1.2　国内外生产优化相关理论进展

1.2.1 生产优化理论的研究与应用情况

生产就是利用生产要素转换成产品以实现预定目标任务的所有相互关联活动的一个集合体。具体来说，它是由生产增值过程与生产运营过程有机结合的实体。如图1.1所示为生产系统示意图。由图可知，生产过程处于执行层，完成将资源转换成产品的功能，是一个“投入—转换—产出”的过程，是一个劳动过程或者说是价值增值过程；生产运营过程包括计划、指挥和控制的决策层，由它为生产过程制定目标和计划，并对计划的实施进行组织和控制，同时，它还从外界环境取得需求、机会、约束和威胁等信息，来制定或调整目标和计划，对生产进行优化，以不断适应环境的变化。这样两个过程的结合，使生产具有了改善和发展自身的活力，真正成为在一定环境下实现预定生产目标的有机系统。

1.2.1.1 企业生产优化的初期概况

自从有了人类，就有了生产活动，伴随着生产活动，就有了生产优化方法，也就是通过一定手段实现生产系统持续改善。但是近代生产优化的历史始于产业革命。产业革命始于18世纪70年代的英国，随后扩展到欧洲其他国家，19世纪传到美国。产业革命前，生产活动是手艺人和他们的徒弟在手工作坊中进行的，在这种生产方式下，没有明确的分工，靠人工使用简单的工具进行操作。产业革命后，标准度量制度的产生，促进了产业革命的快速发展，定制品的需求大大减少，工厂得以迅猛发展，开始了大量生产（Mass Production）。

大量生产开始后需要对工厂进行系统研究以保持生产能持续得到优化。蒸汽机车的诞生、汽油发动机汽车的诞生以及规模化汽车制造厂的建立，标志着生产优化的发展进入了一个新的阶段。汽车的生产直接带动了钢铁制造业的发展，所以继汽车之后，钢铁企业也较早地进入了生产优化的新时代。理论来自实践，最初的生产优化理论多半也来自汽车产业和钢铁制造业。

（1）科学管理运动

企业生产优化研究的创始人是泰勒。泰勒将科学理论用于对工作方法的观测、分析和改进以及经济刺激，将优化方案建立在科学的基础上。1911年，泰勒出版了《科学管理原理》，在这一书中，泰勒指出影响生产效率的首要问题是怠工，为了消除怠工、提高效率，泰勒认为对工人的每一项操作都要进行客观的科学的动作分析，得出最佳操作方法，并通过标准化，使之成为必须遵守的操作规程，并通过培训让大家都学会最佳操作方法，使工人在付出同等体力劳动的条件下，成倍地提高生产效率。另外还有很多先驱者也对生产优化研究做出了重大贡献，如吉尔布雷斯夫妇从事动作研究并提出了动作经济原理；甘特认识到非金钱奖励对激励工人的价值，并提出了获得广泛应用的“甘特图”生产进度安排法。

（2）福特的大量生产方式

福特认为阻碍汽车业生产率提高的主要原因是：汽车结构自身的复杂性、不同的汽车之间缺乏标准化通用零部件以及技术工人之间在技艺水平上存在差异。针对这些问题，他对汽车制造业提出了所谓的“3S”化，即：标准化（Standardization）、简单化（Simplification）、专门化（Specialization）的生产优化措施。这样，福特科学推进生产系统改善，并将亚当·斯密的劳动分工理论发挥得淋漓尽致，实行大量生产，极大地提高了生产效率，降低了成本。福特T型车，如图1.2所示，1908年至1927年的19年间共生产了1500多万辆，售价从最初的850美元降到265美元，使汽车进入了美国普通居民家庭。

（3）通用汽车的生产管理方式

福特品种单一，已不能满足日益增长的需求，它原有的市场份额逐渐被通用汽车公司取代。为解决多品种生产降低规模经济效益的问题，通用一方面追求产品的款式新颖和产品高质量，以满足经济富裕的顾客群，另一方面，要在不同车型之间尽量扩大通用零部件的应用，以便在通用零部件这一层面上保持规模经济效益。1921年，通用成立了特别顾问委员会，提出了新的产品政策：从低档车到高档车按其价位建立完整的子品牌系列，且使高档车能保持一定的批量进行生产；从最低价到最高价要形成一个价位系列，不能出现断层，同时价位相差不宜太小，否则太分散，就无法维持批量生产了；按各个价格段设计相应的产品品种，在整个系列内不允许出现品种上的重复。直到现在，这种产品子品牌系列化政策仍然是行之有效的，且在各行各业中广泛采用。

1.2.1.2 近期先进生产优化理论的现状及水平

（1）国内外关于精益生产的理论与实践

精益生产就是及时制造、消灭故障、消除一切浪费，力求零缺陷、零库存。精益生产方式既是一种以最大限度地减少企业所占用资源和降低企业管理与运营成本为主要目标的生产方式，又是一种新的理念、一种文化。“消灭浪费、创造价值”是精益生产方式核心思想的精髓。

① 精益生产在国内外的研究现状及水平

1950年，日本工程师丰田英二到美国底特律对福特的鲁奇厂进行参观，鲁奇厂是当时世界上最大、效率最高的汽车制造厂。他对鲁奇厂的每一个细微之处做了全面的考察后，回到日本和大野耐一一起分析总结，很快得出了大量生产方式并不适合日本国情的结论。首先，当时日本国内市场较小，因此多品种、小批量可能不适合大量生产方式的要求；其次，第二次世界大战后的日本没有能力购买西方大量的技术与设备，不能简单地模仿美国鲁奇厂；最后，日本缺乏大量的廉价劳动力。针对以上日本当时的国情，丰田英二和大野耐一一起研究适合日本国情的汽车生产方式。大野耐一先在自己管理的工厂实行了现场管理改进的方法，如目视管理、一人多机、U型设备布置等，这些是丰田生产模式的雏形。

随着大野耐一式的管控方法取得初步成效，大野耐一式的方法在更大的范围内得以应用，并进一步完善。通过对生产现场的观察和思考，又提出了一系列革新，例如三分钟换模法，现场改善，自动化，五问法，供应商队伍重组及伙伴合作关系，拉动式生产等。这些方法在生产中不断地完善，最终建立了丰田生产方式（TPS，Toyota Production System）。

1985年，美国麻省理工学院的Daniel Roos教授等耗资500万美元，组织了53名专家、学者，用了将近5年的时间对14个国家的90多家汽车制造厂进行研究考察，并将大量生产方式与丰田生产方式进行对比分析，并于1990年出版了《改变世界的机器》（The Machine That Change the World）一书，书中将丰田生产方式定名为精益生产方式（Lean Production System），并对其思想的特点和内涵进行了详细的描述。精益生产方式的提出，把丰田生产方式从汽车制造行业扩展到各类产品制造、商业、服务业等领域，贯穿于企业的整个生产经营的过程，从此，精益生产的提法在全世界迅速传播开来。其实，在丰田汽车公司内部，仍然叫丰田生产方式，二者无本质区别。

在国内学术研究领域，近些年理论研究也取得了重大发展。清华大学的罗振壁教授对精益生产进行了大量的研究，对许多概念进行了澄清，如“看板的真正含义”，并提出了一些新的观点，如“拉动式生产一定优于推动式生产吗？”。许多中国企业，也开始从更高的层面进行思考，例如要使企业持续发展，就要将精益生产与蓝海战略结合起来。这些研究，对于人们理解和应用精益生产理论，越来越具有指导和启发作用。

② 精益生产在国内外的应用情况

在21世纪前10年，精益生产理论与方法随着研究和应用的不断深入，受到越来越多的专家学者关注，出现了百花齐放的现象。许多世界级大公司将精益生产方式长期运用，如德尔福、戴尔等，都取得了重大经济效益。据统计，当今世界500强企业中，多半在推行精益生产。离散性制造业、流程型制造业，甚至服务业都从精益生产中获益。其中有很多美国大企业将精益生产方式与本公司实际相结合，创造出了适合本企业需要的管控体系，例如：1999年美国联合技术公司（UTC）的获取竞争性优势管理（ACE，Achieving Competitive Excellence），摩托罗拉的精益六西格玛（LSS，Lean Six Sigma），波音的群策群力管理，通用汽车1998年的竞争制造系统（GM，Competitive MFG System）等。这些管控体系的实质就是应用精益生产的思想，并将其与企业实际情况相结合，以指导公司内部各个工厂、子公司顺利地推行精益生产方式。每一个精益生产管理工具在实施过程被分解为一系列的图表，员工只需要按照图表的要求逐步实施，每一工具对应有一套标准以评价实施情况，且可用于母公司对子公司的评估。从到目前为止的情况来看，对精益生产方式理解最为深刻、运用最为娴熟的依然是一些日本公司，其创造者丰田汽车公司更是持续推行精益生产方式的典范。在此阶段，精益思想跨出了制造业，作为一种普遍的哲理在各个行业传播和应用，先后成功地在建筑业、服务业、民航运输业、医疗保健领域、通信和邮政管理以及软件开发等方面获得应用，使精益生产系统更加完善。

在国内应用方面，早在20世纪80年代末90年代初，我国开始学习引入精益生产。我国曾派出人员到日本丰田汽车公司去学习与考察，但是由于多方面的原因，只学得一些皮毛概念，没有深挖其内涵，以为丰田生产方式就是看板系统、零库存等一些表面口号类的东西，更像是空中楼阁，说起来确实令人信服，回到生产实践中做起来却困难重重。

通过对精益生产理论的研究并结合文献分析，可见精益生产的优势在于：第一，强调市场需求拉动、相互合作以及消除浪费和降低成本，注重生产现场改善；第二，精益生产的主要方法—准时制生产方式（JIT，Just in Time）的牵引式生产，确保了较低的在制品库存与较高的客户服务水平。

精益生产存在的问题在于：第一，精益生产计划编制的源头、控制点只放在交货位置上，可能导致生产部门间争夺系统资源，使有限资源未用在最需要优化的环节上；第二，中长期计划性较弱，各生产工序在计划执行过程中缺乏整体计划的指导，盲目跟进和被动顺应后道工序的要求，致使整个生产系统加工情况变化无常，相应的，生产控制也只能被动跟随；第三，精益生产要求生产系统中各工序的绝对稳定和能力的绝对平衡，这对于任何企业来说都是难以实现的；第四，精益生产模式致力于消除生产过程中任何形式的浪费，追求零库存，未考虑库存对系统产销率、物流平衡等方面的作用。精益生产模式简图如图1.3所示。

（2）MRPⅡ系统的由来与发展

制造资源计划（MRPⅡ，Manufacturing Resources Planning）是一种科学的管控思想与处理逻辑，它以物料需求计划为核心，以生产计划为主线，集成了对财、物、产、供等企业制造资源的合理规划，迎合了现代制造企业生产计划管理的需求，得到国内外知名企业的青睐。MRPⅡ通过加强企业对企业物料的控制，提高对企业资源的统一管理及优化配置，在产品周期内协调好物料供应、技术准备、车间生产，以满足多变的市场需求，并及时响应市场变化，生产出满足客户“交货期、质量、成本”要求的产品的同时，提高生产效率、缩短产品交付周期，降低企业生产成本，使企业利润最大化，全面提高企业在市场中的竞争力。

MRPⅡ是以企业生产计划与控制为主线，对企业内部包括财、物、产、供、销等各种制造资源，按计划的流程、地点、时间等进行优化配置与管理，提高企业资源的利用率。其发展大致经历了以下几个阶段。

20世纪50年代末，随着计算机与信息科学技术的高速发展，美国许多企业开始应用计算机技术进行旨在降低库存、加快资金周转速度的库存ABC分类管理，其根据“经济批量”和“订货点”的原则，依靠对库存补充周期内的需求量预测，并保持一定的安全库存，对生产所需的各种物料进行采购管控。订货点法是最初期的企业信息化的生产管理模式。

20世纪60年代中期，随着企业生产规模、生产能力不断提高及客户需求不断变化，企业产品多样化及结构复杂化，订货点法不再满足企业物料管理的需求。美国IBM公司的Joseph.A.Orlicky提出了建立在产品订单和材料需求的基础上，以物料为中心，以顾客服务、按需定产为宗旨，以实现准时生产和减少库存为目标，应用计算机系统实施对生产的闭环控制的物料需求计划（MRP）。其基本原理是以企业主生产计划为指导，根据企业库存情况、企业产品物料清单、产品制造工艺等信息制定企业的生产及采购计划。

20世纪70年代，为改进MRP缺失生产能力计划、生产活动控制及采购和物料管控方面的不足，在基本MRP基础上，引进能力需求计划，形成闭环MRP。其指导思想是企业在平衡生产能力的基础上，建立可行的主生产计划，并依据企业主生产计划、库存情况和产品物料清单，进行企业物料需求的计算，形成可行的分时段的物料需求计划。

20世纪70年代末、80年代初，Oliver Wright在闭环MRP基础上，提出了制造资源计划（MRPⅡ）的概念。MRPⅡ是将企业的生产、销售、财务、采购、工程等信息集成在一起进行统一计划和管理的生产计划控制方式。MRPⅡ以物料需求计划为核心，涉及企业的经营规划、主生产计划、物料需求计划、能力需求计划、采购管理、财务管理等各方面。

20世纪90年代初，随着经济全球化的进展及制造型企业市场竞争的日趋激烈，企业生产环境也发生了转变，“以客户为中心”的时代到了，企业要在竞争中赢得胜利，就必须对企业各种资源进行集成管理，最大限度地发挥所有资源的效用。美国加特纳咨询公司在MRPⅡ基础上，扩充了企业管理的范围，并引进面向供应链的管理思想，形成企业资源规划（ERP）。ERP系统是整合企业管理理念、业务流程、基础数据、人力和物力、计算机硬件和软件于一体，面向供应链管理的现代企业控制思想和方法。

通过对MRPⅡ生产模式的研究并结合文献分析，可见MRPⅡ生产模式的优势在于：中长期生产计划的控制能力很强，强调计划推动，用尽可能周密的计划集中安排各环节的物、人等资源及生产加工，以应对生产过程的不确定性。MRPⅡ存在的问题为：第一，MRPⅡ的提前期是推进式计划的结果，是提前进行设定的，因而很可能造成与实际情况不符，导致在制品库存增加；第二，不分加工批量与运转批量，且与系统的输入批量相等，影响订单的流动时间和提前期；第三，不考虑生产中的能力约束条件，可能造成物料需求不切实际，生产计划无法完成；第四，MRPⅡ为每道工序安排计划，每道工序都严格按照既定的计划生产，造成工序间实际产量不平衡、在制品库存增加以及需求与生产不一致等问题；第五，MRPⅡ制订计划时不考虑过程控制，只能通过事后反馈进行调节，相对于生产实际存在一定的滞后；第六，MRPⅡ生成计划时，逐层分解物料清单（BOM，Bill of Material），为每层零组件生成一定时间段的物料需求计划、采购计划、作业加工计划等，由于误差的不断累积，生成的作业计划常常与实际脱节；第七，计划调整时，问题自底向上层层反馈和所有计划自顶向下层层重排，造成生产计划的抗扰动能力很差；第八，MRPⅡ通常以周或天为运行单位，无法对更长时间段发生变化的情况做出迅速的响应，致使底层功能较弱。ERP/MRPⅡ生产模式简图如图1.4所示。