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中图分类号:F062.9 文献标识码:A
内容摘要:本文以山东省生产业为研究对象,借鉴相关文献研究成果,利用统计分析和投入产出分析方法,对山东省生产业总体发展状况,及其与其它产业的融合程度进行实证分析,进而提出加快发展山东生产业的对策建议。
关键词:生产业 统计分析 投入产出分析 发展对策
山东省提出,“要加快转变经济发展方式,调整优化经济结构,不断增创发展的新优势”。发展生产业能够降低社会成本,提高资源配置效率,产生更高的生产效率和经济效益。在“转调创”背景下,研究加快生产业发展的对策具有重要的现实意义。
生产业内涵与外延界定
(一)生产业的内涵
在经济学领域最先指出生产业现象的是经济学之父亚当·斯密,根据亚当·斯密的理论,生产业的产生是人类社会分工不断深化发展的必然结果。近几十年来,国内外学者从不同研究视角对于生产业提出了定义,综合目前国内外的研究文献,从总体上讲,生产业是直接或间接为生产过程提供中间服务的服务性产业(沈家文,2012)。
(二)生产业的外延
根据我国“十一五”发展规划的内涵界定及《国民经济行业分类(GB/T 4754—2002)》,结合山东省的实际情况,在综合考虑数据的可得性和科学性的基础上,本文生产业统计的范围包括交通运输、仓储和邮政业,信息传输、计算机服务和软件业,批发和零售业,金融业,租赁和商务服务业,科学研究、技术服务和地质勘查业。以下研究中的对比分析,都以该范围统计的有关数据为基础。
山东省生产业发展现状分析
(一)山东省生产业规模分析
随着工业化进程的加快,山东省生产业得到快速发展,生产业增加值从2005年的3308.72亿元增加到2011年的10784.77亿元,增长了2.26倍,年均增长率21.77%,如表1所示。生产业增加值占GDP的比例由2005年的17.87%增加到2011年的23.77%;生产业占服务业的比例由2005年的55.85%增加到2011年的62.09%。生产业在服务业和GDP中所占比重均呈现逐步增长趋势,如表2所示。山东省生产业占据服务业主体,对国民经济的贡献不断提高。
(二)山东省生产业结构分析
从2005年到2011年的统计数据看,山东省生产业各行业中,传统生产业,如批发和零售业占生产业增加值的比重2005年为41.93%,2011年为50.07%,呈不断提高态势;交通运输、仓储和邮政业占生产业增加值的比重2005年为29.28%,2011年为21.59 %,呈不断下降趋势,两者占生产业增加值的比重基本稳定在70%以上,这说明目前山东省传统生产业占据主要地位。而现代生产业增加值较小,例如2011年,科学研究、技术服务和地质勘查业增加值只占生产业增加值的2.95%。技术含量较高的生产业从绝对数和相对数两方面来看都比较低(见表3)。山东省生产业中,传统产业占据主要地位,现代生产业发展水平低。
山东省生产业与产业总体的服务融合程度分析
(一)生产业与产业总体的服务融合分析
山东省第一、二、三产业的生产投入率分别为3.61%、6.04%、10.61%,服务投入率分别为 4.39%、7.74%、17.91%(见表4)。第一产业的服务投入率最低,服务业的服务投入率最高,这说明服务业自我增强效应较强。第一和第二产业通过投入产出关联与服务业的融合互动程度不高,生产业促进第一、第二产业发展和升级作用的实现基础不足(邓丽姝,2013)。
(二)三次产业的服务投入结构分析
在三次产业的服务投入结构中,生产投入占第一、第二、第三产业总服务投入的比重分别为82.2%、78.1%、59.2%,生产业是产业服务化发展的主体。山东第一产业消耗使用最多的服务行业是交通运输及仓储业、批发和零售业,分别占第一产业总服务投入的32.0%和30.1%。第二产业消耗使用最多的服务行业也是交通运输及仓储业、批发和零售业。由此可见,山东省第一产业和第二产业发展仍然停留在依靠流通服务业的传统阶段。需要注意的是,综合技术服务业、研究与试验发展业在第三产业中消耗使用很低,在服务业的投入结构中占比很小,发展水平较低,这从根本上影响山东省生产业发展水平的提升(见表5)。
加快山东省生产业发展的对策与建议
(一)深化对生产业的认识
当前,正在发生经济增长的阶段性变化,正面临经济增速放缓带来的严峻局面,应立足于新的发展阶段,解放思想,转变观念,提高各级领导干部对生产业的认识和领导能力,正确认识发展生产业在促进经济增长、推动产业结构优化升级、缓解就业压力等方面的重要意义。加强对生产业发展特征和规律的认识,结合实际工作需要,认真研究生产业发展过程中出现的新情况、新问题,重视生产业的新业态,推出针对性强、有实效的支持政策,促进生产业加快发展。
(二)全面发展和重点突破有机结合
生产业是现代服务业的重要组成部分和新兴产业,它与国民经济各个生产部门密切相关,其快速、健康、有序发展,是整体提升服务业发展水平,提高经济运行质量和效率的重要途径。在新的经济形势下,山东省生产业发展面临着新的机遇和挑战,应采取全面发展和重点突破有机结合的总体发展战略,在均衡发展的前提下实现局部突破,率先升级(郭向阳,2012)。技术、知识、及人力资本等含量高的新兴服务业的发展水平在很大程度上反映着服务业发展的水平和档次,新兴服务业及其技术、知识等含量过低对于优化资源配置、提高技术水平等会形成很大的障碍。因此,要以信息服务领域、研发设计服务领域、科技创新相关业务服务领域为重点(王新新,2012),采取相应的措施,推进生产业的发展。
(三)构建有利于产业融合的机制以促进各产业与生产业互动发展
产业融合发展是社会生产力进步和产业结构优化的必然趋势。从三次产业的服务投入率来看,第三产业的服务投入率最高,但第一、第二产业经由生产投入而与第三产业的联系程度较低,三次产业之间互相促进、联动发展的效应并不显著。生产业对产业融合的作用尚未充分发挥,导致整个经济的运行难以获得协调发展的条件,不利于经济发展方式的转变(陈宪,2010)。由于服务业具有较强的自我强化效应,应大力发展现代服务业,构建有利于产业融合的机制和环境,促进产业融合。在产业融合基础上形成的新的服务行业,缩短产业结构升级的周期,从而带动整个经济的持续繁荣。
(四)加快改革创新并提高生产业国际化水平
从全球生产业发展的特点和趋势看,创新成为生产业发展的重要源泉;由于充分运用现代信息技术成果和经济全球化发展,使生产业的国际化进程加快。生产业不仅技术创新走在前面,在管理方法、经营方式、业务流程、外部协作等方面的创新也引领着世界潮流。因此应进行生产业的全面创新。通过扩大利用外资的投资领域、推动走出去对外投资、大力推动发展服务外包等国际化发展战略,提高国际竞争力,在服务种类、服务质量、服务创新、服务管理等多个方面跟上世界的步伐(杨玉英,2010)。
参考文献
1.邓丽姝.生产业主导的产业融合—基于北京市投入产出表的实证分析[J].技术经济与管理研究,2013(3)
2.郭向阳.广东生产业发展研究.兰州大学博士论文,2012
3.王新新.产业结构调整背景下的生产业发展对策研究[J].经济纵横,2012(4)
关键词:流水线;设备管理;备品备件
一、引言
在现代化生产企业中,随着科学技术的广泛应用,以及自动化程度的进一步提高,一条龙生产模式——流水线生产企业的优越性便越来越凸出,如用工大量减少,工人劳动强度明显降低,生产效率大大提高,产品生产周期越来越快,使得许多企业在投入使用后产生了高额的回报率。然而一些企业不懂得其管理要害,使得在实际生产中产生种种矛盾。在流水线生产企业生产管理过程中,一旦一个设备点有问题,将会带来一系列情况,严重的导致整条线停产,甚至整个车间处于停产状况,因此流水线生产企业设备管理是非常重要的,给予足够重视是必须的。现将问题及措施表述如下:
二、问题及措施
1.一环出问题,整条线停产
凡是流水线生产模式的企业,在生产过程中的连续性是十分明显的,其连续性也不仅仅是生产车间,它包括所有与这个企业相关的人和事物。在此只说生产车间方面,桥宏钢管有限公司生产企业流水线上的液压系统生产过程中出现冷缺水的断路,由于随着冷缺水的短缺,油温将会不断上升,从而引起局部机器停机,最后导致整条线停产。出现问题后,流水线上有的机器需要停下来,造成人力浪费;重新启动时,产生电力的浪费。另外有的机器不能够停,将造成电力、人力的多重浪费。还有会造成一部分生产原材料的浪费,如在线的半成品。更有甚者如果处理不当,还会把某些机器设备损坏,造成不可估量的损失。在资源日益短缺的现在和将来,引起足够重视是必须的。现在分析液压机液压系统缺水的原因,一种情况岗位工人不操心,一种情况设备设使不到位等等。与之相关的,岗位工人不操心,车间主任有责任;工资福利不够好,工会脱不了关系;工人技术水平低,技术培训处有责任;设备设使不到位,技术设备科有问题,仓库也值得去考虑。针对上述问题,措施如下:(1)定期有准备的检修,缺保损失最小。因为机器设备出问题本身就有不可预见性,只有在平时让所有人员都参与进来,上至车间主任经理,下至岗位工人。加强设备的不断巡视,不断检查观察,力争做到早发现、早诊断、早治疗,把问题消灭在萌芽状态,才有可能减少不必要的浪费,进而提高生产率。(2)对设备分类管理,把配电室、水泵房等设备点列为重点保护对象,同时配备技术水平高的人员看护,对这些设备进行每日检查,每周点检1~2次,其他设备每2周点检1次。按设备使用周期以及对设备的识别,编制设备各种日常检修表和专业检修表,表中对检修部位、检修周期、检修内容、责任人等进行详细规定,做到设备出现隐患能及时发现,有据可依、责任可查。(3)定期对员工进行充电,包括思想教育和技能培训。只有做到知己知彼,才能百战不殆。具体如在上班前开动员会,在下班后开总结会,力争做到今天的问题今天解决。中层领导每天晚上开生产调度会,班组长每周开一次会,全体员工每月开一次会,有问题当面提当面定方案,会后抓紧落实,同时设立督查组督查会议方案落实情况。(4)设备到人,细化分工。确保台台有人管,人人有职责。在沃德陶瓷有限公司生产线上,有一项工作需要每天为高温风机设备加注油,该工作虽简单但由于车间环境温度高,地点又比较分散,所以多数人不大愿意做。可是该机器又非常关键,该机器一旦出问题,将会给公司带来极大损失。后来公司制定了一个制度,让一个责任心比较强的工人,其每天的第一项工作任务就是先为该风机设备加注油,接下来再去做其他工作。由于该工人的高度负责,经一段时间的运行,大家一致认为效果非常好,随后就在车间其他重要设备点大力推广该模式,经实践证明效果远远超过预期值。
2.备品备件质量参差不齐,数量多少不一
备品备件是设备稳定运行的后勤保障,提高备件供应质量,组织备件的合理储备是保证设备检修的前提。有企业就有机器设备,有设备就有机电维修者,而维修者区别其他车间工人,就是他们手中有维修工具,仓库有备品备件。而维修工具、备品备件的好与坏,有与无,多与少等都会严重制约维修的质量。春晖散热器有限公司喷涂流水线一机器出现一点小故障,只要维修者有一开口扳手就行了;如果没有,机器就不得不停;停了又没有合适工具,用其他方法,或再去仓库找或再去购买,那将都是得不偿失的。再说备品备件质量的好坏,时下是客观存在的,而采购员也是心知肚明,但就这,爱用不用!这其中的问题恐怕要涉及到总经理本人,为什么?做生意,办企业,讲的都是诚信第一。供应科,老板不给钱,买来就不错了,这是其一;供应商,老板不清账,给你供货就已很好了,这是其二;临时采购,小件还可以,大件可就不行了,等等不一而足。针对上述问题,措施如下:(1)做到备件质量高,品种全。如果条件许可,实行公开招标,确保优中选优。特别对关键设备的关键部件,企业与主要供应商建立合作型的战略伙伴关系,以便双方互惠互利。(2)对库存备件要做到心中有数,要定期整理。对那些价格高而又不得不有的尽量少备一些,并将其定为A类;对那些价格比较高用量又比较大的可视资金情况备用,并将其定为B类;对那些常用而价格又不太高的可临时采购,并将其定为C类;达到合理使用备件资金,加速库存资金周转,根据在用量、消耗量、库存量、待修复量、寿命周期和供货周期审核备件计划。(3)做到进口备件国产化,解决进口备件价格高供货周期长的难题,本着由易到难、由点到面、由单件到整机的原则进行。(4)加大设备检修中旧备件的修复利用,通过备件的修旧工作来降低备件消耗。在实际工作中,沃德陶瓷有限公司仓库主任戏称机电维修工是“换工”,意指只会拿新的来更换旧的,从不对旧件维修再利用。(5)杜绝不合格产品流入下到工序,严禁有缺陷产品走出车间,走向社会,只有保证我们的每一件产品是优等品,才能保证不购买到垃圾产品。当年海尔其实就是用铁锤砸冰箱才砸开了今天的成就,我们每个企业管理者对此都应值得深思!(6)在采购问题上,企业要明确必须利用信息技术这一先进手段,去解决企业发展中存在的基础管理问题,即在保证生产的前提下,在充分分析市场环境变化的基础上,通过有效利用资金采购备件并获得一定的利益。
3.一人维修,多人围观
这种情况在流水线生产模式车间时有发生。流水线生产模式车间设备布置通常比较集中,出现问题时人员集中,有时受空间局限,也在情理之中。因为先不说维修者技术水平如何,不说设备点空间允许与否,单说那些围观者,他们当中有组长,车间主任,生产经理,更有甚者,老板有时也会亲自督阵。他们站在那里起什么作用?本人认为,和一个旁观者无二样。为什么这样说呢?因为据本人亲身经历,他们的水平通常比较高,但却从不以身作则,从不有问题领导带头上,而是实实在在地当“领导”,事后完不成指标,却把责任推得远远的。针对上述问题,措施如下:(1)作为一名高层领导,首先要对设备故障有所了解。在了解情况后,先让顶级技术能手处理设备故障,以及督促相关人员全力配合,争取把时间缩短到最合理。(2)对于短时间内能排除的故障,可以让工人们暂时休息一下,体现一点人性化管理。(3)对于短时间内不能处理好的,则把有关人员组织起来,或让他们养护设备,或让他们检修其他有隐患的机器设备,以及那些也正需要检修的机器设备,争取做到时间零消耗。对于措施(3),经过一段时间的实践,沃德陶瓷有限公司对设备故障的处理由被动转为主动,生产产量大幅度提高,经济效益明显好转。
三、结语
在流水线生产模式的企业中,除上述问题外,不同的企业会有不同的问题产生,只有深入基层,才能发现问题、提出问题、解决问题,进而使流水线生产企业名副其实,为企业降消耗、增产能,增效益、促发展,为社会进步作贡献。随着全球经济一体化的发展,国家低碳口号和碧水蓝天的提出,只有树立科学发展观,实行科学化管理,企业才能进一步发展壮大起来,挤身百年民族企业之林。
作者:王书增 单位:林州市春晖散热器有限公司
关键词:湖北省;中小企业;技术创新
中图分类号:F4
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)09-0023-02
1 湖北中小企业发展情况
中小企业作为我省国民经济的重要组成部分,在经济社会发展中具有不可替代的作用。目前我省有中小企业24万多户,占全省企业总户数的99%;就业人数1490万人。同时,中小企业的发展也面临着许多问题,进一步改善中小企业发展环境,促进中小企业健康发展,为实现全省经济社会又好又快发展做出更大贡献任重道远。
1.1 经济发展的“半壁河山”
2008年,全省中小企业实现增加值5660亿元,比上年增长19.41%,占全省生产总值的50%;规模以上中小企业主营业务收入达到5725亿元,比上年增长37.5%,处于较快增长水平。
1.2 结构调整的重要力量
在我省制造业、高新技术和现代服务业等领域,形成了一批“专、精、特、新”的中小企业,为促进我省经济结构的调整和优化做出了积极贡献。此外,量大面广的中小企业积极参与市场竞争,营造了充满活力的市场环境,促进了市场配置资源基础性作用的发挥。
1.3 扩大就业的主渠道
中小企业大多属于劳动密集型产业,而且就业方式灵活,为缓解社会就业压力发挥了积极作用。2008年全省中小企业就业人数1490万人,全省新增就业岗位的80%由中小企业提供。
1.4 为全省工业发展做出重要贡献
2008年全省规模以上工业企业数达到10998家,比上年净增1970家;全省规模以上中小型工业企业实现利润257亿元,同比增长29.7%,上缴税金210亿元,同比增长31.2%,全省规模以上工业新增销售收入的60%来自中小型工业企业。全省县域规模以上工业对全省工业贡献率达到50%,县域经济成为全省经济增长的亮点。
2 我省中小企业发展过程中存在的主要问题
2.1 从外部环境看,主要存在以下问题
2.1.1创业条件难
在我国成立有限责任公司最低出资额50万元,而德国只要25万元,德国人均收入却相当中国人均收入的50倍。所以,中国老百姓一般办不起企业。二是准入时间长。企业登记注册最快得一个星期,有的地方长达两个月。在市场经济发达国家,注册登记只有2-3个审批环节,而我国则多达20个左右。三是生存周期短。现在,绝大多数中小企业市场竞争能力不强,生命力比较脆弱,据调查,小企业生存周期一般只有3-5年。
2.1.2 发展环境有待进一步改善
部门职能交叉、办事手续复杂问题依然存在;乱收、乱罚现象依然严重,仍需加大治理力度;中小企业所在的县域基础设施、交通通讯等建设相对落后,工业用地极度紧缺,难以适应产业集群、块状经济快速发展的需要;传统观念的影响根深蒂固,轻视甚至歧视民营业主的现象程度不同地存在。
2.1.3 中小企业融资难问题依然突出
政府的拨款对象主要是国有大中型企业。中小企业自筹经费,又大大提高了总成本,而且社会对中小企业的信任程度低,自筹经费也困难重重。从内在原因分析,中小企业自身质素不高,很难获得贷方信任。从外在原因分析,是法律和金融扶持不足。中小企业信用担保体系建设本身运作方面也有待进一步完善,破解中小企业融资难还需要各方面进一步共同努力。
2.1.4 社会化服务体系有待进一步建立健全
中小企业的发展不仅需要政府的财政等方面的政策支持,也需要社会中介组织从创业辅导、信用评价、技术服务、人才培训、信息咨询和法律援助等方面提供中介支持。目前,我国还没有一个专门独立的系统机构从事中小企业这一群体的管理。中小企业在国民经济中的作用越来越大,迫切需要国家成立专司中小企业的管理机构,以便从政策的制定、产业规划发展的拟定、结构的调整、产业信息与市场信息的提供上,进行统一的宏观管理。在我省,中小企业服务体系建设仍然滞后,主要体现在服务机构不健全、服务领域不广。
2.1.5 缺乏有效的法律保护
健全的立法是中小企业稳定发展的基本保障。以美国为例,美国早在1953年就制定了《中小企业法》,20世纪70年代末至80年代初,又陆续颁布了《中小企业经济政策法》等十几部法律法规,形成了比较完整的法律体系。为贯彻落实我国2003年出台的《中小企业促进法》,我省颁布了《湖北省实施〈中小企业促进法〉办法》,这对促进我省中小企业发展有积极推动作用,同时我省应进一步完善促进中小企业发展的法律法规,以保护中小企业的正当权益,使符合国家法律法规的中小企业获得国家各方面的支持。
2.2 从中小企业自身看,主要存在以下问题
2.2.1 中小企业技术创新不足
我省中小企业的快速发展主要是以低技术水平和外延扩张为特征,生产技术和装备水平都比较落后。从整体上讲,中小企业存在着粗加工产品多、深加工产品少;一般产品多、名优产品少,品牌意识淡薄;低附加值产品多、高附加值产品少的“三多三少”现象。中小企业没有专门的技术开发机构,技术创新成为中小企业进一步发展的重要瓶颈。大部分中小企业起步于家庭工业,脱胎于个体私营经济,文化和技术支撑后续乏力,致使工厂规模小,企业组织离散度大,产品开发能力弱,企业技术进步迟缓,发展方式粗放。
2.2.2 从业人员整体素质不高
我省大部分中小企业在吸引科技开发人才方面处于明显劣势,没有长远的发展规划和人才战略,忽视了对高层人才储备、培养和选择。一方面是由于社会上对中小企业还有“择业歧视”心理作怪,另一方面,也由于中小企业在生活福利待遇方面比不上大企业。因而中小企业对科技开发人才的吸引力很低,这些导致中小企业人才匮乏,管理落后,整体素质有待提高。
2.2.3 社会责任感有待增强
部分中小企业环境污染重、资源利用率低、安全隐患多,一些企业依法经营、诚实守信不够,知识产权保护不力,假冒伪劣商品较多,侵犯职工合法权益的现象时有发生。
3 发展我省中小企业的主要措施
通过以上分析,不难看出,相对大企业来讲,中小企业在市场、融资、人才、管理等方面都处于弱势地位,需要政府加大支持和企业自身不懈的努力。
3.1 引导中小企业转变发展方式
要在充分重视科技型中小企业发展的同时,积极引导部分就业型、出口创汇型、资源综合利用型和社会服务型优势中小企业的发展;积极引导中小企业与大企业建立比较稳定的协作配套关系,推动中小企业向“专、精、特、新”方向发展,形成大中小梯形分工协作关系;积极引导中小企业向小城镇集中,把中小企业的发展和小城镇建设结合起来,形成互相支撑、互相促进的良性互动态势。
3.2 营造良好发展环境
中小企业是社会经济中的弱势群体,在当前的国际背景下,更需要各级政府的大力支持与帮扶。要进一步研究制定支持中小企业发展的政策性文件,加强调查研究,贯彻执行《中小企业促进法》和《湖北省实施〈中小企业促进法〉办法》,健全和完善支持中小企业发展的法规和政策体系;简化办事程序和环节,提高服务效率,为中小企业发展多办实事;维护中小企业的合法权益,减轻企业负担。严厉打击不法分子,努力建立公平、公开、公正的市场竞争秩序,保证中小企业健康发展。
3.3 建立健全服务体系
针对目前我省中小企业社会化服务体系建设滞后,不能满足中小企业发展需要的现实,政府应尽快建立统一的机构对中小企业进行监督、指导和服务。同时,加快信息网络建设,向中小企业提供具有权威性的市场行情、产品标准、技术开发等各方面的信息,为中小企业的发展提供信息服务。
3.4 进一步完善金融服务体系,拓宽融资渠道
一是加大招商引资力度,制定优惠措施,鼓励我省中小企业与国外、省外投资者合资合作。二是加强银企合作,帮助企业争取银行信贷支持,积极向金融机构推荐优势企业和优势项目。三是积极探索扩大民间融资,增加专门为中小企业提供贷款的金融机构;扩大民间融资,引导社会资金投资中小企业。四是加快和完善中小企业信用担保体系建设,成立中介机构对中小企业的资信信息进行调查,并按照统一的信用评价标准进行评估,然后信息汇总,建立企业信用档案和数据库,为银行贷款提供真实、可靠的信息服务。
3.5 不断提高中小企业自主创新能力
加快建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系。首先,明晰企业产权。应按现代企业制度来改革其管理,逐步实现企业产权与企业家或家族财产的分离。其次,实现产权多元化。积极引人外部投资,实现产权多元化,是民营中小企业做大做强的必由之路。再次,实现企业内部产权结构合理化。通过在企业内部合理分配股权,吸纳职业经理人和技术骨干的股份,并适当股权激励,增强员工的主人翁意识,增强企业的向心力,抓住国家和省里实施产业振兴规划的契机,推进结构调整。围绕传统产业升级,加快先进技术、先进设备的引进、消化、吸收和再创新;支持中小企业推广运用网络技术,加快工业化和信息化融合,以信息化技术和手段,促进中小企业高起点、高效率发展。另外,可加强产学研合作,推进科技成果的转化和产业化;鼓励高等院校和科研机构与企业联合创办技术中心,通过联营、投资、参股等多种形式实现校企、院企联合,争创自主品牌,增强创新能力。
3.6 加强职工教育培训
加强职工教育培训工作,加快培养创新型人才和专业化高技能人才,带动企业职工整体素质的提高,是企业的重要职责。积极建立专家顾问制度,使企业管理实现科学化和规范化。在人才资源上要建立人才激励机制,对员工有计划地进行培训、进修和工作考察,以满足企业对专业化、高层化、复合化人才的需要。同时,要鼓励中小企业根据自身需要引进人才、技术和管理,不断学习和采用国内外先进的管理理念,优化要素配置,提高经营效率。
在全球经济一体化和后经济危机时代的背景下,中小企业生存压力日益增大。只有政府进一步为中小企业营造良好的生存发展环境,加之中小企业不断修炼“内功”,我省的中小企业才能不断的发展壮大,为我省的经济的发展作出更大贡献。
参考文献
[1]李子彬.充分认识中小企业的地位和作用[J].求是,2009,(8).
[2]贺强,李靖.关于有效解决中小企业融资难的对策建议[J].价格理论与实践,2009,(6).
诚然,一个勤奋的教师是值得肯定的,这是责任感的体现,但在“低头干活”的同时,一定不能忘记“抬头看路”,这条路应该怎么走,走什么样的“路”,即到底是做一个勤奋的“教书匠”,还是做一个智慧的生物“教师”。下面谈谈我的看法。
一、教师必须是一个读书人
书籍是学校中的学校,对一个教师而言,读书就是最好的备课。著名的语文教育家魏书生、李镇西等无一不是热爱读书的人。现在教师的备课往往会陷入教学参考书的“牢笼”,对文本的解读、上课的设计理念会被教参所束缚,生怕遗漏了上面所说的知识点,上课非要面面俱到灌输给学生,结果学生不喜欢听,教师也上得无趣。苏霍姆林斯基说:“要天天看书,终身以书籍为友,这是一天也不断流的潺潺小溪,它充实着思想的江河。”只读教材和教参两本书的教师无论如何不能称之为优秀教师。
那么生物教师该读哪些书呢?第一是专业性杂志是阅读首选。《生物学通报》《生物学教学》《中学生物教学》《中学生物学》应该成为生物学教师必订的杂志,每期必须仔细研读,这样你就能迅速占领生物教学的前沿,把握生物教育改革的脉搏,全面了解生物教育形势,极大开阔教育视野,迅速吸收教育经验,提升教科研水平。第二是生物学教育专家的专著。朱正威先生在生物学界德高望重,作为一代宗师,他不仅课上得好,不是一般的好,生动,能调动起学生的思维,善于培养学生的能力,而且文如其人,《我和中学生物科学教育》是他集近半个世纪中学生物学教学经验和对21世纪科学教育的思考而写成,读上去酣畅淋漓,生动形象,书不厚,仅172页,但字字珠玑,每句话都值得咀嚼回味,值得每位生物学教师认真一读。朱先生还和赵学先生合作写过一本《中学生物教学》,该书虽然出版于上世纪八十年代,但仍对现在的生物教学有指导意义,我们仍然可以学习、参考和继承。第三是特级教师课堂实录。一般特级教师出书不易,尤其是生物特级教师。北师大出版社1993年出版了祁乃成先生的《特级教师谈学习策略》。江苏教育出版社于1996年隆重推出了《中国著名特级教师教学思想录》,收录了顾巧英、郑春和等12位全国著名生物特级教师的文章以及他们的课堂实录。此后我们看到特级教师的书就比较多了,我们生物教师可以像鲁迅所说的那样:运用脑髓,放开眼光,自己去拿。第四是教育理论书籍。华东师大钟启泉教授作为新课改的领军人物,著作等身,他的《为了中华民族的复兴,为了每位学生的发展》一书在教育界可谓耳熟能详,从这里可以找到新课改的理论支撑。华东师大已故施良方教授的《学习论》《课程原理》《教学理论》奠定了他在教学界的地位,许多师范大学都选用这三本书作为研究生教材,哲人已去,文采长存。
另外还有国外生物学教育著作、生物学发展史、生物科普类、课外活动类、教育技术类、其他学科教育名师的著作等,都是生物教师必看的书籍。现在很多年轻教师把时间精力都花在娱乐休闲上,出了大学门连一本像样的书都没看过,那他的知识面一定是狭窄的,而知识面对于教师来说又是何等的重要。所以请把空闲时间拿出来,多读书,你必将成为一个博学多才,受人欢迎的教师。
二、生物教师要有流利的口才
现在的时代是个性张扬时代,能说会道,能言善辩,有一定的人际沟通能力,是现代人文明素养的重要表现。老师经常会抱怨课堂上学生回答要么声音太小,要么吞吞吐吐,不知所云。但假如这个老师本身也是口才平平,不善言辞,那结果将会怎样呢?生物老师不仅要有一口标准的普通话,还应该有充满热情、理性和智慧的语言。但现在有些老师把自己的伶牙俐齿本领都放在如何“不显山露水”地辱骂学生上面,甚至有人还以此为傲,那就大错特错了。智慧的语言一定源于老师的大爱之心,而这种大爱之心往往表现为尊重和宽容的语言。对待学生的错误能够把话说得巧妙得体,既不伤害学生自尊心,又让他能意识到自己错误所在,这才是真正的口才。
生物教师如何锻炼自己的口才呢?当然要多参加各种说课、评优课比赛,不仅练口才,胆量,更重要的是对于参赛者和听众来说,都是精神的盛宴,一种心灵的演绎和沟通。以现身说法的直观形式,以生动形象的叙说,拨动学生“真、善、美”的心弦。语言要风趣、幽默,充满激情。“幽默是课堂教学的最佳佐料”。特别是生物课,学生容易对理论化的高中课本产生乏味感,这时就需要老师给学生创造一个轻松愉快的课堂学习环境,用风趣幽默的语言引起学生高度的注意力。而且老师要敢于在学生面前大胆解读。不要总是把这任务抛给多媒体或是学生自己,有感情地解读课文是生物老师始终要加强练习的基本功,当你在讲堂上幽默风趣地解读课本时,底下的学生将会对你佩服之至,那下面的教学任务将会非常顺利和有效了。
三、生物教师要积极写作
有老师说,现在教学任务繁重,根本没有时间写文章。我想功夫在平时,只要有心,还是有时间挤出来的,哪怕每天只写一点。大凡卓越的教育家,都能坚持写日记随笔。无需空洞地说教议论,只是写出自己生活或工作中的观察和思考。所以我建议生物教师可以从几个方面入手写作。第一,写教育叙事。可以写自己亲身经历的故事,把师生、家校、同事、友朋交往中有意思的事情或片段及时写出来。篇幅短小,以记叙描写为主。贵在真诚,坦率。第二,学生个案的写作。犹如医生给病人写病历报告,教师给学生写个案报告是最有价值和意义的一种写作方式。选择学生中有代表性的对象,涉及他的心理和个性、家庭和父母、学校和成长背景、人际交往和社会影响等内容,并作长期跟踪和思考。第三,进行学术写作。学术写作即教学科研。“教而不研则浅。”只有通过科研,才能掌握教育规律,搞好教育工作,实现从教书匠向“学者型”转化的目标。
论文关键词:生产调度系统,系统集成,生产不确定性
0引言
在生产过程中,很多企业实际加工时间占总加工时间不到15%,而有85%以上的时间用于等待、搬运和排队。以机械加工为例,15%的加工时间里,切削时间仅占30%,其余70%的时间用于零件装夹及定位、及用于换刀具、测量、机床调整、消除屑末等,多数机器90%的时间处于闲置状态[l]。因此,科学的生产调度系统模式就是要降低企业85%不增值的部分和优化生产过程,建立合理的生产调度模型,寻找有效的调度方法,改进生产调度方案,设计适宜的计划调度系统。传统的手段如降低库存、裁减雇员、精简机构、增加加工设备等已经达到了极限,不可能再有较多的进展,进一步的成本缩减可转向企业内外资源的合理配置和高效利用[2]。作业车间调度问题的研究于1950年展开,国内外对于生产调度问题的诸多研究可以归结为两个方面:生产调度问题的建模和生产调度问题算法设计与分析[3]。虽然对车间调度领域的研究已有六十多年的历史,但至今尚未形成一套较为完备的系统理论和方法,加强生产调度系统理论和应用的深入研究非常必要。
生产管理通常分为三个阶段:生产计划、生产调度和生产控制系统集成,其中生产调度是生产管理领域内的关键环节。调度与很多其它经营管理活动有关,如生产计划的可行性分析、销售部门接受订单的提前期、生产线的人力调配、设备保养维修、物料采购供应计划等。而实际生产过程中,车间生产调度过程是一个多元化管理模式,需要敏捷响应和反馈,要求在宏观上规划生产,微观上调控生产。科学合理的生产调度在满足客户要求和生产任务的前提下,依据生产过程获得准确信息,充分合理的利用与配置加工过程的各种制造资源、高效低耗地使用生产资源、合理安排加工工件的顺序、均衡设备负荷和生产、提高设备利用率、缩短换工装和物料准备时间、降低生产和人工成本、优化生产过程。生产调度围绕企业生产经营目标,对企业生产活动进行有效组织、指挥、控制和调节,根据生产目标和约束,为每个加工对象确定具体的加工路径、时间、机器和操作等,根据市场需求变化和产品订货,及时调整生产结构,及时应对和解决生产中的各种矛盾和问题,以保证整个生产经营活动的正常进行,保证在合适的时间,将合适数量和合格质量的物料输送到合适的地点,由已确定的人员进行加工,最后生产出满足客户需求的产品。因此,及时准确地生产调度对生产系统的高效运行有着重要地影响。
1生产调度的分类、影响因素及优化模型
1.1 生产调度的分类
在不同的制造资源、约束条件、生产规模、生产形式和管理方法下,生产调度问题的目标、调度策略也不同。任何优化模型都包含优化目标和约束条件,生产计划优化也不例外,但是约束计划的因素很多,为全面地考虑优化模型中的约束因素,需要对其进行分类,就对象而言,有模糊调度、离散事件和连续事件调度、静态和动态调度等;就调度方法而言,有Gantt图、分支定界、动态规划、规则调度和仿真等;就调度优化目标而言,有正规性能指标和非正规性能指标,如生产成本、提前/延迟(E/T)指标等。就调度加工系统的复杂度而言,可分为单机、多台并行机、流水车间调度和作业车间调度[4-7]。
1.2 生产调度的影响因素
现代企业生产环节多、协作关系复杂、生产连续性强、情况变化快,某一局部发生故障,或某一措施没有按期实现,往往会波及整个生产系统的运行。由于调度问题的复杂性和生产环境的动态性系统集成,必须将资源、约束、规模和方法等因素综合考虑来研究。在这种更新速度快、生产系统稳定性差且复杂多变的制造环境下,企业不仅仅要求能生产出质量高、性能优良的产品,而且还需要快速生产出市场所需求的产品,更要能够快速、准确地应对生产过程中频繁发生的各种扰动,这显然要求整个生产系统对生产过程中的控制更严格、更有效、更有柔性。任何产品生产的直接因素从空间上看分别来自用户要求、企业自身生产状况和供应商的供货状况等方面,它们对生产计划的约束通过施加到企业内部的影响体现出来。
首先,用户一般提出交货期、数量、质量、规格、交货方式等要求。交货期和数量直接约束生产企业计划,质量和规格通过设计部门转化为加工工艺要求,工艺部门进一步将加工工艺转化为加工次序和加工时间。用户需求对计划的约束体现在交货期、加工次序、加工时间、运输设备、运输次序等方面;其次,供应商对企业计划的约束主要是物料供货时间(物料到达企业的时间,包括物料的出厂时间和运输时间等);最后,计划在企业内受到人力、资金、设备、库存、后勤保障(水、电、煤、气等)的约束,其中设备主要包括运输设备、工具工装、加工设备、场地等,工序负荷平衡、生产模式、现场实绩等非结构化约束,加上变化的工作条件,需要频繁地进行重调度。
大多数的研究对约束问题考虑不是很周全,建模时也对真实环境进行了大量的简化,因此,车间调度系统应用到实际生产中时很容易碰上“计划赶不上变化”的困境。
1.3 生产调度的优化模型
在车间生产调度中,生产计划调度的任务是根据生产目标和约束,为每一个加工对象确定具体的加工路径、时间、制造设备资源和操作等,以保证车间制造系统的某一性能指标达到最优,具有静态特性。生产调度的优化模型如式(1)所示,
(1)
式中,为加工对象的生产计划;为企业收益,为加工成本;为加工该加工对象的时间,人员,设备等生产条件,为企业所拥有的加工条件等内部约束条件;为生产出产品的质量,数量等,为用户所提出的产品质量、数量等外部约束条件。
在理论研究中,生产调度问题常被称为排序问题、资源分配问题或组织优化问题。当然,调度不只是排序,还需要根据排序结果确定各个任务的开始时间和结束时间系统集成,并使约束得到满足,同时使车间制造系统的性能达到最优或次优。这些特点决定了生产调度高复杂性、动态随机性、突发性、多目标性、多约束性、多资源相互协调、非线性、目标可变性、大规模性和多极小性等特点,并且多数调度问题求解过程是NP(Non-deterministicPolynomial)问题,它的计算量随问题的规模呈指数增长。这导致生产调度要综合平衡这些条件自己的矛盾与冲突。多目标车间调度最终得到的解是一个解集,如何从解集中选出一个最优妥协解作为实施方案,使企业制定出合适的作业生产计划。生产调度问题作为现代制造系统的一个研究热点,由于系统建模方法的多样性,以及问题的侧重点不同,调度方法和研究对象也明显不同。
2传统生产调度体统下的生产问题
实际的生产系统是一个动态生产环境,存在着大量不确定性因素,往往会导致计划、调度与控制脱节,不能有效协调和均衡的生产,造成企业成本增加和效益下降。传统生产调度系统作用下的车间实际生产加工现场,虽然每个待加工的工件都被分配到指定的加工设备,并按照开始时已经规划好的调度方案进行加工。但由于实际生产情况复杂多变,生产现场工件到达时间随机性和制造过程中随机发生的扰动使得实际生产出现了与原调度方案的偏离,加工现场作业流程混乱,导致生产系统不能再按照原有的生产计划正常运行。为了保证生产顺利进行,这就要调整某些零件的加工顺序,而改变任何一道工序的顺序都可能会影响后面所有工序的加工顺序,导致作业计划要重排。在这些问题还没得到解决的同时,还要求实现产品生产周期短、制造成本低和相应市场变化能力迅速等目标,这些都要求中小型制造企业的调度系统具有良好的动态性和实现能力。因此,现有的落后生产计划管理模式不仅难以满足生产要求,也严重影响着公司的成本管理,造成公司效益提高缓慢,竞争力不强。具体体现如下:
2.1 当前制造业企业生产调度体系弊端在生产中的体现。(1)主观与经验性。在组织生产时,经常出现工艺流程、工时定额不完善等情况。生产计划与调度严重依赖管理者的经验、技巧,基础数据精确度低,缺乏科学的理论基础和现代管理理论的支撑,没有一个全面细致到位的科学调度安排。计划的及时性、均衡性、应变性差,造成在实际生产过程中,调度频繁,生产效率低下等不良现象。(2)拖期严重。工序流程周转不畅、产品生产周期不能满足客户订单要求的交货期系统集成,零部件的制造周期不能满足装配要求的交付期,并且各零件的加工状态无法追踪,生产过程的进度不能动态反映,严重影响了公司的信誉和市场竞争力。(3)生产调度系统未能与库存管理系统进行有效集成、无法查看即时的生产现场信息或库存情况。生产发生变化时计划调整困难,响应速度慢,不能满足快速响应的要求。仓库摆放大量零部件和半成品,可装配现场仍频繁缺件,库存的零部件不是产品装配所需的零部件。(4)生产计划未能充分进行资源的平衡。一方面,部分设备能力不能满足生产需求,成为加工的瓶颈,而部分设备却有能力富余;另一方面,计划调度人员仅仅根据所主管的型号安排计划,没有考虑到生产能力的平衡,使整个生产过程时紧时松,人员和机器不能达到很好的利用。
2.2 现行调度在企业实际生产中的缺陷表现在:(1)延迟性。生产车间的实时动态变化,统计数据不能够及时地反馈到调度部门,在时间上存在很大的滞后性。调度人员对数据手工分析,进而产生调度指令,时间上又有了一段延迟,信息处理和反馈速度慢。由于信息滞后,生产调度人员难以及时、全面地掌握生产信息,增加了对生产异常情况的处理难度,严重制约了生产正常进行。对车间缺乏有效的生产监控机制(包括生产计划监控、零件进度监控与产品或订单进度监控等),很难对生产进度实现有效管控,超差品常常得不到及时补救与处理。目前,调度管理基本上是采用反馈控制,该法是根据实际执行结果的反馈信息来调节和控制生产系统行为,具有时滞性,缺乏灵活性和适应性。(2)不准确性。在调度管理工作中,从数据的汇总、传递、分析到指令的下达等工作,基本采用手工处理,且难以达到优化的目的。由于人工采集的信息数据具有不可靠性和不完整性,一方面容易造成决策者错误决策,另一方面不能向客户反映生产进度情况系统集成,降低了生产的透明度。(3)调度低效率。由于系统本身的复杂和非线性行为、随时间变化的行为、信息集成的因素等原因,造成了车间信息客观上的不确定和复杂性,轻重缓急得不到合理安排,优先级的零件得不到及时安排,关键、瓶颈设备得不到合理使用,造成资源浪费;难加工、周期长的零件不能按期完成,拖延产品齐套时间,影响交期。生产过程的脱期任务变为紧急任务,导致计划频频变更、生产系统运作效率低下。不能用数字说话,达不到科学管理的要求。没有考虑到人力资源的重要性,没有引入人工激励机制,没有将人工的心理因素引入到生产调度,从而在一定程度上导致了企业的效率不高。(4)缺乏全局性和科学性。由于调度人员的智力、经验和处理能力的限制导致调度缺乏全局性和科学有效性,造成生产计划和生产安排及生产工序之间不协调、物流不畅,生产缺料和车间在制品大的情况同时存在。
2.3 生产计划和调度系统信息不完备。(1)信息的缺乏。信息的不统一、不完整、不及时等诸多问题已经影响到企业生产经营,造成整个生产系统处于应急的状态,原材料不能按时到位,延长了交货期,有时货物不能按时送达;生产现场的管理混乱,原材料和半成品堆放随意,影响生产车间的对外形象。(2)信息的复杂性。这主要取决于人们处理大量信息的能力,如分类、简约等来获取有用的信息。(3)生产调度软件的问题。由于目前的智能调度系统并不能真实反映实际生产中经常出现的不确定性,而现实生产中的不可预测扰动经常导致智能算法的最优解决方案并不能很好执行。如果按照这些算法进行生产计划的安排,会造成正反馈的累积效应,使得计划越来越脱离实际。
2.4 生产调度系统中的失控。实际生产过程中,会遇到各种各样的情况,有局部的,也有整体的;有内部的,也有外部的;有工艺方面的,也有设备方面的;有主观因素,也有客观因素。这些问题一旦出现,小则造成生产被动,大则造成生产过程中断,计划难于完成。我国工业虽已形成较为完整的生产体系,但技术装备和管理水平仍然比较落后,尤为突出的是由于缺乏生产计划造成宏观生产失控,以及调度系统不完善导致实时监控紊乱等方面的问题。
2.5 综合管理能力弱。管理基础薄弱系统集成,生产管理基础数据相对较少,缺乏科学的管理方法和工具是大多数制造企业亟待解决的问题。目前大多数制造企业仍然采用制度化管理,这种层次过多、划分过细的组织结构造成信息的上传下达缓慢。部门间分割管理,造成调度计划协调困难甚至相互矛盾,难以实现企业的全局最优。不符合现在灵活、快速、多变的生产制造特点,难以快速响应市场变化。同时各管理层各自编制的计划之间经常存在矛盾冲突,当产品到达现场时才进行解决,经常产生连锁不良反应。
2.6 部门间缺乏有效沟通。多个生产计划之间缺乏协商,在实施过程中经常互相冲突。各型号产品在定计划时,相关资源处于空闲状态,表面上看,产品交货节点可以保证,但是,由于各型号产品是同一时间内引用了相同的生产资源,在实际生产中,各产品会相互冲突,互相占用资源,生产节点无法保证。传统生产过程中,在工艺设计阶段人们关心的是加工方法的选择,加工顺序的确定,以及以手册和经验为依据的工艺参数的确定等纯技术设计,而不关心生产计划调度的内容和生产车间的实际状态。同理,在生产计划和调度过程中,人们把注意力放在生产进度和资源分配,而不考虑工艺过程和工序设计的细节问题。以卡莱橡胶制品有限公司为例,由于生产车间环境的变化,大约有30%的工艺加工计划在实施时需更改,这些更改往往只由调度人员进行,没有专业工艺人员参加,势必造成加工质量与加工效率的下降。在实际的生产过程中,过长的计划冻结期也会带来较大的负面影响:设备故障、人为操作失误、物料供应短缺、工艺流程过长等因素使得部分半成品被迫离线,而过长的计划冻结期会造成生产线旁半成品的大量累积,导致整个计划不能按时完成,延误了其它产品的生产。半成品的大量离线积压系统集成,会造成转运过程中不必要的质量损失和成本损失,也会造成部分产能的空闲累积。另外,在生产作业计划和实际作业之间存在偏差,还有需求变化、预测不准、库存控制指标不合理、外协计划未落实、生产作业计划衔接失误、设备维修计划失误等。
2.7 企业中存在信息化孤岛。企业在调度管理时,自动化设备的加工信息不能与电脑建立关联。由于缺乏准确、及时的企业数据和状况分析,导致调度管理失职。在传统生产中,降低产品成本主要通过批量优势来实现,但随着用户对产品需求的快速变化,不是按照产能生产、而是按照客户需求生产,用户要求制造企业提供质量高、成本低、交货准时和多样化的产品。因而自动化孤岛模式已经不再适应现代工业企业的生产要求。目前制造业,特别是机械工业中生产调度和过程优化控制相互脱节,在过程控制和管理信息系统之间存在着“信息鸿沟”,割裂了流程企业经营管理与生产控制。显而易见,关键是如何选择实时关系数据库,使企业中大大小小的“自动化孤岛”、“信息化孤岛”的信息能够流畅地进入数据库系统。生产调度方式已经不满足现代生产的需求,现行生产调度的优劣评估目前没有一个明确的评价系统。
3系统集成视角下的生产调度方法及其改进
生产调度问题同时也受到工厂管理方法的影响,在不同的管理方法下,调度问题的优化目标、优化策略及其优化数学模型均不同,几乎每一个生产环境都是唯一的,很难用一个生产环境的调度方案,去解决另一个生产环境的生产调度。一旦求解的问题改变,相应的问题建模方法和调度软件就要改变,而原先的算法也不再适用,必须重新换用新的方法建立数学模型和求解优化,即缺乏较为通用的建模方法和优化算法。由此可以看出,系统的“适应性”和“实用性”是目前企业计划调度系统的瓶颈所在。与此同时,由于各种随机因素,如机器故障、操作工人的熟练程度、环境参数等影响,只能得到加工时间的一个大概数据以及数据的可能变化范围,很少能获得精确的加工时间。因此,将加工时间按模糊数处理更加符合生产实际,更能保证调度的可行性。
国内外企业界己把注意力转移到节能降耗、少投入多产出的高效生产模式上。即集直接数字控制、监控优化、生产调度、经营决策等功能于一体的综合自动化模式(CIPS)。其核心问题是充分发挥信息在生产指挥调度中的辅助决策作用,有利于从更大范围更高层次上优化资源的配置,从而提高企业的社会经济效益。由于生产环境的动态性系统集成,生产领域知识的多样性,调度问题的复杂性,必须将人、数学方法和信息技术结合起来进行生产领域管理调度问题的研究。近20年来,国际生产工程学会(CIRP)曾总结了40种先进的制造模式,无论哪一种制造模式都是以优化的生产调度为基础的[8]。尽管调度方法逐渐走向复杂化和多元化,但是它们基本上可以归结为4种类型:基于运筹学的方法、启发式调度方法、基于仿真的方法和基于人工智能的方法。规则调度法是根据人们在生产实践中所总结、提炼出的很多行之有效的经验和规则(通常称其为调度规则)来决定下一步操作的调度方法。Panwalker等人总结了113个启发式调度规则,将其分为简单规则、复合规则、启发式规则,并对各规则的适应情况做了总结[9]。随着分布式人工智能的发展,特别是多Agent技术在生产调度领域的应用,促使基于多Agent技术的生产调度系统研究成为了生产调度领域中的一个重要的研究方向。目前有关车间调度问题的较高效算法的研究与设计仍是整个生产调度领域的重要研究内容。迄今虽然有些新算法产生,但其性能还有待进一步研究和验证。现有的研究生产调度的方法主要有OPT(优化生产技术);PFS(过程流调度);SCM(供应链管理)等。由于调度问题涉及面广、因素复杂,单纯的运筹学方法、随机优化方法,离散事件仿真和人工智能方法等,尚不能对调度问题进行全面而有效的求解。实际生产当中,企业生产调度问题不只是针对某几台设备,而是生产全过程,需要构建起覆盖整个企业生产过程的、简单有效的全流程级动态调度模型。在过去几十年中,通常和其他的方法结合使用,人们将许多算法应用于调度领域,但是人们使用各种调度算法需要特定的应用环境,判断何种算法适合何种环境是一个很有现实意义的问题。
在现实生产环境中,生产任务的种类、批量、加工设备、工装状况和任务进度等因素千变万化,针对不同的加工环境,车间调度系统应能快速地选择或组合相应的调度模型和算法。实际上在计划与调度过程中,影响系统决策的不确定性因素广泛存在。在确定性假设下得到的最优计划和调度在实际生产过程中由于不确定因素的影响往往变为次优,甚至不可行,但不确定条件下的计划与调度优化仍然没有得到充分的解决和实际应用。车间生产调度问题的复杂性和现实生产对优化调度的应用需求,促使从事现代制造研究人员提出很多解决方法,从而推动车间生产调度理论与实践的发展。实际生产中,各种工艺约束,资源约束,生产能力约束等平行存在,这就需要对生产作业进行合理的调度安排。而一个好的调度安排需要一个好的优化调度算法。以往车间调度系统只能适应某个具体车间环境且只能得到时间最短、设备负荷平衡一般的调度方案,这将严重影响企业的发展。生产计划与调度面临的难题包括不确定性的描述与求解、计算复杂性、基础数据采集、调度模型及其解算方法等。从已有的研究看系统集成,最优化方法虽然可以得到“最优解”,但单独应用优化模型无法考虑各种影响因素,难以反映制造的本质特征和动态运行过程,影响了模型及解的可信性、有效性,而仿真方法、启发式规则、人工智能以及遗传算法等具有计算效率高、适应性强等优点,在生产计划与调度研究中得到重视。因此,难有一个包罗万象的、普遍适用的调度策略、调度模型和算法。
综上所述,虽然对车间调度领域的研究已有六十多年的历史,但是至今仍未形成一套完备的系统理论和方法。主要存在的问题如下:
(1)将算法进一步的实用化。现在许多的研究只注重算法本身,而将算法广泛地运用到实际中真正解决实际问题,且能给企业带来巨大效益的应用成果却少之又少,因此如何综合应用现有优化算法,真正的提高车间调度的信息化水平有待于进一步的研究。由于实际调度问题的高度复杂性和现有计算条件的局限性决定了不可能把实际调度中所有影响因素都纳入考虑之中,NFL(No Free Lunch theorem)定理表明不存在万能的适用于任何问题的优化算法,因此探索各算法的适用范围也是一件重要的研究工作。建立系统的算法框架有利于该领域的发展,并扬长避短发展混合型算法,从而提高算法的性能。
(2)进一步确保解的次优性。总的来说,生产调度问题的研究方法主要有精确算法和近似算法。前者只能解决小规模的车间调度问题,虽然已有不少的改进,但是距离实用还有一段较大的距离。近似算法由于能在合理的时间产生比较满意的解,而被广泛应用于实际调度中,但是往往对解的次优性不能评估,所以解的次优性的保障及定量评估问题也是下一步要解决的问题。
(3)探索新的调度算法。针对于现有生产调度算法所存在的局限性,应与生物工程及应用数学等交叉学科相结合,探索新的实用算法。系统、全面、合理的生产调度方法,己经成为先进制造技术实践的基础和关键。
4不确定条件下的生产调度策略及评价指标
4.1 不确定条件下的生产调度策略
针对不确定条件下的生产调度策略问题,近年来出现了一些新方法用来解决NP难题,目前已经形成了以下策略。
(1)并行或分布策略。为适合不同车间控制结构与高度复杂问题的需要,不少学者利用并行或分布策略来解决车间调度问题。如用多智能体结构的分布式决策方法对柔性加工系统(FMS)进行动态调度。
(2)分解与成组策略。利用分解生产计划或成组技术的调度策略,可以大大降低问题的计算复杂性和规模,求得调度问题的较优解,同时优化系统的一些性能指标。
(3)人机交互策略。大量的研究成果表明:人机协同交互的策略可以减少系统的搜索空间,可在有限时间、背景知识条件下解决困难的问题。交互反应式调度的主要优点是:在交互反应排产之前,通过智能算法(如GA、PSO和ANN等)得到最优调度计划;一旦最优排产计划出现紊乱和扰动时,可通过交互反应系统集成,进行快速修复,使得调度方案能够快速适应变化。采用基于多智能体系统(MAS)的混合方法是解决模型的准确性、实用性和求解可行性的有效途径。
(4)动态重调度策略。预测控制是上世纪70 年代后期产生的一类新型的计算机控制算法,其基础是3 个基本原理:预测模型、滚动优化和反馈校正。其与其他传统最优控制的根本区别在于,在预测控制中优化不是一次离线进行,而是反复在线进行。不是用一个对全局相同的优化性能指标,而是在每一时刻有一个相对于该时刻的优化性能指标。它放弃了全局最优的概念,通过在向优化每个滚动区间,使系统在此区间内达到最优,通过滚动而得到较为满意的控制结果。这使预测控制在工业过程控制中取得了广泛的应用。这一思想同样可以用于生产调度系统中。方剑等针对Job-shop 调度问题,提出了基于工件的滚动调度的方法[10]。张纯刚等运用基于预测控制的滚动优化的思想,对机器人路径进行规划[11]。把这种思想用于生产调度,主要的研究内容在于怎样确定滚动窗口,以及怎样进行再调度以保证生产的连续性。车间制造过程的随时性和不确定性需要不断地进行重调度,以处理突发的事件。基于目前的研究,对于动态调度的具体策略有:周期调度,连续调度,事件驱动调度,周期与事件驱动混合调度,周期与连续调度混合的策略等[12]。因此发展重调度和在线调度系统,建立具有鲁棒性的动态集成模型有现实意义。
(5)生产计划、调度与监控集成策略。生产计划与调度的集成研究具有全局优化的特征,也符合先进制造模式的思想,同时提高了生产系统的柔性。全局调度与局部控制相结合:生产调度管理系统必须在宏观上把握生产的全过程,又必须对每一个车间和装置的具体生产作出指导,以保证生产的优质高效。传统生产作业计划、调度和控制三者是相互独立的,将三者结合的集成研究具有全局优化的特征,符合先进制造模式的思想,是目前研究领域中的热点问题。
(6)异地生产调度策略。作为敏捷制造模式的关键技术之一,异地生产调度策略也成为近期的研究热点,具有比较广阔的应用前景。
(7)生产调度工作要以预防为主、以生产进度计划为依据,这是生产调度工作的基本原则。生产调度工作的灵活性必须服从计划的原则性,要围绕完成计划任务来开展调度业务。贯彻预防为主的原则,就是要抓好生产前的准备工作,避免各种不协调的现象产生。在组织生产过程中,不仅要抓配套保证需要系统集成,还要抓原辅料保证需要,防止只抓出产不抓投入,抓后不抓前的做法。通过对生产系统内、外部条件的观察、调查、预测和分析,预测生产系统可能出现的结果,将预测结果与期望结果进行比较,对可能存在的偏差或隐患提前采取处理措施,以获得预期的生产结果。生产调度工作要从实际出发,要经常深入生产第一线,掌握第一手资料,及时了解和准确地掌握生产活动中千变万化的情况,摸清客观规律,深入细致地分析研究问题。把调度的生产指令规范化、具体化,使调度工作有计划性、合理性、预见性,保证生产调度的各环节紧密衔接。加强生产调度管理,建立上下贯通、左右协调、集中统一、灵活高效的生产调度系统,及时了解、掌握生产进度,研究分析影响生产的各种因素,采取相应对策,是保证企业安全稳定生产的关键。因此生产调度就要及时了解掌握各类影响因素,组织有关部门、有关人员处理解决这些不平衡因素,消除隐患,来保证生产长周期安全运行,保证生产计划按要求实现。
(8)完善成本预算。企业成本控制的一个重要方面就是全面实行成本预算管理,包括预算编制、预算实施、预算差异分析、事后对标管理、经济活动分析等。实践中的预算可以时刻生产进行差异分析,有效的加强对管理薄弱环节的控制,充分的提高生产设备的利用率及减少变动成本的浪费,从总体上降低生产成本。建立健全专门的预算管理机构,加强企业各部门间的信息沟通和相互约束,加强对预算执行情况的监督与考核,并对预算中不合理的地方做出调整,根据部门对预算的执行情况,把成本管理的责、权、利落实到每个职工,将成本指标与工作绩效挂钩,严格考核、奖罚系统集成,通过预算管理的全过程来激发员工。
4.2 生产调度系统评价指标
企业生产调度方案评估系统,是面向制造企业,结合企业的生产特点、生产订单、生产工艺和基础数据等信息,构建的智能决策系统。计划实施评价是计划目标与其实现情况的检查、对比和分析。实际的生产往往对一个调度问题有多个方面的优化目标,在生产过程中这些目标之间可能发生冲突,导致调度方案无法产生符合预期的优化效果。多个目标常常是交织在一起,需要用一种优化算法来找到几个目标的平衡点,这样就更增加了调度算法的复杂性,也增加了生产调度评估的难度。企业实际生产环境差异性很大,基于不同的考虑,对于不同的生产方式,企业生产调度评估的侧重点不同。比如有的侧重于效率,有的侧重于客户的满意度。因此程序不应该一成不变的设定评定指标,而应根据实际情况的需要,由专家灵活的选择。不同企业的制造执行系统是不同的,实际的生产过程千差万别,系统中机器配置和资源、调度目标、调度策略均多种多样,一个企业在不同市场形势下的调度问题也可能大相径庭。计划实施过程中的所有不确定因素,会使计划的实际与预期的目标相偏离。而提高对环境的响应能力最根本的是制造系统要将自身的资源进行合理快速的重构,通过内部变化来适应外部环境的变化。实施评价是一种反馈行为,它可以为计划的调整或者新计划的编制提供依据和经验。有必要定期把计划的实际执行结果与原始目标比较,作出系统、客观的评价。计划实施的评价可以在计划的过去、现在和将来之间建立起认识的桥梁,增强制造系统适应市场的变化能力,它是制造业策略的目标。
生产调度系统评价指标体系如表1所示。每方面又各自包含多项评估指标,较为全面的概括了生产调度方案评估的摘要有:
(1)验证先进合理的生产调度算法。通过优化调度算法,优化生产指标参数。
(2)为生产决策提供重要依据。生产调度系统可以为生产相关部门提供基本数据,这些数据是进行生产决策的基础。良好的生产作业排序方案是编制生产作业计划的重要依据。同时,生产调度方案的顺利实施要靠生产、供应、工艺等部门的密切协作来完成。
(3)提高生产管理水平。生产调度系统中数据库及其管理模块的建立,促进了生产相关数据的规范化,对生产设备、产品、零件、加工工艺等实行有效管理,为整个生产管理系统的建立与运行提供条件。
5结论及展望
适应市场的变化需要制造业在向多品种、小批量的生产模式转变,在这种模式下车间级的组织与控制方式对其生产调度要求更高,因此需要一个先进适用的调度系统,通过计算机进行准确的数据处理系统集成,对于下达的生产任务进行一定程度上的智能优化调度,最大程度地减少生产过程中的非增值时间。车间生产调度系统的研究已经成为一个提高车间生产效率、提高企业竞争力的关键技术。其发展趋势主要表现在以下几个方面:
(1)集成化。车间生产调度系统与工艺系统等其他系统的集成已经是车间生产发展驱使的必然结果,发展方向是计划调度控制一体化集成。只有将调度和控制综合考虑,实现信息与功能的集成,才能形成一个适应生产环境不确定性和市场需求多变性的全局优化的高质量、高柔性、高效益的智能生产系统。因此,调度系统应能与现有企业的信息基础结构进行通信和信息交换,并作为信息基础结构的一部分,这也是生产调度理论和方法的研究方向之一。信息化则可以在很大程度上使现有管理方式规范化,增加管理的透明度、增强各部门之间的沟通,使企业信息流、资金流、物流畅通无阻。调度层在CIMS结构中占有很大的比重,涉及生产进行的各个方面,其是承上启下、维持生产进行的中间环节。
(2)动态化。在加工过程遇到扰动和故障时,调度方法能根据系统的状态修改原定的加工顺序和调度系统的所有资源,使系统持续地、优化地运行;生产计划的安排基于实时能力信息和生产资源,能获取实时生产和调度信息,企业资源利用得到优化。对生产异常进行动态调度,系统每发一组指令,都要在当前的模型环境下运行这些调度指令,预测其后果,在不发生冲突并有利于调度目标的情况下,才能执行调度指令,保证生产能够在异常情况下也能够得以正常的运行。如果动态调度结果影响到下游分厂的生产,应及时将本分厂的调度结果通知给下分厂,下分厂即可对本厂的作业计划进行调整,保证生产的顺畅进行。进行动态调度时要在原有模型环境的基础上进行,减少大范围调整造成的生产混乱的局面。通过将动态多变的复杂生产调度与控制问题,转化为分散到各个决策节点上的局部决策问题,由于局部决策相对与全局决策规模小,借助于节点间的协调、合作实现制造系统的整体调度与控制功能。
(3)高效智能化。寻找新的调度算法,该算法应该快速、高效地找到大规模调度问题的最优或次优解,并能对找到的解进行评估。其中,混合车间调度算法是当前和未来的研究热点之一。车间生产调度系统的算法正在朝着人工智能技术方向发展,如遗传算法、蚁群算法及模拟退火算法等。智能化的计算机具有学习功能,可以从旧有调度案例中获取调度规则用于指导工作系统集成,从而避开无法综合考虑所有影响因素的难题。由于MAS能够充分体现人类的社会智能,对开放、动态的现实环境具有良好的灵活性和适应性,因此MAS理论受到重视并迅速发展,在制造领域(如车间资源配置、生产调度与控制、生产管理决策等)获得越来越多的应用。
(4)柔性化。在传统的车间调度问题的研究中,仅考虑每一工件具有唯一确定加工工艺路线的情况。随着加工技术、自动化技术的发展,特别是FMS的出现,工件加工工艺路线必须唯一确定的传统限制己被突破,工件具有多个可选择的加工路线,即路径柔性己成为生产的实际需求。车间生产调度系统正在由单目标优化向多目标优化发展,使车间调度更贴近实际车间的情况。
(5)排程可视化、最优化、精准化。在生产能力负荷范围内避免拖期及无辜等待时间,对计划变更能做出快速的响应。排程系统为柔性的,满足生产组织的灵活性,支持插单功能,同时也支持数据的自动调整与修正等。提升计划的精确度及效率,建立高精度的未来生产计划,实现可视化和目标管理,以分钟的精度建立。工厂的每一台机器设备或者每位工作人员从明天到未来的生产计划,并且导出可行的生产指令。
随着生产调度研究的深入及调度算法与生产实践的进一步相结合,生产调度研究已经从理论探索转移到实际应用阶段。目前,在基础数据的制定和规范方面做了大量的工作,如物料的编码管理等,为企业进一步的信息化集成奠定了良好的规范化基础,促进企业向现代企业模式的转变,为企业的可持续发展提供动力。将信息技术与现代管理技术、工业过程控制技术等相结合,通过信息化带动工业化进而取得企业的进步和发展将是企业的必由之路。大规模动态复杂生产调度系统是未来研究中的一个热点与难点,对于生产调度问题这一具有NP-Hard特性的研究,随着应用数学方法的发展,必然朝着集成化、动态实用化、多目标化、高度优化方向深入。
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