l 引言

　　隨著產品生命周期的縮短、國內及國際消費需求的不斷變化，中國制造業面臨著日益激烈的市場競爭，以往單一的價格競爭已很難適應企業發展的要求。除了控制成本的“精益生產”模式外，還有沒有別的出路，成為現代制造企業關心的一個核心議題。

　　敏捷制造(Agile Manufacturing)的出現為生產企業特別是制造企業應對不確定環境的激烈競爭提供了一個重要的運營模式與管理策略(Hasan等，2007)，國內的深圳華為、春蘭空調及汽車制造等企業都在生產運營中嘗試著引入敏捷制造的模式來重構生產系統和架構(榮烈潤，2007;牟小俐等，2007;周榮輔等，2008)。

　　然而這些建基于實踐生產運營的敏捷制造管理模式與經驗還很有限，并不能直接套用于摩托生產制造系統。摩托制造有自己的生產要求和運作方式，要設計和檢驗面向敏捷制造的摩托制造模式，必須結合摩托行業的生產特點進行新的規劃和嘗試。故此，本文依據摩托制造的特點，提出面向敏捷制造的摩托制造的產能改造模式與實施方案，在此基礎上，運用計算機仿真技術模擬不同方案的實踐運營與實施效果，對改造方案的運營過程與績效進行系統的研究。

　　2敏捷制造的基本思想

　　從早期的相關研究我們可以發現，敏捷制造概念的提出主要根源于以下的一些決策目標，如提高客戶滿意度、改善內部整合與外部協作、提高對不確定變化的響應速度等(Goldman等，1995)，國外學者DeVor等(1997)從生產者的角度出發系統地研究了敏捷制造如何改善持續變化的競爭環境中的生產服務能力。在這些研究中，敏捷是指能夠適應不斷變化和不可預測的市場環境，并能高效、快速和低耗地完成各項任務的一種能力。全球市場變化快、難以預測，用戶需求多樣化、個性化。在這樣的運營環境中，企業必須培養和練就應對挑戰的靈敏性，無論是管理模式，還是技術手段，都必須具備抓住機遇，縮短開發周期，降低制造成本，迅速提供用戶所需商品的能力。

　　從敏捷制造的實施和實踐的角度看，敏捷制造需要把靈活的企業動態聯盟、先進和實用的柔性制造技術及高素質的勞動者三者有機地結合起來，以便企業能從容應付不可預測的市場需求，獲得相對長期的經濟效益，為此，Cao和Dowlatshahi(2005)特別研究了在敏捷制造系統中基于IT技術的企業合作模式如何影響運營績效的問題。推行敏捷制造的企業，必須采用現代通信手段，快速配置各項資源(技術、管理和人)，以有效協作的方式響應市場需求，實現制造的敏捷性。為了進一步系統研究敏捷制造的績效改善，Ramesh和Devadasan(2007)提出了一個概念模型來標識和整理敏捷制造領域的各種績效指標，而Zhang等(2007)則采用了實證的手段分析了現有的各種敏捷制造的技術手段與實施策略的實踐效果之間的因果關系。

　　3產能改造的現實運營背景

　　R制造企業是一家摩托車合資企業，集研發、制造和銷售于一體，是國內最具規模的摩托車制造企業之一。R制造企業自成立至今，經過了多年的嘗試和改革，經歷了創業期、成長期、調整期，目前正處于高速發展期。隨著市場競爭日益加劇，為滿足用戶個性化和多樣化的需求，快速從容應付不可預測的市場變化，該企業引入敏捷制造思想對現生產模式進行大膽的改革。

　　R制造企業目前采用的是傳統的流水線裝配作業的生產模式，生產所需物資采用”外部采購+內部加工制造”的方式按需進行配置，其中外購件的供應商主要集中在珠江三角洲地區，內作件的生產車間有鑄造、沖壓、焊接、涂裝、機加工等。目前廠區內的生產線共有3條，按照不同的車型訂單進行排產，年產量約在100萬輛左右。

　　R制造企業生產模式現存的問題點主要有如下：

　　(1)工序方面，生產裝配線的人員是按既定工序進行組織調配，靈活交叉作業的能力比較差，上下工序間的銜接性不強，工序間的節拍不一致，浪費了大量的排隊等待時間。

　　(2)生產計劃方面。雖是按訂單生產，但生產計劃的修正頻次太低，每個季度才會進行銷售、生產、供應領域的信息協調和溝通，市場響應速度慢，庫存量大。

　　(3)作業標準方面，雖在新車型開發時就已經進行了工序作業標準的編制，但車型量產后的工序作業標準Et常維護卻較少，而且由于工序作業標準是技術部門的工藝人員制定和修正的，經常會出現生產線人員理解不清晰的情況，現場操作人員的抱怨大，生產效率比較低。

　　(4)采購方面，與供應商的信息傳遞采用傳統的電話、郵件方式，訂貨的提前期比較長，采購單的準確率也比較低，與供應商交換信息速度比較滯后，外購件的庫存周期長，供應商的抱怨不斷。

　　(5)訂單預測方面，市場預測機制不健全，訂單信息通常是由經銷商月末的報表提供，制造周期長，通常產品運到經銷商手中的時候，才發現訂單一早已經發生了變更，而新的訂單又無法及時滿足。

　　(6)信息共享方面，產品信息共享程度不夠，各個內作生產車間像一個個孤島，零件在各環節的信息傳遞不連續，經常出現由于個別零件或某類零件的質量問題導致停線，極大地影響了產能的提升。

　　4面向敏捷制造的產能改造方案

　　面對以上的運營問題，R企業擬引入敏捷制造來實現生產模式的改造與升級。

　　(1)整體改造設想。R制造企業面向敏捷制造模式的產能改造，主要思路有以下幾方面：

　　1)在整合信息系統方面，R制造企業分步驟分階段地進行信息網絡技術建設，加快研發、采購、生產、銷售等供應鏈節點的信息傳遞速度。首先，對現行的MRPⅡ信息技術進行升級改造，并將財務、采購、庫存、人事等信息系統模塊進行集成和優化，選用ERP系統進行企業資源信息整合管理;同時也與供應商搭建了物流信息共享的網絡平臺，保證供應商能夠及時掌握生產計劃及庫存信息，有效地組織生產，減少庫存。

　　其次，將顧客作為銷售過程的環節之一，借助Internet網絡平臺建立面向顧客的電子網絡銷售平臺，訂單的生成直接由顧客通過Intemet界面，自主地選購和網上交付。

　　最后，建立內部質量監控信息系統，將原本孤島式的各生產車間質量信息進行對接和集成，通過后臺專門人員的數據處理，形成可視化的數據統計圖表，即時有效地為各級管理人員提供生產現場的第一手資料，實現信息共享，降低由質量問題引起的停線時間，提升生產的敏捷性。

　　2)在改善生產協作方面，提高各種計劃的協作性，加快訂單的滿足度。R制造企業主生產計劃的設定流程為銷售計劃一生產計劃.+采購計劃。采用敏捷制造思想后，主生產計劃由季度修改變成了每周修改。主生產計劃由每周定期召開的產供銷會議協調結果為依據，用日排產計劃表的形式，利用各信息平臺向各方進行信息傳遞，保證各節點的快速協作性。

　　3)在優化開發流程方面，新車型的開發流程采用扁平化的管理模式，打破傳統職能部門的限制，將市場調研、技術研發、品質技術、工藝技術、采購供應等領域的專業人才，采用“木宰新車型項目組”的運作模式，并配備相應的績效考核機制，縮短新車型上市周期。

　　4)在調配員工作業方面，加大對現場人員技能培訓的同時，調整流水線作業人員的協作分工模式，啟用“一人多崗”的敏捷性作業，消除工序間的節拍差異，降低資源浪費。

　　5)在制訂作業標準方面，各車型工序作業標準的制定和修正由原來的技術部門調整至直接對應生產的部門，提高工序作業的適用度，以更好地指導現場作業人員。

　　(2)生產線改造方案。在上述的改造方案中，面向敏捷制造的生產線改造是貫穿其中的重要組成。R制造企業擬對現有的3條生產線重新進行設計改造，采用“主線+輔助線”交叉并行的生產模式。在每條生產線的兩側增設多條輔助線，輔助線的數量由N個工程站點組成，N的具體數值是由每個車型的工程編排數所確定的，計算公式如下。同時，設定了單臺車輛的標準生產時間，均勻分配各工序點的節拍，保證在一定的產能目標要求下，按照各車型設定的工程數，對多條輔助線進行靈活調配，確保生產線的主線節拍不變，以適應產品樣化的市場需求。

　　R制造企業生產線設計改造的敏捷性體現在：

　　第一，在同一生產線上可以完成不同批次不同車型的訂單，且生產線的主線速保持不變。

　　第二，由于車型種類不同影響到裝配節拍不同，通過靈活調配輔助線上的各站點來消除瓶頸工序的影響，實現同步化的作業要求。

　　第三，在同一條生產線上不同車型種類的切換時間為零，實現連續生產作業，盡量減少主線工序間的排隊等待時間。

　　第四，由于生產線設備故障、零件質量問題、人員操作技能不足引起的排隊等待，通過及時調配輔助線上的資源來消除，并及時由線上的LED顯示器提醒，提高生產線的稼動率。

　　5 面向敏捷制造的產能改造仿真研究

　　仿真技術是實現敏捷制造的關鍵技術。本研究采用Arena來實現R企業生產系統的計算機仿真。采用Arena作為本研究的主要研究工具，能為生產線、生產過程、生產設備以及庫存等建立結構層次清晰的模型，并可以模擬具體生產環境，設定一定的參數，自動進行計算分析，找出瓶頸工序，提供定量分析;此外，Arena的分析工具還允許我們用圖表、統計數據等方式展示生產運作的生產能力等其它運作結果，通過調整相應參數，找尋最優或較優的解決方案

　　5.1 仿真建模

　　以R制造企業的一條生產線作為面向敏捷制造的產能改造的對象進行仿真建模。該生產線的主線工程包括懸掛工序、結合工序、內裝工序和外裝工序，而增設的輔助線工程包括懸掛輔助工序、結合輔助工序、內裝輔助工序和外裝輔助工序四種，主線工序的裝配時間如表1。

　　由于R制造企業訂單需求計劃較為復雜，且各車型所需零件種類繁多，裝配工序繁瑣，為說明生產線升級改造的敏捷性，在仿真建模時進行了一定的模型簡化。

　　假設只有兩個不同品種的車型(車型A和車型B)同時生產，其中車型A訂單占總量的60%，而車型B訂單占總量的40%。為消除車型品種在內裝工序出現的裝配節拍不同，采用增設輔助線的方式，在輔助線上進行組裝后再回到主線上裝配，盡可能保證生產的連續性，而且站點與站點之間不設暫存區。

　　車型種類到達的間隔時間是常量，為30秒/次。模型終止運行條件為連續運行1小時(即3600秒)，運行50次，時間單位為秒(s)。

　　表1R制造企業主線工序裝配時間

　　5.2仿真實驗

　　為測試不同生產線改造方案的敏捷性，本研究設計了三個仿真實驗，具體如下。

　　方案一：假設車型A的內裝工序不需要輔助線，而車型B的內裝工序需要輔助線，站點為FX1、FX2、FX3，而且車型B輔助線工序中可利用的資源為3個FX Worker，而且這3個資源可以靈活調配，不分先后順序。具體各站點節拍如表2所示。方案的仿真模型和動畫可分別用圖1和圖2表示。

　　表2方案一車型B內裝工序輔助線各站點裝配時間

　　圖1方案一的仿真模型

　　圖2方案一生產線仿真模型動畫

　　為了對比分析敏捷制造模式與傳統流水線生產模式之間的差異，將方案一車型B內裝工序輔助線3個資源調整為FX Worker l、FX Worker 2、FX Worker 3，資源利用有了先后順序之分，資源到達的路徑就必須先是FX Worker 1，然后是FX Worker 2，最后是Fx Worker 3，具體如表3所示。

　　表3方案一傳統生產模式與敏捷制造模式參數設定對比

　　方案二：為體現資源的投入量和利用率的差異，在方案—仿真模型的基礎上，假設車型A和B的內裝工序都需要輔助線，車型A輔助線站點為Fx3，車型B輔助線站點為FX1和FX2，可利用的資源為2個FX Worker，而且這2個資源可以靈活調配，不分先后順序。具體各站點節拍如表4所示，而相應的仿真模型和動畫分別如圖3、圖4所示。

　　表4方案二車型A和B內裝工序輔助線各站點裝配時間

　　圖3方案二生產線仿真模型

　　圖4方案二生產線仿真模型動畫

　　為了體現對比分析敏捷制造模式與傳統流水線生產模式之間的差異，將方案二中車型A和車犁B內裝工序輔助線的資源分別調整為FX Worker 3、FX Worker l，體現出傳統生產模式不同車型間所需的資源不同。具體參數如表5所示。

　　表5方案二傳統生產模式與敏捷制造模式參數設定對比

　　方案三：為體現輔助線站點節拍對生產線的影響，在方案二仿真模型的基礎上，只調整車型B內裝工序輔助線站點FX 2的節拍時間，具體如表6所示。方案三的仿真模型和方案二相同。

　　表6方案三車型A和B內裝工序輔助線各站點裝配時間

　　同樣，為了對比分析敏捷制造模式與傳統流水線生產模式之間的差異，也將方案三中的車型A和車型B內裝工序輔助線的資源調整為Fx Worker 3，FX WoOer 1，體現出傳統生產模式不同車型間所需的資源不同，具體如表5所示。

　　5.3 運行結果分析

　　R制造企業面向敏捷制造升級改造生產線的三個仿真實驗方案，運行50次之后的仿真運行結果如表7、表8、表9所示。

　　表7方案一的仿真運行結果

　　表8方案二的仿真運行結果

　　表9方案三的仿真運行結果

　　對比以上三個仿真實驗方案的運行結果，可以看出：

　　第一，敏捷制造模式在資源利用方面(比如人員的調配)比傳統生產模式的靈活性要高。在三個方案中，敏捷制造模式的輔助線隊列等待時間比較平均，解決了由于工序不同引起的人員工時不均等的問題。

　　第二，在產能基本相同情況下，敏捷制造模式可以通過提高人員技能來減少資源投入，從而降低人力成本。比如在產能大致相同情況下，方案二中只用了2個資源，而方案一中卻用了3個資源。

　　第三。在主線生產節拍不變的情況下，敏捷制造思想下的生產線可以通過增設輔助線的方式提升產能。方案二和方案三就明顯體現出增設輔助線對產能提升的作用，尤其是方案二，在輔助線節拍與主線節拍差異不大的情況下，車型A也增設了輔助線，同時又減少了1個資源，產能卻提升了44%。

　　第四，當工序節拍間的差異變大時，對產能的影響也變大。對比方案三與方案二，只是將車型B內裝工序輔助線站點Fx2的節拍時間調整為方案二同站點的兩倍，但產能卻降低了37%。

　　第五，產品在敏捷制造模式中的逗留時間比傳統生產模式大幅縮短，生產效能得到了提升。其中方案一對比傳統方式縮短了65%，方案二對比傳統模式縮短了65%，方案三對比傳統方案縮短了19%。

　　6 結論與展望

　　本文通過闡述R制造企業產能改造的實例，探討摩托車產業實現敏捷制造思想的基本要求和方法，并通過建立生產線改造的仿真模型，進行仿真實驗對比，提供定量分析，為摩托車產業的發展帶來了新思路，主要結論有：

　　第一，面向敏捷制造的企業實施產能改造，不再局限于單方面小范圍的調整，而是需要構建企業動態聯盟，實施流程再造，推行技術創新的一次全方位變革。為實現共贏，多個領域從計劃制定、產品實現到銷售都必須協同參與。

　　第二，面向敏捷制造的企業，產能改造的重心由傳統硬件設施的投入轉移到信息共享平臺的構建，通過信息流的快速傳遞，力求實物流的準確性和有效性，減少資源浪費。

　　第三，仿真技術為企業提供了定量的和可視化的風險預測和效果分析方法，企業可以根據實際運作情況，建立仿真模型，調整不同參數，模擬真實生產系統的運行環境，大大降低了以往僅靠定性分析進行預測的風險性。

　　本文采用仿真研究方法所得到的敏捷制造的若干實踐應用探討，對其他生產企業乃至服務企業也具有相當的現實意義和參考價值。