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柔性生产管理相关理论基础

发布时间:2019-03-11

  2 柔性生产管理相关理论基础

  2.1 柔性生产管理的概念。

  柔性生产管理是指针对企业的生产要能够适应市场需求的变化,所具备的应变能力的管理,是企业开展柔性管理的关键环节和实质意义所在。企业外部环境的瞬息万变,使脱离市场、片面追求规模扩大以降低成本的封闭式生产管理方式再无用武之地,而充分适应市场变化的柔性生产管理则轻装上阵,显示了其对现代生产的适应性和促进作用。

  柔性生产管理的作用主要表现在:能够增强企业的应变能力;能够有效降低生产成本;能够适应顾客需求;能够保证柔性管理的实现。

  柔性生产是一种新型生产管理,旨在提高对市场需求的迅速反应能力,及时调整企业的生产战略,为企业节约生产资源,扩大产出效益,以获得超额利润,并为社会财富总量的增加做贡献。柔性生产可以通过组织机构设置的柔性、员工的柔性、生产设备的柔性、生产计划的柔性等协同作用予以实现;将计算机技术与自动化技术相结合,作为实现柔性生产的技术基础。

  柔性化生产作为近些年新提出来的一种生产形态,更多的在一些大型产品密集型制造企业得到应用。由于消费者对产品多样化的需求、市场变化、生产成本压缩、顾客交货期的遵守等因素的驱动,传统生产管理下的大批量“经济”生产管理已经无法适应社会发展要求,面临着空前的挑战与压力。这一问题在某种程度上困扰着我国的大多数制造业企业,尤其是汽车行业更为明显突出。但就目前而言,柔性生产管理在我国还未得到大范围的推广,在国外也仅存在于一些领先的汽车生产装配制造企业中。

  柔性生产管理模式的内涵体现为虚拟生产的应用,虚拟生产主要是伴随着信息技术和电子科技的蓬勃发展而逐步完善起来的一种生产方式,由于现代消费的喜好更迭迅速且频繁,企业产品不能一成不变,甚至自主进行的循序渐进式更新换代也难以跟上市场的需求,因此企业必须及时对市场的需求做出响应来保持生存发展。应运而生的虚拟生产则是由企业利用信息技术手段在电子设备终端对新产品进行模拟开发,当产品研发完毕后再对其进行拟实生产,对于企业来说既可以保障及时多样化研发产品,又可以节约企业的生产成本和生产资源。显而易见,柔性生产与刚性生产不同之处在于为生产过程增添了弹性,使其更加灵活,满足不同客户的需求。

  2.2 柔性生产的发展历程。

  柔性生产的概念,最早是在 20 世纪中期由英国的一家公司提出,这家公司名为Molins,Molins 公司意图在于通过变革生产方式来提高本企业产品的销售量、扩大市场份额、增强企业的生命力,因人们对于产品的要求不断变化,因此企业为了生存下去就要不断缩短产品的生产周期、提高产品多样化水平来保持生命力。柔性生产是以柔性制造为基础,充分利用信息技术的发展为保障,不断提高生产的灵活可变性以及设备的兼容性,进而满足市场导向的一种生产方式。

  继柔性生产的概念提出之后,柔性化生产又经历了三个阶段:第一阶段是以成本规划为核心的柔性化生产。在这一阶段主要侧重对于生产成本的规划与管理,改变了以往对于事后核算成本的生产管理,在计划工作之前提前进行成本规划,并在生产过程中严格把控成本管理,以此来提高企业生产经营利润;第二阶段是在成本规划的基础之上融入财务指标要素的柔性化生产。在第二阶段企业将目光聚焦于盈利的质量水平,在控制成本的基础之上更多地考虑了企业的现金流量指标、每股收益指标,此阶段的柔性化生产则进一步为企业股东的财富做出贡献,此阶段为柔性化生产的强化阶段;第三阶段为柔性化生产的创新阶段,在这一阶段,柔性化生产已经能够灵活地融入更多非财务指标,更具有创新性地向整个企业的运营管理过渡,体现为人员柔性、生产设备柔性、组织机构柔性的协同作用,此时的柔性生产能够更好地为企业服务,适应产品和市场的需求。

  2.3 柔性生产管理的理论基础。

  2.3.1 科学管理理论。

  科学管理理论是指企业针对每项管理活动,利用科学的方法确定的最佳方法。柔性生产管理、柔性制造系统均建立在科学管理的基础之上,该理论基础在企业生产运营中是必不可少的管理思想。
 

柔性生产管理相关理论基础
 

  科学管理指企业要挖掘员工的潜力,充分利用现有人才和机器设备,通过高效率的生产管理模式,为企业创造更大的价值。该理论主要由三部分内容组成,即:作业管理、组织管理、心理革命。作业管理的关键点是不一味追求天才,而是招聘适合企业岗位的员工,其次制定科学的工作方法指导工人操作、使用设备、搭配工作与休息时间,最后实施激励性的工资制度来调动员工工作积极性。组织管理要求企业把计划职能与执行职能分开,采用科学的工作方法,而不是凭借以往经验工作。由专门的计划部门实施计划职能,目标是有效控制全局。工作现场的工人和工长实施执行职能,按照计划部门制定的具体操作方法和指令,使用标准工具,执行实际的操作。心理革命目的在于使雇主与员工之间更具有默契,互相协作,互相信任,进而提高员工的生产效率,科学管理理论的基本特点是实践性、科学性、规范性、协调性和效率性。实践性强调企业应该重视实践,从企业实际情况出发来改革企业生产和管理,创建生产管理模式。

  科学性强调企业生产管理应当与科学实践结合,用科学的研究和方法替代纯粹的个人经验,从组织生产活动中发现规律,并利用这些规律,合理地安排生产活动和自身资源,最终实现组织生产的目标。规范性要求企业建立明确的纪律、条例和原则,培训工人完成工作的技能,科学地制定标准和规章制度并严格按照其来下达任务,依靠完善的奖惩激励机制来保证任务的完成。协调性建议企业不应采用刚性管理制度,雇主和员工之间应保持良好的沟通。效率性要求企业培养好每一位员工的技能,使他们用最大的才能为企业服务,提高企业效率。

  总之,科学管理理论即企业管理采用科学的方法,代替经验主义,科学地招聘员工,并采用适当的方法培训他们,雇主应与工人合作,工人的工作按科学的原则实施。

  2.3.2 精益生产管理。

  精益生产管理方式是通过变革组织结构、部门员工、生产运行和市场供求等,使生产制造系统能快速满足客户不断变化的需求,简化掉无效产品,最终达到生产的各方面最好结果的一种生产管理方式。

  精益生产管理方式对于制造行业的生产管理变革有着重要的影响。精益生产管理方式强调企业重视控制产品库存、生产计划、及时更新生产流程、重视成本管理和产品生命周期管理、产品质量管理、员工素质培养、人力资源管理、设备质量管理以及市场开发与销售管理。精益生产管理最早是来源于丰田汽车制造,其优点不仅体现在生产制造系统,而且也体现在新产品的开发、协作配套以及企业经营管理等许多方面,是目前工业界使用最广泛的一种生产组织结构。精益管理理论的核心是当该产品存在需求时,按一定的量去生产所需的量。它追求的是一种产品零库存状态,依赖细胞生产、固定变动生产等生产方法来快速面对市场变化,使企业的内部活动和市场需求实现统一,进一步完成企业的发展目标。

  制造型企业经常面临的许多问题都可以靠精益生产理论来解决,比如:产品交货不及时,不能满足市场的需求、库存多、资金少、生产成本高、员工生产效率低下等问题,以上的问题,精益生产可以通过消除企业所有环节上的不增值活动,降低成本、减少生产周期且改善产品质量。

  精益生产管理理论主要包括以下几个原则。第一,精益生产消除了企业普遍存在的八种浪费情况,即生产过量、时间过长、运输浪费、库存过多、工序繁琐、动作拖延、产品缺陷以及忽视员工创造力。第二,精益生产建立无间断流程,压缩生产中的无效时间,从而可以极大地缩短了整个流程的时间,以快速应变市场的各种需求。第三,销售与生产同步进行,以销售的速度来衡量制定产品的生产计划,保持物流的相对平衡,避免由此带来的各种过早或过晚的生产损失。最后,精益生产强调,生产计划应由来自不同部门的员工团队负责推动,包括产品的营销部门、设计制造部门、工程项目部门、采购材料部门等,团队一起合作作战,可以极大地缩短新产品推出的时间,提高产品质量,降低产品成本。

  2.3.3 敏捷制造理论。

  敏捷制造理论是企业柔性生产管理的一种基本理论,是一种比传统制造理论更敏捷、更迅速的制造理论。该理论依赖于创新的管理组织与结构、以信息技术和柔性智能技术为主导的先进制造技术以及有技术经验的管理人员。该理论可以有效地将企业的技术、劳动力和管理者结合起来,实现企业柔性生产管理。

  敏捷制造依赖于三大要素分别是生产技术、管理技术、人力资源。敏捷制造的生产技术要求企业各项工作是同时进行的,而不是按顺序进行的。企业开发产品,同时设计生产流程,并进行产品销售。在产品的整个生命周期里,信息不仅要在制造企业与客户之间流通,客户与供应商之间也是流通的,这种有效的信息流通可以使产品的设计与制造更有积极作用;敏捷制造的管理技术要求选用不同企业的组织资源,把它们综合成单一的靠电子手段联系的经营实体,即虚拟公司。敏捷制造要求具有柔性组织的企业每一个项目都应采用使其能产生最大竞争优势的管理手段,提供必要的物质资源和组织资源,支持人员的创造性和主动性;敏捷制造的人力资源要求企业最大程度地调动员工积极性,认识到有知识的员工是企业最宝贵的财富。对员工进行不断教育,提高员工素质,是企业一项有效的长期投资。科学家和工程师参与战略规划和业务活动,对敏捷制造企业具有决定性意义。在产品的制造和研发过程,工程专家的协作是一种重要资源。

  通过以上对科学管理管理理论、精益生产管理理论、敏捷制造理论的了解,可以看出奥托公司出现的及时供货能力欠缺、产品质量差、生产效率低下等问题是很多制造业企业遇到的问题,具有一定的普遍性,归根结底是企业生产管理出现了问题,是企业转型过程中迫切需要解决的问题,应该得到重视和尽快响应,同时对于这些问题的解决已经具备了充实的理论基础,为问题解决提供了基本保障。

  2.4 文献回顾。

  2.4.1 国外文献回顾。

  Eng(2008)从政府与公司企业之间的关系入手,探索香港厂家为解决约束的监管环境,依赖香港制造业国际竞争力的独特优势,分析了柔性生产系统在不同社会空间的路径依赖的延伸。Stanev(2008)介绍了一种创新柔性生产管理来灵活测量和评价公司基础制造变化,是一种内外跨组织变革管理的过程,该方法在制造环境中得到广泛应用,其考虑生产中的灵活性且在集成制造中具有巨大的潜力,是一种面向未来柔性生产的有效变革管理。O'Sullivan(2010)通过研究制造系统的生产调度问题,提出在机械制造系统工程借助人机工程柔性生产系统来实现合理调度,优化资源利用,及时完成生产订单。

  Wang (2012)在研究无中间缓冲区的调度问题时,提出用一种基于算法搜索的混合模型调度无中间缓冲区的柔性生产线,实现最小化完工时间的目标。Mohammad(2012)发现物料搬运是柔性制造系统的主要组成部分之一,物料搬运能力的改善会影响整个系统的性能,通过部分到达率和调度规则对FMS平均等待时间和生产率影响的仿真研究,提出用仿真方法研究柔性制造系统中零件运输系统的生产性能。Vladimir(2013)描述了一个可以在不同的级别上进行信息传输处理的多单元柔性制造系统,其配置从生产角度解决了信息传输问题,建立了带信息系统的柔性生产单元模式。Yin(2013)采用工业计算机和运动控制卡建立了准柔性生产线通用数控系统,改变了传统基于运动控制卡的数字信号处理器进行研究和工业计算机在 windows 系统平台上运行的模式。Ru?

  arovsk?(2014)提出生产者面对不断变化的生产工程必须灵活,为了应对这种快速变化,工程产品应该将重点放到 CAD 软件上,来解决柔性制造系统的集成问题。Bana?(2014)指出现代制造工厂应设计个性化产品来满足消费者的需求,借此提出以机器人为单元的柔性生产管理。

  Banas(2015)指出,在大规模生产线的情况下,在柔性生产线中通过机器人的模块化设计可以省略掉更换一个工业机器人到另一个机器人这一长期而艰苦的过程。

  从近几年国外的研究来看,各地各行业的企业均致力于研究创新型柔性生产管理模式,结合智能化的发展,只有新型柔性管理模式的提出才能满足消费者的需求。身处制造业的奥托公司应尽快致力于创新型柔性生产管理模式,树立行业新标准。

  2.4.2 国内文献回顾。

  张留建(2007)在对现有生产管理进行研究、优劣对比分析后,提出建立新经济时代的柔性生产方式,认为该模式能使企业有效抓住市场机遇,满足客户多样化的需求,克服低产期的风险,是现代管理下的一种生产管理。霍志华(2007)在详细分析了企业管理信息系统及其技术现有问题及日后发展后,构建了企业柔性生产管理信息系统,提出了客户柔性、开发人员柔性和企业柔性为核心的柔性管理信息系统,并建立了具有良好的人机交互、可扩展、可复用、易集成等优点的柔性管理信息的体系结构,以适应多样化的内外部环境需求。王桂从(2008)通过研究大规模生产的机械产品流程,对精益供应链和敏捷供应链进行对比分析,提出面向订单装配的机械产品柔性生产计划及控制技术,并对柔性生产系统中的产品运作、组织、人员、信息系统等方面提出自己的建议,建立了生产产品的六域信息模型。周炳海(2008)研究了柔性生产环境下,生产人员与工作中心之间的优化配置对产品准时交货的问题,探讨了基于双重资源的柔性生产系统调度问题,提出解决这一问题的策略,建立了 E/T 惩罚的启发式调度算法,且通过仿真实践对比分析,证明了该算法的有效性。李军岩(2009)在对比了国内外专家的研究后,结合当前国际形势和市场需求变化情况,提出了战略柔性这一概念,给出了战略柔性的构成要素,构建了企业战略柔性系统模型,分析了该模型的逻辑运行过程,提出了战略柔性系统四种具体实施对策。

  钱芝网(2009)运用系统、管理、信息科学的相关知识和方法,描述了柔性生产下物流系统多变性和灵活性的运行逻辑,建立了一个适应柔性生产要求的高效的柔性物流系统,对柔性生产行业具有一定的指导意义,而且为行业构建科学合理的生产管理、敏捷的物流系统提供了新的思路和方法。陆远(2010)在分析了汽车制造企业各种车型的同异性之后,建立了一个面向汽车制造行业的支持混线生产的生产数据采集系统框架模型,该模式讨论了逻辑生产线与物理生产线的映射关系及特点,提出了混线的生产线控制方法。董义军(2010)阐述了无人搬运车在柔性生产系统中的调度规则,在改进原计算方法的基础上,设计了二次解码算法,优化了基因序列,该算法优化了各加工站的作业顺序和无人搬运机的行走路径,提高了计算效率和设备利用率。金忠孝(2011)研究了集成的支持柔性生产的汽车制造执行软件系统架构,并成功应用于上海汽车动力总成等生产企业,有效提高生产效率,有益于产业链协同发展。

  孙莉(2011)在阐述了服装企业的柔性生产系统的特点后,重点分析了服装产业柔性生产系统的应用现状及存在问题,并针对现存问题提出了相应的改进措施,且采用模型预测了服装柔性应用的前景。钱芝网(2012)提出有效的柔性生产需要建立在始终处于平衡状态的生产物流基础上,在研究了柔性生产下如何保持生产物流平衡的策略问题后,认为保持生产线平衡、识别瓶颈资源、编制好生产作业计划、设置缓冲环节是保持平衡生产物流的关键手段和策略。朱琳(2012)在研究如何解决配料区物料运输多、自动导航小车的调度问题时,以搬运时间最短为目标建立对应的数学模型,提出了一种进行自动导航小车的任务分配和任务排序的优化和改进的遗传算法。赵伟(2013)以柔性生产管理为脉络,结合目前 OEM 厂商生产管理现状和挑战,借助 SPSS 软件对统计的调查数据进行研究,寻找出柔性生产管理和 OEM 厂商绩效的关系,得出结论,认为生产柔性、基础柔性和系统柔性对 OEM 厂商绩效有显着影响,总计柔性对 OEM 厂商绩效影响不显着。曹国昭(2013)在对制造型创业企业研究的基础上,探寻其柔性生产技术的选择与产能决策,以帮助制造型创业企业更好地去应对市场需求的变化,帮助其在激烈市场竞争中提高生存概率。杨莹莹(2014)在分析了多品种、小批量生产方式的相应特点后,以国内外的相关研究为基础,提出变革方式应以柔性生产管理为主。施蕴鑫(2014)通过研究车间内设备的布局,尤其是是针对不同生产流程的多种产品的生产线研究,提出有效地组织车间生产的柔性生产流程,优化生产的物流路径,从而减少生产线之间的运输和在线库存,最终缩短产品的生产周期。刘龙涛(2015)研究了柔性生产中搬运机器人动力学理论,然后对柔性生产搬运机器人进行了运动学分析、动力学分析,采用 D-H 坐标法进行运动学正解和逆解的求解,并且对正逆解进行验证,解决了柔性生产搬运机器人在极限位置的整体及关键部件刚度问题。

  几年来,国内柔性生产管理的研究涉及各领域,主要目标在于解决生产中遇到的一些问题,通过智能化手段、数学算法或物理理论来逐一解决,但缺少系统性和逻辑性,奥托公司的研究应基于理论性的基础,提出一套创新型的柔性生产管理理论,系统解决生产中遇到的各种问题,并为企业日后的产品生产作好铺垫。