按类个别生产(OKP)的生产管理系统.doc

1、按类个别生产（OKP）的生产管理系统JCwortmann摘要： “按类个别生产”(One-of-a-Kind-Production OKP这个名词可以概括不同的工业生产部门。因此，本文首先要说明什么是按类生产系统，以及该类型中的两个问题：供应链的哪一部分是用户定单驱动的？生产资源或过程中哪些投资是和用户定单无关的？其次，本文对该类型概念中的几种分类提出研究，以便引起管理层的注意，其中特别是生产管理问题。这些生产管理问题和不同类型的信息系统的需求是有关系的。最后，对不同的信息系统进行了分析研究。并得出以下结论：（1）用户定单专用产品的信息和假名产品的信息是迥然不同的。（2）有经验的工程师首先应该

2、利用供应链的用户定单驱动部分的信息系统，支持用户定单专用信息的产生。（3）通过用户定单专用信息的产生在信息系统内应该反映出对产品或过程的大量投资情况。1、引言1.1 为什么要“按类”？生产管理的理论包括以下这些不同的问题，诸如质量控制、后勤（物流等）控制，效率控制、人力资源管理、过程创新等等。在研究对待这些问题的时候，会发现生产就是一种重复的活动，它们生产的一般是假名的产品；质量控制是基于重复条件下的测量技术；后勤控制是基于重复条件下的预测批量安全库存，等等。生产管理的理论主要是一种生产假名产品的理论。生产假名产品是一个很普通的事情。例如，工业化实现初期所获得的利润，主要是基于这样的事实，即他

3、们生产的零部件都是可以互换的。但是，应该提出的是过去并没有对同一类产品的生产予以足够的注意，虽然，在将来这也可能是一种很重要的生产形式，有两个理由可以说明它：首先，从消费品市场可以看出，产品品种的变化日益增加，而产品的寿命周期却在减少。这意味着这些产品的生产者愈来愈要走向“按类”产品的生产。此外，在质量改进方面如何使产品日益适合用户的需要愈来愈重要了。这样一来最终就会导致“按类个别生产”（OKP）。其次，在很多工厂里生产过程的创新和重新设计已经日益变的很频繁和重要了。在化工流程工厂里一般都将直接劳动力的20%放在同一类产品的加工车间里，他们的工作内容还包括对主要工厂作业的重新设计。这种状态在离

4、散消费品的重复制造的一些工厂里也同样存在。1.2 生产管理信息系统和生产控制理论类似的是生产管理的信息系统也要适应于假名生产。在过去的几十年内，由于使用了标准化的软件系统，这种信息系统逐步得到推广应用。一般情况下，这些标准化的软件系统的应用并不是基于用户定单来驱动有关的生产领域。在一般情况下是将制造资源计划（MRP）当作主要的参考框架来使用。有时侯，MRP里面的一些功能在重复制造条件下，参照及时生产（JIT）方法和所提出的一些需求进行修改和补充。这些信息系统的应用是基于制造部门所需要的信息应该是完整的这样一个首要条件，而且管理层所作出的决策，也应该是合适的。然而，在按类个别生产中这又是另外一种

5、相反的情况。只有在项目完成以后，才能获得完整的信息，而管理人员的作用也就是引导专业人员以小组方式来积极工作。1.3 本文简述根据上述讨论，我们可以看出需要对按类个别生产的生产管理系统在知识上进行开发研究。因此，本文着重讨论按类个别生产（OKP）这个问题。下一节将通过对生产状态类型的研究来阐述按类个别生产（OKP）的性质。第三节将对几种按类个别生产的形式在管理问题上的特征进行阐述，重点介绍生产管理系统。第四节对信息系统进行总体介绍。第五节为本文讨论内容的总结。2、生产状态的类型学为了讨论生产状态的类型学，我们首先应该介绍一下用户定单分离点(Customer order decoupling po

6、int, CODP)的概念，这种CODP是物料流内的一分割点，从这点开始发生用户定单驱动活动。换句话说，CODP向上的活动应该是基于预测，而不是基于用户定单的计划活动来驱动。图1示出CODP的概念。此图中的概念体系引自Hockstna和Romme所著文章。CODP位置不同可以产生出不同的生产状态。我们不打算在本文内讨论它们的物理分布问题。因此，在本文其余部分将不讨论CODP的第一位置（即物理分布）。除去CODP以外，对了解按类个别生产来说第二位置点（CODP2）也很重要。如图2所示，这和不是根据用户定单开发产品或生产过程的投资数量有些关系。如果一个公司不是根据用户定单对产品的开发进行了大量投资

7、的话，那该公司就可以称之为面向产品型的公司。如果一个公司不是根据用户定单对开发生产过程进行大量投资的话，那该公司就可以称之为面向工作流（面向过程）的公司。一个生产过程是由生产某一特殊产品族的所有制造方面组成。当然，也会有一些既是面向产品的，又是面向过程的公司。如果一个公司对资源（人力、设备等），但不一定要对专用过程或产品，进行大量投资的话，那该公司就可以称之为面向资源型的公司（或者面向生产能力型的公司）。CODP 1CODP 2CODP 3CODP 4CODP 5库存物理分配按库存生产计划驱动活动按订单装配按订单制造按订单设计用户订单驱动活动 图1 用户定单分离点的类型这些概念不太明显，也不易

8、被人理解。为此，有必要通过图示的例子来说明这种观点。现在以一家飞机生产公司为例说明。这种公司在研制产品时投下了几千万美元的资本，但这时可能并未有一个用户定单。但使得飞机公司都愿意而且也有可能在销售给用户的每一架飞机时提供用户定单驱动工程技术的机制。因此，这个飞机制造公司就是面向产品的、按订单设计的公司。对生产卫星的航天公司来说，情况又不一样了。卫星的制造完全是用户定单驱动的，可是，必须开始就有能力制造产品的公司才能生产出卫星来。这样的公司就可以称之为面向资源的按定单设计型公司。最后，可以用一家印刷周刊的印刷公司为例作一说明。如果这家公司对期刊的印刷、装潢，甚至分销都能作周计划的详细安排，包括设

9、备加工序的布置等，那它就可以称之为面向工作流的按定单设计型公司。相反，如果一个公司对它的印刷工作全用合同安排，具有灵活的生产性，特别又是分合同承包商（外协）的话，他就可以称之为面向资源型公司。对按定单生产的公司来说也可以有类似的区别。初看起来，一个机械修理工厂似乎很象一个机床制造工厂。然而，机床制造厂一般不是按照任何用户定单去开发他的机床产品的，而机修工厂都是按照用户定单驱动的按定单进行生产活动的。很多专业的分合同承包商，如铸造厂等，都发现他们也处于类似于修理工厂的情况。因此，铸造工厂和机修工厂也就是面向资源的按定单生产的公司，而机床工厂则是面向产品型的公司。一些半过程工业企业，如造纸工厂，也

10、经常是面向流程的按定单生产的企业。这种形式的企业对已经明确的产品族的生产过程会进行大量投资的。类似的解释说明也可应用于按定单装配的生产活动。有些产品，如客车等，在找到用户以前，供应方需要对产品的开发进行大量投资的。由于这种原因，一个客车制造厂也就是一个面向产品的按定单装配公司。（同时还请注意，客车装配一般也是一个面向工作流的生产活动）。也还有一些产品，如房屋建筑，以及其它的一些房地产开发等，这些制造者，并没有根据用户定单对其产品开发和过程开发进行任何的投资。由于这种原因，建筑工程公司一般都是面向资源的按订单装配型的公司，这种情况至少在荷兰这样的国家是如此的。还有，面向工作流的按定单装配型生产活

11、动在一些半过程型工业企业里，如生产合金钢的一些企业，也可以找到。这样一来，就可以很好地说明，不同形式的订单驱动型生产活动和按类个别生产活动的情况，见图2。为了叙述全面，我们还附加了一些不同面向型的按订单生产的公司的情况。按订单设计按订单制造按订单装配按库存生产面向产品飞机机床客车货物面向过程印刷造纸制钢汽车代销商的分项合同人面向生产能力航天铸造建筑公司重复的手工装配分项合同人 图2 生产状态的类型在本文以后几个部分，这种类型学将被用来描述用于不同形式的OKP生产状态的生产管理系统。3、不同形式的OKP的生产管理的性质3.1 引言为了节省本文的讨论篇幅，我们只讨论三种形式： 面向产品的按订单装配

12、生产活动（“客车”）； 面向生产能力的按订单制造的生产活动（“铸造”）； 面向产品的按订单设计的生产活动（“飞机”）这三种形式将在下面的三节内予以讨论。讨论情况可见图3说明。为了叙述完整，这个图还表示出和面向产品的按库存生产（商品）的对比情况，以便于有可能突出说明“按类个别生产”的一些特征。3.2 按订单装配的生产管理问题当一个面向产品的公司以按订单装配的模式出售产品时，他们就会面临着用户要求各种产品结构的激烈竞争的局面。一般情况下，这就意味着他们要对所生产的产品族（品别）进行不断的变更和改进创新。因此，高层管理人员应该特别关心创新这件工作。创新速度不快就会导致失去市场，相反创新的失控也会导致

13、质量问题以及高成本开支的问题。用户订单分离点 (CODP)特 性按订单设计按订单制造按订单装配按库存生产高层管理的集中点客户订单合同生产能力创新市场/分销营运管理的不确定性的集中点产品规范生产过程定单的混合产品寿命周期营运管理的复杂性的集中点设计零部件制造装配实际分销中层管理的集中点项目管理分承包合同车间控制主生产作业计划和客户定单合同库存控制生产管理的信息系统的集中点产品设计支持制造工程化支持材料供应和定单输入支持预测支持和库存控制面向信息系统的性质发展趋向生成解决方案参数解决方案规则决策支持图3 按类个别生产的不同类型的特征在这样的环境里，营运管理在预测来自用户的纷繁复杂的各种订单时就会碰

14、到很大的不确定性。因此，就很难以备足充分的材料，同时也很难以预先确定它的生产能力的安排调整工作。为此，实现经常变化着的按用户定单装配就是一个非常复杂的问题。这在材料供应不是很理想，用户要求经常多变以及产品设计规范经常改变的情况下，而往往又是在同一时间发生变化的情况下，显得更为难以处理。因此，生产部门的中层管理人员应该特别注意在材料供应、生产能力的调整以及用户定单的接受等方面做好平衡处理工作。在这里可以利用工作流生产和及时生产的概念来保证生产能力的平衡和短期的材料供应的可靠性等问题。长期的材料供应问题则可以靠编制主生产计划和建立智能产品模型（见第4.2节）来解决。用户订单的输入有不少步骤，这些步

15、骤的实现要靠信息技术，如审查用户意见的符合性，编制材料清单，编制制造指导文件以及其他的设计文件，根据MPS核算成本和应交货日期等，来实现。所有这些功能将在4.2节内予以详细讨论。3.3 按订单制造的面向生产能力企业的生产管理问题姑且将我们在这里讨论的按订单制造的生产活动作为面向生产能力的公司所进行的生产活动。一般情况下，按订单制造的公司，其市场状况要比按订单装配的公司更为不确定，未知数更多。这主要是由于他们的产品市场无法掌握和预测所形成的。用户和这类公司打交道主要还是由于认为公司有这种生产能力、价格和服务责任心等方面给用户树立了一定的威信。高层管理人员应该注意研究解决生产能力和水平、能力创新、

16、水平提高、维修服务能力、销售能力和水平等问题。在这方面特别需要有一个简练而概括的生产能力计划和监督控制系统。经营管理的不确定性通常集中表现在对一项特殊的加工任务，在其生产过程中要作多大的努力方能完成这样的问题上。一些公司则尽量避免由于这种不确定性造成的危险。这些公司不是给用户提供具体的产品或是什么服务，而是提供生产能力。在Bertrane等人的文章内，将这种公司称之为能力销售的生产状态型公司。在生产状态型的公司里，其按订单制造的经营管理活动的复杂性通常集中表现在零部件的制造上。通常情况下，这些生产公司对其本身的生产能力都有一定的控制，从而可以进一步对固定成本进行控制。这样一来，他们就可能接受超

17、出其生产能力的更多的任务，并签定各种分项承包合同。因此，中层管理人员就得注意车间加工任务的控制和分项承包合同的签定执行情况。如提前期的控制和生产效率等问题就变得很重要了。在很多情况下，必须采取项目管理和项目控制这样的形式，以便更好地实现为用户服务的问题。可是，由于存在不少的未确定性，即使很好的生产计划和作业计划编制工具也难以奏效。这时就需要有敢于负责的、有小组协作精神的、有丰富经验的人员，只有他们方能保证工作的顺利完成。换句话说，在按订单制造的经营管理活动中，出售生产能力是否成功，这和是否具有相应的人力资源管理有很大的关系。如上所述，在加工车间内的很多的不确定性主要是由于对新定单的管理还缺少可

18、靠的工程化数据。因此，支持制造工程化的信息系统是非常有用的。要注意，对面向物料的信息系统和对按库存生产的系统来说，它们之间存在很大的差异。在本文的第4.3节内将讨论此观点。3.4 在按订单设计，面向产品的经营管理活动中的生产管理问题在本文讨论按订单设计的问题时，我们将集中讨论和用户定单没有多大关系的具有较大产品开发工作量的按定单设计的经营管理问题。在这种形式的经营管理活动中，产品的发展或战略规划要很明确，而且要使全公司的人员都能充分注意。产品发展规划要规定出产品族的那些性能和零部件可以根据用户提出的条件协商解决。即使有一个比较好的产品发展计划，可是对每个用户定单来说仍然有很多的解释和修改工作需

19、要去做。每个用户定单都包含着要在某个领域对产品开发做大量工作，而卖出去时也只具有较小改动标准产品设计的风险。正是由于这样的风险，高层领导人员一般都是愿意和用户签定单独的合同。这种形式的经营管理活动面临着对某个具体的用户规范的基本的不确定性。通常情况下，在谈判合同时是不能对这些规范进行很详细的深入研究的。因此，在到产品工程化工作结束前对这些规范的性质还存有很多不确定性。在工程化（设计）阶段，最终产品的成本、提前时间和质量要求基本上应该定下来。因此，生产管理工作就不能局限在产品工程化阶段以后的营运管理上。相反，产品工程化经常是要管理好的一项最复杂的经营活动。对产品工程化的注意研究还可以取得另外一个

20、重要的管理成效。这意味着这种模式的生产计划活动的性质主要不是面向材料的（如按定单装配那样），或者面向生产能力的（如按定单制造那样），而是面向项目管理（面向工作流）型的。项目管理就不应该用什么正式的计划编制技术，而是要考虑如何管好用户定单驱动复杂活动的一系列办法来解决问题。这包括了文件控制、变更控制、质量控制、风险系数评估、经验的再用和人力资源的最佳分配等内容。这里很重要的一点就是如何利用信息系统去界定和管好标准工程化过程和标准化的解决方案。3.5 概述和初步总结综之所述可以得出几个基本结论。当从按库存生产转向按定单设计时，高层领导人员对单独的定单的注意力逐渐加大。而且，对生产管理的注意开始从面

21、向材料和生产能力转向面向工作流。经营管理所面临的不确定性的性质开始从定量的、重复发生的不确定性转向若干形式的风险性。这样一来，以数学模型作出的决策支持多少可以缓解这种关系，同时还可按订单实现工程化活动中得到很快的反馈。看来，生产管理和用户定单驱动的工程化活动有非常密切的关系。从上述介绍可以看出有一个问题还不能马上明确，但它对下一步要讨论的信息系统都是很重要的。一般说来，按照订单设计的状态在工程师和公司的高层管理人员之间需要很短的通讯道的。同样，在生产管理层和工程化人员之间的通讯道也是需要很短的。因此，在决策层和执行层之间的区别就不如按库存制造状态下的那么清楚。作为营运后勤系统的一个部分，工程化

22、人员对决策过程的结果起很大的作用。本文下一部分将对此点结论进行探讨。4、按类个别生产的信息系统4.1 引言就本文所述内容而言，要想完全对支持OKP环境中的生产管理的信息系统作彻底的说明看来是不可能的。在Hertrand等人文章内对此类问题可以参阅到一些情况介绍。在该文内可以找到本文前一部分所讨论的内容的参阅意见。图3简要表示出这些意见。在详细讨论按订单装配、按订单制造和按订单设计以前，对按库存制造的信息系统的特征进行以图表方式简述还是有益的。按库存制造状态下的典型的信息系统为生产活动中的MRP系统和物理分配中的DRP系统。这些系统是以假名产品这种方式来检查和计量产品流和定单流。一般说来，生产这

23、些产品和建立它们的库存与用户定单没有联系。MRP和DRP的目标就是自动产生制造和运输假名产品用的计划和工作定单。一般情况下，这必然会导致设计数据和后勤数据要完整，前后一致，还要正确无误。在按类个别生产活动中，信息系统的最高目标并非自动产生计划和工作定单，而是对工程化专业人员和用户进行友好的支持。这点将在下面进一步叙述。4.2 面向按定单装配生产活动的信息系统在按订单装配的生产活动中，货物流包括两部分。用户定单分离点（CODP）向上的这一部分，与按库存制造的生产活动很相似，信息系统与上面提到的按库存生产的信息系统很相似。CODP向下的这一部分则完全不同了，下面将对此予以介绍。我们现在应该将事务处

24、理和决策支持分开谈。4.2.1 事务处理对事务处理来说，有一很重要的要求须注意。应该用用户定单这种方式来跟踪物流，而不是用假名产品代码这种方式来跟踪物流。之所以如此说可以有几点理由。首先，在按定单装配的生产活动中，在一个产品族内的最终产品品种的数量经常是很多的，从而使得最终产品如果利用假名代码难以奏效。因此，物流就应该用用户定单，而不是用假名代码来计量和跟踪。而且，对一个非常专门的产品来说，不管是从用户的愿望来看，还是从供应者的技术来看，产品代码也总是一个简单的速记代号而已。同时还要看到，现在的产品创新通常都是很快的，用户的一些同类型的意愿可以有不同的技术实施办法。这种选择不应该使销售过程复杂

25、化。因此，按用户意愿确定的代码不应该与某种特殊的技术实施混淆起来。在这里使用假名代码是有害的。最后，如果用户经常改变他的意愿，而他的意愿又可以保留在最终的技术规范里，那么很容易采取不同的处理方式的。如果原始用户定单及其改变格式需要换成假名和代码，那是很难的。在Bertrand等人的文章中对此问题有较多的论述。4.2.2 决策支持对决策支持来说，在按订单装配的生产活动中，会有两个互相交叉的，而又难以进行的决策产生。一方面是公司在收到用户订单以前就得解决材料供应的问题。另一方面则是要根据需要提供的材料和生产能力适当估算出输入的用户订单被支持的情况。根据MRP文献介绍第一个决策可以从主生产计划中解决

26、。在这种办法中，用户的选择方式可以用具有正交型特征的集合图来表示，其中每个选择都有一个编码。可以通过被称之为计划BOM的办法，从整个产品族用的生产计划中得出可选项的MPS。根据所编制的材料清单，参照可选项的MPS定出产品族的组成部分的大概要求。很多MRP软件包里都使用了这种办法。作为一种物料供应的办法，它还有待商榷。然而，这种方法除去不能最终对组成部分进行调整以外，现在还没有什么可替代的方案。因此，作为用于处理复杂多变的装配活动和分销任务的一种办法，它还是存在不少缺点。经常使用的还有一种办法，那就是所谓的参数驱动的可变BOM。这里系统可以选用适合使用的文档。最近又出现了一种更为通用的办法，在这

27、个办法中，材料清单、工艺路线、指令以及其他一些文件都是生成的，而不是选用的。这个办法看来有应用前景。在上述两种办法中，经营管理活动是由许多规则所支持，而这些支持的规则，又使规则基（rule-based）系统大有应用前途。这些规则最终会影响物料供应的计划编制过程的。另一个重要的决策，用户定单接受也应该由相应的软件来支持。首先对用户的意愿应该作完整性和匹配性的检查。其次，还应该产生这种特殊用户定单的资源需求，并和可能性作对比分析。这样就可以提出一个交货日期和价格。然而，接受一个特殊的用户订单会影响到其他订单的接受。这样一来就必须给这种定单以优先权。所有上述的分析计算都发生在以特性规则为基础的系统内

28、。4.2.3 总结根据上述讨论可以总结出，对面向产品的按订单装配的企业的信息系统来说可以有下述的情况发生： 应该可以根据用户订单和规范来追踪货物的流动情况和定单的流动情况 应该自动产生用户订单特殊文件 利用以规则为基础的系统来支持专业工程师要比利用最佳路径来支持决策人员更多一些。4.3 面向按订单制造企业的信息系统现在让我们稍微再回忆一下在本文第3.3节中提到的面向生产能力的按订单制造的公司的情况。这一类的公司高层领导注重对生产能力的管理问题。他们的中层领导人员则注重如制造工程化（设计）、加工车间的控制以及分项承包合同的签定等类的问题。在与用户谈判时需要有粗略的计划支持，在管理生产能力的负荷和

29、分项承包合同时需要有详细的计划支持。总的说来，制造工程化对各类工作都是必要的，这主要是想获得有关生产能力需求的各种信息。因此，信息系统的关键部分则是在支持制造工程化。4.3.1 具有制造工程化数据的参数基础支持制造工程化的信息系统应该能提供各种层次的快速数据输入的工具。先来谈谈粗略计划这个层次的情况。应该首先建成谈判过程中的项目活动网络，这种网络要便于修订更改。对面向生产能力的公司来说，这种网络最好不要自动产生。相反地，应该保留原有项目的数据库，工程师们可以以此为起点再产生新的项目。不用多说，应该仔细保留这种带参数网络的数据库，以便保证这种“参考基础”能保有公司多年来积累的最佳经验。这样就可以

30、使将来的项目不再犯有早先项目所犯的同样的错误。详细计划这个层次的情况也是一样。同样，信息系统也应该作为一种能很快获得制造指令和工艺路线的工具。这些文件的迅速产生可以使公司尽早地对分项承包合同作出决策。由于这类公司是面向生产能力的，所以要想自动产生这些文件的可能性是不大的，但是建立具有解决方案和智能软件支持的参考基础对很多公司来说还是可以做到的。在设计和使用这样的参考基础时，可以利用一种新的办法来实施成组技术中的某些思路。例如，可以通过从具有最大复杂化的虚拟零部件的工艺路线中选用某些制造步骤为某个专用零件制订工艺路线的思路就是一个事例。或者还可以有另一种思路，即在具有同样工艺路线的一个工作定单中

31、将不同的零件进行综合处理。在车间加工这个层次上成组技术对人力资源的管理有很密切的关系。特别要指出的是制造工程师所做的准备工作的详尽程度应该是与加工车间内工人和技术人员的技能和数量相匹配的。4.4 按照订单设计的生产活动的信息系统面向产品按照订单设计的生产活动的简单特征在本文的3.4节内已经做了介绍。高层管理人员的注意力是集中在客户订单的接受上。营运管理这一层人员的注意力集中在客户订单的特殊设计活动上。这里的关键问题是如何对知识的重新应用，以及经验的深化应用。因此，可以说，按订单设计的生产活动主要靠人的因素，人力资源的管理就成了管理方面的一个很重要的问题。对面向产品的公司来说，预先安排好规则化设计活动的工作量是不多的。一般情况下，在按订单设计的活动中一个产品族会有不少各种标准化的功能。某些功能可以不加任何改变即可使其标准化。例如，飞机上用的发动机可能就不需要再去协商讨论。某些功能稍加改变也可使其标准化。例如飞机上门的位置用户可以预先提出某些改变提出专门需求。还有些功能可能有些改变，但也可能就是用户提出的某些专用