1.2　國內外生產優化相關理論進展

1.2.1 生產優化理論的研究與應用情況

生產就是利用生產要素轉換成產品以實現預定目標任務的所有相互關聯活動的一個集合體。具體來說，它是由生產增值過程與生產運營過程有機結合的實體。如圖1.1所示為生產系統示意圖。由圖可知，生產過程處于執行層，完成將資源轉換成產品的功能，是一個“投入—轉換—產出”的過程，是一個勞動過程或者說是價值增值過程；生產運營過程包括計劃、指揮和控制的決策層，由它為生產過程制定目標和計劃，并對計劃的實施進行組織和控制，同時，它還從外界環境取得需求、機會、約束和威脅等信息，來制定或調整目標和計劃，對生產進行優化，以不斷適應環境的變化。這樣兩個過程的結合，使生產具有了改善和發展自身的活力，真正成為在一定環境下實現預定生產目標的有機系統。

1.2.1.1 企業生產優化的初期概況

自從有了人類，就有了生產活動，伴隨著生產活動，就有了生產優化方法，也就是通過一定手段實現生產系統持續改善。但是近代生產優化的歷史始于產業革命。產業革命始于18世紀70年代的英國，隨后擴展到歐洲其他國家，19世紀傳到美國。產業革命前，生產活動是手藝人和他們的徒弟在手工作坊中進行的，在這種生產方式下，沒有明確的分工，靠人工使用簡單的工具進行操作。產業革命后，標準度量制度的產生，促進了產業革命的快速發展，定制品的需求大大減少，工廠得以迅猛發展，開始了大量生產（Mass Production）。

大量生產開始后需要對工廠進行系統研究以保持生產能持續得到優化。蒸汽機車的誕生、汽油發動機汽車的誕生以及規模化汽車制造廠的建立，標志著生產優化的發展進入了一個新的階段。汽車的生產直接帶動了鋼鐵制造業的發展，所以繼汽車之后，鋼鐵企業也較早地進入了生產優化的新時代。理論來自實踐，最初的生產優化理論多半也來自汽車產業和鋼鐵制造業。

（1）科學管理運動

企業生產優化研究的創始人是泰勒。泰勒將科學理論用于對工作方法的觀測、分析和改進以及經濟刺激，將優化方案建立在科學的基礎上。1911年，泰勒出版了《科學管理原理》，在這一書中，泰勒指出影響生產效率的首要問題是怠工，為了消除怠工、提高效率，泰勒認為對工人的每一項操作都要進行客觀的科學的動作分析，得出最佳操作方法，并通過標準化，使之成為必須遵守的操作規程，并通過培訓讓大家都學會最佳操作方法，使工人在付出同等體力勞動的條件下，成倍地提高生產效率。另外還有很多先驅者也對生產優化研究做出了重大貢獻，如吉爾布雷斯夫婦從事動作研究并提出了動作經濟原理；甘特認識到非金錢獎勵對激勵工人的價值，并提出了獲得廣泛應用的“甘特圖”生產進度安排法。

（2）福特的大量生產方式

福特認為阻礙汽車業生產率提高的主要原因是：汽車結構自身的復雜性、不同的汽車之間缺乏標準化通用零部件以及技術工人之間在技藝水平上存在差異。針對這些問題，他對汽車制造業提出了所謂的“3S”化，即：標準化（Standardization）、簡單化（Simplification）、專門化（Specialization）的生產優化措施。這樣，福特科學推進生產系統改善，并將亞當·斯密的勞動分工理論發揮得淋漓盡致，實行大量生產，極大地提高了生產效率，降低了成本。福特T型車，如圖1.2所示，1908年至1927年的19年間共生產了1500多萬輛，售價從最初的850美元降到265美元，使汽車進入了美國普通居民家庭。

（3）通用汽車的生產管理方式

福特品種單一，已不能滿足日益增長的需求，它原有的市場份額逐漸被通用汽車公司取代。為解決多品種生產降低規模經濟效益的問題，通用一方面追求產品的款式新穎和產品高質量，以滿足經濟富裕的顧客群，另一方面，要在不同車型之間盡量擴大通用零部件的應用，以便在通用零部件這一層面上保持規模經濟效益。1921年，通用成立了特別顧問委員會，提出了新的產品政策：從低檔車到高檔車按其價位建立完整的子品牌系列，且使高檔車能保持一定的批量進行生產；從最低價到最高價要形成一個價位系列，不能出現斷層，同時價位相差不宜太小，否則太分散，就無法維持批量生產了；按各個價格段設計相應的產品品種，在整個系列內不允許出現品種上的重復。直到現在，這種產品子品牌系列化政策仍然是行之有效的，且在各行各業中廣泛采用。

1.2.1.2 近期先進生產優化理論的現狀及水平

（1）國內外關于精益生產的理論與實踐

精益生產就是及時制造、消滅故障、消除一切浪費，力求零缺陷、零庫存。精益生產方式既是一種以最大限度地減少企業所占用資源和降低企業管理與運營成本為主要目標的生產方式，又是一種新的理念、一種文化。“消滅浪費、創造價值”是精益生產方式核心思想的精髓。

① 精益生產在國內外的研究現狀及水平

1950年，日本工程師豐田英二到美國底特律對福特的魯奇廠進行參觀，魯奇廠是當時世界上最大、效率最高的汽車制造廠。他對魯奇廠的每一個細微之處做了全面的考察后，回到日本和大野耐一一起分析總結，很快得出了大量生產方式并不適合日本國情的結論。首先，當時日本國內市場較小，因此多品種、小批量可能不適合大量生產方式的要求；其次，第二次世界大戰后的日本沒有能力購買西方大量的技術與設備，不能簡單地模仿美國魯奇廠；最后，日本缺乏大量的廉價勞動力。針對以上日本當時的國情，豐田英二和大野耐一一起研究適合日本國情的汽車生產方式。大野耐一先在自己管理的工廠實行了現場管理改進的方法，如目視管理、一人多機、U型設備布置等，這些是豐田生產模式的雛形。

隨著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圍內得以應用，并進一步完善。通過對生產現場的觀察和思考，又提出了一系列革新，例如三分鐘換模法，現場改善，自動化，五問法，供應商隊伍重組及伙伴合作關系，拉動式生產等。這些方法在生產中不斷地完善，最終建立了豐田生產方式（TPS，Toyota Production System）。

1985年，美國麻省理工學院的Daniel Roos教授等耗資500萬美元，組織了53名專家、學者，用了將近5年的時間對14個國家的90多家汽車制造廠進行研究考察，并將大量生產方式與豐田生產方式進行對比分析，并于1990年出版了《改變世界的機器》（The Machine That Change the World）一書，書中將豐田生產方式定名為精益生產方式（Lean Production System），并對其思想的特點和內涵進行了詳細的描述。精益生產方式的提出，把豐田生產方式從汽車制造行業擴展到各類產品制造、商業、服務業等領域，貫穿于企業的整個生產經營的過程，從此，精益生產的提法在全世界迅速傳播開來。其實，在豐田汽車公司內部，仍然叫豐田生產方式，二者無本質區別。

在國內學術研究領域，近些年理論研究也取得了重大發展。清華大學的羅振壁教授對精益生產進行了大量的研究，對許多概念進行了澄清，如“看板的真正含義”，并提出了一些新的觀點，如“拉動式生產一定優于推動式生產嗎？”。許多中國企業，也開始從更高的層面進行思考，例如要使企業持續發展，就要將精益生產與藍海戰略結合起來。這些研究，對于人們理解和應用精益生產理論，越來越具有指導和啟發作用。

② 精益生產在國內外的應用情況

在21世紀前10年，精益生產理論與方法隨著研究和應用的不斷深入，受到越來越多的專家學者關注，出現了百花齊放的現象。許多世界級大公司將精益生產方式長期運用，如德爾福、戴爾等，都取得了重大經濟效益。據統計，當今世界500強企業中，多半在推行精益生產。離散性制造業、流程型制造業，甚至服務業都從精益生產中獲益。其中有很多美國大企業將精益生產方式與本公司實際相結合，創造出了適合本企業需要的管控體系，例如：1999年美國聯合技術公司（UTC）的獲取競爭性優勢管理（ACE，Achieving Competitive Excellence），摩托羅拉的精益六西格瑪（LSS，Lean Six Sigma），波音的群策群力管理，通用汽車1998年的競爭制造系統（GM，Competitive MFG System）等。這些管控體系的實質就是應用精益生產的思想，并將其與企業實際情況相結合，以指導公司內部各個工廠、子公司順利地推行精益生產方式。每一個精益生產管理工具在實施過程被分解為一系列的圖表，員工只需要按照圖表的要求逐步實施，每一工具對應有一套標準以評價實施情況，且可用于母公司對子公司的評估。從到目前為止的情況來看，對精益生產方式理解最為深刻、運用最為嫻熟的依然是一些日本公司，其創造者豐田汽車公司更是持續推行精益生產方式的典范。在此階段，精益思想跨出了制造業，作為一種普遍的哲理在各個行業傳播和應用，先后成功地在建筑業、服務業、民航運輸業、醫療保健領域、通信和郵政管理以及軟件開發等方面獲得應用，使精益生產系統更加完善。

在國內應用方面，早在20世紀80年代末90年代初，我國開始學習引入精益生產。我國曾派出人員到日本豐田汽車公司去學習與考察，但是由于多方面的原因，只學得一些皮毛概念，沒有深挖其內涵，以為豐田生產方式就是看板系統、零庫存等一些表面口號類的東西，更像是空中樓閣，說起來確實令人信服，回到生產實踐中做起來卻困難重重。

通過對精益生產理論的研究并結合文獻分析，可見精益生產的優勢在于：第一，強調市場需求拉動、相互合作以及消除浪費和降低成本，注重生產現場改善；第二，精益生產的主要方法—準時制生產方式（JIT，Just in Time）的牽引式生產，確保了較低的在制品庫存與較高的客戶服務水平。

精益生產存在的問題在于：第一，精益生產計劃編制的源頭、控制點只放在交貨位置上，可能導致生產部門間爭奪系統資源，使有限資源未用在最需要優化的環節上；第二，中長期計劃性較弱，各生產工序在計劃執行過程中缺乏整體計劃的指導，盲目跟進和被動順應后道工序的要求，致使整個生產系統加工情況變化無常，相應的，生產控制也只能被動跟隨；第三，精益生產要求生產系統中各工序的絕對穩定和能力的絕對平衡，這對于任何企業來說都是難以實現的；第四，精益生產模式致力于消除生產過程中任何形式的浪費，追求零庫存，未考慮庫存對系統產銷率、物流平衡等方面的作用。精益生產模式簡圖如圖1.3所示。

（2）MRPⅡ系統的由來與發展

制造資源計劃（MRPⅡ，Manufacturing Resources Planning）是一種科學的管控思想與處理邏輯，它以物料需求計劃為核心，以生產計劃為主線，集成了對財、物、產、供等企業制造資源的合理規劃，迎合了現代制造企業生產計劃管理的需求，得到國內外知名企業的青睞。MRPⅡ通過加強企業對企業物料的控制，提高對企業資源的統一管理及優化配置，在產品周期內協調好物料供應、技術準備、車間生產，以滿足多變的市場需求，并及時響應市場變化，生產出滿足客戶“交貨期、質量、成本”要求的產品的同時，提高生產效率、縮短產品交付周期，降低企業生產成本，使企業利潤最大化，全面提高企業在市場中的競爭力。

MRPⅡ是以企業生產計劃與控制為主線，對企業內部包括財、物、產、供、銷等各種制造資源，按計劃的流程、地點、時間等進行優化配置與管理，提高企業資源的利用率。其發展大致經歷了以下幾個階段。

20世紀50年代末，隨著計算機與信息科學技術的高速發展，美國許多企業開始應用計算機技術進行旨在降低庫存、加快資金周轉速度的庫存ABC分類管理，其根據“經濟批量”和“訂貨點”的原則，依靠對庫存補充周期內的需求量預測，并保持一定的安全庫存，對生產所需的各種物料進行采購管控。訂貨點法是最初期的企業信息化的生產管理模式。

20世紀60年代中期，隨著企業生產規模、生產能力不斷提高及客戶需求不斷變化，企業產品多樣化及結構復雜化，訂貨點法不再滿足企業物料管理的需求。美國IBM公司的Joseph.A.Orlicky提出了建立在產品訂單和材料需求的基礎上，以物料為中心，以顧客服務、按需定產為宗旨，以實現準時生產和減少庫存為目標，應用計算機系統實施對生產的閉環控制的物料需求計劃（MRP）。其基本原理是以企業主生產計劃為指導，根據企業庫存情況、企業產品物料清單、產品制造工藝等信息制定企業的生產及采購計劃。

20世紀70年代，為改進MRP缺失生產能力計劃、生產活動控制及采購和物料管控方面的不足，在基本MRP基礎上，引進能力需求計劃，形成閉環MRP。其指導思想是企業在平衡生產能力的基礎上，建立可行的主生產計劃，并依據企業主生產計劃、庫存情況和產品物料清單，進行企業物料需求的計算，形成可行的分時段的物料需求計劃。

20世紀70年代末、80年代初，Oliver Wright在閉環MRP基礎上，提出了制造資源計劃（MRPⅡ）的概念。MRPⅡ是將企業的生產、銷售、財務、采購、工程等信息集成在一起進行統一計劃和管理的生產計劃控制方式。MRPⅡ以物料需求計劃為核心，涉及企業的經營規劃、主生產計劃、物料需求計劃、能力需求計劃、采購管理、財務管理等各方面。

20世紀90年代初，隨著經濟全球化的進展及制造型企業市場競爭的日趨激烈，企業生產環境也發生了轉變，“以客戶為中心”的時代到了，企業要在競爭中贏得勝利，就必須對企業各種資源進行集成管理，最大限度地發揮所有資源的效用。美國加特納咨詢公司在MRPⅡ基礎上，擴充了企業管理的范圍，并引進面向供應鏈的管理思想，形成企業資源規劃（ERP）。ERP系統是整合企業管理理念、業務流程、基礎數據、人力和物力、計算機硬件和軟件于一體，面向供應鏈管理的現代企業控制思想和方法。

通過對MRPⅡ生產模式的研究并結合文獻分析，可見MRPⅡ生產模式的優勢在于：中長期生產計劃的控制能力很強，強調計劃推動，用盡可能周密的計劃集中安排各環節的物、人等資源及生產加工，以應對生產過程的不確定性。MRPⅡ存在的問題為：第一，MRPⅡ的提前期是推進式計劃的結果，是提前進行設定的，因而很可能造成與實際情況不符，導致在制品庫存增加；第二，不分加工批量與運轉批量，且與系統的輸入批量相等，影響訂單的流動時間和提前期；第三，不考慮生產中的能力約束條件，可能造成物料需求不切實際，生產計劃無法完成；第四，MRPⅡ為每道工序安排計劃，每道工序都嚴格按照既定的計劃生產，造成工序間實際產量不平衡、在制品庫存增加以及需求與生產不一致等問題；第五，MRPⅡ制訂計劃時不考慮過程控制，只能通過事后反饋進行調節，相對于生產實際存在一定的滯后；第六，MRPⅡ生成計劃時，逐層分解物料清單（BOM，Bill of Material），為每層零組件生成一定時間段的物料需求計劃、采購計劃、作業加工計劃等，由于誤差的不斷累積，生成的作業計劃常常與實際脫節；第七，計劃調整時，問題自底向上層層反饋和所有計劃自頂向下層層重排，造成生產計劃的抗擾動能力很差；第八，MRPⅡ通常以周或天為運行單位，無法對更長時間段發生變化的情況做出迅速的響應，致使底層功能較弱。ERP/MRPⅡ生產模式簡圖如圖1.4所示。