《敏捷制造——敏捷集成基础结构设计》——1.2相关问题的国内外研究现状

1.2相关问题的国内外研究现状

1.2.1 敏捷化理论及其研究现状

敏捷企业概念是与敏捷制造概念一起提出的。美国国会委托里海大学(Lehigh University)的lacocca研究所和美国13家大公司联合研究编写了一份“21世纪制造业企业战略”(21st Century Manufacturing Enterprise Strategy)报告[R04],首次提出了“敏捷制造”(Agile Manufacturing)和“敏捷制造企业”(Agile Manufacturing Enterprise)的概念。报告提出“当前商务环境的变化速度超过了企业自身调整的步伐”“企业无法以相应的速度调整自己、无法以相应的速度适应商务环境的变化”。为了驾驭这种以日益加剧的变化(Change)、高度不确定性(Uncertainty)和对未来的不可预测性(Unpredictability)为主要特征的市场,企业必须进行“敏捷化工程”(Agile Engineering),其目标是将企业改造为具有敏捷性(Agility)的企业,即敏捷企业。

1.2.1.1 敏捷化理论的发展概况与现状

从1991年开始,以美国为首的各发达国家对敏捷制造进行了大量广泛的研究。1992年,由美国国防部高级研究计划局(ARPA)和美国国家自然科学基金会(NSF)在里海大学建立了美国敏捷制造企业协会(AMEF)(即现在的敏捷化协会Agility Forum),负责组织有关敏捷制造理论和实践的探讨,每年召开一次有关敏捷制造的国际会议。1993年,他们在New York、Illinois、Texas等州建立了3个敏捷制造国家研究中心,即Resselaer理工学院牵头建立的电子敏捷制造研究所EAMRI、UIUC牵头的机床敏捷制造研究所MTAMRI、Texas大学Arlington分校的航空敏捷制造研究中心AAMRC,分别研究电子工业、机床工业和航天国防工业中的敏捷制造问题。除此之外,还配套支持工业界进行的7项敏捷化商务实践(Agile Business Practice),4项敏捷企业决策支持研究(Agile Enterprise Decision Support),8项敏捷化智能设计与制造系统(Agile Intelligent Design and Manufacturing System)和10项敏捷供应链管理系统(Agile Supply Chain Management)[PK93]。从1994年开始,由AMEF牵头,有近百家公司和大学研究机构就敏捷制造的6个领域(集成产品与过程开发/并行过程、人的问题、动态联盟、信息与控制、过程与设备、法律障碍)进行了研究与实践相结合的深入工作。

此外,在其他国家也开展了大量敏捷制造的研究。1995年,日本开展了一项“智能制造系统(IMS)”的国际性研究计划。德国、法国和英国均参加了一项主题为“未来的工厂”的尤里卡项目,为实施敏捷制造进行基础性研究工作,德国对未来制造业开展了一些工作,如“21世纪制造业战略”等,许勒·惠勒(HULLER HILLE)有限公司在敏捷制造系统方面还做出了开创性的工作。该公司开发了一种模块式结构的新型加工单元SPECHT。2004年,Oracle公司开始推销当时“最优秀”的集成管理系统Oracle Supply Chain Management 11i.xo [O05]。2005年,著名软件商I2推出了另一款同样优秀企业集成管理软件TadeMatrix,该软件包含了供应商关系管理、供应链管理与客户关系管理等3种经典方案[I07]。 同年,著名的集成管理软件mySAP面世,这是SAP公司与HP公司的合作产品,该软件拥有更加强大的集成管理功能,主要包含mySAP ERP、mySAP SRM、mySAP PLM、mySAP SCM和mySAP CRM等组件[SC05]。Burmeister, B 研究了以目标和内容为导向的敏捷化建模过程[BSB06]。Clark WW研究了敏捷化可持续发展城市(社区)规划中的合作关系[C07]。

国内学术界有关敏捷制造的研究起步于20世纪90年代初,主要在企业组织和结构层次上,研究取得了一定的成果,如敏捷制造单元的控制结构,运用螺旋式设计模式进行敏捷企业组织设计流程,敏捷制造企业的体系结构等,但在技术层次上的研究还不多。在我国实施的863/CIMS计划中,有许多项目就是敏捷制造的内容或相关技术,其中包括“集成化管理与决策信息系统”“制造自动化”“数字化设计与制造系统”“过程自动化系统”“企业管理与电子商务系统”“现代集成制造系统平台”以及“行业/区域现代集成制造系统”;并将CIMS与敏捷制造、并行工程、大规模定制等先进制造技术和敏捷企业的组织形态、管理模式等统筹进行研究,同时面向企业,注重实际,先后有200多家企业参加了研究和运用示范工作,形成中国敏捷制造研究的特点。我国还资助了清华大学等组织的重大关键技术攻关项目“敏捷制造中的使能技术”。国家自然科学研究基金委员会资助重点项目“敏捷制造的理论体系和关键技术”,在敏捷制造和动态联盟的体系结构、敏捷供应链、敏捷制造车间和制造单元等方面做了大量的研究。近年,其他许多高校和科研院所也都在积极从事这方面的研究工作:2003年,西北工业大学做了关于“分布式网络供应链集成与优化技术”的自然科学基金课题[W06];2005年,东南大学做了“敏捷供应链结构”及“基于知识管理的敏捷供应链结构和能力”的研究[W05];2006年,天津大学的张丽做了“敏捷供应链中谈判决策系统”的研究[Z06];2007年,南京理工大学的周开俊做了敏捷化开发环境下产品装配建模与可装配性研究[Z07];浙江大学的杨小虎等做了敏捷软件开发量化管理工具的研究及其实现[D07]。

1.2.1.2 敏捷化理论的研究现状分析

由于我国目前对于企业敏捷化的研究大多还停留在纯理论研究阶段,随着理论研究的深入,我们已经有条件依靠现有企业信息化基础,探索为企业向敏捷化转变提供环境的敏捷企业的集成基础结构(IIAE)的建设,探索在原有的行业信息化基础上构建跨行业敏捷化平台的关键技术和实际问题。

目前来看,敏捷制造的研究主要集中于两个层次[RD95]:第一层侧重从企业组织、结构和管理、营销策略的角度来研究敏捷制造的实现;第二层则侧重从技术的角度研究敏捷制造的实现方法和关键使能技术。最初,敏捷制造的研究大多属于第一层的研究,到了20世纪90年代中期,有了一批较为成熟的研究成果,提出一系列新的制造概念与模式,如企业重组、动态联盟、虚拟组织等;20世纪90年代后期,由于敏捷制造理论的逐渐成熟和信息技术的飞速发展,一些技术突破原有的第一层研究的限制,为创造更新一代的制造思想和模式提供了空间。美国已经展开了第二层次的研究,提出要建立一个敏捷企业的集成基础结构(Infrastructure),它是由29项使能技术子系统组成的,其中20项是技术性的,9项是非技术性的。在技术性的使能技术中,最关键的基础技术是宽带网络和分布式综合信息系统。宽带网络可以使全球的工厂网络化,而分布式综合信息系统的核心技术是计算机支持协同工作(Computer Supported Cooperative Work,CSCW)。

我们科研团队独创性地提出了敏捷企业的集成基础结构(Integrated Infrastructure for Agile Enterprise,IIAE)构建,目的在于解决国内制造业企业资源有限、信息封闭的弊端,先分别建设跨企业、跨地区的行业化敏捷企业的集成基础结构,最终综合构建成跨地区、跨行业的综合性的敏捷企业的集成基础结构;这样的公共服务平台特别有利于整合国内大中小型企业,使其迅速由自动化迈向信息化、敏捷化。

敏捷企业集成基础结构构建中还存在诸多亟待解决的理论和技术问题。

首先,敏捷制造模式下,车间的功能在制造企业中逐步向分厂制过渡,当车间的任务不能完成时,可直接通过网络寻求合作伙伴,构成一个虚拟车间;另一方面,车间也可直接接受其他车间或企业的生产任务,作为其他企业的虚拟车间或企业的一部分。敏捷企业通过改进业务过程,来降低产品成本、缩短生产周期。这就迫使企业必须改变传统的组织结构,适应变化的市场环境,将传统面向功能的组织结构转变成面向过程的组织结构。因此,在敏捷企业的集成基础结构内部,ERP、CRM、SeCM、SCM、PDM和DRP等模块构建与融合,针对新生产管理方法和流程改进,在J2EE和XML背景下服务于数字化、知识化、敏捷化的集成基础结构模型研究和支持供应链管理和联合制造的基于网络的敏捷化制造体系的研究,是集成基础结构建设中的首要问题。

其次,合作博弈关系是维系整个敏捷供应链管理的纽带,建立稳定、恰当的合作关系是供应链运营成功的重要保障,直接影响整个敏捷供应链绩效的发挥。敏捷供应链管理强调通过企业间的合作博弈来实现企业间的合作机制。而企业间的利益分配、决策判断、生产规划、库存规划等机制的研究直接影响到成员企业的利益和供应链的稳定,是亟待研究的问题。

再者,基于网络的敏捷化制造模式下,每一个制造单元的相互协调显得越来越重要,业务过程的不断变化要求企业具有良好的敏捷性。敏捷企业的集成基础结构建设中,移动通信可以大大降低对车间布线、场地、动态环境、敏捷企业联盟成员动态性的要求,使敏捷企业的覆盖范围、地点、设备安排等灵活性大大增强。信息处理技术的合理应用也必将帮助敏捷企业解决问题和抓住机遇,提高敏捷企业的核心竞争力。然而由于网络状况的不确定性,通信成员的不确定性,检测和控制位置的灵活性需求,以及监控实时性需求使得协同制造系统的实时信息交互和通信机制变得复杂而极易发生拥塞。如何将小波技术、神经网络技术、模糊理论等合理的应用到通信和图像信息处理技术中,有效地改善现有通信效能和图像信息处理能力,也是敏捷企业的集成基础结构建设中的关键研究议题。

在该敏捷企业的集成基础结构建设和探索过程中,一系列基于实际的应用的关键技术问题研究已经随之展开。

1.2.2 集成基础结构建设中的关键使能技术

敏捷企业的使能技术是十分复杂的系统,不少文献提及职业教育体系、网络支撑体系、软件、集成技术等关键子系统 [R96] [RD94] [RDo95] [RDov95] 或敏捷化的工具集 [Zs00]。参照Steven L. Goldman 提出的“敏捷竞争者”的30个使能子系统[SG95],敏捷使能技术可归纳为4个方面的关键使能技术。

1.敏捷模块构建。在敏捷化趋势下,管理模式将由分层递阶向扁平化发展,传统企业组织形式已经无法满足敏捷制造单元的信息管理。由于生产指令不再是由上而下的传达过程,而是由订单驱动来安排各自的生产任务,因此敏捷企业的集成基础结构的建模研究变得尤为重要。

2.敏捷制造技术。由于在敏捷制造模式下,车间的功能在制造企业中逐步向分厂制过渡,当车间的任务不能完成时,可直接通过网络寻求合作伙伴,构成一个虚拟车间;另一方面,车间也可直接接受其他车间或企业的生产任务,作为其他企业的虚拟车间或企业的一部分。敏捷制造利用现代网络优势改进业务过程,降低产品成本、缩短生产周期。

3.敏捷管理技术。合作关系是维系整个敏捷供应链管理的纽带,建立稳定、恰当的合作关系是供应链运营成功的重要保障;供应链管理中,尤其强调联合竞争、共同盈利的合作机制。在敏捷企业集成基础结构内建立实用而有效的供应链管理策略是十分必要的。

4.敏捷信息技术。包括通信技术和信息处理技术。敏捷企业的集成基础结构建设中,移动通信可以大大降低对车间布线、场地、动态环境、敏捷企业联盟成员动态性的要求,使敏捷企业的覆盖范围、地点、设备安排等的灵活性大大增强。依据网络环境变化的智能通信策略,例如为了确保通信畅通的多媒体智能拥塞控制等策略,我们将其称作敏捷化的通信策略(Agile Communication Strategy, ATS),它已成为集成基础结构建设中关注的关键使能技术之一。

敏捷企业集成基础结构从某种角度上说就是一个横跨多个行业和众多成员企业的综合信息系统,敏捷信息处理是敏捷企业关键使能技术之一。敏捷企业比以往的企业组织形式更加看重和依赖于信息技术,包括信息的获取、数据的融合、对信息的各种加工处理等等。因此,讨论敏捷企业的集成基础结构的构建和其关键使能技术,敏捷化的、智能的信息处理技术始终是一个绕不开的话题。

本书按照敏捷企业的关键使能技术分类,依次选取了敏捷企业集成基础结构建设中的敏捷企业基础结构集成建模技术、面向电子商务的敏捷化网络制造技术、敏捷供应链管理技术、集成基础结构中的多媒体信息处理策略、集成基础结构中的智能通信策略;分别对应了敏捷使能技术4个方面中的敏捷模块构建、敏捷制造技术、敏捷管理技术及敏捷信息技术(图像信息处理)。

时间: 2024-09-10 14:57:49

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