企业柔性制造系统的战略管理，本文主要内容关键词为：柔性论文,战略管理论文,系统论文,企业论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：F273 文献标识码：A 文章编号：1002-5766(2005)12-00-07
全球化生产给制造企业的生产经营带来了巨大的挑战：产品的生产周期缩短，产品更 新加快，产品的生产由少品种大批量向多品种小批量甚至是单件生产的生产类型过渡， 产品上市时间缩短，产品质量要求日益提高，产品成本日趋降低，产品的售后服务日趋 完善，传统的刚性制造系统已经不能适应这种多变市场的实际需求。这一切都迫使工业 界努力寻找一种具有高柔性、高生产率、高质量和低成本，能够快速响应市场需求的产 品零件加工制造系统，柔性制造系统正是在这种情况下产生的。
一、柔性与柔性制造系统
柔性制造系统的出现，是相对于1968～1973年期间英国、日本出现的机械工业刚性自 动化而言，它融合了物料流、能量流、信息流而具有对工件品种和批量变化的自动响应 能力。一般情况下，柔性是指能快速而且无耗费地适应新形势或环境变化的能力，即系 统适应内外部环境变化的能力。柔性可以从两个方面来进行表述：一是系统适应外部环 境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量：二是系统适应内部变化的能力 ，可用在有干扰情况下系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望之比来衡量。
国内外关于柔性制造系统的定义很多。例如，美国国家标准局把柔性制造系统定义为 ，有一个传输系统联系起来的一些设备、传输装置，把工件放在其他联结装置上送到各 加工设备，使工件加工准确、迅速和自动化，由中央计算机控制机床和传输系统，柔性 制造系统有时可以同时加工几种不同的零件。
国际生产工程研究协会指出，柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统，在最少人 的干预下，能够生产任何范围的产品族，系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品 族的限制。
我国国家军用标准则定义为，柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算 机控制系统组成的自动化制造系统，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产 环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。
由以上几种定义可以看出、柔性制造系统是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机 控制系统组成的，并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统 。具有以下几个特征：(1)生产设备的零件、部件可根据所加工产品的需要变换；(2)能 够根据需要对加工产品的批量迅速进行调整；(3)对加工产品的性能参数可迅速改变并 及时投入生产；(4)可迅速而有效地综合应用新技术；(5)对用户、贸易伙伴和供应商的 需求变化及特殊要求能迅速做出反应。
日本专家曾经预言，21世纪，包括中小型企业在内，若企业不使用柔性制造系统将失 去产品的竞争力，甚至无法维持企业的自身生存。柔性制造系统之所以能够迅猛发展， 是因其集高效、高质量及高柔性三者于一体，解决了近百年来企业生产过程中中小批量 和大批量多品种生产自动化的技术难题，因此，柔性制造系统的问世与发展是机械制造 业生产与管理中的历史性变革。
为了应对国际现代化生产制造技术及市场竞争环境的挑战，我国有一些企业也引进了 柔性制造系统。但国内一般观点认为，这种实践主要是把计算机控制系统集中应用到工 业生产的过程。实际上，柔性制造系统不仅是生产控制技术的创新，更重要的是管理组 织系统及企业管理思维的创新。因而，企业的现代柔性制造系统，还应该包括以下几个 方面：(1)时刻关注市场需求，了解顾客需要；(2)推广模块化与标准化，加强设计与制 造的紧密结合；(3)在生产过程中实行连续的质量保证体系；(4)建立灵活的自主管理小 组；(5)及时生产及零库存管理；(6)加强供应链管理的一体化，缩短生产者、供应商与 消费者在时空上的距离。
由此可以看出，柔性制造系统的柔性主要来源于对生产组织和技术应用环境的改进， 而不仅仅是技术能力的增强。柔性制造的实质在于，通过对生产过程的有效管理与组织 ，能够消除浪费，提高效率，保证对市场变化作出及时快速的反应。
二、柔性制造系统的复杂性分析
从以上柔性制造系统的特征可以看出，柔性制造系统是一个有人参与的、开放的、具 有信息反馈功能的复杂的现代企业生产系统，其内部各个生产单元之间、柔性制造系统 与企业外部环境之间存在着相互影响、相互渗透的非线性相互作用关系；而人是企业柔 性制造系统中最为重要的一个组成部分，人的意识特别是生产管理决策者和技术创新者 的意识在整个系统的运行过程中起着非常重要的作用。这些因素都导致了企业柔性制造 系统整体状态行为具有一定的多样性和动态复杂性。因此，需要我们改变以往的思维定 势，突破传统的管理方式、方法的限制，创立新的管理范式，使企业的柔性制造系统能 适应复杂的、不确定的内外部环境。
普利高津(I·Prigogine)的耗散结构理论指出，一个远离平衡区域的开放系统，通过 不断地与外界环境交换物质、能量和信息，一旦系统的某个控制参量变化达到一定的阈 值时，通过涨落，系统发生“突变”，就有可能由原来的混乱无序状态转变为一种时间 和空间及功能上有序的新结构——耗散结构，它要不断地与外界交换物质、能量来维持 其有序状态，提高系统的自组织程度。
当然，一个系统并不是在任何情况下都能形成耗散结构，它的形成至少应满足3个条件 ：一是系统必须是远离平衡态的开放系统，它是系统形成和发展的基本条件。孤立系统 和封闭系统不可能发生由无序到有序的自组织现象；二是系统存在涨落，它是推动系统 跃入耗散结构分支的诱因，起着“触发器”的作用；三是系统内部必须存在非线性相互 作用的动力学机制，它是推动系统从无序向有序演化的内部动力。通过对企业现代柔性 制造系统的分析研究发现，企业的柔性制造系统基本上能够满足形成耗散结构的上述3 个条件。
1.柔性制造系统是一个远离平衡态的开放系统
开放性是系统形成有序结构的必要条件。系统只有与外界进行物质、能量和信息交换 ，才有可能引入足够强的“负熵流”，不断抵消系统内部熵的产生，使系统总熵减少， 形成一个“活”的有序结构。企业柔性制造系统的开放性表现在以下几个方面：(1)柔 性制造系统本身就是企业的一个生产制造系统，是一个投入各种原材料，生产出满足市 场需要、符合顾客需求产品的过程。要不断地吸收外界的能源、原材料、劳动力、技术 、需求信息等，同时不断地输出产品、信息等各种要素。(2)企业柔性制造系统的发展 受市场需求和企业的生产计划的影响，如受不同的生产批量和产品更新周期的影响，柔 性制造系统的扩展速度会不同。(3)柔性制造系统作为企业系统的子系统，一方面要受 企业发展战略的制约，同时，柔性制造系统运行效率的高低也会影响企业的竞争发展战 略。(4)柔性制造系统的各个组成单元及子系统之间也存在相互的沟通、协调与配合。
企业柔性制造系统的这种开放性，使柔性制造系统可能形成一个有序的系统，但是却 不能保证一定能够达到有序。因为一个复杂开放系统在从外界吸入“负熵流”的同时， 也可能得到“正熵”。但是，正熵不但不会使系统形成耗散结构，相反会加速企业柔性 制造系统的无序化进程，最终导致企业柔性制造系统的崩溃，即不能充分发挥先进制造 系统的技术优势。所以，要注重控制系统的开放条件，尽量减少柔性制造系统内部各组 成部分的“摩擦”和各种不利因素的流入。此外，在不同的时期和不同方面，企业柔性 制造系统的开放性也应有所侧重和不同，因时制宜。
2.柔性制造系统的内外部之间存在涨落现象
普利高津曾经指出，“涨落导致有序”，这一特征是系统进行演化的内部诱因。当系 统演化到某一临界点附近时，某种微小的涨落就可能会通过非线性相互作用被放大为影 响系统整体运动的巨大涨落，此时，系统就会失去稳定，有可能形成新的有序结构。如 柔性制造系统各组成单元之间协调程度的高低；生产操作人员技术水平的发挥和素质的 高低；市场需求的变化和产品结构、品种的调整等。同时，柔性制造系统的扩展或新的 生产设备的投入，控制或传输系统的改进升级，供应链的变化等，都有可能通过企业柔 性制造系统内部的非线性作用而被迅速传递和放大，形成所谓的“巨涨落”，从而使企 业柔性制造系统发生变化，形成新的有序结构。现代企业的柔性制造系统是一个有人参 与的复杂人机一体化系统，因此，可以发挥人的主观能动性，人为地创造一些有利的“ 涨落”，使柔性制造系统向有序度高的系统演化，提高企业的生产应变能力。
3.柔性制造系统内部各单元之间存在非线性相互作用动力学机制
柔性制造系统内部存在各种正反馈的倍增效应，会使系统自我放大，并逐渐远离原来 的平衡态；同时，也存在限制增长的饱和负反馈，也可能不会使某些量无限制地增加， 而将系统限制在一个有限范围内，最后达到某个稳定的极限环上。因此，系统从无序态 向有序态的转变是正负反馈非线性机制综合作用的结果。柔性制造系统作为企业系统的 子系统，处在各种不同因素的综合作用下，而且各种因素之间互相制约和渗透，使得柔 性制造系统的各个组成单元之间存在非线性的相互作用。
从上面的分析可以看出，企业的现代柔性制造系统是一个动态、开放、非线性的复杂 人造系统，满足形成耗散结构的基本条件。但是，上述条件仅仅是系统形成耗散结构的 必要条件，而不是充分条件。根据国内外制造企业已建成柔性制造系统的运行实践经验 ，可得出这样的结论：为了使企业的柔性制造系统从落后状态(如生产效益没有达到预 期设计目标)快速达到先进状态(如效益完全发挥、快速响应需求等)，必须采用自组织 的方式。一方面，企业必须不断改革一体化的供应链，改革生产管理模式，以保证柔性 制造系统与系统外界环境进行物质、能量和信息的交换，从而获得足够的“负熵流”； 另一方面，柔性制造系统本身必须不断地适应环境的变化，进行内部自我调节，减少系 统内部“正熵”的产生，增强内部各个子系统间的协同作用，提高自组织能力。因此， 为了提高企业柔性制造系统的功能效益，进行系统扩容升级时，要重视自组织理论在生 产管理上的应用。
三、利用自组织理论对企业柔性制造系统进行柔性战略管理
自组织理论认为，系统内部各要素在进行物质、能量和信息等交换的耦合中，彼此相 互约束、协同放大，这种非线性相互作用机制是系统演化的根本内在动力。目前，企业 柔性制造系统的自组织运行机制主要通过自动加工系统、物流系统、信息系统、软件系 统和人力资源这几个要素间的非线性相互作用实现，因此，为了提高企业柔性制造系统 的运行质量，关键是要改善它们之间非线性相互作用的机制，通过柔性战略管理提升柔 性制造系统的高效性，适应市场竞争的需要。
1.柔性战略及其特点
所谓柔性战略，是指行为主体为更有效地实现其战略目标，在动态变化的环境下主动 适应变化、利用变化甚至制造变化，以提高自身竞争能力和完成战略任务能力而制订的 行动计划、战略任务和相应的战略措施。
柔性战略具有以下几个特点：(1)柔性战略强调利用变化和制造变化来提高竞争力，形 成新的竞争优势，而不仅仅是适应环境的变化。由于现代竞争条件下环境变化的混沌性 和不可预见性，从而更增加了柔性战略管理的重要性和复杂性。(2)柔性战略强调战略 的博弈性而不是战略的计划性。随着技术和经济变化速度的加快和顾客需求的多样化， 行为主体面临的环境越来越不稳定，而且还必须面对众多竞争对手的复杂多变的竞争过 程。战略的博弈性更强调组织在充分考虑竞争双方在博弈过程中选择可行的行为规则， 以及在由这些规则的不同组合所形成方案之间的调整、选择的转换能力和在全新规则条 件下有效运行能力的形成。(3)柔性战略强调通过战略设计获取更多的行动机会，并保 证有足够的选择来应付各种局面，而创造机会、把握战略的时机、快速反应就成为柔性 战略的核心内容。它强调机会导向和如何设计有利的博弈态势。(4)柔性战略同时关注 战略的转换效率和转换成本。柔性战略是组织在动态环境下保持自身的主动性、灵活性 和博弈性而采取的战略。因此，要保证能在不同的竞争状态之间快速灵活地转换和较低 的转换成本。(5)柔性战略是与企业先进、适用的柔性生产系统和管理及组织的柔性相 互配合依存的。
2.柔性战略管理的实现途径
柔性战略管理主要侧重于战略的实施。为了确保战略的实施效果，需要创造一种和谐 的环境，合理选择资源、能力、组织、生产、文化等要素，并进行有机整合、相互协调 ，从而支撑和促进柔性战略的实施。
(1)柔性制造系统的柔性思维方法。柔性制造系统柔性思维方法就是运用系统的观点来 关注企业的整个生产制造过程，对企业的整个生产制造过程都进行控制。也就是说，把 产品的生产过程，从市场需求开始，到原材料上线加工，一直到生产出完整的产品，直 至进入市场，作为一个连续的不间断过程加以考察，分析各工序之间的联系，尽量减少 各工序间的不必要的浪费，尽量减少在制品数量，使全部生产过程处于一定的控制规则 之下运行。采用这种柔性思维方法，可以使企业的柔性制造系统适合中国的国情和迎接 制造市场的挑战，对提高企业竞争力具有积极的促进作用。
(2)利用资源分配的复杂化扩展创新空间。柔性制造系统所涉及的不仅仅是加工制造过 程，而是整个企业的所有活动，并要求企业生产经营活动中所耗用的一切资源都能满足 柔性制造的要求。如何提高资源及资源配置的柔性，实质上是柔性制造环境下企业管理 的核心。所谓资源，就是企业在达成目标的过程中，能够管理和支配的一切有形或无形 的东西。企业资源的柔性就是资源对变化作出反应并满足多种不同作业任务要求的能力 。柔性制造要求企业的全部设施和装备等能以最短的时间和最少的运营资金对多变的市 场作出快速反应，满足用户的需要，实现企业的目标。
随着经济和科学技术的发展，以及人们消费需求结构的优化提升，企业配置资源的能 力出现复杂化的趋势。柔性制造系统要求企业的资源、能力配置过程又趋于复杂，这是 因为现代企业资源、能力配置过程不仅仅是生产过程，企业资源、能力配置的成功也不 仅仅取决于生产时的效率和优化，更重要的在于产品或服务为社会所认可，为消费者所 接受。同时，在生产中包含着大规模的生产与消费丰富多样的个体需求的矛盾，企业生 产需要靠销售来支撑，这些不仅仅与企业内部的资源、能力有关，也与复杂的外界博弈 过程相关，而且外部的变动如市场的变化还要影响企业内部的生产过程。因此，要求利 用企业资源能力配置的复杂化总趋势扩展企业利用变化的创新空间。资源的利用应具有 多样性和适用性，不仅要保持和增加现有资源的柔性，而且要与企业能力结合，挖掘新 的资源，提高现有资源的价值。
(3)建立适应柔性制造系统的柔性组织。组织的柔性包括组织结构柔性和组织管理柔性 。企业的柔性制造系统是一个开放的、复杂的且不断与外界进行着物质、能量与信息交 流的自组织系统，它要求组织结构不仅要满足生产目标的要求，还要能够适应环境的变 化，以促使系统功能的提高。组织结构是组织各项目标得以实现的基本保证，决定着企 业的生产业务流程，而不同的生产业务流程又决定着组织的效率和效果。因此，组织结 构决不应该静止不变，应该建立一种与需求导向型生产方式相匹配的柔性组织结构，以 流程为核心来设计组织结构，提高系统的效果和效率，适应环境的变化。
组织管理的柔性是指组织内部对人的管理及各组成单元的沟通，以适应变化或超前行 动的管理制度、程序及方式方法所具有的灵活性。组织管理的柔性在很大程度上反映了 组织创新的能力及其有效性。企业的柔性制造系统是一个复杂的开放性系统，系统的各 个组成部分之间是一种非线性的关系，在当前市场需求多变的经济背景下，这种非线性 体现在以下两个方面：第一，个体投入的精力与产生的绩效是一种非线性关系；第二， 个体功能的总和与总体的功能呈现非线性的关系。所以，对组织的管理也应当实行非线 性的柔性管理，要求组织必须放弃僵化的严格管理，又要摒弃无所事事的混沌状态。
(4)建立柔性制造系统自组织运行的协同机制。哈肯(Haken)认为，系统由无序到有序 的关键不在平衡、非平衡或者离平衡态有多远。关键在于组成系统的各子系统在一定的 条件下，它们之间的非线性作用、相互协同和合作，自发产生有序结构，强调协同是系 统产生有序结构的直接原因，协同是任何复杂系统本身所固有的自组织能力。系统序参 量之间竞争与合作中的相干性使有些系统可能自发地发生突变，产生宏观的、空间的、 时间的或功能的整体有序结构。运用协同学的支配原理，合理确定企业柔性制造系统发 展的序参量，并在各序参量之间建立协同运行机制，使系统内部各要素之间相互制约、 相互耦合，形成正负反馈环，产生协同效应，将系统内原来有序度低的各要素变成有序 度高的“自组织”动态系统。系统一旦形成协同机制，就会减少摩擦、降低损耗，具有 较强的适应性、较大的内聚力、吸引力和灵活应变力，形成内外互利的良性循环，使系 统的整体效益最大化。建立协同运行机制可以从以下几个方面进行：第一，制造过程与 制造管理过程的协同与竞争；第二，市场需求与企业柔性制造系统战略目标的协同；第 三，系统各单元之间的协同；第四，系统目标与各单元目标的协同。
(5)建立与柔性制造系统相适应的企业柔性文化。企业文化是企业柔性战略管理的核心 ，任何战略都必须规定组织的使命和蓝图，并在相应的文化氛围中来实现。企业文化引 导企业经营战略的定位并指导经营战略的实施，如何减少由企业文化给柔性战略带来的 障碍，并利用企业文化推进组织目标的实现，是企业柔性战略管理中必须解决的重要问 题。企业文化是企业体系中最难以改变的东西，不可模仿性较高，一旦它有助于形成组 织的优势，就是一个巨大的力量，可以成为组织的核心力量。柔性文化具有较强的宽容 性和适应性，能够与现有企业文化达到一定的和谐。同时，它鼓励创新和组织学习，为 组织战略目标的实现提供了前提条件。
(6)建立与企业柔性制造系统相对应的柔性决策机制。决策是组织管理活动中的一个重 要环节，决策质量的优劣，会直接影响到组织的发展，甚至是关系成败的因素。在企业 柔性制造系统的运作管理过程中，遇到的决策问题常常是非结构化、半结构化、信息不 充分的情况。传统的基于完全理性的、刚性的、结构化的决策过程不适应柔性制造系统 柔性管理的需要。因此，必须改善传统的决策机制，建立适应新情况的柔性决策方法。
柔性决策是在有限理性基本前提假设下的决策。与传统决策过程相比较，主要具有以 下特点：第一，参与决策的决策者是有限理性的。每个决策者掌握的信息常常是不充分 的，决策者可以接受一定范围内的取值，并在此范围选择尽可能满意的结果，决策目标 是柔性的；第二，决策者的偏好是柔性的。针对决策的目标，随着决策过程的进行，决 策者的看法和观点会做出调整；第三，决策的约束条件是柔性的。随着外界环境的变化 与决策过程的进行，约束条件也会发生变化；第四，柔性决策的目标是得到满意解。在决策过程中逐步放宽约束条件，尽量使决策结果与实际问题相吻合。
生产管理者对柔性制造系统进行柔性战略管理以应对市场竞争环境的不确定性，两者 之间的对应关系如表1所示。上海第二纺织机械股份有限公司对柔性制造系统进行柔性 管理后取得的显著成效如表2所示。
表1 不确定因素下的柔性战略管理与柔性制造系统
不确定因素 战略目标 柔性制造系统的柔性化范围
产品种类 多品种生产线 混合，即用较短的设备调整时间来处理 多种产品的生产
产品生命周期 产品创新 转换，即快速提供新的替代产品
产品特性 对用户特殊需求的回应 修改，即对给定产品实施最小的设计更新
产品需求量市场份额 数量，即适应产品需求量变化的能力
设备停工期用户的约定日期给定新的路线，即调整设备的使用顺序
原材料的属性 产品质量 原材料，即处理各种非预期投入的能力， 减少质量问题
其他不确定性因素 战略的适应性 敏感性，即随时准备改变以上几个方面
表2 上海第二纺织机械股份有限公司实施生产系统柔性化后的效益对比
每年 1991年与1988年相比(%)
工时利用率/% 利润/万元 流动资金占用 库存 总产值 劳动生产率
+1+39 -47 -5+78.9+57.7
总之，对于如何有效提升企业柔性制造系统的运营效果，自组织理论给我们提供了新 的思维方式和理论依据，可以考虑从复杂系统的观点出发，用精良的思考方法，从众多 的创新技术中去抽取适合我国国情的生产管理模式，为我国企业的发展做出贡献。
收稿日期：2005-03-08
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