和数量能力，适应分工协作制造的要求。对系统运行情况进行监控与评价，不断改进系统性能。3结论 敏捷制造作为一种制造业企业战略，将增强企业的应变能力和达到规模经济的效果，是可行的，具有巨大的发展前途。笔者着重探讨了敏捷制造的实施方法，提出了实施的一般模式，描述了实施的4大步骤，并给出了一个框架性实施方案。企业可以参考本文，结合实际，形成企业独特的敏捷制造实施方案，有计划性地逐步实施以争取最大效益。 国家“863”高技术计划资助项目(863-511-709-006) 作者简介：真彤男，1969年生。机械工程与自动化系博士。主要研究方向为敏捷制造、电液控制等。发表论

23、文10余篇。 作者单位：真彤吴昭同杨世锡杭州市310027浙江大学 祁国宁杭州市310022杭州汽轮动力集团公司 参考文献 1Porter M E着，陈小悦译.竞争优势.北京：华夏出版社，1997：120 2汪应洛.系统工程理论与实践，1996，11：915 3真彤，苏宝华，吴昭同等.敏捷制造的综合基础研究，见：第5届中国计算机集成制造系统(CIMS)学术会议论文集，CIMS-China98,成都，1998：4754 4 真彤，高琦，祁国宁等.中国机械工程，1998，9(1)：2224敏捷制造技术1、 敏捷制造概念的产生当人类历史大步跨入21世纪的时候，我们迎来的是一个更为激烈的竞争和生存环境

24、。新知识、新概念的不断涌现和新产品、新工艺的迅速更迭加速了市场的变化。企业面临着更严峻的挑战。在市场持续、高速变化的21世纪，企业不仅需要有对变化市场的快速响应能力（能针对市场的变化迅速进行必要的调整包括组织上和技术上的调整），而且有不断通过技术创新和产品更新来开拓市场、引导市场的能力。这样才能及时抓住一瞬即逝的市场机遇而立于竞争的不败之地。敏捷竞争就是为了适应这种竞争环境的要求而提出的一种新概念。它要求企业通过提高其敏捷性来提高其驾驭未来市场和竞争环境的能力。使其能从变化的调整中掌握主动并赢得竞争。敏捷竞争要求能最充分、有效地利用各种信息和现代技术，能通过并行工程和仿真技术的利用，通过对全生

25、产过程的仿真模拟来实现第一个产品就是最优产品的目标从而彻底取消原型和样机的试生产过程。敏捷性使你能以更快的速度、更好的质量、更低的成本和更优质的服务来赢得市场竞争。为了响应21世纪的挑战，重振美国制造业的雄风，1991年，美国里海大学的几位教授首次提出了敏捷制造AgileManufacturing的概念。他们在美国国会和国防部的支持下会同美国众多工业界的主要决策人在向美国国会提交的美国21世纪制造战略报告中对敏捷制造的概念，方法及相关技术作了全面的描述。是美国进行先进制造技术研究的重要里程碑。下面是这份报告最重要的两个结论（该结论也得到200多位来自工业界，政府机构和社会各界人士的认可和赞成）

26、影响企业生存、发展的共性问题是：目前竞争环境的变化太快而我们企业自我调整、适应的速度跟不上。依靠对现有大规模生产模式和系统的逐步改进和完善是不能实现重振美国制造业雄风的目标的。在这份报告中，作者建议通过综合运用近年来在计算机技术基础上迅猛发展的产品制造、信息集成和通讯技术来构造一个全新的竞争系统。在这个系统中，最基本的目标是把产品生产所需的所有资源人，资金和设备（包括企业内部的和分布在全球各地合作企业的）通过计算机和通讯技术联系在一起进行集中管理，实现它们的优化利用。报告从这点出发，提出了一个崭新的工业生产模式以动态联盟为基础的敏捷竞争模式。敏捷性（Agility），按照Agility For

27、um的定义：是一种能力使你能在无法预测，持续变化的市场环境中保持并不断提高你的竞争能力。集成(Integration, Boundaryless among people, technology and organization)，高速 (quick turn around, shorter innovationtime, on time delivary, fast installation.)和各层工作人员的自信心和责任心(skillfull, knowledgeable and empowered employees)是实现Agility的三大要素。责任心(skillfull, know

28、ledgeable and empowered employees)是实现Agility的三大要素。 经过几年的努力，敏捷制造的概念目前已为广大美国工业界所接受并在世界范围内受到了广泛的重视。近几年来美国政府和工业界支持的许多重要研究项目如TEAM (Technology Enabler for Agile Manufacturing), NGM (Next Generation Manufacturing)，LFM (Leader for Manufacturing)， VM (Virtual Manufacturing) 等等都和敏捷制造有着密切的关系。以敏捷制造为核心的先进制造已成为美国

29、制造业广为接受的21世纪赢得竞争、获取利润的主要模式。敏捷制造是美国针对当前各项技术迅速发展、渗透，国际市场竞争日趋激烈的形势，为维护其世界第一大国地位；维持美国人民的高生活水准而提出的一种组织模式和战略计划。敏捷化思想的出发点是是基于对未来产品和市场发展的分析。他们认为，随着人民生活水平的不断提高，人们对产品的需求和评价标准将从质量、功能的角度转为最大客户满意，资源保护，污染控制等等。产品市场总的发展趋势将从当今的标准化和大批量到未来的多元化和个人化，1小时照片冲印和立等可取的配眼镜服务就是我们今天能看到的敏捷制造的范例。不久，我们一定可以看到为个人印刷的报纸，为个人出版的广告等更多个体化的

30、产品和服务。因此对制造技术提出了新的要求，要求产品成本与产品类型和数量无关。和产品发展多元化，个体化相应的是未来产品的利润和成本结构也将发生变化。在大批量生产占据主要地位的今天，决定产品成本和利润的主要是制造过程中的各种消耗，特别是人的工资消耗。精良生产就是日本汽车业针对这一目标制定的降低成本，获取更高利润的手段。它旨在优化生产组织结构，去掉一切不增值的生产过程和环节，通过降低成本的方法来提高利润。在上面分析的产品结构逐步向多元化、个体化变化的基础上。敏捷制造认为，在未来的新生产模式下，决定产品成本、产品利润和竞争能力的主要因素是开发、生产该产品所需的知识的价值而不是材料，设备或劳动力。在认识

31、到他们无法和发展中国家在人员工资和劳动力成本上竞争之后，他们希望能尽可能地获取利润中的知识部分。希望掌握迅速把知识融进产品转变为利润的方法和手段。正如在NGM报告中指出的那样，敏捷制造的根本动力来源于对广大制造业在21世纪面临的环境和挑战：1. 信息爆炸的压力大量信息的飞速产生和通讯技术的发展，使我们企业面临新的挑战。它们将把工作重心从如何迅速地获得信息转到如何准确地过滤和有效地利用各种信息。2. 技术进步越来越快新技术、新产品的不断涌现一方面使我们的企业受到空前未有的压力，另一方面也使每个企业员工受到巨大的挑战。有关公司预测它们将以每年20的速率淘汰它们的员工因为他们掌握的技能过时了。3.

32、高新技术的使用范围越来越大全球高速信息网使所有的信息都极易获得。而更敏捷的教育体系将使越来越多的人能在越来越少的时间内掌握最新的技术。面对一个机遇，可以参与同一竞争的企业越来越多。这也大大加剧了国际竞争的激烈性。4. 市场和商务竞争的全球化在你建立全球化的市场的同时，你也在全球范围内造就了更多的竞争者。尽管发达国家认为发展中国家需要的是订单和产品，许多发展中国家却坚持它们更需要最新的技术，希望也能成为国际市场的供应商。5. 国际化的劳务市场 商品市场国际化的同时也创造了一个国际化的劳动力市场。教育的发展使得原本相对专门的工作技能成为大众化的普通技能从而使美国工人的工资不得不从他们原有的水准上降下来以维持他们同外来劳工的竞争优势。6. 可持续发展的要求 今天，占世界人口19的发达国