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(shì)分析出發(fā)，介紹了先進(jìn)制造戰(zhàn)略、技術(shù)、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(dòng)作是3個(gè)增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的基本技術(shù)。

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

　　一、形勢(shì)與制造戰(zhàn)略

　　在當(dāng)代制造業(yè)的發(fā)展中，同時(shí)存在兩大趨勢(shì)：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(dòng)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(dòng)著制造產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移，一些行業(yè)被迫從發(fā)達(dá)國(guó)家向發(fā)展中國(guó)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(jī)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(xiǎn)）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(shí)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(zāi)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(shí)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(duì)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(xué)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(shù)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(shù)與系統(tǒng)，以及一線生產(chǎn)組織管理與技術(shù)的現(xiàn)代化與強(qiáng)化使企業(yè)可能扭轉(zhuǎn)劣化趨勢(shì)。同時(shí)，基于現(xiàn)代物理、化學(xué)與生物學(xué)成果的重大制造方法、技術(shù)、系統(tǒng)的創(chuàng)新，將創(chuàng)新從18世紀(jì)工業(yè)革命以來的世界記錄?！罢湎Ц母镩_放20年，為我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展?fàn)幍脷v史性的機(jī)遇與發(fā)展時(shí)間”這是海內(nèi)外學(xué)者、專家和教授的共同心聲?？v觀古今中外的制造歷史，一個(gè)先進(jìn)而有競(jìng)爭(zhēng)力的制造業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和實(shí)力增強(qiáng)的基礎(chǔ)。我們應(yīng)盡快統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，制定先進(jìn)可行的規(guī)劃，以制造創(chuàng)新為突破口，振興與發(fā)展我國(guó)的制造業(yè)。以下結(jié)合我們的研究進(jìn)行相關(guān)的討論。

　　1.靈捷制造——先進(jìn)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(guó)越來越多的人了解，但由于對(duì)其核心思想的理解不一，尚未形成共識(shí)，使工業(yè)界，經(jīng)濟(jì)與管理界及企業(yè)對(duì)它的利用舉棋不定。多年的研究使我們對(duì)該戰(zhàn)略的研究集中于2點(diǎn)：

　　1）美國(guó)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(jìn)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)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(chǔ)上，發(fā)展適應(yīng)21世紀(jì)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(dòng)與發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性與創(chuàng)新性；充分利用信息和已有的信息技術(shù)；建立競(jìng)爭(zhēng)——合作機(jī)制推動(dòng)的Team組織與管理網(wǎng)絡(luò)；對(duì)需求變化實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)制造；堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新［2～6］。

　　現(xiàn)在的問題是對(duì)靈捷制造揭示的共性問題認(rèn)識(shí)不足，傳統(tǒng)制造模式的慣性運(yùn)動(dòng)依然強(qiáng)烈，如對(duì)表1所示的美國(guó)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(chǎng)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(guó)當(dāng)代制造的關(guān)鍵。如美國(guó)在近20年（1976～1995年），其新產(chǎn)品產(chǎn)值貢獻(xiàn)率已達(dá)到國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的52%左右，而我國(guó)1997年才5.9%.顯然產(chǎn)品的革新是中國(guó)制造工業(yè)振興與發(fā)展的重大關(guān)鍵和當(dāng)務(wù)之急。

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

　　　　由于實(shí)施靈捷制造戰(zhàn)略，促使美國(guó)經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)、制造原理與方法創(chuàng)新的科學(xué)理論、方法與工具；②快速反應(yīng)制造技術(shù)；③全壽命經(jīng)濟(jì)學(xué)與成本工程；④新一代制造機(jī)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(shù)。

　　而這些創(chuàng)新中，觀念的創(chuàng)新是先導(dǎo)，如TCS觀念的建立與落實(shí)。其次，是看準(zhǔn)項(xiàng)目，集中人力物力進(jìn)行創(chuàng)新。

　　3.經(jīng)濟(jì)可承受性研究防務(wù)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(duì)它進(jìn)行了定性、定量的研究和應(yīng)用，它是對(duì)價(jià)值工程的拓展。

　　1）西方各國(guó)已采取的提高經(jīng)濟(jì)可承受性的措施：

　　對(duì)國(guó)防工業(yè)進(jìn)行戰(zhàn)略改組，建立軍民一體化的國(guó)防工業(yè)基礎(chǔ)；

　　改革國(guó)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(shù)，大力采用降低費(fèi)用的方法。

　　2）國(guó)內(nèi)研究經(jīng)濟(jì)可承受性的貢獻(xiàn)。

　　全面定義了經(jīng)濟(jì)可承受性。經(jīng)濟(jì)可承受性是通過各相關(guān)領(lǐng)域的規(guī)劃與協(xié)同，對(duì)研究對(duì)象的投資與效益、功能與成本費(fèi)用進(jìn)行系統(tǒng)分析、規(guī)劃、改進(jìn)、創(chuàng)新，旨在提高研究對(duì)象價(jià)值和投資效能及控制投資的思想方法和社會(huì)技術(shù)方法。

　　A＝IV

　?。?）

　　I＝B/K

　　（2）

　　V＝F/C

　?。?）

　　式中：A—經(jīng)濟(jì)可承受性；I—項(xiàng)目投資/經(jīng)費(fèi)；V—價(jià)值；B—投資的效益/收益；K—投資效益系數(shù)，K為實(shí)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：

　?、俳?jīng)濟(jì)承受能力不是常數(shù)，它與投資和價(jià)值相關(guān)聯(lián)，是可變的。

　　②可以從投資效益，投資效益系數(shù)，功能和實(shí)現(xiàn)功能的成本幾方面發(fā)揮主動(dòng)性和創(chuàng)造性提高A.它將推動(dòng)宏/微觀投資決策和DFX技術(shù)的發(fā)展。

　　③投資的決策和經(jīng)費(fèi)的應(yīng)用是一個(gè)復(fù)雜的問題，只有通過投資和價(jià)值分析，科學(xué)地規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)價(jià)、改進(jìn)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(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。

　　3）在科研管理中的決策與評(píng)價(jià)的應(yīng)用。

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

　　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(yīng)“多品種變批量”生產(chǎn)要求，制造系統(tǒng)應(yīng)能隨產(chǎn)品的進(jìn)化與革新快速重排與重組。

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

　　制造技術(shù)解法的革新要求制造系統(tǒng)有可調(diào)整，可變動(dòng)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(jī)床設(shè)備可移動(dòng)性安裝的原理與方法、質(zhì)量與設(shè)備故障的可診斷性等。

　　環(huán)境保護(hù)要求可持續(xù)發(fā)展。

　　2）定義一種能按市場(chǎng)需求變化，以重排、重復(fù)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(xué)基礎(chǔ)與主要特征1）科學(xué)基礎(chǔ)工作流的變流理論。

　　制造系統(tǒng)的建模、規(guī)劃和仿真設(shè)計(jì)。

　　模塊化的機(jī)床及其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

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

　　產(chǎn)品進(jìn)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(jì)學(xué)。

　　2）主要特征可變性對(duì)產(chǎn)品、制造技術(shù)和過程的進(jìn)化與革新的響應(yīng)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(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量與設(shè)備及過程運(yùn)行可靠性的可跟蹤和可溯源性。

　　訂貨化可按訂單驅(qū)動(dòng)。

　　經(jīng)濟(jì)可承受性價(jià)值與投資的綜合優(yōu)化。

　　靈捷性強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力與可獲利的能力。

　　快速化短的響應(yīng)時(shí)間。

　　3.系統(tǒng)管理科學(xué)的發(fā)展

　　在本世紀(jì)20年代以前，工業(yè)工程與管理科學(xué)是統(tǒng)稱“科學(xué)管理”的學(xué)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(guó)五大工程之一，管理成為管理科學(xué)與工程管理，但至今仍相互關(guān)聯(lián)。

　　1.科學(xué)化是管理人員的根本職責(zé)1）把社會(huì)科學(xué)與自然科學(xué)一體化是管理科學(xué)化的過程。

　　馬克思在其經(jīng)濟(jì)學(xué)——哲學(xué)手稿中指出：“自然科學(xué)往后將會(huì)把人類的科學(xué)總結(jié)在自己的下面，正如同關(guān)于人類的科學(xué)把自然科學(xué)總結(jié)在自己下面一樣。這將成為一門科學(xué)，我們稱這種自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)成為一門科學(xué)的過程為自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)的一體化。”

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

　　德國(guó)著名的物理學(xué)家認(rèn)為：“科學(xué)是內(nèi)在的整體，它被分解為單獨(dú)的整體不是取決于事物的本身，而是取決于人類認(rèn)識(shí)能力的局限性，實(shí)際上存在著從物理到化學(xué)，通過生物學(xué)和人類學(xué)到社會(huì)學(xué)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(jī)制是管理科學(xué)化的關(guān)鍵。

　　德國(guó)著名物理學(xué)家哈根指出：“一個(gè)系統(tǒng)從無序轉(zhuǎn)化為有序的關(guān)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(yuǎn)，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(biāo)是建立起競(jìng)爭(zhēng)——合作的非線性突變機(jī)制，使組織成為更高有序性的結(jié)構(gòu)。

　　2.當(dāng)今管理人員面臨的挑戰(zhàn)遠(yuǎn)見卓識(shí)，富于創(chuàng)新精神，有經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略頭腦和戰(zhàn)術(shù)實(shí)施能力，善于團(tuán)結(jié)人是我們時(shí)代呼喚的一大批社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)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(yīng)該是：

　　①有知識(shí)與洞察力，遠(yuǎn)見卓識(shí)，善于從實(shí)際出發(fā)進(jìn)行決策的。

　?、谀芙M建一支有效的隊(duì)伍和能適應(yīng)變化的組織模式。

　　③能建立發(fā)展的經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略使組織/企業(yè)永葆強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

　?、苣芡ㄟ^教育與培訓(xùn)計(jì)劃，使不同層次的人員適應(yīng)新技術(shù)和時(shí)代變化的新需要，提高他們的競(jìng)爭(zhēng)力。

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

　　3）競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略、策略的制訂、實(shí)施程序的設(shè)計(jì)和對(duì)實(shí)施效果的準(zhǔn)確及時(shí)信息的獲取與評(píng)價(jià)，對(duì)未來的改進(jìn)和預(yù)測(cè)。

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

　　3.不同時(shí)代的管理特征不同時(shí)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(shí)代的管理特征