1.2　单件小批量生产的概念

在企业生产实践中没有特别所指的情况下，单件生产可被认为就是单件小批量生产，然而从学术上对二者进行界定依然是十分必要的。在阐述单件小批量生产概念之前，本书先介绍一下批量的定义。批量是指企业（或车间）在一定时期内一次生产出在质量、结构和制造方法上完全相同产品（或零部件）的数量。从生产过程角度看，批量又可理解为一次性从一个加工阶段转移到另一个阶段的单位零部件数量。显然，批量越小该批零件就能够越快地通过整个生产流程。

按照批量大小，生产可分为大批量生产、中批量生产、小批量生产和单件生产（批量=1）。由于单件生产与小批量生产之间在经济效果和对生产组织工作的影响上是十分接近的，尤其表1.1中ETO和MTO维度下的产品在实践中也不完全是单件生产，小批量情况也较常见。因此从生产角度看，单件小批量生产的说法更符合企业实际情况。

我国工业产品体系中通常将产品分为标准产品和非标产品。标准产品是指按照国家颁布的标准（如：行业标准）和规格进行生产制造的产品，这类产品的技术要求比较统一。非标产品则没有统一的技术要求和行业标准，这类产品往往需要根据客户需求进行单独设计与制造，通用性不高，其外观或性能等方面的技术指标不在国家定型产品目录内。非标产品的客户需求差异大，这就决定了很难采用标准化批量生产方式制造产品。一些非标产品可以通过在标准产品基础上根据用户要求进行改造的方式获得，当然这需要在标准产品设计的时候就有足够的前瞻性，以便在面向非标产品改造时降低技术开发难度，提高产品生产系统的柔性。非标产品一般都采用接单生产模式，当然一些复杂的、具有高附加值的标准定型产品（如：数控机床）也会采用接单生产模式。可见，无论是标准产品还是非标产品，只要采用MTO或ETO模式，产品订单异质性就强，批量就很小甚至为单件，难以采用大批量方式高效经济地进行生产。

1979年Hayes和Wheelwrigh将不同生产方式（制造环境）按照产品工艺结构细分为四类，如图1.1所示。

图1.1表明单件小批量生产通常是面向一类低标准化的定制产品的生产，这类产品会根据客户的具体需求进行生产，因而种类规格相当繁多，但是客户往往一次性下单购买的数量并不大，即订货批量非常小，甚至单件。显然，要以工业化的方式开展单件生产，不能简单沿用大批量生产的计划体系和物料控制方法，甚至企业管理模式、生产制造技术和工具都要进行根本性变革，才能实现高质量、低成本的按需生产，缩短订单交期。

本书从生产角度将具有以下三个特征的生产方式称之为单件小批量生产。

（1）采用MTO或ETO市场策略；

（2）产品订单异质性强；

（3）生产批量小甚至为单件生产。

在现实工业生产中，属于单件小批量生产范畴的产品非常多，各种非标准化、低重复制造的产品生产都可看作是单件小批量生产，比如：家具定制、模具生产、船舶制造、专用仪器制造、压力容器制造、变压器制造，等等。本书以家具定制为例来展示大规模定制趋势下单件小批量生产需要面对的问题。

家具定制是一种按客户的居家需求和个性化量身定做的个人专属家具的生产方式。家具定制企业的定制业务最初以柜类家具为主，目前已发展成可满足家居整体个性化需求的全屋定制。家具定制的业务流程包括：首先，客户在市场店面（或互联网移动端）提出定制需求，企业市场销售或店面设计师根据客户需求（如：喜好、使用习惯、装修风格、居室环境等）进行方案设计，或者由客户提供设计方案。双方就订单交货要求达成协议后形成生产订单。其次，市场店面（或互联网移动端）将订单信息发送至工厂（企业生产部门），工厂将订单按产品零部件拆分，形成加工订单和采购订单。加工订单汇集至车间并按照相应的工艺流程加工处理。最后，工厂将按加工订单完成的零部件和采购回来的零部件进行（按需）组装，并及时交付到客户手中。目前整个定制生产流程可通过物联网技术实现全过程监控，客户通过移动端实时掌握订单完成情况。一些家具定制企业为了提高市场竞争力还允许客户在生产过程中进行订单规格的二次调整。显然这种服务能够提升客户满意度，但是会给生产部门带来很大的交付压力。从家具定制流程可知，定制家具的生产是由市场需求驱动的。换言之，家具定制企业采用的是接单生产模式，在具体客户需求没有达成前，工厂不会提前生产。对于零售市场的每位客户而言，其定制需求有很大差异，包括尺寸大小、外观风格、材质用料、预算等方面的差异。这些差异会影响工厂选用不同工艺进行加工处理。即使是同样规格的零部件，由于选择工艺不同就有可能导致作业时间有较大出入。此外，零售市场的每位客户基本都是对一套房进行家具定制，因此每个客户的订单批量非常小。可见，定制家具生产符合前面所述单件小批量生产的特点。

对于家具定制企业而言，其难点不在于某个工艺环节无法满足客户需求，而在于定制生产本身在降低生产成本、提高响应速度等方面的高要求给传统工业化生产方式带来了极大挑战。开展定制生产的企业需要一个有足够柔性的生产系统，以对大量不同规格的零部件进行高效处理。这已经不能单纯通过增加技能熟练工人或采用更高效率自动化设备的方式来应付，而需要对生产系统的计划调度层和车间负荷控制层的管理方法、组织方式进行重新设计与优化。

本书将单件小批量生产所涉及的相关运作流程、生产组织方式和车间场所等统称为单件小批量生产环境。单件小批量生产环境有别于传统的大批量、多品种小批量生产环境。从生产运作的角度看，单件小批量生产环境的特点可归纳为：

（1）单件小批量生产过程及其供应环节更具动态性和复杂性，单件小批量生产控制具有很大的不确定性。

（2）单件小批量生产采用按订单设计或者按订单生产的方式，且一般采用拉式生产机制作为生产车间控制方式。

（3）中小规模的单件小批量生产企业为了能够和大型企业竞争，往往更重视产品的客户个性化需求、追求更短的生产提前期和更高的产品质量，这意味着单件小批量生产环境要更具柔性，对产品交付能力有更高的要求。

（4）为了获得高产出率，单件小批量生产应尽量按照流水方式组织生产（单件流）。许多单件小批量生产线可看成是柔性流水车间组织方式（hybrid flow shop，HFS）。

（5）采用混流生产。

（6）尽管产品很少被重复生产（重复生产时间不固定），但是相似产品的某些作业是可重复的。

Tu与Dean归纳了11个与设计和实施单件小批量生产系统有关的议题（issues），它们分别是：

·议题1：单件产品多样性难以通过手工或传统计算机辅助生产管理与控制系统进行处理。

·议题2：单件小批量生产中，产品定制使得库存管理、生产调度、资源计划、产品设计及制造数据都应具备一定的柔性或是可改变的。

·议题3：单件企业应采用接单生产而不是按库存生产。

·议题4：根据预先设定或自适应可变的作业序列，采用精益生产中单件流的方式进行生产。

·议题5：需求种类繁多的零部件，其中很多都需要自己生产而无法外包解决。

·议题6：单件小批量生产系统会导致库存过量或延期交付。

·议题7：当最大化资源利用率时，为了按顺序交付，顾客必须进行负荷平衡。

·议题8：特殊的定制流程可能带来对独特技能的需求，而这些技能可能无法得到充分利用。

·议题9：必须平衡生产系统负荷，以便按订单顺序交付客户，同时最大限度地利用资源。

·议题10：生产过程中更换有缺陷的产品会扰乱生产调度安排和交货计划。

·议题11：当生产系统需要更换零部件时，零部件需要定制。

本书聚焦单件小批量拉式生产，探讨相关生产理论及方法问题。因此，本书有助于读者加深对议题3至议题10的理解。