第章先进制造模式

第7章先进制造模式本章要点制造模式的概念计算机集成制造并行工程成组技术精益生产敏捷制造第7章先进制造模式

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7.1先进制造模式的概念

ConceptofAdvancedManufacturingModel

制造模式的含义模式是某种实物的标准形式或世人可以照着做的标准样式。制造模式(ManufacturingMode)是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统.现代制造过程虽然比较复杂，但它必须按照一定的规律运行，确定制造过程运行规律的就是制造模式。

制造模式与管理的区别是：制造模式是制造系统某些特性的集中体现，也是制造企业所有管理方法与工程技术融合的结晶。管理是一门学科，也是企业界的一项职能。制造模式是表征制造企业管理方式和技术形态的一种状态，而管理是面向一切组织的一种过程。7.1.1制造模式的概念

制造模式的演化制造模式的演化与特性更新制造模式主要是为了改善制造系统的柔性和生产率这两个特性。制造模式的发展过程7.1.2先进制造模式的定义和类型

定义先进制造模式(AdvancedManufacturingMode，AMM)是应用先进制造技术的生产组织和技术系统的形态与运作的方式。它以获取生产有效性为首要目标，以制造资源快速有效集成为基本原则，以人一组织一技术相互结合为实施途径，使制造系统获得精益、敏捷、优质与高效的特征，以适应市场变化对时间、质量、成本、服务和环境的新要求。

AMM与AMT应是制造系统中两个不同的概念。AMT是实现AMM的基础。AMT强调功能的发挥，形成了技术群；AMM强调制造哲理的体现，偏重于管理，强调环境、战略的协同。类型柔性生产模式（多品种，少批量生产，现在广泛采用数控机床。研究制造过程）

计算机集成制造—CIM（研究信息集成）

智能制造模式应用智能制造技术和系统，以一种高度柔性和高度集成的方式，通过计算机模拟专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，以便取代或延伸制造过程中人的部分脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行了完善、继承和发展。

精益生产模式敏捷制造模式虚拟制造生产模式极端制造模式极端制造是指在极端条件或环境下，制造极端尺度或极高功能的器件和功能系统。

绿色制造模式快速重组制造模式（功能模块标准化，即划分为标准的功能小制造系统模块）

以获取生产有效性为首要目标。AMM的共同目标是：快速响应不可预测的市场变化，以满足企业的生产有效性。以制造资源快速有效集成为基本原则。AMM的共同方法是：在更大的空间范围与更深的层次上快速有效地集成资源，通过增强制造系统的一致性和灵活性来提高企业的应变能力。AMM的经济性在于制造资源快速有效地集成。以人—组织一技术相互结合为实施途径。如何建立AMM？AMM的共同思想是：以人为中心，以人一组织一技术相互结合为实施途径，以保证生产的有效性。人、组织和技术是制造的三大必备资源。人是制造活动的主体：组织反映制造活动中人与人的相互关系；技术则是实现制造的基本手段。7.1.3先进制造模式的特点

表7-1传统制造模式和先进制造模式的比较面向２１世纪的制造模式（１）面向顾客，及时了解顾客需求和市场走向。（２）企业须兼顾顾客需要与企业生产能力，并采取以质量取胜的方针。（３）企业要推行有效的精良生产。（４）掌握信息，并对市场作出快速、灵活响应的能力。（５）将所有资源合理集成。第7章先进制造模式

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7.2计算机集成制造ComputerIntegratedManufacturingCIM提出CIM一词首先由Dr.J.Harrington于1973年提出，其两个基本观点：CIM概念提出后，未被立即接受，因条件不成熟。直至20世纪80年代初，各项单元技术（CAD、CNC、CAPP、MIS、FMC、FMS…）得到充分发展，并形成一个个自动化“孤岛”。在这种形势下，为取得更大的经济效果，需要将这些“孤岛”集成起来，CIM概念受到重视并被实施。2）整个生产过程可以视为一个数据采集、传递和加工处理的过程，最终产品可视为数据的物化表现。1）企业生产活动的各个环节，从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务是一个统一的不可分割的整体。20世纪80年代中、后期，CIM逐渐开始实施，并显示出明显的效益——提高企业的生产率和市场竞争能力。以往，竞争力主要取决于生产率，现今更重要的是对市场的响应能力。

信息时代的到来,使世界正在“变小”。世界大市场的发展，使竞争更加激烈，这一方面极大地促进了社会的发展，另一方面也给企业造成了严酷的“生存环境”。企业为求得生存和发展，必须在

TQCSE

五要素上下工夫。T（Time）——时间，加速新产品研制周期，缩短交货期Q（Quality）——质量C（Cost）——成本S（Service）——服务E（Environment）——环保为实现这一目标，CIM是一种强有力的形式。CIM定义CIM是将人及其经营知识和能力与信息技术和制造技术综合应用，以提高制造型企业的生产率和响应能力。企业所有人员、功能、信息、组织管理等方面都是集成起来的整体的各个部分。

欧共体CIM-OSA（开放体系结构）课题委员会：◆

CIM是一种哲理、思想、方法；◆

CIMS是CIM哲理的具体体现；◆

CIMS是一个计算机控制的闭环反馈系统，其输入是产品的需求和概念，输出的是合格的产品。CIM与CIMS讨论◆

整体优化是CIM的目标（相对于自动化孤岛）。◆

CIM

的核心是集成，而集成的本质是信息集成。◆

3M（人、机器、管理）集成，其中人是核心。普渡大学T.J.Willian教授提出CIMS参考模型的两个概念：

★

Automability（可自动化性）——指生产活动中可用数学形式或计算机程序描述的部分，生产活动中的这一部分内容可用计算机来进行处理。

★

Innovation（创新）——生产活动中无法用数学形式或计算机程序描述的部分，这一部分内容仍需人来完成。

他认为工业革命使人变成了机器的奴隶，新技术革命则要“恢复人格”（Humanlization）。◆

SME的“制造企业轮图”（下图）也强调以人为本。

图

CASA/SME的“制造企业轮图”（第三版1993）资源人材料设备信息技术供应商责任规章道德环境社团雇员投资者顾客人小组组织共享知识系统制造用户服务材料管理装配检验作业计划资源计划用户知识产品/工艺生命周期变化全球组织分销促销产品定义系统设计零部件设计不断改进文档发布零部件制造资源制造工程协会◆

CIM往往和人们经常提到的“三无工厂”（无图纸、无库存、无人化),“3J”（Justintime，Justincase，Justinsupply）等概念相联系。◆

搞CIM是非常复杂的事情，是一项高投入、高风险项目，必须审慎行事（20世纪80年代只有少数公司获得成功）。无图纸生产实例—波音777客机◆CIMS的实现程度受企业经营环境的制约，与企业的技术水平、投资能力、经营战略等相联系，决定了CIMS是一个多层次、多模式、动态发展、逐渐向理想状态趋近的系统。◆

限定“制造型企业”。

CIMS的内涵

CIMS的实质就是借助于计算机的硬件、软件技术，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，将企业生产全部过程中有关人、技术、经营管理三要素及其信息流、物流有机地集成并优化运行，以改进企业产品(P)开发的T（时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务）、E（环境），从而提高企业的市场应变能力和竞争能力。”

CIMS已经改变为“现代集成制造（ContemporaryIntegratedManufacturing）与现代集成制造系统（ContemporaryIntegratedManufacturingSystem）”。它已在广度与深度上拓展了原CIM/CIMS的内涵。

7.2.2计算机集成制造系统NetworkDB市场信息生产过程信息技术信息原材料，能源产品MIS，BM，PMMM，LM，FM…EISCADCAECAPPNCPCATD∶QISCAICATCAQCCMM∶MASCNC,MC,FMC,FMS,ROBOT,AA…CIMS的功能模型指以信息的观点建立的企业模型框架（或功能模型）。CIMS

功能模型通常由5

个分系统组成（图6-28）。管理信息系统管理信息系统——ManagementInformationSystem）系统，是一个由人、计算机及其他外围设备等组成的能进行信息的收集、传递、存贮、加工、维护和使用的系统.

一个完整的MIS应包括：辅助决策系统（DSS）、工业控制系统（IPC）、办公自动化系统（OA）以及数据库、模型库、方法库、知识库和与上级机关及外界交换信息的接口。其中，特别是办公自动化系统（OA）、与上级机关及外界交换信息等都离不开Intranet（企业内部网）的应用。可以这样说，现代企业MIS不能没有Intranet，但Intranet的建立又必须依赖于MIS的体系结构和软硬件环境。传统的MIS系统的核心是CS（Client/Server——客户端/服务器）架构，而基于Internet的MIS系统的核心是BS（Browser/Server——浏览器/服务器）架构。BS架构比起CS架构有着很大的优越性，传统的MIS系统依赖于专门的操作环境，这意味着操作者的活动空间受到极大限制；而BS架构则不需要专门的操作环境，在任何地方，只要能上网，就能够操作MIS系统，这其中的优劣差别是不言而喻的。

QIS系统，就是质量管理信息系统。它基于Web平台，采用J2EE架构(Java平台有三个版本：适用于小型设备和智能卡的J2ME、适用于桌面系统的J2SE和适用于企业级应用的J2EE)设计的企业质量管理信息化解决方案。系统注重对过程的实时控制和问题的预防，提供主动式问题处理与改善追踪的系统平台，以实现持续改善。同时，它也是一个企业的集成化质量信息管理平台。他的客户价值在于通过监控和分析整个产品周期从研发、采购、制造、质保、销售及客户服务等过程的质量信息，为企业提供专业的数据采集平台，建立企业产品质量数据中心，帮助企业加强质量问题的监督管理，切实提升产品质量，并借此建立质量工程和管理体系，实现质量人员从“救火”到“预防”的角色转变，从而增强企业核心竞争力。CIMS的系统构成如图6-2所示是CIMS技术集成关系图，它表明了CIMS主要是通过计算机信息技术模块把工程设计、经营管理和加工制造三大自动化子系统集成起来。CIMS的组成7.2.3CIMS的发展

欧共体——1984年开始实施ESPRIT（欧洲信息技术研究战略计划），在130个合作项目中，关于CIM项目占28项

日本——CNC、DNC、FMS已处于世界领先地位，1985年通产省主持开发“筑波综合实验工厂”，相当于CIMS实验基地。

美国——不仅企业重视，国家也极为重视，认为CIM是夺回失去市场、取得竞争成功的关键技术，并将不可逆转地成为21世纪占主导地位的新的生产方式。20世纪80年代初，美国国家标准局（NBA）所属AMRF（自动化研究实验基地）建立了世界上第一个CIMS实验系统（见图1-29）

新加坡、以色列、韩国、巴西、南非等——也在积极跟踪和发展CIM技术。主控制室辅助控制室运输小车入口出口货架车削MC立式MC卧式MC清洗机CMM图1-29AMRF的CIMS实验系统（FMS部分）CIMS发展简况（国内）◆

863计划

◎目标：跟踪世界高技术最新发展

◎自动化领域两个主题：1）CIM；2）工业机器人

◎组织与领导机构（图1-27）自动化领域总体战略、分阶段战略部署，对外合作，总经费、年度经费分配，学术领导具体领导各项工作开展专题学术领导，组长由主题专家组成员担任图1-30863自动化领域组织结构自动化领域专家委员会CIM主题专家组CIM专题专家小组◆

CIMS实验工程（CIMS-ERC）

技术原则：

1）包括实际工厂主要功能递推结构；

2）最小配置实际制造环境；

3）采用开放系统概念，多厂家设备（软、硬件）集成；

4）以信息集成为主，不追求机械设备完善；

5）自顶向下设计与自下而上实现相结合。1987.6——可行性论证1988.3——通过国家评审1988.5～1989.5——总体设计1989.6～1992.12——开发实施1993.3——国家验收1994年获美国CASA/SME（美国机械工程师协会计算机与自动化系统分会）“UniversityLEADAward”（大学领先奖）CAD/CAPP/CAM工程DB日作业计划计划DB计划管理系统仿真监控DBNCDB调度生产监控管理实时DB车削MC立式MC卧式MC物流刀具装夹测量运输车物流DB刀具DB夹具DB单元控制图1-32CIMS-ERC4级递阶控制结构

注重研究→注重应用

大型企业→中小型企业“技术推动”→“需求牵动”

强调技术支撑→强调人、技术、经营集成

CIM应用模式越来越多

CIM实施过程中不断吸收新技术、新思想、新概念CIMS发展趋势

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7.3并行工程ConcurrentEngineering7.3.1并行工程的涵义

并行工程产生的背景上个世纪80年代中期以来，迅速开发出新产品，使其尽早进入市场成为赢得竞争胜利的关键。要解决这一问题，必须改变长期以来传统的产品开发模式。

产品设计工艺规划加工装配市场需求无法加工装配困难传统产品开发模式存在的缺点部门之间信息共享存在障碍；操作流程的串行实行，使得设计早期不能全面考虑产品生命周期中的各种因素，不能综合考虑产品的可制造性、可装配性和质量可靠性等因素，导致产品质量不能达到最优；各部门对产品开发的独立修改导致产品开发出现各种反复，总体开发时间延长；基于图样以手工设计为主，缺少先进的计算机平台，不足以支持协同化产品开发。CE与串行工程产品开发成本比较并行工程定义1982年，美国国防高级研究项目局（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency:DARPA）开始研究如何在产品设计过程中提高各活动之间“并行度”（concurrency)的方法。5年以后，DARPA发表了其研究结果。后来的事实证明，该研究结果成为其后所有这方面研究的重要基础。在1986年夏天，美国国防部防御分析研究所（InstituteforDefenseAnalyses:IDA）发表了非常著名的R-338报告，提出了“并行工程”（ConcurrentEngineering:CE）的概念。并首次提出并行工程的定义：

“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。这种方法要求产品开发人员从设计一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户的要求。”

图1-34串行与并行方法需求分析产品设计过程设计原型产品a）串行方法需求分析产品设计过程设计原型产品b）并行方法顺序方法与并行方法（图1-34）并行工程涵义并行工程又称同步工程或周期工程，是针对传统的产品串行生产模式而提出一个概念，一种哲理和方法。并行工程是对产品及其相关过程(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的工作模式。这种工作模式力图使产品开发人员从设计一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素。包括质量、成本、进度与用户需求。

两个基本点：一是要求设计和制造过程的多项计划同时并行交叉进行；二是在设计阶段很早就考虑到这一项产品的所有要素。CE与CIM的目标都是为了赢得市场竞争，着眼点均为“TQCSE”。随着市场竞争的日趋激烈，“TQCSE”五要素中“T”变的越来越重要，减小新产品开发周期成为“TQCSE”的“瓶颈”。CIM着眼于信息集成与信息共享，通过网络与数据库将自动化孤岛集成起来。但生产过程的组织结构与管理仍是传统的，独立、顺序进行。生产管理者在信息集成的基础上，对整个生产进程有清楚的了解，从而可以进行有效的控制，并最终在TQCSE

上取得成功。CE与CIM具有相同的背景并行工程强调在集成环境下的并行工程，它是CIMS的进一步发展方向。现代集成制造信息集成自动化孤岛CAD生产管理CAPP/CAM财务管理将“自动化孤岛”集成在一起市场反馈产品并行生产模式◆强调团队工作（Teamwork方式）将产品寿命循环各个方面的专家，形成专门的工作小组，大家共同工作，随时对设计出的产品和零件从各个方面进行审查，力求使设计出的产品便于加工、装配、维修、运送，外观美、成本低、便于使用。集中各方面专家的智慧后设计出产品。需要指出的是，团队工作方式并不意味着一定要大家成天呆在一起，这样有时会造成人力的浪费。工作方式如下图所示。

7.3.2并行工程的特点◆强调设计过程的并行性图6-6串、并行设计过程◆强调设计过程的系统性设计、制造、管理等过程不再是一个个相互独立的单元，而要将它们纳入一个整体的系统来考虑，设计过程不仅出图纸和其它设计资料，还要进行质量控制、成本核算，也要产生进度计划等。这种工作方式是对传统管理机构的一种挑战。◆强调设计过程的快速反馈

并行工程强调对设计结果及时进行审查，并及时反馈给设计人员。这样可以大大缩短设计时间，还可以保证将错误消灭在“萌芽”状态。7.3.3并行工程的体系结构

◆

CE依赖于产品开发中各学科、各职能部门人员相互合作，相互信任和共享信息，通过彼此间有效地通讯和交流，尽早考虑产品全生命周期中的各种因素，尽早发现和解决问题，以达到各项工作协调一致。◆

CE方法有别于传统的强调“分工”的管理方式，是一种在更深层次上的集成（人、技术、管理的集成；产品设计及其相关过程设计的集成）。◆

CE的核心是产品及其相关过程（加工工艺、装配、检测、质量控制、销售、售后服务…）设计的集成。CE基本方法7.3.4并行工程的效益◆降低成本。表现在三个方面：◆缩短产品投放市场的时间。据报道，国外某一汽车厂采用并行工程后，使产品从开发到达预定批量的时间从37个月缩短到19个月。设计和试制周期仅为原来的50%。CE的效益◆

提高质量。尽可能将所有质量问题消灭在设计阶段，使所设计的产品便于制造易于维护。这就为质量的“零缺陷”提供了基础，使得制造出来的产品甚至用不着检验就可上市。

将错误限制在设计阶段

“一次达到目的”。产品的寿命循环价格

◆保证了功能的实用性

◆增强市场竞争能力

◆美国波音飞机制造公司投资40多亿美元，在研制波音777型喷气客机过程中，运用CIMS和CE技术，一方面在企业南北地理分布50千米的区域内，由200多个研制小组自形成了群组协同工作，另一方面也与其它国家的企业开展合作，采用庞大的计算机网络来支持并行设计和网络制造。在美国进行概念设计，在日本进行部件设计，而零件设计则在新加坡完成。在网络上建立了24h工作的协同设计队伍，大大加快了产品设计进度。建立了电子样机，除起落架舱外，成为世界上第一家无原型样机而一次成功飞上蓝天的喷气客机，也是世界航空发展史上最高水平的“无图纸”研制的飞机。从1990年10月开始设计到1994年6月仅花了3年零2个月就试制成功。与波音767飞机的研制周期相比，缩短了13个月。7.3.5并行工程实施实例

无图纸生产实例—波音777客机◆美国电话电报公司

(AT&T)公司在生产计算机配套印刷组产品时，由于原来的设计中未考虑生产工艺性问题，致使产品质量低下，合格率仅为5%。采用并行设计以后，利用计算机虚拟检测，找出设计中的缺陷，使产品合格率达到90%。其它公司实施实例◆HP公司采用并行工程来改进产品质量，实施的结果是公司全部产品的综合故障降低了83%，制造成本减少了42%，而产品开发周期缩短了35%。◆法国航空发动机公司在1990年航空发动机开发时间为54个月，采用并行工程后，1992年开发周期缩短至42个月，1998年进一步缩短为36个月。瑞士ABB自1992年起，在火车运输系统上采用：①建立支持CE的计算机系统；②可互操作的网络系统；③组织设计和制造过程的团队；④统一的产品数据定义模型；⑤应用仿真技术等CE的方法和技术。获得效益如下：①过去从签订合同到交货需3-4年，现在仅用3-18个月；②对东南亚的用户，能在12个月以内交货；③整个产品开发周期缩短25%-33%。日本横河HP自1984至1990年，在高精度测量设备上，采用了：①开发制造生产网络（MPN）；②网络化计算环境；③实时的全局工程数据库等CE的方法和技术。

获得效益为：①新产品上市周期缩短30%；②技术部门生产率上升30%；③总体生产能力增加30%。中国长峰科技集团1995年起，在复杂系统产品（机械与电子）开发中，采用：①建立并行设计、制造与管理的集成环境；②组建多层次的集成产品开发团队；③改进现有产品开发流程；④应用各类CAX／DFX工具；⑤动态管理和跟踪项目的进展，实施PDM；⑥应用并行工程集成框架技术等CE的方法和技术。

获得效益为：①总体方案设计周期压缩60%，工程绘图周期从1-2个月下降到2-3周。工艺检查周期减少50%，更改反馈次数降低50%，工艺规划时间减少30%，工装准备周期减少30%，数控加工编码与调试周期减少50%；②毛坯成品率由原来的30%-50%提高到70%-80%；③降低产品成本20%；④培养了一支人才队伍，为并行工程在我国全面实施应用奠定了基础。齐齐哈尔车辆厂自1998年起，在铁路货车的生产中，采用了：①组建产品开发中心，组织设计、工艺、制造团队；②实现产品开发过程管理及项目协凋管理；③基于PDM实现产品数据的集成化管理；④基于STEP标准实现CAD/CAPP集成；⑤采用结构强度分析、刚度分析及动力学分析工具；⑥建立产品报价系统等CE的方法和技术

获得效益为：①缩短产品开发周期30%-40%；②减少产品试制次数和试制费用，每年可节约试制费500万元；③提高产品质量水平，增加出口量，每年可多获利润1250万元。

并行工程应用的新进展

CE最初应用主要在武器系统及航空航天领域，如美国陆军的M1A2坦克、海军的捕鲸叉导弹、及空军的P7A巡航机等均采用CE方法进行产品开发。

近年来,CE除了继续在武器系统及航空航天领域，如美国ATF计划的动力装置F-119、新一代战斗机F-22和波音777研制中应用外，还应用于设计/制造方法、CIMS框架、电子芯板、金属间化合物、陶瓷、复合材料和智能材料等技术领域的研制、开发，以及用于航天器的飞行鉴定全过程中。随着CE不断地完善和发展，CE应用范围将更加广泛。并行工程(CE)能够增强企业的竞争力，并能给企业带来巨大的经济效益和社会效益。近年来世界先进国家都在开展CE方面的研究和应用，美国首先提出了并行工程的概念,并将其作为在90年代，乃至下一世纪发展武器装备系统的战略方针，目前在新武器系统和民用产品研制中竞相采用这一概念，如美国的麦道、波音及通用等；在欧洲，英国的罗罗公司、德国航空航天局等也采用CE来进行产品的研制。

在组织与管理方面

(1)国外航空航天企业普遍采用自上而下(Top-Down)的管理方式，强调人们的协同工作(TeamWork)；(2)采取了建立多功能小组的方式，根据任务不同分为各种类型，其核心小组(coreteam)最普遍的形式为集成产品开发小组(IPT)；(3)以经过良好培训的设计和系统工程师作为多面手，领导小组成员；(4)小组成员一般接受培训。CE在国外的研究及应用状况

在计算机辅助技术及工具方面大多采用了通过协同工作的组织形式和相应的计算机辅助技术及工具等手段进行产品设计开发，这些设计技术和工具主要有：面向制造的设计(DFM)、面向装配的设计(DFA)、Taguchi（田口）方法、多学科设计优化(MDO)等。亦称“田口方法”，是一种低成本、高效益的质量工程方法。由日本田口玄提出，将质量重点由制造阶段前移到设计阶段，强调设计对质量的重要作用。主要研究机构

美国并行工程研究中心(ConcurrentEngineeringResearchCenter)，主攻技术及工程：主要业务范围是致力于设计、开发、鉴定及推广各种并行工程使用技术，具体来说包括：企业中各部门及多学科专业组之间合作的使用技术；CE测试基地；推广CE概念与技术。

美国波音公司(BoeingAircraftCorporation)，主攻技术及工程：飞机制造

英国罗尔斯.罗伊斯公司(Rolls-RoyceCorporation)，主攻技术及工程：飞机发动机

第7章先进制造模式

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7.4精益生产LeanProduction7.4.1精益生产的历史背景

管理技术背景

二战以后，日本汽车工业开始起步，但此时统治世界的生产模式是以美国福特为代表的大量生产方式。精益生产是战后日本汽车工业遭到的“资源稀缺”和“多品种、少批量”的市场制约的产物，它是从丰田相佐诘开始，经丰田喜一郎及大野耐一等人的共同努力直到60年代才逐步完善而形成的。丰田式生产方式看发展的环境

当美国汽车工业处于发展的顶点时，日本的汽车制造商们是无法与其在同一生产模式下进行竞争的。丰田汽车公司在参观美国的几大汽车厂之后还发现，在美国企业管理中，特别是人事管理中，存在着难以被日本企业接受之处。在当时的环境下，丰田汽车公司在不可能，也不必要走大批量生产方式的道路的情况下，根据自身的特点，逐步创立了一种独特的多品种、小批量、高质量和低消耗的生产方式。精益生产效率的体现1973年的石油危机，给日本的汽车工业带来了前所未有的机遇，大批量生产所具有的弱点日趋明显，与此同时，丰田公司的业绩开始上升，质量、产量和效益都跃上一个新台阶，在1980年一举超过美国，成为世界汽车之王。与其他汽车制造企业的距离越来越大，精益生产方式开始真正为世人所瞩目。与大批量生产相比，精益生产的一切都是“精简”的：只需要一半的劳动强度、一半的制造空间、一半的工具投资、一半的产品开发时间、库存的大量减少、废品大量的减少和品种大量的增加。两者的最大区别在于：大量生产强调“足够”好的质量，因此总是存在着缺陷；而精益生产则追求完美性（不断降低价格、零缺陷、零库存和无限多的品种）。7.4.2精益生产的内涵和特征

精益生产（LP）是通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革，使生产系统能很快适应用户需求不断变化，并能使生产过程中一切无用、多余的东西被精简，最终达到包括市场供销在内的生产的各方面最好的结果。

LP是新时代工业化的标志——只需一半人的努力，一半生产空间，一半投资，一半设计、工艺编制时间，一半开发新产品时间和少的多的库存。LP的精髓在于“Lean”——“没有冗余”“精打细算”，没有一个多余的人，没有一样多余的东西，没有一点多余的时间；岗位设置必须是增值的，不增值岗位一律撤除；工人要求是多面手，可以互相顶替。精益生产的特征以用户为“上帝”。产品的适销性、适宜的价格、优良的质量、快的交货速度、优质的服务是面向用户的基本内容。

以“人”为中心。人是企业一切活动的主体，应以人为中心，大力推行独立自主的小组化工作方式。充分发挥一线职工的积极性和创造性，使他们积极为改进产品的质量献计献策，使一线工人真正成为“零缺陷”生产的主力军。

以“精简”为手段TeamWork和并行设计JIT供货方式“零缺陷”工作目标。精益生产所追求的目标不是“尽可能好一些”，而是“零缺陷”。即最低的成本、最好的质量、无废品、零库存与产品的多样性。

表7-1LP与MP比较比较项目大量生产精良生产追求目标高效率、高质量、低成本完善生产，消除一切浪费工作方式专业分工，相互封闭责、权、利统一的工作小组，协同工作，团队精神组织管理宝塔式，组织机构庞大权利下放，扁平式组织结构产品特征标准化产品面向用户的多样化产品设计方式串行模式并行模式生产特征大批量、高效率生产变批量、柔性化生产供货方式大库存缓冲JIT方式，接近0库存质量保证靠机床设备，事后把关靠生产人员保证，追求零缺陷雇员关系雇佣关系，合同约束终身雇用，风雨同舟用户关系靠产品质量、成本取胜用户满意，需求驱动，主动销售供应商合同关系，短期行为长期合作，利益共享，风险共担精益生产追求的目标7个“零”目标☆零切换浪费☆零库存☆零浪费☆零不良☆零故障☆零停滞☆零事故工厂中常见的8大浪费NO制造现场的浪费说明管理部门的浪费1不良的浪费制造不良的浪费，之后还有进行检测的浪费低可靠性带来的各种事中、事后的浪费2加工的浪费与产品价值核心的功能不相关的加工与作业都是浪费作业浪费3动作的浪费步行、放置、大幅度的动作动作的浪费4搬运的浪费物料搬运的浪费搬运步行的浪费NO制造现场的浪费说明管理部门的浪费5库存的浪费成品、中间品、原材料的库存浪费超前储备的浪费带来大量的管理浪费6制造过多的浪费在不必要的时候制造不必要的产品超前预计市场的结果7等待的浪费人、机械、部件在不必要时发生的各种等待等待的浪费8管理的浪费管理本身成为一种专职的工作发生的浪费事后管理的浪费库存的浪费库存乃万恶之源排除浪费的基本手段基本手段基本目标最终目标适时适量生产降低成本能快速应对市场的需求利润最大化建立柔性生产机制保证品质模块化设计与并行设计法专业工厂的网络群组技术源头的品质及时生产稳定的生产负荷广告牌生产管制系统最小的生产设定时间消除浪费的七个手法专业工厂的网络建立小型的专业工厂30-1000人不是大型的垂直整合生产设施大型作业和官僚体系很难管理群组技术将零件、机器群组在一起代替工作要在不同部门的专业员工间移转?一种浪费消除不同作业间的搬运及等候时间降低库存及所需的员工数员工必须弹性地操作数种机器及制程?多能工源头的品质第一次就做对发生错误时立即停止制程或装配线员工是自己的检验员，对自己的产出质量负责员工被授权去做自己的保养工作，直到问题解决及时生产有需求时，生产所需对象且不超额生产及时生产的理念下：典型批量：一天生产量的十分之一供货商一天送货数次效益存货投资缩小、前置时间缩短公司对需求变动可以更快反应质量问题亦可浮现JIT暴露隐藏于过量库存和员工中的问题均衡生产负荷平顺生产流程以减缓排程变动所产生的波动最终组装产生变动时，变动会经由生产线及供应链扩大消除问题的方法：生产计划尽可能地小幅调整，使产出率固定即由每日生产少量、相同的产品组合来达成—以不同的产品组合来反应需求的变动，如下图(丰田混合形式生产循环）周期时间被用来调整生产特定数量产品所需的资源?仅生产每天所需的数量JIT努力达成依据排程、成本和数量生产广告牌系统使用讯号装置来控制及时生产流量Kanban指讯号或指示卡容器可用来代替卡片广告牌系统生产或供应零件的授权来自下游作业，图表10.6员工依排程生产但执行时根据广告牌其它形式的广告牌物料箱(库存量的调整依据物料箱数量的增减）地上或桌上划上置物方块彩色的高尔夫球（川崎引擎厂）：置于通往供应厂的导管内，通知另一作业员该生产什么零件广告牌拉式生产也可用于生产工厂之间、制造厂与外部供货商之间。广告牌系统最小的生产设定时间小批量为常态机器设定必须能迅速完成才能达成混线生产为缩减设定时间，设定分为内部设定作业：必须在机器停止运转时执行外部设定作业：可在机器运转下执行对人的尊重传统终身雇用制、分红日本的工会隶属公司，有助于与管理者的合作关系员工是资产，不是机器。无聊或例行工作以自动化和机器人取代，员工则专注于重要的改善工作承包商网络?伙伴关系零件的单一来源供货商对人的尊重基层管理(bottom-roundmanagement)尽可能在低管理阶层做成“一致”的决策?决策过程是缓慢的在日本小型、专业的工厂是有效能的品管圈(QualityCircles)发觉问题的解答并且与管理者分享精益生产体系

基础就是在计算机网络支持下的、以小组方式工作的并行工作方式。支柱1：全面质量管理支柱2：准时生产和零库存零库存是指把库存“尽量减到最少的必要程度”

支柱3：成组技术大厦的屋顶就是精益生产体系7.4.3精益生产的体系构成

精益质量管理模式

准时生产（JustInTime——JIT）

准时制的核心及时和准确。在制造过程中，要求按正确的时间、正确的地点，提供正确数量的合格物品，以期达到接近零库存、无缺陷和低成本的目标。

基本做法

1）每月公司根据市场情况和用户订货，按型号和规格拟定本月生产各种汽车的数量，经审查后下达生产任务。

2）工厂的装配车间将月生产汽车任务除以本月有效工作日，得出日平均产量，据此按日安排生产。

3）装配车间开始生产后，按后序向前序提取零部件的规定，把生产过程的各个部分有机地组织起来。

4）宁肯中断生产，也不积压储备。

“看板”（Canban）管理

出发点——后序驱动示意图图1-36“看板”管理n乙n工序n-1乙n-1工序n甲n-1甲n-1工序n工序1取货3a3b52467a7b传件看板生产看板◎JIT要求：严格管理；各环节、各工序均处于良好运行状态；人员素质高，多面手，且处于高度紧张状态。实现精益生产的主要管理工具看板：看板是传递信息的工具，它可以是某种“板”，一种揭示牌、一张卡片、一份传真，也可以是一种信号。

看板操作的6个使用规则：

1.没有看板，不能生产，也不能搬送；

2.看板只能来自后工序；

3.前工序只能生产取走的部分；

4.前工序按收到看板的顺序进行生产；

5.看板必须和实物放在一起；

6.不能把不良品交给后工序。

精益生产实施案例案例自动设备检测插件1插件2插件3焊接组装1组装2包装1臂间距极少数自动设备2H工位轮换（多技能）多数手工作业面向生产线自主质量改进中间在库0，一位停整线停松下电器大坂收音机工厂组装线自动插件组装线员工技能评价表备注：△—计划学习，○—基本掌握，◎—完全掌握，●精通多技能员工姓名插件1插件2插件3自动插件焊接组装1组装2检测包装张惠妹△●○●○◎◎●●徐小凤●○◎○◎○△金庸○△●△◎◎韦小宝◎○○●F4○◎●○◎拉登◎●△●○萨达姆△●◎●○◎吕不韦●○△○●中国重汽、济南商用车有限公司精益生产

案例2QC小组活动针对主要的质量问题，由10名左右相关人员组成改善小组，运用PDCA循环和质量改善工具，自主进行不良分析并实施具体改善的质量活动。推行QC小组活动的意义有：●通过小组式的学习型组织，提高一线员工独立思考和相互启发的能力●通过QC手法的学习与运用，加强企业的基础管理●通过循序渐进的课题活动，创造有活力的工作场所●发挥群众智慧，全员参与经营Quality

Control

Cycle案例3PDCA是Plan(计划)、Do(执行)、Check(检查)和Act(纠正)的第一个字母，PDCA循环就是按照这样的顺序进行质量管理，并且循环不止地进行下去的科学程序。案例4素养整理整顿清扫清洁习惯健康5S6SK案例5“5S”是整理（Seiri）、整顿（Seiton）、清扫（Seiso）、清洁（Seikeetsu）和素养（Shitsuke）这5个词的缩写

■整理就是区分必需和非必需品，现场不放置非必需品：△将混乱的状态收拾成井然有序的状态△5S管理是为了改善企业的体质△整理也是为了改善企业的体质■整顿就是能在30秒内找到要找的东西，将寻找必需品的时间减少为零：△能迅速取出△能立即使用△处于能节约的状态■清扫将岗位保持在无垃圾、无灰尘、干净整洁的状态，清扫的对象：△地板、天花板、墙壁、工具架、橱柜等△机器、工具、测量用具等

■清洁将整理、整顿、清扫进行到底，并且制度化；管理公开化，透明化。■修养对于规定了的事，大家都要认真地遵守执行。△典型例子就是要求严守标准，强调的是团队精神△养成良好的5S管理的习惯6SK

6SK就是“整理”、“整顿”、“清洁”、“清扫”、“纪律”、“安全”和“健康”的总称，是在5S的基础上增加了“安全”、“健康”的要求。

6SK是基础管理中最基本的部分，世界优秀企业，都把6SK看做现场管理必须具备的基础管理技术。6SK明确具体做法，什么物品放在哪里、如何放置、数量多少合适、如何标识等等，简单有效，且融入到日常工作中。6SK既是一种管理文化，同时也是现场科学管理的基础。每天都在一个对、错一目了然的环境中工作，使得每个人必须约束自己的行为，久而久之就能实实在在地提升人的品质。第7章先进制造模式

AdvancedManufacturingModel

7.5敏捷制造AgileManufacturing7.5.1敏捷制造提出的背景

20世纪70～80年代，美国由于政策导向失误，使制造业众多产品在世界市场所占份额不断下降，美国在制造领域的霸主地位逐渐丧失。为了恢复美国制造业在世界上的领导地位，20世纪80年代末美国国会指示国防部拟定一个制造技术发展规划，要求同时体现美国国防工业与民品工业的共同利益，并要求加强政府、工业界和学术界的合作。在此背景下，美国国防部委托Lehigh大学与GM等大公司一起研究制定一个振兴美国制造业的长期发展战略，最终于1991年完成了“21世纪制造业发展战略”报告。在此报告中提出了“敏捷制造”的概念。

7.5.2敏捷制造的内涵和特征敏捷制造的内涵敏捷制造是指企业快速调整自己，以适应当今市场持续多变的能力；以任何方式来高速、低耗地完成它所需要的任何调整，依靠不断开拓创新来引导市场，赢得竞争。敏捷制造是在“竞争一合作一协同”机制下，实现对市场需求作出灵活快速反应的一种生产制造新模式。图6-22敏捷制造概念示意图

敏捷制造的特征

敏捷制造蕴涵着许多不同于传统生产方式的哲理和思想，主要表现在：

◎

需求响应的快捷性

主要指快速响应市场需求（包括当前需求和可预知未来需求）的能力。

◎

制造资源的集成性

不仅指企业内部的资源共享与信息集成，还指友好企业之间的资源共享与信息集成。

◎

组织形式的动态性

为实现某一个市场机会，将拥有实现该机会所需资源的若干企业组成一个动态组织，它随任务的产生而产生，并随任务的结束而结束。

表7-2AM与LP比较精良生产敏捷制造充分利用和增强大批量生产优势采用大量定制生产方式追求零缺陷，使用户完全满意整个产品寿命周期用户满意变批量、柔性生产模块化产品设计和模块化制造系统注重技术与操作，实行连续改进注重组织与人员，实现动态重组终身聘用、工龄工资基于信任的雇佣关系，“社会合同”多功能小组，协同工作基于任务的组织与管理，多学科项目组工厂级范围涵盖整个企业范围，并扩展到企业之间与供应商利益共享，风险共担竞争、合作策略，组建虚拟公司资源有效利用，消除冗余在连续和不可预测变化的环境下发展准时制生产准时信息系统，网络制造平稳进度计划,小批量,“零”库存承认并快速响应市场变化7.5.3敏捷制造的关键因素及技术

敏捷制造工作原理

动态企业联盟网络企业K+1企业K+2企业N协调信息服务企业1企业2企业K…企业3企业4…图1-37

“虚拟制造”环境与虚拟企业

企业1借助计算机网络和信息集成基础结构，构造由多个企业参加的“虚拟制造”环境；以竞争合作为原则，动态选择合作伙伴，组成面向任务的虚拟公司，进行快速和最佳化生产。企业3企业K企业K+2企业的信息网企业信息网是企业实施敏捷制造的最基础结构。企业信息网主要由企业内管理信息系统(MIS)和企业外信息互联网两部分组成。在实施敏捷制造过程中，企业内的MIS是影响企业信息网最重要的因素。虚拟公司

虚拟公司又称动态联盟(VirtualOrgnization)，是面向产品经营过程的一种动态组织结构和企业群体集成方式。含义：是指企业群体为了赢得某一个机遇性市场竞争，把某复杂产品迅速开发生产出来并推向市场，由一个企业内部有优势的不同部分和有优势的不同企业，按照资源、技术和人员的最优配置，快速组成一个功能单一的临时性的经营实体。

客户供应商企业1设计计划销售单元1单元n单元2企业n企业2Internet（Intranet）图6-6虚拟企业网络结构敏捷制造的基础结构物理基础结构：指虚拟公司运行所必须的厂房、设备、实施、运输、资源等必要的物理条件，是指一个企业乃至全球范围内的物理设施法律基础结构：指国家关于虚拟公司的法律和政策条文。社会基础结构：指社会环境的支持。信息基础结构：指敏捷制造所需的信息支持环境，包括企业信息网络、各种服务网点、中介机构等一切为虚拟公司服务的信息手段。敏捷型的员工

敏捷型员工的特征一般员工敏捷员工基本技能阅读;书写,算数阅读和写作能力;计算;综合信息;沟通想法;掌握技术核心能力准确复制信息,听从命令;操作机器寻找方式,学习新技能;系统考虑;做决策;实验个人内在技能服从;守时;忍耐,遵守纪律合作;自定位;有效地相互依赖;从整体出发行动精神境界自主,不愿意共享;趋于不信任建设性的反崇拜；好奇/创造性强；祟尚多样化虚拟制造

虚拟制造(VM)是在计算机环境下将现实制造系统映射为虚拟制造系统，借助三维可视交互环境，对产品从设计、制造到装配的全过程进行全面仿真的技术。把虚拟公司映射为一种虚拟制造系统，通过运行该虚拟制造系统，进行系统的仿真和实验，模拟产品设计、制造和装配的全过程。虚拟制造系统具有以下的一些特征：

(1)功能一致性

(2)结构相似性

(3)组织的灵括性

(4)集成化

并行工作继续教育业务流程重组