汽车线束生产企业柔性生产管理研究

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3.0 高德中 2024-11-19 6 4 1.61MB 82 页 15积分

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摘要

伴随着全球经济的飞速发展，人们已经步入了一个世界经济一体化的伟大时

代，激烈而残酷的市场竞争已经在全球范围内展开。制造企业正面临着准时交货、

提高生产效率，提升产品质量、降低产品成本以及对市场需求做出及时响应的多

重压力，这些严峻的形势迫使人们认识到提升生产制造系统的柔性对企业获取竞

争优势，保持稳定的盈利性可持续发展目标具有极为重要的战略和现实意义。

“柔性”通常理解为是对环境不确定性的一种适应性的响应，而提高企业的生产

柔性简单地说就是指增加企业在生产制造过程中灵活性和快速应变能力，优化资

源配置，提高生产流程的弹性，以较低的资源成本来满足客户的快速需求。

作为汽车电子电气系统中重要的线束系统，常见的大规模批量式的生产模式

已经不能满足现代社会的发展需求和客户日益提高的要求，一切以客户的价值为

出发点，创造连续流动的价值流的柔性生产模式和管理方法成为先进生产模式的

代表。

该论文旨在研究生产企业在柔性生产管理中的理论与实践，结合精益管理的

思想和汽车线束制造的特点，围绕线束生产企业中柔性生产管理的主题，理论联

系实践，应用定性和定量的研究方法来阐述如何在生产中柔性地管理以满足日益

提高的客户需求。论文在第一章绪论中主要阐述了柔性生产的研究目的和意义，

并且对国内外研究发展及现状进行了介绍。此外为了使读者更好的理解柔性生产

的概念，论文还对主要的生产方式分别进行了描述。论文的第二章主要侧重于说

明柔性生产管理的基础理论知识。从论文的第三章开始到第五章作者分别从柔性

生产计划，流程优化及柔性生产线以及柔性化库存管理三个方面详细介绍了柔性

管理技术在汽车线束生产企业实践中的应用，并对其实施的效果进行了有效评估

最后在第六章得出结论，说明柔性生产管理对于生产企业的重要意义，帮助企业

面对多变的市场环境，获取和提高竞争力，为企业的可持续发展提供有力的保障。

论文通过对柔性生产计划的研究，提高了线束企业的发运准时率，降低了特

殊运费支出，而对于流程优化和柔性生产线的研究，则有效降低了企业生产中的

换模时间，提高了劳动生产率和机器的使用效率，能及时灵活地应对客户少批量

多品种的需求。对于柔性库存的研究，帮助汽车线束企业降低原材料库存和在线

库存，节约仓储空间和订购成本，提高了企业的现金流。由此可见，论文的研究

内容对于汽车线束企业的运营有着重要的实际意义。

关键词：柔性生产看板管理柔性生产线准时制生产系统（JIT）

ABSTRACT

With the fast development of worldwide economy ， people have already been

entering the great time of the global economic integration. Intensive and cruel market

competition covers all around the world. Manufacturing enterprises are facing up with

huge multi-pressure of JIT ， productivity improvement ， increasing quality

performance ， cost reduction and quick response to the market demand. All of the

challenges urge us to be aware of the important strategic and realistic significance of

improving the whole manufacturing system’s flexibility to win the competitive priorities

and keep stable and sustainable profit development target. ‘Flexibility’ is understood as

the adapted response to the uncertainty of environment. How to improve the enterprise’s

flexibility means increasing the enterprise’s flexibility and quick response capability in

manufacturing process ， optimizing the resources ， increasing the elasticity of

production process， using low cost to meet customer’s quick requirement.

As far as the wiring system ， which is one of the most important automotive

electrical systems ， is concerned ， the conventional mass production mode can not

meet the demand of modern social development and higher requirement from

customers. The flexible production mode and management method oriented to the

customer value and creating the continuous value chain ， has become the

representative of advanced production mode.

This dissertation is to study the theory and experiences of flexible production mode

in wiring system manufacturer with combining the characters of lean management and

automotive wiring system. The theme is the flexible production in wiring system

manufacturer. The dissertation integrates theory and practice and applies to qualitative

and quantitative analysis to ascertain how to manage flexible production to meet

customer requirement. In Chapter 1 ， it mainly describes the studying target and

significance of flexible production. Furthermore ， it also depicts the major research

development and current situation in overseas and China. In order to let the reader better

understand the concept of flexible production， the author provides the description of

major production modes respectively. Chapter 2 shows the definition of ‘Flexibility’ and

provides the basic theory of flexible production management. From Chapter 3 to

Chapter 5， this dissertation depicts 3 major aspects of flexible production planning，

Process&production line optimization and flexible inventory management to ascertain

the practical application and effective evaluation of flexible production management in

wiring harness plant. Finally in Chapter 6 ， it approaches the conclusion that the

positive effect and significance of flexible production management ， which helps

production enterprises obtain and improve competitiveness in fast changing market

environment. It becomes the enterprise’s strong guarantee for sustainable development.

Through the research of flexible production planning ， it helps automotive wire

harness manufacturer improve delivery-on-time rate， reduce special freight. Through

the research of process&production line optimization ， it effectively reduces tooling

change time， improves the production efficiency and overall equipment efficiency，

and helps quickly response to customer’s demand on low lots but high product types’

condition. Through the research of flexible inventory management ， it helps reduce

material inventory and WIP inventory ， saves storage space and ordering cost ，

elevates the cash flow of wire harness manufacturer. All in all， the research content of

this dissertation is of important practical significance for the operation of automotive

wire harness manufacturer.

Key Words：Flexible Production， KANBAN Management，

Flexible Production Line， Just In Time （JIT）

目  录
中文摘要
ABSTRACT
第一章  绪  论.......................................................1
§1.1 问题的提出..................................................1
§1.2 研究的目的和意义............................................2
§1.2.1 研究的目的............................................2
§1.2.2 研究的重要意义........................................2
§1.3 国内外研究发展与现状综述....................................3
§1.3.1 柔性生产研究在国外的发展及成果........................3
§1.3.2 柔性生产研究在国内的发展及成果........................5
§1.3.3 柔性生产的发展趋势....................................7
§1.4 本文的研究内容和方法........................................8
§1.4.1 研究的内容............................................8
§1.4.2 研究的方法............................................8
第二章 柔性生产管理的基础理论知识....................................9
§2.1 柔性的概述..................................................9
§2.1.1  柔性的概念...........................................9
§2.1.2  柔性的特征...........................................9
§2.1.3  柔性的类型...........................................9
§2.2 柔性生产的概述.............................................11
§2.2.1 柔性生产的概念.......................................11
§2.2.2 柔性生产的应用.......................................12
§2.3 国内外主要的生产方式介绍...................................13
§2.3.1 生产方式的概念.......................................13
§2.3.2 手工作坊生产方式.....................................14
§2.3.3 大批量生产方式.......................................14
§2.3.4 精益生产方式.........................................14
§2.3.5 敏捷生产方式.........................................14
§2.3.6 大规模定制生产.......................................15
§2.3.7 柔性生产方式.........................................15
§2.4 汽车线束企业的生产特点及柔性生产的必要性...............16
第三章 汽车线束企业中的柔性生产计划研究.............................18
§3.1 生产计划的基础概念.........................................18
§3.2 主生产计划（MPS）..........................................19
§3.3 传统生产计划与拉动式的生产计划.............................21
§3.4 柔性生产计划的实施.........................................23
§3.4.1 推动-拉动融合的柔性生产计划..........................23
§3.4.2 柔性生产计划的需求预测...............................23
§3.4.3 柔性生产计划的 JIT/JIS 管理...........................25

§3.5 线束生产企业的柔性生产计划实证分析.........................26
§3.5.1 线束企业柔性计划编制.................................26
§3.5.2 线束生产企业柔性需求预测.............................28
§3.5.3 线束企业柔性生产计划管理.............................31
§3.6 线束生产企业柔性生产计划实施效果评估.......................38
§3.7 小结.......................................................42
第四章  汽车线束企业中的生产流程优化及柔性生产线研究................43
§4.1 生产流程优化的概念与意义...................................43
§4.2 柔性生产线的概念与意义.....................................43
§4.3 生产流程优化及柔性生产线在线束生产企业中的实证分析.........44
§4.4 生产流程优化及柔性生产线在线束生产企业实施效果评估.........55
§4.5 小结.......................................................61
第五章  汽车线束企业中的柔性库存管理研究............................63
§5.1 柔性库存管理的概念和意义...................................63
§5.1.1 柔性库存管理的概念...................................63
§5.1.2 柔性库存管理的意义...................................63
§5.2 材料在库存中的流动研究.....................................64
§5.2.1 看板原理的概念.......................................64
§5.2.2 看板原理的应用.......................................65
§5.2.3 库存控制模型.........................................67
§5.2.4 可视化预警系统的概念与应用...........................70
§5.2.5 线束生产企业中的物料流动库存管理实证分析.............71
§5.2.6 线束生产企业中的物料流动库存管理实施效果评估.........74
§5.3 仓储空间的柔性管理.........................................78
§5.3.1 柔性仓储空间管理的概念与意义.........................78
§5.3.2 线束生产企业的柔性仓储空间管理实证分析...............79
§5.3.3 线束生产企业的柔性仓储空间管理实施效果评估...........81
§5.4 小结.......................................................82
第六章  结论与展望..................................................83
§6.1 主要创新点和结论...........................................83
§6.2 存在的不足.................................................83
§6.3 展望.......................................................83
参考文献............................................................85

参考文献

第一章绪论

§1.1 问题的提出

随着中国经济的飞速发展以及人民生活水平的不断提高，汽车已经成为近年

来发展最为快速的产业之一，中国的汽车产销量在近十年来以平均每年 25%的增

幅快速增长。特别是在 2009 年，当全世界的汽车工业都在金融海啸中风雨飘摇的

时候，中国却已经以 1300 万的产销量站在了世界的顶端，超过了老牌的汽车大国：

美国，德国和日本，而 2010 年又创纪录地达到了 1800 万辆（图 1-1）。与此同时，

中国的汽车产业也如雨后春笋般遍地开花，几乎所有的世界主要汽车企业都已经

进入中国，而中国的民族汽车产业在经历了漫长而痛苦的风雨洗礼后也逐渐走向

成熟，技术、质量水平和管理正逐步向跨国企业靠近。飞速发展的汽车工业给零部

件配套产业带来的无限的机遇，但同时也给我们带来的前所未有的挑战。现代汽

车工业带来了先进的产业技术和精益柔性的管理模式，从而实现了更高的产品质

量标准和灵活的供应链理念。因此，汽车生产企业对配套零部件企业提出了更高

的要求和标准以满足其自身的生产和发展需要。

图1-1 中国汽车历年销量

Picture 1-1 China Automobile Sales

汽车线束系统是汽车的中枢神经，是汽车电子电气系统中最为重要的组成部

分之一，它连接着各种复杂的汽车电子设备并保障这些设备的设计功能得以实现

且稳定地工作。随着人们对汽车的操控性，安全性和舒适性的要求越来越高，汽

车电子也变得越来越复杂，因而对汽车线束也提出了越来越高的挑战。汽车线束

1.34

1.44

1.46

1.57

1.60

1.83

2.08

2.37

3.25

4.39

5.07

5.76

7.22

8.79

9.38

13.64

18.06

Y1994 Y1995 Y1996 Y1997 Y1998 Y1999 Y2000 Y2001 Y2002 Y2003 Y2004 Y2005 Y2006 Y2007 Y2008 Y2009 Y2010

从2000年至2010年，汽车销量年平均增长: 24.69%

汽车线束生产企业柔性生产管理研究

小批量多品种的产品特点以及生产原料的多样性和生产工艺的特殊性是造成传统

线束生产企业高库存，低效率，反应迟钝的主要原因。那么，如何在竞争激烈的

零部件配套市场中保持自己的优势，面对多品种小批量的生产订单和复杂多变的

市场环境，如何能持续优化生产成本，提高生产效率，应用精益生产的理念，采

用柔性生产管理模式来应对客户在质量、成本、交付（JIT/JIS）上的要求已经成为

汽车线束及其它零部件供应商的巨大挑战和重要研究内容。

§1.2 研究的目的和意义

§1.2.1 研究的目的

从20 世纪80 年代末以来，全球市场由相对稳定的环境发展成为动态多变的

环境。市场竞争愈来愈激烈，市场需求复杂多变且难以预测，产品的生产周期日

益缩短，产品的个性化需求越来越高，在这些全球化的动态竞争环境中，生存和

可持续发展成为企业必须考虑的首要问题。企业必须保持高度的灵活性，努力寻

找并应用柔性的生产管理模式来应对复杂的外部市场环境。本论文的研究目的就

是通过对柔性生产管理模式的理论和在汽车线束企业的实践研究，探讨柔性模式

如何在线束企业中的生产计划，设备优化以及库存管理中的具体应用及效果评估

从而为相关汽车零部件生产企业提供有效借鉴。

§1.2.2 研究的重要意义

对于研究线束生产企业柔性生产管理模式的理论与实践的重要意义在于一下

几点：

1、秉承精益生产和敏捷生产的理念，掌握其柔性管理精髓，使柔性化管理成

为企业全员接受并积极参与的内容，使其不但成为企业日常管理的一部分，而且

通过长效管理成为企业文化的一部分。

2、通过柔性生产管理，以持续改进的方式，不断优化生产和管理流程，减少

不增值的浪费，提高企业的生产效率，降低库存，从而降低企业生产成本，提高

了库存周转率和现金流。

3、灵活地满足顾客的需求变化，提高客户的满意度，从而可以增强企业的竞

争能力，赢得更多的客户和项目，为企业的长远发展奠定坚实的基础。

§1.3 国内外研究发展与现状综述

§1.3.1 柔性生产研究在国外的发展及成果

关于柔性生产的探讨，国外的研究要比国内早许多，研究的内容也比国内较

为广泛，但由于近些年来中国与海外的学术交流非常频繁，我国在柔性生产方面

的研究也逐步发展。以下将分别对柔性研究在国外的早期和近期的研究进行描述。

1、柔性生产在国外的早期研究成果

对于柔性的最早研究，国际上公认其起源于经济学领域，作为柔性研究的先

驱者之一，经济学家哈特（Hart）[2]1937 年在研究经济周期的震荡对于企业的影

响的过程中提出了柔性是企业对不确定性的反应，尤其是对需求的波动性和市场

的不完善性所做出的反应。而在 1937 年另一位著名经济学专家 Stigler 则把柔性定

义为“能够支撑较大的产出变动的生产技术特性”[2]，他首次通过研究企业的成

本曲线来研究柔性理论。之后，Wheelwright 和Hayes 于1984 年首次提出了制造柔

参考文献

性的概念，他们认为制造柔性是市场竞争的一个基本策略[2]，由此制造柔性的研

究得到了迅速的发展。许多学者在他们的理论基础上从企业不同的战略层次（如

作业管理层面，关键因素层面，时间层面，战略管理层面等等）对制造柔性进行

了不同的定义和理解，但有一个定义得到了较为广泛的认同，它是Fredrik 和

Derrick 于2000 年提出的：制造柔性是个多维概念[20]，它反应制造系统在不影响

企业绩效的情况下应对多变的环境所做出的对于产量变化和环境变化的灵活调整

的能力。

除了上述对于制造柔性定义的早期研究成果外，相关学者也对其类型进行了

深入的探索。1984 年Browne[20]是最早对制造柔性维度和分类进行研究的学者，他

将制造柔性分成 8种不同的类型即产品柔性，流程柔性，批量柔性，混流加工柔

性，机器柔性，生产柔性，工序柔性，扩展柔性。Browne 的分类研究为之后许多

学者的扩展研究提供了基础。1990 年Sethi 和Seth 在Browne 的类型上增加了 3种

类型即规划柔性、材料运送柔性和市场柔性[20]；1996 年Gupta 和Somers 也提出了

9种制造柔性类型；2000 年Robert 和Scot 在Sethi 和Seth 的柔性分类的基础上又

增加了新产品设计柔性、自动操作柔性、劳工柔性和交付柔性 4种柔性[20]。对于制

造柔性基础类型的研究尤其以1993 年Gerwin 提出的关于制造柔性维度的分类最

具代表性[2]。他运用分类学方法将制造柔性分为车间生产层面机械、工厂生产层面

和制造层面等不同层次的柔性，减少了对特定柔性类型定义的需要。

另外一种观点是把制造柔性分为外部柔性和内部柔性两类，它们是分别由

Lynch 及Cross 于1991 年和Upton 与1994 年提出的[2]，外部柔性与消费者需求变

化相关，从而表现为与企业的竞争优势相关。Chen et al 在1992 年的文献中将外部

柔性称为为“基于市场的柔性”[20]，Suarez et al（1996）将外部柔性定义为“第

一次序”的柔性[24]。一般意义上外部柔性有产品组合柔性、新产品柔性、交付柔性、

改进柔性和产量柔性。内部柔性则是主要满足企业生产效率的需要，并不直接与

市场需求和环境不确定性相关，如加工路线柔性、物料处理柔性和机械柔性等。

2000 年Derrick Fredrik 以工厂、车间、企业的生产单元作为研究对象，提出了“外

部驱动”和“内在驱动”两个分类维度[20]，他在Gerwin 关于7种柔性类型研究的

基础上，归纳为4种柔性类型：将产量柔性和品种柔性归为企业为适应市场需要

的“外部驱动”柔性，将过程柔性和物料处理柔性归为企业生产过程中的“内在

驱动”柔性。

还有一类观点将制造柔性分为“范围”和“反应”两个关键维度[2]。1984 年

Browne 在研究柔性制造系统的柔性水平时首次使用了“范围柔性”的概念。之后

Swamidass 在1988 年进一步提出了“速度”和“反应”的概念，后又被Gerwin

于1993 年定义为“反应柔性”，一般采用反应的时间和成本来进行衡量。2000 年

Derrick 和Fredrik 提出了每一个制造柔性的维度都有两个重要因素：范围和反应。

2、柔性生产在国外的近期研究成果

近年来，在以上有关柔性生产理论早期研究的基础上，许多学者进行了新的

探索研究。Shih-Chia Changa，Chen-Lung Yang（2003）以机械设备行业中的小型

企业为样本，研究了不同竞争战略下制造柔性对企业绩效的影响[20]。他们的研究

发现，企业只有增强与竞争战略相适应的制造柔性才对企业绩效有积极的影响，

否则只会带来负作用。Mark A Vonderembse，Jeen-Su Lim 等（2003）则对柔性生

产在企业管理能力，产能和顾客满意度的关系进行定义和深入的分析研究。 Mark

Pagell，Daniel R.Krause（2004）对于柔性生产与外部环境之间的关系进了新的探

汽车线束生产企业柔性生产管理研究

索。Garcia，M.E.，Valero，S.，Argente，E. et al（2008）专门针对柔性生产中生

产计划安排问题进行了研究，他们发现在柔性生产中，面对灵活多变的订单需求

生产计划变得重要但却异常复杂和困难，因而需要寻找到一种适合的生产计划安

排工具来提高柔性生产过程的效率，而其介绍的 FAST 工具正是针对这种需要所

开发的计划工具。Junwen Wang，Jingshan Li，Jorge Arinez et al（2008）则针对柔

性生产中的质量控制进行了分析并提出了可行性的方法，用以保证在柔性生产过

程中合格的产品被正确的传递。对于柔性生产中设备和人员的柔性研究，David

Francas，Nils Loehndorf，StefanMinner（2010）发表了其在设备与人员的柔性研

究的成果，建立了相关的模型。

此外，一些学者也把对柔性生产的研究扩展到了柔性战略，Ranian

V.N.Karri（2001）将战略柔性分为反应柔性和预防柔性进行研究，通过对高科技

公司发放173 份问卷进行数据调研．验证了战略柔性对企业绩效的正向影响，并

得出预防柔性比反应柔性对企业绩效的影响更大的结论[21]。Ho-uk Lee（2002）通

过对美国14 个行业的 263 个企业的调研数据，也同样得出战略柔性对企业显著的

影响，同时发现了环境动态性对二者关系的调节效应[21]。Ashok AbboU（2003）研

究了美国财富 500 强中的 227 家跨国企业中的战略柔性，他将战略柔性分为市场

柔性、产品柔性和竞争柔性三类，并将其影响的企业绩效分为销售利润率

（ROS）。资产收益率（ROA）和税前收益（EBIT），得出三种柔性都对企业绩

效产生显著的影响[21]。

§1.3.2 柔性生产研究在国内的发展及成果

我国在柔性生产的研究时间上与国外相比略微滞后，但基本能够追踪国际研

究，目前鲜有主导地位或有代表性的方法，理论研究和系统实践方面都有深入发

展的必要。目前在柔性理论的研究方面比较有权威的国内专家是汪应洛教授，他

是中国工程院院士、著名管理学家；中国大陆第一位管理工程学科博士生导师。汪

应洛教授是我国管理科学与工程领域的开拓者，从事管理工程的研究和教育 50 余

年来，始终站在学科发展前沿，开展了大量系统的、开创性的工作，为我国管理

工程、系统工程和工业工程学科的发展及相互融合做出了重大贡献。近年来提出企

业柔性战略概念和实现战略一体化的管理方法，与伦敦商学院合作，用在国内海

信等一批企业。提出“精简、灵捷、柔性”生产系统科学管理的概念和“灵捷网络

化制造模式”理论和方法并加以实施，在国内和国外均具有相当的影响力。汪应

洛（1998）提出柔性战略的基本范围主要包括五个方面[13] ：（1）资源柔性；

（2）能力柔性；（3）组织柔性；（4）生产柔性；（5）文化柔性。

国内的许多其他学者也一直在国外柔性生产理论的基础上结合中国企业的实

际情况进行了不断的探索。王晶，齐京华，刘晓宇（2003）[13]指出生产系统的

“柔性”可以定义为“系统对市场和生产过程变化进行动态响应的能力”，其在

建立柔性的最优化模型时，引入固有柔性和运行柔性的概念。生产系统的固有柔

性主要由系统的结构决定，与系统的软硬件构成要素的柔性相关。而运行柔性是

固有柔性在各种环境中的运行结果，与一定时期内的运行情况和环境变化有关，

还与系统运行期间有关。其中硬件要素主要包括：生产技术、生产设施、生产能力

和生产系统集成特征，即生产系统能够以低成本而且快速地从一种状态转换到另

一种状态的能力。软件要素柔性主要包括：决策柔性、组织柔性、生产计划柔性和

生产控制柔性。内外环境变化主要包括 3个方面：输入的不确定性、市场的不确定

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摘要伴随着全球经济的飞速发展，人们已经步入了一个世界经济一体化的伟大时代，激烈而残酷的市场竞争已经在全球范围内展开。制造企业正面临着准时交货、提高生产效率，提升产品质量、降低产品成本以及对市场需求做出及时响应的多重压力，这些严峻的形势迫使人们认识到提升生产制造系统的柔性对企业获取竞争优势，保持稳定的盈利性可持续发展目标具有极为重要的战略和现实意义。“柔性”通常理解为是对环境不确定性的一种适应性的响应，而提高企业的生产柔性简单地说就是指增加企业在生产制造过程中灵活性和快速应变能力，优化资源配置，提高生产流程的弹性，以较低的资源成本来满足客户的快速需求。作为汽车电子电气系统中重要的线束系统，常见的...

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