21世纪制造业面临的挑战与发展方向

21世纪制造业面临的挑战与发展方向

黄德中

绍兴文理学院机电系,浙江绍兴 312000

摘要:对我国制造业信息化方面存在问题进行讨论,就制造业面向21世纪面临的挑战及发展方向做了综合评述,从五个方面论述了本学科的发展方向;1)制造业,正从传统的中间系统向两头延伸。一方面向以产品设计为代表的微观世界延伸;另一方面向以供应链管理及全球环境等为代表的超大规模系统延伸;2)制造业含义由过去指制造工艺过程延伸到经营管理业务和决策过程;3)具有环境意识的制造业工程;4)制造业的动态化与批处理化;5)系统集成。关键词:制造业;信息时代;发展方向

中图分类号:TH-103 文献标识码:A 文章编号:1001-2265(2003)04-0001-03

Challengesanddevelopingtrendsofmanufactureforinformationepoch

HUANGDezhong

Abstract:Thisisareviewforthechallengesfacedbymanufactureindustryanddevelopingtrendsinthenewcentury.Thenfivedevelopingtrendsofthedisciplinearesummerized,theyare:1)manufactureindustryisextendingfromtraditionalmid-systemtowardstwoends;2)manufactureindustrycontentsareextendingfrommanufacturetowardsbusinessdecisionmakingprocess;3)towardsconsideringtheenvironmentimpactinthemanufactureindustry;4)towardsdynamicmanufacturesystems;5)towardssystemintegration.Theinproblemsmanufactureindustryinformationizationarediscussed.Keywords:manufactureindustry;informationepoch,developingtrends

Erikson说/今后没有一个单独企业必须从接受定单,制造产品,运交分销商,管理仓贮,维修设备到新建装置,都从头到尾自己来做。0因为Internet的快速发展,公司之间通过电子业务紧密地联结成联盟,即使不在一个城市,甚至不在一个国家,也能实时地协同工作。

电子业务是网络经济的核心,它将各种生产要素都变成信息,并使它们在网络上流动,即用信息流代替了人员流、物质流、能量流、资金流、知识流等等在网上综合集成起来,进行/拟实的0(Virtual)生产、流通及交换等经济活动,从而指挥各种实际的生产要素进行组合并运行。其目标是创造性地、智能性地响应和满足市场动态需求。要达到这个目标,一方面要优化一个公司的内部业务过程;另一方面也要涉及在一个供应链的上游公司和下游公司之间的业务过程。其前提是改进信息基础设施和实现业务过程重组(BPR),以消除信息流通和共享的障碍。也就是实现企业的数字化和网络化。

企业在这个信息化的方向上发展,一方面要实现制造过程的自动化;另一方面将企业间的电子商务(e-Commerce)与企业内部的电子业务联系起来,逐渐实现虚拟化。正如哈佛大学商学院的雷波特和斯威克拉教授指出:/今天每一项商务活动都是在两个世界里完成的:一个是有形世界中管理人员能看到和触摸到的资源;另一个是由信息构成的无形世界。0也就是说,要想在竞争中取胜,必须学会在实物有形世界和信息虚拟世界这两个世界中打交道的本领。图1表示了这种企业虚拟化的发展阶段及趋势。

所以,一个过程工业企业如果只着眼于自己的制造过程,即使能制造出一流的产品,并不意味能获得领先的市场份额。市场竞争已不再是一个企业同其它企业之间的竞争,而已成为一个供应链(价值链)联盟与另一些供应链联盟之间的竞争。

1 引言

我国现在已成为一个制造大国,但还远不是制造强国,准确地说,目前还只是中低档商品的世界制造工厂。制约我国制造业发展的主要因素是新产品开发能力低下和管理粗放。随着知识经济的迅猛发展和全球经济一体化进程的加快,尤其是我国加入WTO,这些制约因素将使我国制造业在日益激烈的市场竞争中处于越来越不利的地位。

中国的制造业面对这巨大的差距,要想实现跨越式的发展,不是没有可能,历史的契机目前就在我们的眼前)))遵循现代管理理念、利用信息技术构筑企业信息化平台,提高企业的设计、制造、生产、经营、管理、决策的效率和水平,从而提高企业经济效益和市场竞争力。

2 21世纪制造业的发展动向

2.1 由于信息技术的高度发展和经济全球化趋势,制造业正在向数字化、网络化发展,以制定过程自动化为核心的CIMS向全价值链自动化和优化的方向发展

21世纪的制造业要生存,就不可能全方位地去竞争,只能保持并发挥自己的核心竞争力,所谓核心竞争力指的是企业获取、配置资源,形成并保持竞争优势的能力,这包括两个方面:一是企业获取各种资源或技术,并将其集成、转化为企业的技能或产品的能力;二是企业组织并协调各生产要素,进行从原材料采购、供应、运输、仓贮、生产、配送、市场开发、销售及售后服务,使各个环节均处于优化组合、高效运转的能力。

核心竞争力首先取决于知识,而不是基于产品。而且最好的公司其目标也只能定位于价值键上的两个或三个环节,在这些环节上自己是最强的最好的,而将自己不擅长的环节业务/外包0(Outsourcing)出去。正如AMR咨询公司制造策略部主任

2.2 可持续发展要求21世纪的突出主题,这将促使制造企业

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种选择要求根据市场需求开发新产品,这种产品寿命不长但要求上市快,能够适应/按客户定单要求生产0。这里适应的规律不再是/大鱼吃小鱼0,而是/快鱼吃慢鱼0。

2.4 单一产品刚性制造系统向多产品柔性制造系统转变知识经济时代特点之一就是创造速度加快,产品的生命周期缩短,面向新产品的公司所采用的制造模式往往是柔性制造系统。这种制造系统应当以最快的速度,最高的效率随时组织现有的系统资源来生产出合格的新产品。

3 制造业面临的挑战和发展方向

3.1 制造业正从传统的中间系统向两头延伸。一方面向以产

图1 企业信息化的发展进程

由单纯追求利润最大化,转向节约资源利用,开发环境友好的产品和经济效益兼顾的多目标追求

如果说20世纪能源危机一直是困扰人类的噩梦,则21世纪节水将成为更突出的问题。早在1972年联合国第一次环境发展大会上就曾指出:/石油危机之后,下一个危机便是水。01992年联合国环境首脑会议指出:/水将成为全世界最紧迫的自然资源问题。020世纪世界人口增加近三倍,淡水消耗量增加了6倍,其中工业用水增加了26倍,但水资源并未增加。这就使20世纪末人均占有水量仅为世纪初的1/18,使将近1/3的世界人口面临水供应紧张的威胁。另一方面全世界每年排放工业废水4260@108m3,这使得可供人类在使用总量的1/3淡水资源受到污染。

我国又是一个高能耗、高污染的国家。单位产值能耗是世界平均5倍。我国加工每吨原油耗水量平均为2.37m3/t,而国际水平为0.5m3/t,也高了5倍左右。中国每年排放的SO2量高居世界第一,排放CO2量8亿吨/年,仅次于美国居世界第二,造成酸雨污染范围不断扩大,目前每年平均降水pH值低于5.6的地区已占40%左右。

造成这种态势,制造业部门无疑有重大责任。因此,节能、节水和减少污染物排放无疑是刻不容缓的任务。90年代出现的绿色制造正是希望把制造业推向节约资源并对环境友好的方向发展。此外,在工厂建设规划时按照/工业生态社区0的原理进行布置则是更为先进的可持续发展模式。此外,对环境友好的需求就是不断淘汰一些工业品,用更安全的化使物去取代它们。

2.3 按统一标准规格大宗产品制造模式向大批量个性化订制模式转变

纵观以制造工业为代表的工业企业发展历史,由于市场逐步饱和、利润下降,只有达到经济规模的大型化装置才能赚钱。这时期中虽然生产量在继续增长,但生产厂商却在减少。1985~2000年是重组、合理化和优化时期,由于不少大宗产品已生产能力过剩,边际利润已下降到5%~10%,所以要维持生存、赢得竞争,就必须外靠兼并重组,内靠信息化技术优化生产经营、实现低成本生产。

但进入21世纪后,当这种重组、改造、优化的潜力逐步耗尽之时,企业只能面临三种选择:一是仍然保留大宗产品生产,但不断采用最新的工艺及信息技术改造,使其生产成本在同行业中最低;二是转向高附加值机电光产品;三是放弃制造业。第二

品设计为代表的微观世界延伸;另一方面向以供应链管理及全球环境等为代表的超大规模系统延伸

(1)纳米科技

20世纪的最后10年诞生了纳米科技,在这个仅比分子大一点的微观世界里引发了一场新的工业革命。目前已走向实用化的是纳米材料,但纳米科技远远不只是新材料,有人称它是信息时代的核心技术,现在已经开发了纳米制造技术,这种制造技术的基本单元设备极其微小:直径只有1-2毫米的静电发动机、肉眼看不见的微型泵、微型传感器、火柴盒大小的反应器等等。

(2)供应链的动态优化

如前所述,竞争已把制造业企业组织到供应链中间去,竞争的格局由单个企业之间竞争转化为供应链组织与供应链组织之间的竞争。而这种供应链管理与企业管理有很大不同,至少可以看到以下6个差异:

空间跨度大。供应链管理常常是跨地区-跨国家的,甚至是全球性的,而企业管理则很少是这种情形。

涉及到的产品品种多而复杂。因为涉及到巨型网络,企业产品用户的用户,供应商的供应商,,。最终产品、中间物及副产品不是数以百计,可能是数以千计,甚至数以万计。

时间跨度大。因为不同实体和操作的动态学很不同,设备中物料停留时间以分钟/小时计;后勤/配送中心处理的物涉及几周时间,公司计划涉及月/年时间。

高度不确定性。如产品需求的市场因素,原料具备与否及其价格、产品质量、收率等等均有统计学上的随机性。

供应链上各个企业之间是相互协调的关系,而不是控制关系。因为每个企业均是独立法人,这就使供应链管理不确定性加大,从处理方法上提出挑战。

评价指标体系是全新的。当然,不同类型的供应链目标不完全相同,但均不能如同企业优化以成本最低/利润最大来衡量好坏。供应链最终目标是让客户满意或创新上市最快,这样的目标难以用金钱定量衡量。

表1说明用20世纪计算机集成制造系统CIMS所形式的方法难以适应21世纪供应链动态优化的挑战。

3.2 制造业含义由过去的制造工艺过程延伸到经营管理业务和决策过程

综合集成,整体优化,从管理的角度看来,有关物质、能量、资金、人员等方面的情况都可以化为信息来处理。有可能用有关企业系统各个部分及其相互联系的信息来构成一个虚拟的企业系统,在计算机上对其不同条件下的运行情况进行模拟,从而

表1 供应动态集成系统与CIMS的比较项目经济背景管理的本质集成对象集成的空间范围系统的核心手段集成的基础平台优化目标

CIMS

工业经济控制

生产制造系统

供应链动态集成系统SCDIS知识经济

协调

整个供应链(生产制造系统只是其中一环)

多个现场(对跨国公司而言是全球的)网络,特别是Inter-net/Intranet知识管理系统使客户满意/创新最快

好性,可以预料,21世纪初期必然是具有环境意识的制造业(或简称为/绿色制造0)大发展的年代。

3.4 制造业的动态化与批处理化

20世纪不论是模拟分析还是实时优化都是基于稳态为主的,但到21世纪就难以满足制造业发展要求,因为(1)制造业正在向数字化、实时化发展。(2)刚性制造系统向柔性制造系统发展,而柔性制造系统往往是批处理操作。21世纪必然向其于动态的数据校正、动态模拟、动态实时优化方向发展。批处理具有如下优点:(1)投资少,上马快;(2)柔性好,便于多产品、多型号生产;(3)改进更新容易,特别适应批量少、生产值高、品种多、变化快、上市快的产品。3.5 系统集成是本学科研究方向之一

系统集成包括制造集成、电子业务集成、管理-运行集成、企业虚拟和行业集成等等。

生产制造厂区为主

计算机实时数据库成本最低/利润最大

4 结束语

21世纪制造业的发展方向是:(1)制造业从传统的中间系统向两头延伸。一方面向以产品设计为代表的微观世界延伸;另一方面向以供应链管理及全球环境等为代表的超大规模系统延伸;(2)制造业含义由过去的制造工艺过程延伸到经营管理业务和决策过程;(3)具有环境意识的制造业工程;(4)制造业的动态化与批处理化;(5)系统集成是本学科研究重点。

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信息,2003(2):65~67

收稿日期:2002-09-30

作者简介:黄德中(1963-),男,汉族,浙江绍兴人,绍兴文理学院机电系副教授,硕士。

(编辑 李秀敏)

关注的盛会。

定于今年6月10日至13日在上海举行的/第八届中国国际物料搬运与物流技术展览会0将以与/中国国际传动与控制技术展览会0连袂登场的全新形式,更好地回报社会各界的关爱。本届展会展品范围涵盖物料搬运设备及系统、物流服务、物流技术、传动及控制技术等几大方面。除日本展团展现最新的产品技术外,来自国内外19个国家和地区的展商将云集上海,以各自的主打产品擂响这个物流盛会的开幕曲。

展览期间还将同时举行第四届物流工程论坛、中日物流技术研讨会、工业车辆发展主题报告会等活动,使展商和观众在短暂的展期内得到更多的收获。据悉,有关政府部门、行业组织、科研机构和学术团体的权威人士将应邀到会,本着全心全意为企业和用户服务的精神,共同谋划发展大计,以全面提升我国物料搬运和物流技术的整体研发、生产和应用水平。人们有理由相信,今年初夏的物流盛会将为我国物料搬运和物流技术的发展与提高抹上浓重的一笔。

得出最优的集约化方案,而核心是建立软技术(管理技术)与硬

技术(制造技术)联系的模型。

软技术模型包括采购模型(如资源分析、采购成本及合同等),制造模型(如研究、设计、建设、运行、维护等),营销模型(如产品分析、竞争对手分析、用户服务等),管理模型(战略计划、决策、财务、人事、环境、法律法规等);硬技术模型包括物性模型、产品模型(如产品规格、性能等),生态模型(如废弃物的处理及排放,对环境影响等)及过程模型(如单元操作模型、装置模型、全厂模型等)。

作为工业企业信息化理论指导的制造业只注重生产过程的物料流、能量流的处理已不够了,还必须注意结合经营管理业务中的信息流、资金流,也就是说,不仅要在企业内部将工作过程、人的参与以及二者间的相互作用,软技术与硬技术相互作用综合集成起来,还要将企业本身与其生存的环境相结合。这种系统技术和管理科学的综合集成包括三个方面:系统内部的集成,系统与环境的集成和系统内外有关信息与人的经验和知识的集杨。通过综合集成来实现过程企业乃至整个供应链的整体优化和可持续发展。这三个方面又是密切相互联系相互影响的,只有通过模型才能较好地反映这些联系和影响。3.3 具有环境意识的制造业工程

可持续发展的要求对过程系统工程提出了全面的挑战,要求从设计、操作、优化控制乃至教学等各个方面都要考虑环境友

物流盛会精彩纷呈 服务行业全心全意

现代制造业的迅猛发展激发了全方位的市场竞争;竞争唤醒了人们对物料搬运和物流技术重要性的意识;清醒的企业则义无反顾地通过改造或重建物料搬运和物流系统来提高自身的竞争力,从而赢得市场。作为人国最大的工科学会)))中国机械工程学会非常重视物流技术及相关技术的研发和应用,并以不同方式,全方位多层次地组织了大量的学术交流、技术引进和产品推广工作,取得了良好的社会效益和经济效益,尤为突出的是连续七年成功举办了中国国际物料搬运及物流技术展览会,创立一个专业展览会的良好品牌。

多年来,该展览会为推动我国现代物流技术的应用和发展、促进中国和世界各国、各地区的经济技术合作做出了积极的贡献。该展会集新技术介绍、产品展示、学术交流和战略研讨等活动内容于一体,在有限的平台上营造了一个广博的交流空间,使得制造商、研发机构和用户得以在此产生共鸣。经过数年精心打造,这个历史最悠久的物流专业展已经从成熟日趋精品化,成为业内每年不可或缺的、备受

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