分享好友 数控技术首页 数控技术分类 切换频道

面向敏捷制造的制造企业变革

2019-04-10 00:00500

世纪之交的今天,全球市场竞争日益激烈,商务环境持续多变,消费者需求日趋多元化,这些都对各国制造企业提出了严峻的挑战。于是,一场先进制造技术的“战争”在世界范围内兴起。1991年,以美国里海(Lehigh)大学的Dr.Roger和Dr.RickDove为首的百余名专家在美国国防部及13家著名企业的支持下,向国会提交了报告《21世纪制造企业战略(21stCen—tUry Manufacturing Enterprise Strategy)》[1],首次提出了敏捷制造(Agile Manufacturing)这一概念。

21世纪制造企业战略的研究有着深刻的社会背景:1987年美国国防部的一份报告提出,为了重振美国经济雄风、保持美国经济霸主地位,必须大力发展制造业,在这样的前提下,Dove等研究者对美国企业的现状和未来市场的趋势进行了详尽的调研,认为目前工业界存在着一个普遍而重要的问题,那就是商务环境的变化速度大大超过我们企业的跟踪、调整的能力,而且还将日趋严重[2]。由此提出“敏捷制造”这种被认为是2006年的制造模式,其目标即是使企业在“持续变化、快速响应、质量、响应环境变化的能力”等方面赢得竞争。

目前敏捷制造的思想已在各国学术界和工业界受到高度重视。日本、欧共体国家都成立类似美国的敏捷化协会(Agility Forum)的组织进行研究。1995年10月在北京召开的我国863/CIMS发展战略研究会上,已将敏捷制造列为今后863/CIMS主要的重要研究内容之对于我国敏捷制造企业模式的研究,已得到人们的普遍关注,本文在论述敏捷制造内涵的基础上,就我国制造企业如何走向敏捷化进行探讨。

一、敏捷制造的内涵

敏捷制造作为一个新概念,其基本思想是通过将高素质的员工、动态灵活的组织机构、企业内及企业间的灵活管理以及柔性的先进生产技术进行全面集成,使企业能对持续变化、不可预测的市场需求作出快速反应,由此而获得长期的经济效益。由此可见,它强调人、组织、管理、技术的高度集成,强调企业面向市场的敏捷性(Agility)。

敏捷制造包含如下丰富的内涵:

敏捷制造的出发点是多样化、个性化的市场需求和瞬息万变的经营机遇,是一种“定单式”的制造方式。

敏捷性反映的是制造企业驾驭变化,把握机遇和发动创新的能力。

敏捷制造重视充分调动人的积极因素,强调要有有知识、精技能、善合作、能应变的高素质员工,充分弘扬人机系统中人的主观能动性。

敏捷制造不采用以职能部门为基础的静态结构,而是推行面向产品过程的小组工作(Team Work)方式,企业间由机遇驱动而形成动态联盟(Virtual Organization)(也称虚拟公司(Virtual Corporation))。它是敏捷制造的基本的动态组织形态,是指为了赢得某一机遇性市场竞争,围绕某种新产品开发,通过选用不同组织/公司的优势资源,综合成单一的靠网络通讯联系的阶段性经营实体。动态联盟具有集成性和时效性两大特点。它实质上是不同组织/企业间的动态集成,随市场机遇的存亡而聚散。在具体表现上,结盟的可以是同一个大公司的不同组织部门(以互利和信任为基础,而非上级意识),也可以是不同国家的不同公司。动态联盟的思想基础是共同赢(Win—Win)[3],联盟体中的各个组织/公司互补结盟,以整体优势来应付多变的市场,从而共同获利。

虚拟制造(Virtual Manufacturing,亦称拟实制造),是敏捷制造的一种实现手段。它借助计算机建模和仿真技术,模拟制造和装配的全过程,包括工艺设计、作业计划、生产调度、物料管理、成本核算等,以便全面确定产品设计和生产过程的合理性。它是制造企业增强产品开发敏捷性、快速满足市场多元化需求的有效途径。

由上可知,敏捷制造作为一种新的制造哲理,有许多新的制造思想,值得一提的是,敏捷制造并不意味着需要高额的投资作为前提,也不需要抛弃过去所有的生产过程,而关键是对制造企业进行敏捷化改造或重组(动态联盟便是利用已有的社会技术基础,通过重组来实现敏捷制造的有效方式)。Dove认为“它们(指敏捷实践)可能存在于现有的系统之中,也可以方便地进入到现有系统中而不造成任何的混乱,并在适当的时机和条件下升级到更完善的境界”[2]。所以问题的关键是实现企业的敏捷性。敏捷性是指可重构(Reconfigurable),可重用(Reusable),可扩充(Scalable),即RRS特性[2]。从企业的组织管理角度可以用5个主要变量或要素来表示企业的敏捷性,即通讯连通性(Communication Connectedness)、跨组织参与性(Interorganization Participation)、生产灵活性(Production Flexibility)、雇员使能性(Employee Empowerment)[4]。对企业敏捷性的综合度量,可以用成本(Cost)、时间(Time)、健壮性(Robustness)、范围(Scope)四个度量指标[5]。

技术和管理是制造系统的两个轮子,通过组织结合在一起,由人推动制造系统向前运动。本文从敏捷制造的要求及企业敏捷性出发,分人、组织、管理和技术四个方面探讨制造企业的变革。

二、制造企业变革

1.人

(1)树立以“人”为中心的思想近年来,随着许多无人化工厂实践的失败,人们对无人制造自动化问题进行了反思。研究自动化的著名学者,如人工智能鼻祖Feigenbaum和Newell,以及国内的钱学森等,都认为追求完全的无人自动化是不可能的。人们逐渐形成了在人—机协同(Human—Machine Synergism)和人—人协同(Human—Human Synergism)中“人”为中心的思想,重视人在企业活动中的地位以及人的智能、经验、情绪及自我价值观在生产过程中的作用。对于敏捷制造,笔者认为,“人”为中心可以从三个方面来认识。首先,敏捷制造的出发点是用户在市场上的多样化、个性化的需求。企业应当以用户为“上帝”,敏捷地生产出符合需求的“顾客化产品”。尽可能让用户参与产品设计,共同把产品推向市场,以形成生产消费联合体。其次,敏捷制造中,高素质的员工是其核心支柱,靠人的创造力、判断力、模糊推理能力、处理随机突发事件的应变能力来实现机器无法实现的敏捷性,靠人的合作组成工作小组乃至动态联盟。第三,动态联盟的盟主不管是企业,还是个人(包括群体人员),最终都是落实到人。因而,从追求全盘自动化的误区中走出来,树立“人”为中心的思想,是企业面向敏捷化的变革中首先要解决的思想问题。

(2)培养柔性的“多面手”过去的大量生产方式是以制造分工(专业化)为基础的,劳动者被分化为不同的作业群体,同一群体内大家从事一样的操作,从而同其他的分工劳动所需的知识、技能及劳动者彻底分离。一方面,这位人成为技术和机器的附庸,逐渐弱化人的创造性;另一方面,简单劳动的重复与劳动者追求全面发展的内心动机相矛盾。培养一批适应不同工种、掌握多种知识和技能的“多面手”是敏捷制造的必需。只有这样的柔性劳动者才会适应市场竞争,依据产品的不同而随时变换工作岗位,面向项目而进行工作小组的重组。

(3)建立员工教育系统员工素质是度量企业竞争力的重要因素,提倡高度授权自治的敏捷制造更需要高素质的员工。未来企业每时每刻都面临着变化的市场和产品,需要不断地利用新知识、新技术、新方法,这便决定了同以往企业的一个显著的不同点,即需要不断进行每个员工的培训和再教育。提高员工的素质包括知识、技能和观念三个方面:必须掌握多种高新技术(计算机、信息、自动化等)的基本知识,必须具有编程、维护、管理新机器设备的技能,同时尤其容易让人忽视的是观念上的转变。面向敏捷制造,我们必须树立市场意识、合作意识以及共同赢(Win—Win)的思想。

2.组织

实现制造企业的敏捷化,需要有相适应的组织形式。实现从机械的多层次结构向敏捷的平面式分布企业结构的转变是实现敏捷制造的必由之路。柔性的组织将利于我们面向市场的变化而进行企业内或企业间的组织、解体和重组,实现敏捷的产品转向。具体地说,可以按多面手→多能组→可重换公司→动态联盟,逐步集成,实现组织的创新。

(1)工作小组工业的发展导致分工的产生,分工曾经使生产率大幅度提高,但分工也使人越来越局限于狭窄的知识、技术,甚至生活领域,造成了人力资源的巨大浪费。小组工作方式则为减少企业冗员,减少管理层次,优化劳动组合,最大限度地发挥人的作用提供了条件;同时,由很多“多面手”组成的工作小组,汇集了各部门的知识和技能,吸收了与小组整体目标相适应(即单个多面手不能掌握)的技术,实际上也是一个“多能组”。它不再是今天的部门、车间等相对固定的组织结构,而是面向项目的以项目负责人为核心的灵活工作团队。它可以有效地实施授权自治(empowered),有利于缩短产品开发周期和对顾客的响应时间。当然,小组工作方式也满足了每个成员的高层次需要,如增长知识才干,参与管理,发挥创造性等,在相互理解、友好合作的企业氛围中,发挥整体优势,实现企业目标。nextpage

(2)可重换企业可重换企业(PlugCom—patible Enterprise)[2],是一种具有接插兼容性的敏捷企业。这种接插兼容性反映在它们能容易地相互匹配,很快地组成动态联盟。同时,它是按RRS特性组建起来的,要求企业生产要素的结构应当是可重构的或可重组的,要求能从可重用件中生产未来新产品,同时其结构是根据需要可扩充的。可重换企业与现有企业的一个显著不同点是,它并不追求企业功能的完整性(即不追求所谓的“大而全”或“小而全”),而强调自身优势的组建和发挥。在保持企业资源(包括人力、技术、设备等)“可相接”的前提下,可以通过从不同公司选择合适的资源而承担一项复杂的项目。外包加工(Out-Sourcing),即通常所说的“两头在内,中间在外”,就是一种目前流行的企业运行方式。这样的企业,可以集中力量专攻产品的开发、装配、营销和服务,而通过专业化的零件生产厂完成或扩大生产。可重换企业作为工作小组的上一级组织,是根据企业的竞争优势所需而由若干工作小组集成的。

(3)动态联盟围绕敏捷性组建的可重换企业具有跨组织的参与性。所谓跨组织的参与性是指敏捷企业跨越企业范围进行经营活动的能力和水平。跨组织的共同参与有多种形式,如基于顾客/供应商长期合作而建立的供应链关系、虚拟伙伴关系等,其中以虚拟伙伴关系,即动态联盟最为引人关注,动态联盟是可重换企业的一种机遇集成(前述两种组织都是常态集成所得)——当一个新的经营机遇来临时,敏捷企业中的某一个迅速抓住了这个机遇,以它为盟主,通过网络信息系统寻找合作伙伴,组成动态联盟,完成生产任务。在联盟的组建过程中,要经历描述经营机会和联盟要求一定义产品经营过程一评估并选择联盟伙伴一动态联盟运作等步骤。联盟中的每个企业必须抛弃现有企业中普遍存在的“独利”的思想(何况这也是不可能的),要充分明确自己的利益区域,在准确定位中发挥专长,在“有所为,有所不为”中取得Win—Win。值得一提的是,动态联盟不同于现有的大公司集团,它们的建立基础和运作特点都大相径庭,前者是面向机遇的临时结盟,是针对产品过程的部分有效资源的互补综合,后者则一般是各企业所有资源的永久简单叠加。目前,企业界盛行的兼并风和集团风,虽然也是“联盟”,但并没有改变垂直式的递阶企业结构,管理的多层次严重影响企业的运作效率。事实上,国际上企业的发展趋势是小型化(Dowsiz—ing),即使象IBM,AT&T这样成功的大公司,也在通过划小经济核算单元和肢解、分裂等方法以提高效率,增强灵活性。

3.管理

企业组织形式的创新必然要求管理的创新,敏捷制造的实施必然会提出敏捷化的管理要求。敏捷制造的管理是一种综合性的管理,除了本企业外,上下游企业/合作伙伴、客户等都纳入管理的范畴;涉及的范围,除物料、设备、资金外,还有组织及人。而且,动态联盟的运作,将会带来许多新的管理问题,如合作企业的知识产权,跨组织项目工作组的绩效考评等等。这些都必须通过新型的管理手段予以解决。抛开一些常见的管理问题不谈,这里仅讨论企业在迈向敏捷化的过程中需要特别注意的几个问题。

(1)减少管理层次过去金字塔式的多层次管理模式源于企业的树状组织结构,其弊端是明显的:制造指令经过的环节多,执行周期长,一线员工管理权限小,企业对市场响应缓慢。这是与敏捷制造的宗旨相违背的。只有减少管理环节,增加小组工作单元的权限,才能实现管理信息的敏捷传递,从而使快速跟踪客户需求,及时进行跨层次对话成为可能。

(2)合作系统这里的合作是一个广义的概念,员工、客户、原料供应商、联盟伙伴等都进入合作的领域。过去的管理局限于本企业内部,不注意外围的协作环境,呈现出内动外静的管理局面。敏捷制造是面向市场中的客户的,我们必须通过信息网络等管理手段,及时获取市场信息,为新产品的开发和老产品的改进换代提供依据。同时,敏捷制造中跨部门多学科的工作小组必须解决成员间优化组合等合作机制问题,企业内部组织之间、内部组织与外部组织之间、企业之间如何通过网络通讯系统快速评价、寻找合作伙伴并形成正确有效的合作方式等问题,都有待于合作系统的建立。过去的企业管理中,更多地强调竞争,鼓励企业内部组织间的竞赛、同行企业间的较量,而敏捷制造则使竞争的含义发生了变化,融竞争和合作于一体,通过竞争者之间的合作来共同创造满足用户各自需要的产品和服务。

(3)放权系统分布式的工作小组的企业结构,需要强化小组的权力才能有效地工作,这便是前面所提的敏捷企业的雇员使能性(Em—ployee Empowerment,也译作权力下放)。所谓雇员使能性是指企业使每个雇员/工作小组能够根据公司目标定义其义务责任,进行影响其工作领域乃至整个公司的决策的能力水平。放权系统的建立将一改现有企业的领导集权的状况,将责、权、利下放到个人或小组,使之能一定程度上授权自治,从而减少处理问题的周期,提高并行工作的效率。生产一线工人在发现产品或设备的问题时有权自行停止生产,使得产品的质量得以保证。同时,这种放权的思想可以延伸到自动化设备上,使设备或生产线在检测到不良产品时能“有权”自动停机,加以处理。这显然也是敏捷性的一种体现。

(4)三“J”-“G”制造企业的活动是围绕T、Q、C、S(即时间、质量、成本、服务)而展开的。一切管理工作都要明确地为企业实现T、Q、C、S目标服务。准时(JIT)、保质(JIQ)、按需(JIC)[6]、优质服务(GIS,GoodlnService)是我们的管理原则。JIT追求零库存。企业的各环节都准时(准时供料、准时服务、准时交货),就会使企业在快速、高效中赢得市场和顾客。JIQ是指在产品生命周期中保证优质,减少产品维修,所有零部件的寿命大体一致,而且可回收利用。它强调质量、功能和成本的合理配置。JIC是“宽打窄用”的对立面。人力、物力、时间,都是成本,都应恰好满足实际需要,作到物尽其用、人尽其才、惜时如金。GIS是指企业为用户提供的产品全生命周期内的优质服务。

4.技术

敏捷制造的实现没有相应的技术支撑是不可能的。《21世纪制造企业战略》中所描述的2006年美国敏捷制造企业模式中,含有20个技术使能子系统。笔者在此不想一一列举,只就其中最为重要,也是现有企业在敏捷化变革中首先要解决的技术问题简述如下:

(1)基础技术——CIM技术CIM技术是一种组织、管理与运行企业生产的技术,它藉助计算机硬软件,综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术,将企业生产全过程中有关人、技术、经营管理三要素及其信息流与物料流有机地集成并优化运行,以实现产品高质、低耗、上市快,从而使企业赢得市场竞争。它为敏捷制造提供集成环境打下了坚实的基础,是敏捷制造的基础技术。同时,比较两者的内涵可以发现,它们的思想有许多的相同之处。有人因此而将敏捷制造看成CIMS发展的新阶段。目前,很多国家的CIMS研究均有很大的进展,我们应继续深化CIMS的研究、实施,为敏捷制造打好基础。

(2)环境技术——网络技术实现敏捷制造,企业需要具有前述的通讯连通性,这样,网络环境是必备的。企业的敏捷化变革,应按照企业网一全国网一全球网的步骤建立、实施网络技术。利用企业网实现企业内部工作小组之间的交流和并行工作,利用全国网、全球网,共享资源,实现异地设计和异地制造,及时地、最佳地建立动态联盟。基于网络的企业资源计划管理系统和商品供应链系统都将为敏捷制造的实施提供必需的信息。

(3)统一技术——标准化技术以集成和网络为基础的制造离不开信息的交流,交流的前提是有统一的交流规则,这是标准化的工作。当前企业在制造活动中各行其事,统一、规范化的思想仍有待强化。认真贯彻执行电子数据交换标准EDI,产品数据交换标准STEP及超文本数据交换标准SGML等,是我们进入国际合作大环境,参加跨国动态联盟的前提。

(4)虚拟技术——模型和仿真技术敏捷制造通过动态联盟和虚拟制造来实现,因而对产品经营过程并行建模和仿真,采用基于仿真的产品设计和制造方法是十分必要的。另外,作为敏捷制造在产品设计和制造过程中的主要手段之一的虚拟原型系统,也是以模型和仿真技术为基础。

(5)协同技术——并行工程技术并行工程技术是对产品及相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化技术。该技术要求产品设计人员在设计一开始就考虑到产品全生命周期(从概念形成到产品报废)中的所有因素,包括质量成本、速度、进度及用户要求等。并行工程通过组成多学科的产品开发小组协同工作,利用各种计算机辅助工具等手段,使产品开发的各阶段即有一定的时序又能并行。同时采用由上、下游因素共同的决策产品开发各阶段工作的方式,使产品开发的早期就能及时发现产品开发过程中的问题,从而缩短开发周期,降低成本,增强对市场的响应敏捷度。此外,集成框架技术、集成平台技术、数据库技术、决策支持系统、人机工程、人工智能等也都是支持敏捷制造和动态联盟的重要技术。

三、结束语

敏捷制造作为21世纪制造企业战略模式,有着丰富的内涵,它强调企业面向市场的敏捷性,强调人、组织、管理、技术的全面集成。

制造企业面向敏捷制造的变革,可从四个方面着手:人树立以“人”为中心的思想,培养柔性的多面手,建立员工教育系统;

组织按多面手-多能组-可重换公司-动态联盟的次序,逐步集成,实现组织的创新;

管理在减少管理层次的基础上,建立合作系统和放权系统,注重三“J”-“G”的管理思想;

技术重点在CIM、网络、虚拟制造、并行工程等方面进行技术改造和革新。

举报
收藏 0
打赏 0
轻松提高数控机床精度
随着我国经济的飞速发展,数控机床作为新一代工作母机,在机械制造中已得到广泛的应用,精密加工技术的迅速发展和零件加工精度的

0评论2025-01-04313

加工中心刀具长度补偿怎么用?
在数控加工中,刀具长度补偿是一种重要的措施,用于消除机床变形、热变形等因素引起的误差,保证加工精度,从而提高培训效率,减

0评论2024-12-18400

加工中心主轴定位角度怎么调?
  在数控加工领域,加工中心主轴的定位角度是影响加工精度和效率的重要因素之一。正确调整主轴的定位角度可以提高加工质量,减

0评论2024-12-11496

简述机器人加装电主轴就选Kasite 4060ER-S的理由
  近年来,随着科技的不断发展,机器人作业已经渗透到各个领域,尤其在工业制造领域,更加随处可见。高精密切割、铣削、雕刻、

0评论2024-05-20707

机器人主轴怎么选?Kasite高速电主轴满足你的需求
  机器人发展到现在越来越受到人们的欢迎和重视,现在很多传统行业都在生产作业中引入了工业机器人,随着机器人的改进和优化,

0评论2023-10-231208

机械臂加装2.2KW大力矩电主轴,就选MSIY-80电主轴
机械臂想加装大力矩电主轴,用于铸钢等硬质材料去毛刺,铣削等加工,可以考虑MSIY-80电主轴,外径80mm,重量4.8公斤,可搭配轴向或径向浮动刀柄配套使用。

0评论2023-08-261203

每天早上打开数控机床时有没有必要热机?
工厂使用精密数控机床(加工中心、电火花、慢走丝等机床)进行高精密加工,你是否有这样的经验:每天早上开机进行加工,首件的加

0评论2023-08-151093