產品創(chuàng)新體系論文—制造企業(yè)產品研發(fā)和制造創(chuàng)新的思路和方法

產品創(chuàng)新體系論文制造企業(yè)產品研發(fā)和制造創(chuàng)新的思路和方法 制造企業(yè)產品研發(fā)和制造創(chuàng)新的思路和方法從生產制造模式的發(fā)展分析產品研發(fā)和制造創(chuàng)新機床行業(yè)計算機應用技術專家委員會陳宗舜 一、從生產制造模式的發(fā)展分析制造企業(yè)產品研發(fā)和制造創(chuàng)新在傳統(tǒng)機械制造企業(yè)中，生產制造模式有單件小批生產模式，成批生產模式和大批量生產模式。 在單件小批生產中，由于大量采用通用的機床和工藝裝備，手工操作占相當大的比重，生產的自動化水平低，加工制造產品的勞動量大，勞動生產率低。 即使使用生產率也無法與成批生產和大量生產相比，此外，由于車間、工段、小組多采取工藝專業(yè)化的生產組織形式，生產過程的平行性和連續(xù)性很差，所以生產中間斷時間也較多,所有這些因素，使生產管理復雜,即使使用ERP也很難解決單件小批生產優(yōu)化問題,影響到產品制造的生產周期延長，流動資金的周轉次數(shù)遲緩，從而使產品成本提高。 在成批生產條件下，由于產量較大，產品品種較少，生產較穩(wěn)定，有可能采用部分自動化設備、專用設備和專用工、夾、量具，手工操作的比重較單件生產小，因此降低了產品的勞動量，提高了勞動生產率。 同時由于某些生產環(huán)節(jié)是按對象原則組織生產，設備按工藝過程的流向進行排列，生產的連續(xù)性和平行性較高，各種環(huán)節(jié)的生產能力是依據(jù)主要的重復生產的產品來計算，所以它們之間的比例關系也比較合理，生產過程的間斷時間相應地減少，所有這些，都為縮短產品的生產周期，加速流動資金周轉和降低產NC機床和加工中心，勞動品成本創(chuàng)造了一定的條件，成批生產的經濟技術指標要高于單件生產。 在大量生產中，由于廣泛地采用高效率的自動化、半自動化設備、專用機床和專用工藝裝備，生產的自動化水平高,手工操作的比重減少到最低限度，為提高勞動生產率和降低產品勞動量創(chuàng)造了有利條件。 從上分析，企業(yè)的技術、經濟效果遵照批量法則，圖1說明了成本與批量的關系。 成本成本線曲批量圖1.成本與批量的關系另一方面企業(yè)的生產制造模式類型取決于產品數(shù)量和生產的穩(wěn)定性、重復性。 而采用什么樣的品種輪換方式、確定每種產品的批量多大，這是一個組織生產的具體方式、方法問題。 美國的福特汽車公司曾經創(chuàng)造了少品種、大批量、高效益的生產組織方式，這種生產組織方式在大量生產的企業(yè)中沿用很久。 被認為是最優(yōu)越的方式。 但是日本的豐田汽車工業(yè)公司打破了舊的傳統(tǒng)，創(chuàng)造了多品種、小批量、高效益的生產組織方式，這種新的生產組織方式，不僅能更好地適應經濟形勢的變化和滿足市場需要，而且可以大大減少在制品占用數(shù)量，有效地利用工時、設備和資金。 豐田和福特都是規(guī)模很大的大量生產企業(yè)，由于組織生產的具體方式不同,豐田創(chuàng)造了多品種、小批量、高效益的生產組織方式，稱為“精益生產”。 但是在機械制造行業(yè)中,產品的品種多，結構和工藝復雜，而經濟的發(fā)展和科學技術的進步，又需要不斷地試制和生產大量的新的產品，加上用戶對產品個性化的要求,單件生產和小批量生產不但是不可缺少的,而且是發(fā)展的趨勢,這就決定了7085%機械制造企業(yè)屬于成批生產模式和單件小量生產模式。 因此研究成批生產模式和單件小量生產模式成為企業(yè)發(fā)展重大課題。 二、怎樣提高成批生產模式和單件小量生產模式國家提出用科學發(fā)展觀指導經濟工作，在國民經濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃指出，以科學發(fā)展為主題，以加快轉變發(fā)展方式為主線，把結構戰(zhàn)略性調整作為主攻方向。 產業(yè)結構的改變不但要發(fā)展高科技產業(yè)、附加值高的產業(yè)，對傳統(tǒng)產業(yè)的改造和提高也是重要和必須的，目前我國已是機械制造大國，但還不是制造強國，尤其是單件、中小批量企業(yè)，處于低效益、高成本運行狀態(tài)，在國民生產總值中占相當大的比例，為此引導這些企業(yè)進行產品結構的改造的同時必須進行生產制造模式改造。 由于機械制造企業(yè)70%85%屬于單件、中小量生產模式，所以這不是個別行業(yè)的事，如何既運用市場規(guī)律，又發(fā)揮各級政府宏觀調控的機制，促進大量的單件、中小批量企業(yè)改變落后的生產模式，這是“十二五規(guī)劃”的重要內容。 據(jù)最近報道，已有一些企業(yè)正在對制造模式進行變革，如大連機床集團，盡管近幾年來，大機一直在加大產品結構、產品水平、管理模式及制造模式的調整，但由于生產始終處在一個滿負荷的狀態(tài)，一直沒有騰出手來進行制造模式的調整。 全球經濟危機的影響還未完全顯現(xiàn)的時候，大機已經敏銳的感覺到，調整的機會來了，因此從大刀闊斧地向傳統(tǒng)制造模式挑戰(zhàn)。 縱觀世界機床業(yè)，哪怕是再先進的國家，機床的生產自古都是采用人工操作。 而大機恰恰在成功的實施了主要產品設計、生產的規(guī)?；?，對傳統(tǒng)的機床制造理念和制造模式進行了近乎顛覆性的變革。 用一句簡單的話概括，就是用汽車的大批量制造生產模式生產機床。 大連機床集團總工藝師姜偉這樣解釋所謂的用汽車制造模式來生產機床所謂制造模式的轉變，就是應用批量生產模式，將大機自產的高精、高效的設備，以集成化、信息化的手段集合起來，組成加工和裝配自動線，實行流水線作業(yè)。 也就是說，從機床的毛坯件上線到出成品，都是在線上高效運行。 這種制造模式的轉變不僅大大減少了用工數(shù)量，提高了生產效率，降低了生產成本，更重要的是極大地提高了產品精度和可靠性。 據(jù)了解，目前大連機床的車床和數(shù)控機床產品的裝配已經完成了制造模式的改變，全部“上線”，其生產效率令同行業(yè)瞠目過去該集團車床分廠“上線”以后，現(xiàn)在只有400多人，一天最少出150臺。 讓大機又賺了個盆溢缽滿。 今年大機又投巨資，在瓦房店車床生產基地上了兩條生產線，一條加工線，一條裝配線，也就是比汽車生產線還要先進一步（汽車生產線只是用于裝配），這兩條線全部轉起來后，毛坯進去，出來的就是產品。 制造模式的轉變不僅大大提高了生產效2800多人，一天最多出90臺車床，率，降低了生產成本，更重要的是極大地提高了產品精度。 目前大連機床的主導產品絕對是市場的主流產品，用戶非常認可，因為從自動線上下來的產品沒有誤差，而且能及時滿足用戶的需求。 再如北京一機集團，在信息技術應用上一直處于制造業(yè)領先地位，獲得但企業(yè)效率之顯著提高還在引進日本、德國、法國等制造業(yè)先進國家的技術和管理技術中、通過學習，北一對現(xiàn)代化、世界級機床企業(yè)的理念、發(fā)展模式和組織框架都有了深刻的理解。 在北大隈工廠在實現(xiàn)產品設計模塊化基礎上，應用了批量定制生產模式，改變過去單件小批制造生產模，使過去北一制造1臺寬度5米的重型龍門銑床需要3年，現(xiàn)在一個月就能出產2臺，效率之高令人咋舌。 這種速度的背后，是十年扎實的轉型變革。 員工由xx年的6000人減少至不到人，管理部門通過兩次調整由50個縮減為9個。 人均勞動生產率從對比展示了制造模式轉型的效果。 CIMS項目國際大獎，200078萬提高到160萬，鮮明的通過以上二企業(yè)實踐，對成批生產模式和單件小量生產模式改變采用先進生產制造模式是可行的而且是有效的。 三、批量定制（MC）生產模式的基本理論和方法大體上說，批量定制生產主要是基于以下理論和方法得以實現(xiàn)其目標的如圖2，圖2上半部說明了批量定制生產把大批量生產中的優(yōu)點和單件、小批生產中的優(yōu)點結合起來。 中半部說明了批量定制生產基本內容，下半部說明了批量定制生產模式必需有信息技術的支持。 圖2.圖批量定制生產的基本理論和方法圖3.批量法則概念的發(fā)展1批量定制生產模式的產品研發(fā)和制造方法1）批量法則概念的發(fā)展。 傳統(tǒng)的批量法則中的“批量”是指產品批量，但是由于經濟的發(fā)展和科學技術的進步，需要不斷地生產大量的新的產品品種，而且用戶對產品個性化的要求的提高,就決定了70%85%機械制造企業(yè)屬于成批生產模式和單件小量生產模式，怎樣應用批量法則提高成批、單件小批生產企業(yè)？分析企業(yè)組織生產最基本的是組織工序生產，在工序生產的基礎上再組成零部件，最后成為產品。 所以產品批量可分解為零部件批量，更可分解為工序批量。 圖3是批量法則概念的發(fā)展，圖中成本可分解為產品成本、零部件成本與工序成本；批量本可分解為產品批量、零部件批量與工序批量。 這樣在成批生產模式和單件小量生產模式企業(yè)中雖然不可能形成大批量生產企業(yè)的產品批量需求，但可按批量法則概念的發(fā)展，組織零部件批量與工序批量生產從而獲得批量生產的優(yōu)點。 圖4.批量定制生產的產品設計的模型圖5.批量定制生產的產品設計過程2）批量定制生產模式的產品研發(fā)模式 （1）產品信息的繼承性，盡管不同定制產品在外形和功能上有一定的差異，但它們中的某些部件具有一定的相似性，這樣就可以充分利用成組技術的原理與方法，對已經經過生產實踐考驗的產品信息，繼承以往的產品信息、制造工藝信息，提高產品的一次成熟性；同時，一個新產品的設計不再需要從零開始，大大縮短了產品設計周期。 充分利用產品功能及結構相似性發(fā)展多種的模塊化技術，包括部件共享模塊技術(Componentsharing modularity)，部件交換模塊技術(Componentswapping modularity)，主件適應模塊技術(Cuttofit modularity)，添加模塊技術(Bus modularity)，組合模塊技術(Sectional modularity)等。 （2）開發(fā)設計過程重組。 一般的普遍被設計人員接受的設計方法，是基于功能的設計方法，并且每設計一個新產品將是獨立和全新的，而批量定制強調的不是設計新零部件而是應用成熟零部件（模塊）組合新產品，它對關鍵的過程進行分析和重組，以便將以前被人為隔開但又相互關聯(lián)的活動組合起來。 批量定制生產的產品設計包括兩個大的部分全新產品開發(fā)和定制產品開發(fā)。 全新產品開發(fā)根據(jù)對市場的預測和工廠的實際能力的分析，進行新產品和標準模塊的設計，這一過程需要有長遠的預見性和創(chuàng)新性，同時也有一定的風險性，它的成敗將很大地影響企業(yè)的命運；定制產品設計則是一種常規(guī)設計的組合，主要根據(jù)合同中顧客需要的具體需求選擇適當?shù)牧悴考M合產品，并按具體的參數(shù)對標準模塊進行變型設計，圖4是批量定制生產的產品設計的模型。 圖5是批量定制生產的產品設計過程。 圖6是批量定制生產模式的產品研發(fā)示意圖。 圖6.批量定制生產模式的先進產品研發(fā)圖7.模塊化產品結構為批量定制創(chuàng)造條件 （3）產品結構的通用化、系列化、標準化與模塊化，按產品信息的繼承性，批量定制生產模式的產品研發(fā)模式，傳統(tǒng)的產品結構向通用化、系列化、標準化與模塊化發(fā)展，為批量定制創(chuàng)造條件，圖7是通用化、系列化、標準化與模塊化產品結構為批量定制創(chuàng)造條件示意圖。 2應用信息技術實施批量定制實現(xiàn)企業(yè)兩化深入融合批量定制是先進制造技術，信息技術是實現(xiàn)先進制造技術的支撐技術，應用信息技術實施批量定制正是企業(yè)兩化深入融合的體現(xiàn)與目標。 1）用PDM實現(xiàn)批量定制產品開發(fā)制造新模式深入PDM應用改變產品設計模式，是改變經濟發(fā)展模式的重要技術支持。 第一代PDM產品，以圖檔管理為主。 圖檔管理、設計流程管理對企業(yè)來說是不可少的工作，但不能改變企業(yè)生產制造模式，其實二十世紀九十年代后期PDM已由以圖檔管理為主發(fā)展為企業(yè)信息集