论种类经济与柔性生产*，本文主要内容关键词为：柔性论文,种类论文,经济论文，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。
提要 本文首先介绍了种类经济和先进制造系统（FMS/CIMS）的有关概念，接着证实通过产品的多样化经营可以使企业的不确定性降低。在传统的生产系统中，规模经济限制了产品的多样化，而在先进制造系统中，规模经济不再发生作用，产品多样化和种类经济得以实现。文章比较分析了种类经济和规模经济产生的原因，并指出种类经济只在一定的种类水平下发生作用，超过一定的种类限度，就会出现种类不经济。
关键词 种类经济 规模经济 柔性生产 FMS/CIMS
种类经济（economies of scope）是西方学者在研究企业运用先进制造技术从事生产的经济效益时提出的，它是与规模经济（economies of scale）相对应的一个概念。种类经济有着深刻的实际背景：随着科学技术进步和社会经济的发展，进入80年代以来，企业的经营环境发生了深刻的变化：产品生命周期缩短，更新换代加快，社会消费水平不断提高，产品需求日益多样化，市场分割严重，竞争异常激烈，企业面临着更加不确定的环境。在这种情况下，生产柔性即企业生产对环境变化或不确定性的适应能力便有着重要的战略意义，实现柔性生产成为企业的一个战略目标和竞争武器。另一方面，先进制造技术的出现和应用，如柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）等为企业实现柔性生产提供了技术基础，使得企业以较低的成本提供更多的产品或服务种类以适应不确定的市场环境成为可能，从而实现种类经济。种类经济是柔性生产的经济基础。
一、种类经济的含义与FMS/CIMS
种类经济是指扩大企业所提供的产品或服务的种类会引起经济效益增加的现象，它反映了产品或服务种类的数量同经济效益之间的关系。种类经济通过种类报酬（或种类收益）的指数加以定量描述。种类经济的存在是以较低的成本提供更多的产品或服务种类为基础的。只有当在给定的产品种类及其产量水平下，同一工厂生产设备生产给定的产品种类及其产量所花的成本比分别在不同的工厂生产设备进行生产所花的成本低时，种类经济才会存在。种类经济可以描述为：
若C（A，B）＜C（A，O）+C（O，B）
则生产A和B产品的工厂存在种类报酬递增。
这里：A，B分别为产品种类及其产量；（A，O），（O，B）表明工厂生产设备只生产一种产品，而不生产另一种；C（·）为相应的成本函数。
种类经济的实现与生产系统的类型密切相关。
传统的生产系统要么强调产品种类，要么强调成本和效率，而不能二者兼顾。以工艺专业化为特征的传统生产系统集中了同类型的通用设备，能适应产品品种的变化，具有很强的生产柔性，但却效率低下，成本过高；而以对象专业化为特征的传统生产系统，由于产品对象单一，可以采用专用高效的生产设备，实行专业化分工，因而生产效率明显提高，而成本大大降低，但它却不能适应品种变化的要求，要生产新的品种，必须对原有生产系统作大的改造或建立新的生产系统，而这又需要大量的投资。这种生产类型以刚性自动化生产线最为典型。本世纪初福特汽车公司按照福特提出的“单一产品原理”，只生产T型车一种车型，采用自动化生产线进行加工和装配，以单一品种的大批量生产降低成本，使汽车进入了普通家庭，在T型车生产过程中所创立的大量生产方式奠定了现代汽车工业生产的基础，规模经济在T型车的生产中得到了充分体现。但随着汽车品种需求日益多样化，多品种小批量生产成为汽车工业生产的趋势时，福特生产制出现了严重的危机。由于种类经济的实现是以较低的成本提供更多的产品种类为基础的，因此，种类经济在传统的生产系统中难以实现。
随着自动化技术的发展，特别是信息技术、计算机技术、系统技术的进步（包括计算机通讯、数据库管理技术、传感器技术、专家系统及开发工具、仿真技术等），70、80年代出现了先进的制造系统，如FMS，CIMS等。先进制造技术在企业的应用，彻底改变了企业的生产和经营面貌。和传统的生产系统相比，FMS/CIMS既考虑柔性的提高，又追求成本的降低。高柔性和低成本是FMS/CIMS的巨大优势，FMS/CIMS所具有的高柔性和低成本的能力，使得在FMS/CIMS中种类经济得以实现。
二、产品多样化经营与不确定性降低
由于消费者偏好的多样性，企业市场战略首先是要识别具有大致相同偏好和购买力的消费者的需求，然后提供满足他们需要的产品，从而占领这一部分消费者市场，这就是产品多样化经营或市场分割策略。
传统的观念认为产品是一个物理意义上的物品，而Lancaster认为产品是一系列特征的集合体。例如汽车，它是包含着速度、舒适度、豪华度、外观、可靠性等特征的集合体。因此，产品可以用产品的特征向量来表示。记产品的特征向量为：
a＝[a[，1]，a[，2]，a[，3]，…，a[，n]]
其中a[，i]为消费者所追求的产品的第i个特征。
另一方面，对一个给定的0消费者，存在一个消费者特征向量，记为：
w＝[w[，1]，w[，2]，w[，3]，…，w[，n]]
w和a在同一个n维空间。
很显然，若a＝w，则消费者将购买此产品；若a≠w，则将此产品销售给此消费者的概率将小于1，它取决于以下3个因素：
（1）对一个给定的特征i，a[，i]与w[，i]相比的不足额；
（2）特征i与j的替代性；
（3）竞争者的产品特征向量与消费者的特征向量的相符程度；
因此，对给定产品销售给给定消费者的概率是上述3个因素的函数，且为随机函数，记为F（S）。
由于不同的消费者有不同的消费者特征向量，企业通常将潜在的消费者总体分成若干部分，在同一部分里消费者有着大致相同的偏好，企业将找出这些消费者的平均消费者特征向量，然后设计并生产一个产品来满足这一平均消费者特征向量。
由于a＝μ，所以w[，ij]－μ[，i]成为β项，因而标准差（产品销售的变动性）也依赖于β。σ越大，给定的产品销售给给定消费者的概率就越小，而σ的大小又取决于M的大小，M越大，σ就越大。M又是企业所能提供的产品种类数的函数。令K为企业所能提供的产品种类数，K越小，M就会越大。
从上述分析可以看出：
其中+，－号表示增加和减少的关系。
上式表明，增加产品种类数，可以增大销售产品的概率。这就是产品的多样化经营战略。通过产品多样化，可以使企业的不确定性降低（产品销售的风险低于期望水平）。这种风险降低不是通过组合风险分散来实现的，而是通过使消费者的效用偏好与产品的特征集相符来实现的。
在传统的生产系统中，规模经济严重制约了产品的多样化生产，企业经常处于进退两难的境地。在FMS/CIMS中，规模经济不再成为限制产品种类的因素，它在FMS/CIMS环境中的作用在逐渐下降，而种类经济却得以实现。
三、FMS/CIMS环境下规模经济的作用
经济学理论认为，由于规模经济的作用，大规模生产比小规模生产更具有成本效率。在一定限度内，生产的规模越大，其单位产品的生产费用越低。产生规模经济的原因通常包括：
（1）劳动分工和高效专用设备的采用。由于生产标准产品且产量又大，因而可以进行劳动分工，生产量大可以使应用高效专用设备更经济，而且可以提高生产效率。
（2）投入的不可分性。许多生产要素具有不可分的性质。当把它们进行分割时，它们的效率就会全部或部分丧失。如对于机器设备，如果生产规模太小，就不能使它充分利用，因而降低了它的生产效率。
（3）有利的采购和销售价格。由于生产量大，对原材料和零部件的采购可以获得价格折扣，而在销售方面，又具有有利的竞争价格。
（4）辅助设施的利用。大规模生产可以更经济地利用辅助设施如仓库等。
（5）经验和学习曲线。大规模生产可以使工人积累经验，逐渐掌握操作技能；单一的重复性操作又可以使学习曲线很快达到顶点，从而使工人的生产效率大大提高。
（6）大规模生产同一种标准产品，使得产品生产的管理和协调更加简单、容易，由于采用高效专用的生产设备并使操作标准化，产品质量得到提高，工序间的在制品减少（流动资金占用减少），产品生产周期缩短，同时管理费用也较低。
然而规模经济在传统的大量生产方式中所能发挥的作用在FMS/CIMS环境下逐渐消失：
（1）智能化和自动化的生产设备从事重复性生产任务，学习曲线不再存在，只要从中央计算机得到指令，这些设备从一开始就很有效率。
（2）生产设备的利用在很小的生产批量下也很有效率，因为这些设备可以在很短时间内不花成本地进行调整去生产另一种产品。
（3）在传统大量生产方式中，知识和信息的获得需要很高的成本，只有进行大量生产才比较经济。在FMS/CIMS工厂中，很多科学分析工具和管理技巧都以软件形式存放在信息库里，不需要借助专家和大量的受过训练的人员，就能满足进行各种生产的要求。
（4）各种产品工程数据都以软件形式存放，计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）可以很方便而迅速地完成新产品的设计和制造，而不像大量生产那样需要重新设计新产品，重新组织生产过程。
（5）在FMS/CIMS中，生产n件不同的产品和生产n件同一产品所花的成本大致相当，而在同一工厂生产设备上生产n件不同的产品所花的成本要比在不同的工厂生产设备上生产n件不同的产品所花的成本要低得多。
因此，FMS/CIMS工厂不再以规模经济为基础，生产规模完全取决于市场需求，FMS/CIMS环境下的生产经济就是种类经济。
四、FMS/CIMS环境下的种类经济和种类不经济
种类经济的实现使得通过产品多样化经营来降低企业的风险和不确定性具有经济可行性。
种类经济的源泉包括：
（1）以软件形式形成的产品设计、制造过程和管理控制信息是FMS/CIMS的核心。这些信息可以看作是“公共物品”，它使得再利用这些信息所增加的成本为零，而且对相似产品这些信息可以并行使用，且增加的调整成本很小。在传统的制造中，设计和过程控制信息都以硬件的形式存入生产设备，当生产相似产品或新产品时，必须重新生成新的设计和过程控制信息，因而成本很高。
（2）FMS/CIMS工厂采用多功能工具工装设备，而在传统制造工厂里一般采用单一功能的生产设备。因而若在需求高峰期生产产品A和产品B分别需要10个工作站，那么传统制造工厂就需要20个工作站，而当需求不足时，如当对产品A的需求减少一半时，那么生产A的剩余生产能力却不能用来生产产品B。相反，在FMS/CIMS工厂里，机器设备的柔性可以使生产A的剩余生产能力用来生产产品B。因此，对于需求具有季节性和周期性且不完全正相关的产品的生产，FMS/CIMS可以得到这些好处：工厂设备投资的减少；为满足市场需求所要求的库存的成本降低。
（3）原材料成本的经济性。在传统的制造工厂中，由于生产开始时原材料不可分割的形式以及生产中间阶段产生的边角余料不能再利用，往往造成很大的原材料浪费。而在FMS/CIMS工厂中，由于原材料可用来生产不同种类的产品，因而进行同一工序操作时可以根据不同产品要求进行下料，从而减少了原材料的浪费，而且它可利用边角余料进行多品种生产或组合。
（4）劳动成本的节约。在FMS/CIMS工厂中，劳动成本是种类经济最大的源泉。劳动成本这里不是指可变劳动成本（如车间生产工人的直接劳动成本），因为智能化和自动化的生产设备使得直接从事生产操作的工人数量大大减少。这里的劳动成本是指人力资源的成本，它包括安装生产系统、产品设计等所需人力资源的成本，这些成本在FMS/CIMS工厂中占总成本的比例很大，而在FMS/CIMS工厂中，大部分设计和生产过程控制的工作都由计算机和智能化的机器设备来完成，而当生产新的产品品种时，又只需对设计和控制加工信息进行修改，因而大大节约了劳动成本。
同规模经济中生产规模的扩大不可能无限制地增加规模报酬一样，种类经济也在一定的限度内起作用。一定的生产系统的柔性水平决定了产品品种多样化可行的范围，超过一定的生产系统柔性水平，将会使种类报酬递减，出现种类不经济。当一个产品的生产出现柔性的边际收益为负时，单独生产此种产品比用柔性生产系统生产更为有利。
产生种类不经济的原因有：
（1）具有极高柔性的生产设备是不存在的。任何一种柔性生产设备不可能无限制地增加产品种类数，而且当生产产品的种类数达到一定数目时，再增加一个产品种类的生产，所需增加的设备投资是巨大的。
（2）随着产品种类数的增加，产品的设计和加工过程控制信息会互相冲突，使得信息的处理更加复杂，而要解决这些冲突，只能使其效率降低。
五、结束语
本文认为，企业可以通过产品多样化来降低企业产品销售的不确定性（产品销售的概率低于期望水平）。必须指出，不仅仅产品多样化可以使企业销售收入的不确定性降低，当需求条件变化时，产品组合的变化也可以使企业销售收入的不确定性降低。FMS/CIMS的柔性能力不仅为产品多样化而且为产品组合的变化提供了强有力的保证，使得企业不丧失市场机会。在FMS/CIMS环境下，产品多样化不仅必需，而且在经济上可行，统治传统生产的规模经济在FMS/CIMS中不再发挥作用，取而代之的是种类经济。
从手工生产方式到大量生产方式以至今天的FMS/CIMS工厂，生产方式发生了深刻的变革。但它却是一个螺旋式上升过程。今天的FMS/CIMS和手工生产方式有许多相似之处：都采用多功能生产设备，都将设计和过程控制信息作为公共物品使得再加以利用的边际成本为零，都能按顾客要求生产多产品品种，而且所生产的产品种类数都有一定限制。所不同的是，手工生产方式使用的是手工操作的多功能设备，设计和过程信息存在手工生产者的大脑中，而FMS/CIMS采用的是自动化多功能设备，信息存入计算机里。因此，FMS/CIMS并不是手工生产方式的简单复归，它既体现了手工生产的柔性特点，又融合了大量生产的高效率、低成本的优势，使成本效率和柔性兼顾。
* 863/CIMS主题资助项目（863/CIMS511—9509—005）