1、-1/33-第十八章第十八章 其他先进生产方式其他先进生产方式 18.1 18.1 最优生产技术最优生产技术 18.2 18.2 敏捷制造敏捷制造 18.3 18.3 现代集成制造系统（现代集成制造系统（CIMSCIMS）-2/33-18.1 18.1 最优生产技术最优生产技术n n最优生产技术（最优生产技术（optimized production optimized production technologytechnology，OPTOPT） n n 时间时间2020世纪世纪7070年代末期年代末期n n人物以色列的物理学家人物以色列的物理学家Eli GoldrattEli Goldra
2、ttn n 理论依据：资源约束理论（理论依据：资源约束理论（ Theory of ConstrainTheory of Constrain， TOCTOC）、）、最优生产时间表（最优生产时间表（optimized optimized production timetableproduction timetable） -3/33- TOCTOC的基本思想的基本思想 TOC TOC认为，对于任何一个由多阶段构成的系认为，对于任何一个由多阶段构成的系统来讲，如果其中一个阶段产出取决于前统来讲，如果其中一个阶段产出取决于前面一个或几个阶段的产出，那么，是那个面一个或几个阶段的产出，那么，是那个产出率最
3、低的环节来决定着整个系统的产产出率最低的环节来决定着整个系统的产出水平。出水平。-4/33-n n 约束可以来源于企业内部，也可以来源于约束可以来源于企业内部，也可以来源于企业外部。一般来说，约束可以是三种类企业外部。一般来说，约束可以是三种类型：资源（型：资源（ResourceResource）、市场（）、市场（MarketsMarkets）和法规（和法规（PoliciesPolicies）。）。-5/33-OPTOPT的目标的目标n n OPT OPT的倡导者认为，任何制造企业的真正的倡导者认为，任何制造企业的真正目标只有一个，即在现在和将来都能赚目标只有一个，即在现在和将来都能赚钱。钱。
4、要衡量一个企业是否能赚钱，通常采要衡量一个企业是否能赚钱，通常采用以下三个财务指标：用以下三个财务指标：n n净利润（净利润（net profitnet profit，NPNP） n n投资收益率（投资收益率（return on investmentreturn on investment，ROIROI） n n现金流量（现金流量（cash flowcash flow，CFCF） -6/33-n n以上三个指标不能直接用于指导生产，因以上三个指标不能直接用于指导生产，因此，需要一些作业指标作为桥梁。此，需要一些作业指标作为桥梁。按照按照OPTOPT的观点，在生产系统中，作业指标也有三的观点，在
5、生产系统中，作业指标也有三个：个：n n产销率（产销率（ThroughputThroughput，T T）n n库存（库存（InventoryInventory，I I）n n运行费（运行费（Operating Expenses, OEOperating Expenses, OE）-7/33-图181：作业指标与财务指标关系图-8/33-OPTOPT的几个主要的概念的几个主要的概念n n 瓶颈（瓶颈（BottleneckBottleneck）n n按按OPTOPT的定义，所谓瓶颈（或瓶颈资源），指的定义，所谓瓶颈（或瓶颈资源），指的是实际生产能力小于或等于生产负荷的资源的是实际生产能力小于或等
6、于生产负荷的资源，这一类资源限制了整个生产系统的产出速，这一类资源限制了整个生产系统的产出速度。其余的资源则为非瓶颈资源。度。其余的资源则为非瓶颈资源。n n要判别瓶颈，应从资源的实际生产能力与它的要判别瓶颈，应从资源的实际生产能力与它的生产负荷（或对其的需求量）来考察。这里说生产负荷（或对其的需求量）来考察。这里说的需求量不一定是市场的需要量，而是企业为的需求量不一定是市场的需要量，而是企业为了完成其产品计划而对该资源的需求量。了完成其产品计划而对该资源的需求量。-9/33-n n 任何企业只应该存在着少数的瓶颈资源，一般小任何企业只应该存在着少数的瓶颈资源，一般小于于5 5个。瓶颈资源与非
7、瓶颈资源存在着四种基本个。瓶颈资源与非瓶颈资源存在着四种基本的关系。如图的关系。如图18182 2所示：所示：瓶颈非瓶颈瓶颈瓶颈瓶颈非瓶颈非瓶颈非瓶颈装配中心市场（a）(b)（d）（c）图182：瓶颈资源与非瓶颈资源-10/33- 关键资源和非关键资源关键资源和非关键资源图183：关键资源、非关键资源网络划分-11/33-OPTOPT的九条原则的九条原则n n 平衡物流，而不平衡能力平衡物流，而不平衡能力n n 非瓶颈资源的利用程度不是由它们自己的非瓶颈资源的利用程度不是由它们自己的潜力决定的，而是由系统的约束决定的潜力决定的，而是由系统的约束决定的n n 资源的利用（资源的利用（Utiliz
8、ationUtilization）和活力）和活力(Activation)(Activation)不是同义词不是同义词n n 瓶颈上损失一小时则是整个系统的一个小瓶颈上损失一小时则是整个系统的一个小时的损失时的损失n n 非瓶颈获得的一个小时是毫无意义的非瓶颈获得的一个小时是毫无意义的-12/33-OPTOPT的九条原则的九条原则n n 瓶颈控制了库存和产销率瓶颈控制了库存和产销率n n 转运批量可以不等于转运批量可以不等于( (在许多时候应该不等在许多时候应该不等于于) )加工批量加工批量n n 加工批量应是可变的，而不是固定的加工批量应是可变的，而不是固定的n n 安排作业计划时应同时兼顾所
9、有的约束，安排作业计划时应同时兼顾所有的约束，提前期是作业计划的结果，而不是预定值提前期是作业计划的结果，而不是预定值-13/33-DBR DBR 系统系统ABDFCE 瓶颈工序缓冲器B绳子R图184：DBR控制系统示意图DBR系统，即鼓（Drum）、缓冲器（Buffer）和绳子（Rope）系统。-14/33-n n “ “鼓鼓” “鼓鼓”是一个企业应用是一个企业应用OPTOPT的开端，即识别一的开端，即识别一个企业个企业“瓶颈瓶颈”所在。所在。“瓶颈瓶颈”控制着企业同步控制着企业同步生产的节奏，即生产的节奏，即“鼓点鼓点”。n n “缓冲器缓冲器” 要对瓶颈资源进行保护，使其生产能力得到要对
10、瓶颈资源进行保护，使其生产能力得到充分利用，为此要设置一定的充分利用，为此要设置一定的“时间缓冲时间缓冲”（time buffertime buffer）。时间缓冲的意思是所提供物料要）。时间缓冲的意思是所提供物料要比预定的时间提早到达，以避免瓶颈出现停工待比预定的时间提早到达，以避免瓶颈出现停工待料的情况。料的情况。-15/33-n n “ “绳子绳子” “ “绳子绳子”的作用是使库存最小。的作用是使库存最小。 “ “绳子绳子”控制着企业物料的进入（包括控制着企业物料的进入（包括“瓶瓶颈颈”的上游工序与的上游工序与“非瓶颈非瓶颈”的装配），其实质的装配），其实质和和“看板看板”思想相同，即由
11、后道工序根据需要向思想相同，即由后道工序根据需要向前道工序领取必要的零件进行加工，而前道工序前道工序领取必要的零件进行加工，而前道工序只能对已取用的部分进行补充，实行的是一种受只能对已取用的部分进行补充，实行的是一种受控生产方式。控生产方式。-16/33-DBRDBR的计划与控制步骤的计划与控制步骤 识别瓶颈识别瓶颈 基于瓶颈的约束，建立产品出产计划（基于瓶颈的约束，建立产品出产计划（Master Master ScheduleSchedule） “ “缓冲器缓冲器”的管理与控制的管理与控制 控制进入非瓶颈的物料，平衡企业的物流控制进入非瓶颈的物料，平衡企业的物流 据据OPTOPT的原理，瓶颈
12、上的加工批量是最大的，而的原理，瓶颈上的加工批量是最大的，而瓶颈上游工序则是小批量多批次的瓶颈上游工序则是小批量多批次的 考虑在制品库存费用、成品库存费用、加工费考虑在制品库存费用、成品库存费用、加工费用和各种人工费用。用和各种人工费用。 “ “绳子绳子”用以协调，避免库存积压用以协调，避免库存积压-17/33-OPTOPT的应用步骤的应用步骤 OPT OPT的应用有五个主要的步骤：的应用有五个主要的步骤：n n 找出（找出（IdentifyIdentify）系统中存在的瓶颈工序）系统中存在的瓶颈工序n n 最大限度利用（最大限度利用（ExploitExploit）瓶颈资源，即提高瓶颈）瓶颈资
13、源，即提高瓶颈利用率利用率n n 使企业的所有其他活动服从上一个步骤中提出使企业的所有其他活动服从上一个步骤中提出的各种措施的各种措施n n 打破（打破（ElevateElevate）瓶颈约束，即设法把第一步中）瓶颈约束，即设法把第一步中找出的瓶颈转移到别处，使它不再是企业的瓶颈找出的瓶颈转移到别处，使它不再是企业的瓶颈n n 重返第一步，发现新的瓶颈，持续改善重返第一步，发现新的瓶颈，持续改善-18/33- 18.2 18.2 敏捷制造敏捷制造n n 背景背景n n2020世纪世纪8080年代后期，美国意识到了必须夺回在制年代后期，美国意识到了必须夺回在制造业上的优势，才能保持在国际上的领先
14、地位。造业上的优势，才能保持在国际上的领先地位。n n19911991年美国国会提出要为国防部拟定一个较长期年美国国会提出要为国防部拟定一个较长期的制造技术规划，要能同时体现工业界和国防部的制造技术规划，要能同时体现工业界和国防部的共同利益。于是，委托里海（的共同利益。于是，委托里海（LehighLehigh）大学的）大学的亚科卡（亚科卡（IacoccaIacocca）研究所编写了一份）研究所编写了一份“ “2121世纪制世纪制造企业战略造企业战略” ”的报告，提出了的报告，提出了“ “敏捷制造敏捷制造” ”(Agile (Agile ManufacturingManufacturing，简称
15、，简称AM)AM)的概念，描绘了一幅在的概念，描绘了一幅在20062006年以前实现敏捷制造模式的图画。年以前实现敏捷制造模式的图画。 -19/33- 敏捷制造的基本特征敏捷制造的基本特征 并行工作并行工作 继续教育继续教育 根据用户反映建立组织机构根据用户反映建立组织机构 多方动态合作多方动态合作 珍惜雇员珍惜雇员 向工作小组及其成员放权向工作小组及其成员放权 对环境仁慈对环境仁慈 柔性的重新配置组合柔性的重新配置组合 信息的沟通信息的沟通 知识面广的雇员知识面广的雇员 开放的体系结构开放的体系结构 产品设计一次成功产品设计一次成功 产品终身质量保证产品终身质量保证 缩短交付周期缩短交付周期
16、 技术的领先作用技术的领先作用 技术的敏感技术的敏感 整个企业集成整个企业集成 基于远景蓝图的管理与领导基于远景蓝图的管理与领导-20/33-敏捷制造与大量生产在敏捷制造与大量生产在思想观念、经营战略上的差别（一）思想观念、经营战略上的差别（一）n n 使顾客富裕使顾客富裕n n传统上，销售活动总是要以赚顾客的钱为目的；传统上，销售活动总是要以赚顾客的钱为目的；n n敏捷制造有两个新的提法，一个是敏捷制造有两个新的提法，一个是“使顾客富裕使顾客富裕”（Enriching the CustomerEnriching the Customer）；另一个是销售）；另一个是销售“解解决方案决方案”（S
17、olutionSolution）而不是产品。）而不是产品。n n敏捷制造把目标定位在大量个人市场上，主要满敏捷制造把目标定位在大量个人市场上，主要满足顾客个性化的需求，而评价标准则又只以足顾客个性化的需求，而评价标准则又只以“顾顾客满意客满意”为标准。为标准。n n对于对于“解决方案解决方案”，顾客支付的费用则是一个在，顾客支付的费用则是一个在供应商和顾客之间都认可的这个供应商和顾客之间都认可的这个“解决方案解决方案”的的价值。价值。-21/33-敏捷制造与大量生产在敏捷制造与大量生产在思想观念、经营战略上的差别（二）思想观念、经营战略上的差别（二）n n 用合作加强竞争用合作加强竞争n n在
18、敏捷制造的年代，在敏捷制造的年代，“合作合作”可以在从前的竞可以在从前的竞争对手之间进行。争对手之间进行。n n从组织内部来说，主要是发扬团队的合作精从组织内部来说，主要是发扬团队的合作精神。要鼓励员工协同工作解决问题，把合作看神。要鼓励员工协同工作解决问题，把合作看成是一种义务，而不是互相推诿责任。成是一种义务，而不是互相推诿责任。n n从组织外部来说，合作已经展到了以前竞争对从组织外部来说，合作已经展到了以前竞争对手之间的合作。手之间的合作。-22/33-敏捷制造与大量生产在敏捷制造与大量生产在思想观念、经营战略上的差别（三）思想观念、经营战略上的差别（三）n n 急救室式的工作急救室式的
19、工作n n对于敏捷制造企业，可以类比为医院的急救对于敏捷制造企业，可以类比为医院的急救室，在那里，准备了一套人力的、技术的和室，在那里，准备了一套人力的、技术的和制度的资源，随时可以按特殊需要，重新组制度的资源，随时可以按特殊需要，重新组合成各种不同的组织形式。合成各种不同的组织形式。n n对于敏捷制造，为了能完成一项用户需要的对于敏捷制造，为了能完成一项用户需要的紧急订单，首先是人员之间能主动承担任务紧急订单，首先是人员之间能主动承担任务，相互积极配合；其次是，设备器材、专业，相互积极配合；其次是，设备器材、专业知识等也将能做最灵活的调度。知识等也将能做最灵活的调度。-23/33-敏捷制造与
20、大量生产在敏捷制造与大量生产在思想观念、经营战略上的差别（四）思想观念、经营战略上的差别（四）n n 充分发挥人和信息的作用充分发挥人和信息的作用n n在敏捷企业中在敏捷企业中人是最核心的资源人是最核心的资源，最宝贵的东西，最宝贵的东西不是技术、厂房，也不是设备，是人和信息。敏不是技术、厂房，也不是设备，是人和信息。敏捷企业应该不断地探索和实施激励人的主动性和捷企业应该不断地探索和实施激励人的主动性和创造性的措施。创造性的措施。n n市场的急剧变化，最主要是要掌握用户需求的变市场的急剧变化，最主要是要掌握用户需求的变化和在竞争中知己知彼。化和在竞争中知己知彼。“敏捷敏捷”的基本思想是的基本思想
21、是既快又灵，所以一定要把信息的价值提高足够的既快又灵，所以一定要把信息的价值提高足够的高度来认识。高度来认识。-24/33-实现敏捷制造的措施实现敏捷制造的措施 将继续教育放在实现敏捷制造的首位，高将继续教育放在实现敏捷制造的首位，高度重视并尽可能创造条件使雇员能获取最度重视并尽可能创造条件使雇员能获取最新的信息和知识。新的信息和知识。 虚拟企业的组成和工作虚拟企业的组成和工作 计算机技术和人工智能技术的广泛应用计算机技术和人工智能技术的广泛应用 方法论的指导方法论的指导 对废弃物的处理对废弃物的处理 绩效测量与评价绩效测量与评价 标准和法规的作用标准和法规的作用 组织实践组织实践-25/33
22、-18.3 18.3 现代集成制造系统现代集成制造系统（CIMSCIMS）n n CIMS CIMS的产生的产生 2020世纪以后，随着泰勒倡导的科学管理运动的发展，出世纪以后，随着泰勒倡导的科学管理运动的发展，出现了诸如订货点法、经济生产批量法、物料需求计划方现了诸如订货点法、经济生产批量法、物料需求计划方法等优化生产与运作管理的方法。法等优化生产与运作管理的方法。 2020世纪世纪70708080年代，企业一方面寻求如准时生产制、最年代，企业一方面寻求如准时生产制、最优生产技术等更好的生产与运作管理方法，另一方面积优生产技术等更好的生产与运作管理方法，另一方面积极探索新的制造技术和生产组织
23、方法，如计算机集成制极探索新的制造技术和生产组织方法，如计算机集成制造系统（造系统（Computer Integrated Manufacturing SystemComputer Integrated Manufacturing System，简，简称称CIMSCIMS） 19741974年，美国的约瑟夫年，美国的约瑟夫. .哈林顿（哈林顿（Joseph HarringtonJoseph Harrington）博）博士在士在Computer Integrated ManufacturingComputer Integrated Manufacturing一书中首次突出计一书中首次突出计算机集
24、成制造的概念。算机集成制造的概念。-26/33-CIMSCIMS的定义的定义n n CIM CIM是信息技术和生产技术的综合应用是信息技术和生产技术的综合应用n n CIMCIM是生产组织的一种哲理、思想和方法。是生产组织的一种哲理、思想和方法。n n 当一个企业按当一个企业按CIMCIM哲理组织整个企业的生产经营哲理组织整个企业的生产经营活动时，就构成了计算机集成制造系统（活动时，就构成了计算机集成制造系统（CIMSCIMS）。）。n n 在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，在新的管理模式和生产工艺的指导下，把以往，在新的管理模式和生产工艺的指导
25、下，把以往企业中相互孤立的工程设计、生产制造、经营管企业中相互孤立的工程设计、生产制造、经营管理等全部生产、经营活动所需的各种局部子系统理等全部生产、经营活动所需的各种局部子系统，借助数据库和数字通信网络有机地集成起来，借助数据库和数字通信网络有机地集成起来，构成一个覆盖整个企业的综合系统，这就是构成一个覆盖整个企业的综合系统，这就是CIMSCIMS。-27/33-CIMSCIMS的功能结构的功能结构图186：CIMS功能组成示意图-28/33-图187：CIMS技术结构示意图-29/33-CIMSCIMS集成的内涵集成的内涵 系统运行环境的集成系统运行环境的集成 信息的集成信息的集成 应用功
26、能的集成应用功能的集成 技术的集成技术的集成 人和组织的集成人和组织的集成-30/33-CIMSCIMS的集成的集成图188：CIMS的“Y”模型-31/33-实施实施CIMSCIMS给企业带来的效益给企业带来的效益 在工厂设计自动化方面，采用现代化工程在工厂设计自动化方面，采用现代化工程设计手段，如设计手段，如CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM，可提高产，可提高产品的研制能力，缩短设计周期，提高产品品的研制能力，缩短设计周期，提高产品更新换代速度。更新换代速度。 在加工制造上，在加工制造上，FMSFMS、FMCFMC、DNCDNC的应用的应用，可提高柔性与质量，提高设备利用率，
27、可提高柔性与质量，提高设备利用率，缩短产品制造周期，增强生产能力。缩短产品制造周期，增强生产能力。 在经营管理上，使企业的经营决策与生产在经营管理上，使企业的经营决策与生产管理科学化。管理科学化。-32/33-CIMCIM哲理的广泛适用性哲理的广泛适用性 n n这个概念没有行业的限制。这个概念没有行业的限制。CIMCIM还有可能进入农林还有可能进入农林牧副渔各业的应用，甚至开创在各种服务行业中牧副渔各业的应用，甚至开创在各种服务行业中的应用。的应用。n nCIMSCIMS对不同类型的企业都有适用性。当然，由于对不同类型的企业都有适用性。当然，由于企业类型不同，其企业类型不同，其CIMSCIMS的具体构成、实施重点及的具体构成、实施重点及方法是不同的方法是不同的 。n nCIMSCIMS的概念还适用于大中小各种规模的企的概念还适用于大中小各种规模的企业。业。
