不确定性环境与生产系统柔性*

      柔性这一概念之所以越来越受到重视，有两个原因，首先，随着人们生活水平的提高，对生产系统的要求发生了变化，人们不再满足大规模生产方式下的单一品种，出现了需求多样化的趋势，加之，市场竞争加剧，市场趋于饱和，企业加深对区隔市场的开发，这样，使生产系统面对的市场更加多变，如若生产系统没有应变能力就难以生存和发展；其次，现代柔性生产技术，如数控加工(CNC)、柔性制造(FMS)和计算机集成制造(CIMS)等不断涌现，增加了生产系统的应变能力，而柔性则是这些技术的核心概念和目标。所以生产系统的柔性是企业获得竞争优势的重要资源。现在，许多研究者把柔性作为生产系统与成本、质量和交货期（包括时间和数量两个方面）同等重要的目标，正是这种现实的反映。因而对柔性的研究不仅是很重要的，而且也是很紧迫的。

      本文从生产系统的目标出发，进而分析由市场需求的不确定而造成目标的变化，以及为适应这些变化生产系统所应当具备的灵活性（即柔性），最后提出分析的一般模式。

      一、生产系统的目标与柔性

      生产系统的目标可分为两类，一类产生于市场需要，它与生产系统对顾客服务达到的水平有关，包括生产的品种、产品质量，顾客购买该产品的代价（即价格）与获得物品的交货期（包括交货时间和交货数量）四个目标。不过对生产系统而言，产品价格是外生的，是由市场力量决定的，尽管企业的市场战略和垄断程度可能会对价格产生影响，但它不是生产系统直接追求的目标，所以，在下面的讨论中将不考虑价格问题。生产系统的另一类目标与资源生产率有关，可以是设备、劳动和材料的生产率，各资源要素生产率与成本的关系密切。成本是一个反映生产系统效率的综合指标，与资源生产率相关的目标可用成本来衡量。对于与市场相关的目标，可以把可靠性的概念引进来，就是说生产系统对顾客的服务在品种规格，质量和交货期、交货数量等方面应具有高可靠性，如果市场对品种规格、产品质量、交货期和交货数量的要求发生变化，高可靠性的生产系统应当适应这种变化，这就要求生产系统必须具有柔性。所以柔性概念是与生产系统对顾客服务的可靠性相对应的，是同一层次的概念，它是达到可靠地服务市场这一目标的手段。表1列出了服务顾客的目标水平、可靠性和柔性之间的关系。

      表1 服务顾客的目标

      

      从表1中可以看出，生产系统的目标应具有两个层次，其一，是一定的质量水平，一定的品种规格，承诺的交货期与数量；另一个层次是实现上述目标的可靠性，特别当上述目标发生变化时，生产系统应具有柔性来可靠地实现相应的服务。上述分析可以看到，生产系统柔性的需要是由于第一层次的目标（市场需要）的变化造成的。一般而言，这种变化具有不确定的性质，不确定性程度不同，对生产系统柔性的要求也不同，对环境不确定性的分析有利于设计生产系统柔性的结构。

      二、环境不确定性的含义及其分类

      对企业来说，环境包括内部环境和外部环境两个方面。内部环境指生产系统的内部状态。如是否出现故障等；外部环境主要指市场。一般来说，企业所面临的环境总是存在不确定性，它对环境中的客观事件的发展和未来状态无法准确地预知。不确定性可以定义为对事物缺乏了解。这个概念涉及感知环境的主体（企业）和主体对环境的知识（信息）这两个方面。关于环境的知识（信息）越多，不确定性就会降低。可见不确定性是个程度概念，决策者应当尽可能多地获得信息，减少不确定性，才有利于对出现的环境事件作出明确的反应。影响主体对环境不确定性的感知程度取决于两个因素，其一是环境复杂性，指环境因素多寡和因素之间的差异程度（多元化程度），例如，一个面对国内市场的厂家与一个面对国际和国内两个市场的厂家相比，其环境不确定性程度是不一样的，前者面临的因素数目少，因素之间差异度小，不确定程度低。环境越复杂，主体感知程度越低，不确定性程度越高；其二是环境动态性，指环境因素在一段时间内发生变化。环境动态性取决于环境变化的速率与时间跨度两个因素。变化的速度越快，时间跨度越长，感知的不确定性程度越高，环境就越难以预测。从这两个方面看，即使系统所面临的环境较复杂，如果环境是静态的，变化较小，主体感知程度可以加深，从而减少不确定性程度，如果环境因素既复杂又变化快，那么不确定性就加大了。对厂商而言，它们成年累月面对特定市场，影响感知程度的主要因素来自环境变化的不可预测性，所以，许多学者把不确定性用变化来度量。

      根据不同时间跨度和变化的速率可把环境变化分为三类：短期变化，中期变化和长期变化。这样根据时间跨度的分类法有三个特点：(1)把变化的层次分开。长期变化是较长时期才能观察到，在短时期长期变化很小，所以在观察短期变化时，长期变化相应的状态变量为常数，从而简化了问题，例如，在考虑产量波动时，生产能能力可视为常数。(2)不同类型的变化产生的部位不同。例如，短期变化如设备故障等大多产生于系统内部，而长期变化如产品更新换代，则产生于系统外部环境的变化。对不同的变化，生产系统应具备不同的柔性。(3)不同类型的变化发生的频率不同和对系统的影响也不同。一般短期变化发生的频度高，且易处理，而长期变化不经常发生，一旦发生对生产系统的影响较大，如果系统没有相应的柔性，则整个生产系统都会失败，甚至废弃。例如，一条专用流水线出现故障很常见，也较容易处理，但市场要求更新产品时，生产系统若不适应这种变化则现有生产系统可能会全部废弃。一般生产系统所面对的环境变化如表2所示。