21世纪制造业面临的挑战与对策

    摘要　我们正面临着制造业新时代的到来［1］，作为一个国家国民经济支柱产业的制造业如何抓住机遇，适应市场错综复杂的巨大变化和迎接21世纪的挑战，是国内外制造业极为关注的问题［2］。本文就21世纪制造业的形势阐述了观点。
　　关键词：21世纪　制造业　对策

    1　引言

　　制造业是所有与制造有关的企业机构的总体，是国民经济的支柱产业，它一方面创造价值、生产物质财富和新的知识，另一方面为国民经济各个部门包括国防和科学技术的进步与发展提供先进的手段和装备。在工业化国家，约有1/4的人口从事各种形式的制造活动，约有70%～80%的物质财富来自制造业。因此，很多国家，特别是美国把制定制造业发展战略列为重中之重［3］。美国认为制造业不仅是一个国家国民经济的支柱，而且对其经济和政治的领导地位也有着决定性影响。

    2　制造业的变革与面临的挑战

　　(1)制造业世界格局的变化
　　60年代开始，日本重视科技进步、研究先进的制造技术、大力推广应用高新技术成果，加上严密的社会组织和大量高素质的人才，使经济迅速崛起，把原来美国占绝对优势的产业(如汽车、照相机、家电、机床、复印机、半导体等)变成了自己的主导产业，占领了世界包括欧美市场。加上70年代以来依靠制造业发展起来的亚洲新兴工业国家和地区(包括台湾、香港、新加坡和韩国)，使得世界制造业变成多极化的局面。
　　(2)制造业产品结构、生产模式和生产过程的变化
　　制造业产品结构正朝着先进实用、高效、节能、体积小、质量好、功能先进无冗余、环保型绿色产品方向发展。生产模式朝着多品种、小批量、单件化、柔性化、生产周期大幅度缩短等方向发展。生产过程朝着高速、精密、自动化、少切削、节能、环保型、非传统加工方法，甚至零缺陷等方向发展。
　　(3)市场竞争越来越激烈
　　随着科学技术的进步、社会生活水平的提高，人们对产品的要求越来越高。产品质量的概念不再是满足设计要求，而是用户对产品的满意度。世界经济的全球化，进一步加剧了市场的竞争。
　　(4)新思想、新技术不断涌现
　　世界制造业领域新思想、新技术层出不穷，如FMS/CIMS/IMS/LP/AM、并行工程、成组技术、鲁棒性设计、快速原型技术(RP)、虚拟制造(VM)、分散网络化制造等，这些新思想、新技术都在不同时期、不同程度上推动了制造业的发展。
　　(5)21世纪制造业面临的挑战
　　在未来消费者导向的时代，如何对市场环境急剧变化作出快速反应，及时掌握用户需求，有效地生产和提供令用户满意的产品和服务，是21世纪制造业面临的挑战。

    3　21世纪制造业的对策研究

　　由于国内外市场竞争加剧，科学技术发展迅速，产品更新换代速度加快及人们对产品多样化的需求增加，使得机械制造业向多品种小批量生产方式发展。为适应这种情况的变化，美国、日本等国开展了大量的对策研究。提出了许多新观点、新思想、新概念，先后诞生了许多先进制造技术与系统，例如FMS、CIMS、并行工程(CE Concurrent Engineering)、独立制造岛、精良生产(LP Lean Production)、智能制造系统(IMS Intelligent Manufacturing System)、敏捷制造系统(AMS Agile Manufacturing System)、生物制造系统(BMS Bionic Manufacturing System)、合弄制造系统(HMS Holonomic Manufacturing System)、全能制造系统、全球制造系统［4］、虚拟制造系统(VMS Virtual Manufacturing System)［5］等。
　　80年代，CIMS引起了国内外的广泛关注。我国也很重视CIMS的研究与应用，将CIMS列为国家“863”高技术发展计划自动化领域中的专题之一，在四个国家CIMS实验工程的基础上，目前正在全国推广应用CIMS。然而，国内外的CIMS实践并非一帆风顺，因为：①企业经常面临技术、投资和人员素质问题；②在规划工作中，缺少对企业结构、功能和车间组织的深入研究；③片面强调高技术，偏离企业目标，没有获得所期望的柔性和经济效益；④在建立CIMS的过程中，实现全面集成还有很大困难，而且花费代价太大；⑤过分强调信息集成与自动化，忽略了“人”在系统中的作用。
　　面对这种情况，CIMS应在实践的基础上，认真总结经验，不断吸收新思想、新观点、新技术，从而产生新一代CIMS。同时，各主要工业发达国家都在谋求对策，调整科技政策，各自制定了适合本国国情的制造业自动化发展计划。如美国的SoN计划。SoN是由美国国家标准与技术研究所(NIST)提出的一个面向中小企业的综合自动化计划(SoN Shops of the 90’s)，其主要内容是：
　　(1)对企业的现状进行诊断和评估找出症结所生。对生产设备逐台进行分析，建立档案，作出可继续使用、需要改装或应予以报废的结论。主张仅在关键工序上采用数控机床，不盲目追求物流自动化；
　　(2)建立一个由微机组成的计算机网络。主要包括CAD/CAPP/CAM/DNC、计划调度、工具管理、定货管理和成本核算。
　　(3)大力提高人员素质。对所有人员进行轮流为期6个月的培训。实践表明，随着人员素质的提高，特别是观念的更新，劳动生产率和工作效率有了明显提高。
　　在CIMS探索和实践的基础上，人们逐渐认识到必须在信息集成的基础上，从全局优化的观点出发，在CIMS的各功能子系统之间实现双向的信息交换和共享，以达到各功能间的相互协调与优化，实现产品开发过程的功能集成。
　　美国为夺回其制造业的世界霸主地位，加大投资力度，促进制造业策略的研究，使美国制造技术不断翻新，新思想层出不穷。80年代认为CIMS将不可逆转地成为21世纪占主导地位的新型生产方式，CIM是美国夺回业已失去的市场并取得竞争成功的关键。时隔几年，又提出了CE，使CE在90年代初成为工厂自动化方面的一个热点。接着又掀起了LP和AM的热潮。认为：LP会真正改变世界的生产和经济形式，对人类社会产生深远的影响。AM将使美国在2006年以前重新恢复其在制造业的领导地位，还将在21世纪的竞争中占主导地位［6］。
　　日本也提出了IMS的概念与智能制造计划，目前该计划已成为制造领域最大的国际合作研究计划。
　　目前，制造业正在向全球制造方向发展，VMS也成为又一研究热点。

    4　21世纪制造业的特征

　　21世纪制造业将具有“哪些特点、将会怎样”引起了人们的广泛关注，有人认为21世纪制造业追求“更快、更净、更精”，21世纪制造业将采用灵快、精简、柔性的生产系统。
　　21世纪制造业将具有以下主要特征：
　　(1)产品开发周期显著缩短，上市时间更快，这是21世纪市场环境和用户消费观所要求的，也是赢得竞争的关键所在。这一点从美国制造业策略的变化可以看出。美国制造业的策略从50年代的“规模效益第一”，经过70年代和80年代的“价格竞争第一”和“质量竞争第一”，发展到90年代的“市场速度第一”，时间因素被提到了首要位置。
　　(2)具备赢得竞争、提高市场占有率的四种基本能力：①时间竞争能力(Time)，产品上市快、生产周期短、交货及时；②质量竞争能力(Quality)，产品不仅可靠性高，而且使用户在各方面都满意；③价格竞争能力(Cost)，产品生产成本低，销售价格适中；④创新竞争能力(Creation)，产品有特色、生产有柔性、竞争有策略。