制造及其系統(tǒng)的創(chuàng)新與管理的發(fā)展

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　　摘要：從制造業(yè)面臨的形勢分析出發(fā)，介紹了先進制造戰(zhàn)略、技術、制造系統(tǒng)與系統(tǒng)管理的最新研究成果。并指出在建立現(xiàn)代企業(yè)制度中，制造戰(zhàn)略、產(chǎn)品開發(fā)、質(zhì)量保證和優(yōu)化動作是3個增強競爭力的基本技術。

　　關鍵詞：創(chuàng)新；制造；戰(zhàn)略；系統(tǒng)；管理

　　一、形勢與制造戰(zhàn)略

　　在當代制造業(yè)的發(fā)展中，同時存在兩大趨勢：一方面是制造業(yè)面臨重重困難；另一方面制造創(chuàng)新活動方興未艾，孕育著重大突破［1～3］。從困難方面講，主要存在四大問題［1］：一是產(chǎn)品的飽和和劣化，不少產(chǎn)品，如家電、汽車、鋼鐵等供大于求，部分生產(chǎn)能力閑置，如日本工廠的生產(chǎn)能力利用率只有74%；二是工業(yè)空洞（Industrial Hollowness）現(xiàn)象推動著制造產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移，一些行業(yè)被迫從發(fā)達國家向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。例如，1993年日本的制造業(yè)中海外制造生產(chǎn)的彩電為74%，微波爐為64%，收錄機為50%；三是職業(yè)吸引力迅速降低。如日本年輕一代稱制造為“3K”（臟、苦、危險）職業(yè)，優(yōu)秀的工程師與生產(chǎn)一線工人后繼乏人，將難于支撐一線生產(chǎn)；四是環(huán)境惡化到危及人類生存，資源的不合理使用，威脅著人類的發(fā)展。今天的能源消耗是1990年的6倍，自然資源擁有量可用時間大大縮短，如天然氣和石油僅可用50年，鈾可用75年，煤可用200年。災害增多，環(huán)境污染到了非治理不可的程度。從另一方面講，制造正在從創(chuàng)新中走向光明的未來。從1988年開始，經(jīng)10年實踐證明了以靈捷制造（Agile Manufacturing）為代表的制造的生產(chǎn)與管理戰(zhàn)略創(chuàng)新的正確性。從90年代以來針對產(chǎn)品開發(fā)、質(zhì)量控制與保證和生產(chǎn)一線的革新，以制造創(chuàng)新的科學理論、方法和工具支持的產(chǎn)品抗劣化和新興產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)；以質(zhì)量工程等技術為支撐的全制造保證（Total Mfg.Assurance）和基于約束理論（TOC）的最優(yōu)化生產(chǎn)技術與系統(tǒng)，以及一線生產(chǎn)組織管理與技術的現(xiàn)代化與強化使企業(yè)可能扭轉(zhuǎn)劣化趨勢。同時，基于現(xiàn)代物理、化學與生物學成果的重大制造方法、技術、系統(tǒng)的創(chuàng)新，將創(chuàng)新從18世紀工業(yè)革命以來的世界記錄。“珍惜改革開放20年，為我國制造業(yè)的發(fā)展爭得歷史性的機遇與發(fā)展時間”這是海內(nèi)外學者、專家和教授的共同心聲。縱觀古今中外的制造歷史，一個先進而有競爭力的制造業(yè)是國家經(jīng)濟發(fā)展和實力增強的基礎。我們應盡快統(tǒng)一認識，制定先進可行的規(guī)劃，以制造創(chuàng)新為突破口，振興與發(fā)展我國的制造業(yè)。以下結(jié)合我們的研究進行相關的討論。

　　1.靈捷制造——先進制造的核心戰(zhàn)略及其發(fā)展雖然靈捷制造戰(zhàn)略已為我國越來越多的人了解，但由于對其核心思想的理解不一，尚未形成共識，使工業(yè)界，經(jīng)濟與管理界及企業(yè)對它的利用舉棋不定。多年的研究使我們對該戰(zhàn)略的研究集中于2點：

　　1）美國的意圖是到2006年為止，它的側(cè)重面是通過組織與管理的革新和已有先進技術的應用實現(xiàn)制造模式從“大量生產(chǎn)”向“多品種變批量”的靈捷化生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變。在2006年以后，把它建立在創(chuàng)新了的產(chǎn)品系統(tǒng)與裝備基礎上，發(fā)展適應21世紀的新產(chǎn)品制造。為此現(xiàn)在要加緊制造創(chuàng)新。

　　2）靈捷制造的核心思想是：以人為中心，調(diào)動與發(fā)揮人的主觀能動性與創(chuàng)新性；充分利用信息和已有的信息技術；建立競爭——合作機制推動的Team組織與管理網(wǎng)絡；對需求變化實現(xiàn)快速反應制造；堅持可持續(xù)發(fā)展的不斷改進和創(chuàng)新［2～6］。

　　現(xiàn)在的問題是對靈捷制造揭示的共性問題認識不足，傳統(tǒng)制造模式的慣性運動依然強烈，如對表1所示的美國制造生產(chǎn)規(guī)模的演變不了解，依然按照傳統(tǒng)的觀念行事。又如，一談到制造，不少人只一味熱衷于規(guī)模生產(chǎn)，而不顧顧客市場的需求，丟開產(chǎn)品劣化控制的創(chuàng)新，因此不能從本質(zhì)上抓住我國當代制造的關鍵。如美國在近20年（1976～1995年），其新產(chǎn)品產(chǎn)值貢獻率已達到國內(nèi)生產(chǎn)總值的52%左右，而我國1997年才5.9%.顯然產(chǎn)品的革新是中國制造工業(yè)振興與發(fā)展的重大關鍵和當務之急。

　　為了發(fā)展新一代制造（NGM），從90年代中以后，美國政府與工業(yè)界聯(lián)合投資了許多制造創(chuàng)新項目：

　　　　由于實施靈捷制造戰(zhàn)略，促使美國經(jīng)濟從90年代起呈現(xiàn)“赤字—平衡—節(jié)余”的變化。

　　2.基于靈捷性的制造創(chuàng)新

　　從世界范圍看，它們主要表現(xiàn)在：①產(chǎn)品設計、制造原理與方法創(chuàng)新的科學理論、方法與工具；②快速反應制造技術；③全壽命經(jīng)濟學與成本工程；④新一代制造機器與工模具的創(chuàng)新；⑤可重組制造系統(tǒng)的創(chuàng)新；⑥質(zhì)量控制與全制造保證；⑦組織與管理的創(chuàng)新；⑧最優(yōu)生產(chǎn)技術。

　　而這些創(chuàng)新中，觀念的創(chuàng)新是先導，如TCS觀念的建立與落實。其次，是看準項目，集中人力物力進行創(chuàng)新。

　　3.經(jīng)濟可承受性研究防務戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變和投資的矛盾，促使決策層提出這一問題。我們對它進行了定性、定量的研究和應用，它是對價值工程的拓展。

　　1）西方各國已采取的提高經(jīng)濟可承受性的措施：

　　對國防工業(yè)進行戰(zhàn)略改組，建立軍民一體化的國防工業(yè)基礎；

　　改革國防采辦管理，提高采辦效益；

　　優(yōu)化發(fā)展戰(zhàn)略，開發(fā)降低成本的技術，大力采用降低費用的方法。

　　2）國內(nèi)研究經(jīng)濟可承受性的貢獻。

　　全面定義了經(jīng)濟可承受性。經(jīng)濟可承受性是通過各相關領域的規(guī)劃與協(xié)同，對研究對象的投資與效益、功能與成本費用進行系統(tǒng)分析、規(guī)劃、改進、創(chuàng)新，旨在提高研究對象價值和投資效能及控制投資的思想方法和社會技術方法。

　　A＝IV

　　（1）

　　I＝B/K

　?。?）

　　V＝F/C

　　（3）

　　式中：A—經(jīng)濟可承受性；I—項目投資/經(jīng)費；V—價值；B—投資的效益/收益；K—投資效益系數(shù)，K為實數(shù)，希望K＞1；F—產(chǎn)品/裝備功能/性能；C—成本。從這一定義與模型可知：

　　①經(jīng)濟承受能力不是常數(shù)，它與投資和價值相關聯(lián)，是可變的。

　?、诳梢詮耐顿Y效益，投資效益系數(shù)，功能和實現(xiàn)功能的成本幾方面發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性提高A.它將推動宏/微觀投資決策和DFX技術的發(fā)展。

　?、弁顿Y的決策和經(jīng)費的應用是一個復雜的問題，只有通過投資和價值分析，科學地規(guī)劃、設計、實施、評價、改進和優(yōu)化的一系列工業(yè)工程方法，才能用好管好投資，促進技術創(chuàng)新。

　　3）在科研管理中的決策與評價的應用。

　　經(jīng)濟可承受性已應用于項目決策的研究中，例如，在X項目決策中應用后，該項目的研制工作按期結(jié)束，不超過計劃投資并達到了預期的效果和功能。其中A的因素在決策中成為主要的指標，其權(quán)重達0.75.此外，可以象價值工程一樣，把它應用于微觀的分析與決策，預計將推動DFA的發(fā)展（Design for Affordability，為經(jīng)濟可承受性的設計）。

　　二、快速重組制造系統(tǒng)

　　1.產(chǎn)生的依據(jù)與定義1）背景為適應“多品種變批量”生產(chǎn)要求，制造系統(tǒng)應能隨產(chǎn)品的進化與革新快速重排與重組。

　　經(jīng)濟可承受性要求少/無投資的可重復利用的制造系統(tǒng)。

　　制造技術解法的革新要求制造系統(tǒng)有可調(diào)整，可變動的制造過程，制造功能和制造能力。

　　要求建立快速重組制造系統(tǒng)的支持條件，如：機床設備可移動性安裝的原理與方法、質(zhì)量與設備故障的可診斷性等。

　　環(huán)境保護要求可持續(xù)發(fā)展。

　　2）定義一種能按市場需求變化，以重排、重復利用、革新元素或子系統(tǒng)方式可快速調(diào)整制造過程，功能和生產(chǎn)能力的可變集合的制造系統(tǒng)。

　　2.科學基礎與主要特征1）科學基礎工作流的變流理論。

　　制造系統(tǒng)的建模、規(guī)劃和仿真設計。

　　模塊化的機床及其系統(tǒng)的設計。

　　開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原則與系統(tǒng)可靠性測度新理論。

　　產(chǎn)品進化與革新的生物化規(guī)律及遺傳算法。

　　質(zhì)量跟蹤與故障診斷。

　　快速生產(chǎn)裝備。

　　全壽命經(jīng)濟學。

　　2）主要特征可變性對產(chǎn)品、制造技術和過程的進化與革新的響應能力。

　　模塊化基于功能、結(jié)構(gòu)、過程和生產(chǎn)能力的有限基本可重組單元/元素的組合。

　　可集成性新裝置或新模塊的可嵌套性及其規(guī)則。

　　可診斷性對產(chǎn)品的質(zhì)量與設備及過程運行可靠性的可跟蹤和可溯源性。

　　訂貨化可按訂單驅(qū)動。

　　經(jīng)濟可承受性價值與投資的綜合優(yōu)化。

　　靈捷性強競爭力與可獲利的能力。

　　快速化短的響應時間。

　　3.系統(tǒng)管理科學的發(fā)展

　　在本世紀20年代以前，工業(yè)工程與管理科學是統(tǒng)稱“科學管理”的學科。以后兩者有所側(cè)重，并列發(fā)展。工業(yè)工程發(fā)展為美國五大工程之一，管理成為管理科學與工程管理，但至今仍相互關聯(lián)。

　　1.科學化是管理人員的根本職責1）把社會科學與自然科學一體化是管理科學化的過程。

　　馬克思在其經(jīng)濟學——哲學手稿中指出：“自然科學往后將會把人類的科學總結(jié)在自己的下面，正如同關于人類的科學把自然科學總結(jié)在自己下面一樣。這將成為一門科學，我們稱這種自然科學與社會科學成為一門科學的過程為自然科學與社會科學的一體化?！?/p>

　　2）自然科學與社會科學是一條不能打斷、分割的鏈條，管理工作應該是適應這種統(tǒng)一。

　　德國著名的物理學家認為：“科學是內(nèi)在的整體，它被分解為單獨的整體不是取決于事物的本身，而是取決于人類認識能力的局限性，實際上存在著從物理到化學，通過生物學和人類學到社會學的連續(xù)鏈條，這是任何一處都不能被打斷的鏈條?！?/p>

　　3）建立自組織機制是管理科學化的關鍵。

　　德國著名物理學家哈根指出：“一個系統(tǒng)從無序轉(zhuǎn)化為有序的關鍵并不在于系統(tǒng)是平衡和非平衡，也不在于離平穩(wěn)態(tài)有多遠，而是由組成系統(tǒng)的各子系統(tǒng)，在一定條件下，通過它們之間的非線性，互相協(xié)同和合作，自發(fā)產(chǎn)生穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)，這就是自組織結(jié)構(gòu)?！?/p>

　　管理工作的根本目標是建立起競爭——合作的非線性突變機制，使組織成為更高有序性的結(jié)構(gòu)。

　　2.當今管理人員面臨的挑戰(zhàn)遠見卓識，富于創(chuàng)新精神，有經(jīng)營戰(zhàn)略頭腦和戰(zhàn)術實施能力，善于團結(jié)人是我們時代呼喚的一大批社會主義市場經(jīng)濟的管理家和企業(yè)家的特征。他們面臨的挑戰(zhàn)有：

　　1）未來形成于今天，有什么樣的明天，在很大程度上取決于今天的決策者的決策。他們應該是：

　?、儆兄R與洞察力，遠見卓識，善于從實際出發(fā)進行決策的。

　?、谀芙M建一支有效的隊伍和能適應變化的組織模式。

　　③能建立發(fā)展的經(jīng)營戰(zhàn)略使組織/企業(yè)永葆強的競爭力。

　　④能通過教育與培訓計劃，使不同層次的人員適應新技術和時代變化的新需要，提高他們的競爭力。

　　2）變化是機會，變化是創(chuàng)新的源泉。創(chuàng)新是不斷尋求新技術、新科學、新理論、新方法/新工藝、新管理機制與制度和不斷自組化的創(chuàng)新。

　　3）競爭戰(zhàn)略、策略的制訂、實施程序的設計和對實施效果的準確及時信息的獲取與評價，對未來的改進和預測。

　　例如，某機床廠由于追求無競爭力的高新產(chǎn)品而投入巨額貸款，使企業(yè)頻于滅亡。××上馬決策中市場需求的草率估計是導致企業(yè)建成之日就是市場競爭失敗者的根源。因此，管理人員應該有正確的決策理論與方法指導，知道目前正在做什么市場與外部環(huán)境有什么變化和目前應該做什么4）提高思維能力是提高競爭力的首要條件。管理人員，特別是高層管理人員應該有思維的敏捷性、超前性、創(chuàng)新性和求實精神。

　　3.不同時代的管理特征不同時代的管理特征見表2.從表2我們可以得到以下結(jié)論：

　　表2從世界范圍看不同時代的管理特征