【专栏|成就制造之美】

第1.9章 秩序中诞生制造系统能力

什么是制造系统的能力

如果一个人跑得比别人更快，那么说明他的奔跑能力很强。如果一个制造系统表现得比其他制造系统更好，那么能不能说明它的能力很强呢？如果制造系统有能力的概念，那它又代表着什么呢？

制造系统的能力体现为产品制造和服务提供的水平。能力强的制造系统可以更好地完成过程任务和实现系统目标。制造系统的能力只能在生产服务过程中体现，脱离了实际过程，其能力也就无法体现和描述。这是因为制造系统的能力是通过结果或过程的好坏程度反向表征系统的特性。

并不是任何一个物体都具有能力，只有整体才有能力的概念。人拥有阅读的能力，但是脱离人体的眼睛不可能具有阅读能力。单一的要素不能完成一个过程，只有相互联系相互作用的要素构成一个具有特定功能的整体才能完成一个过程。而这个整体正是系统的概念，即只有系统才有具有能力。制造系统是由众多强联系和强作用的要素构成的具有特定功能和目的的人造系统，因此制造系统一定具有某种意义上的能力。

能力是一个表征和度量的概念，因此它就有范围和程度。制造系统的能力作用于生产与服务过程，造成过程和结果的差异，从而体现出能力的强弱之别。提升制造系统的能力是企业管理的重中之重，也是最大限度地实现系统目标的根本途径。

既然能力是系统特性的一种度量，那么就应该可以被测量和计算。但我们好像从来没有听说过有什么东西可以用来度量能力。确实，能力是一个定性的概念，很难量化。我们往往只是从过程运行的表现和结果的优劣来推测系统的能力。虽然不能量化制造系统的能力，但我们一定要弄清楚制造系统的能力到底是什么。

在定义制造系统能力之前，我们需要了解一个概念：制造系统有序性。有序性是系统内部连接的有效程度。内部连接有效程度越高，有序性越高；内部连接有效程度越低，有序性也就越低。根据长期观察，我们发现有序性越高的制造系统实现某一过程所消耗的能量越低，而有序性越低的制造系统在实现这一过程时则会消耗更多的能量。那么系统有序性和能量消耗之间为什么会存在这样一个相关性呢？显然，决定这种关系的因素就是我们所说的系统能力。制造系统能力是制造系统有序性与维持这种有序性所消耗的能量的比值，关系式如下：

其中，

C表示制造系统能力或制造能力；

O表示制造系统的有序性水平；

E表示用于维持制造系统有序性O所消耗的能量。

从关系式中我们可以看出制造系统的能力同时取决于系统有序性和维持能量。系统的有序性越高不代表能力越强，因为维持这个有序性所消耗的能量可能更多。同样的道理，制造系统消耗的能量越低也不代表系统的能力越强，因为系统的有序性可能更低。一棵枯木几乎不消耗任何能量，但它也谈不上任何有序性，因此它没有什么系统能力可言。只有系统有序性和消耗能量的比值越大，制造系统的能力才越强。例如维持以相同负载和转速运转的电机，消耗电能更少的电机其能力更强。因此如果我们想提高制造系统的能力，就必须在提高系统有序性的同时降低能量消耗。这也正是我们进行制造系统能力改善的思路。

这个关系式只是制造系统能力的一种表示方式，它并不表示制造系统能力的本质是由系统有序性和消耗能量决定。实际上，制造系统能力是系统固有的内在特质，是由系统的要素性质、系统结构和能量传输特性以及运行规则共同决定的。因此，同一系统状态下，制造系统的能力是确定的。如果系统的内在特质不变，那么不管有序性和能量消耗如何变化，它们比值都是固定的。

需要说明一点，我们常常会把有序性和复杂性混为一谈，认为复杂性越高的系统其有序性也越高。汽车的复杂度一定比手机高很多，但其有序性不一定比手机更高。因有序性的对立面不是复杂性，而是无序和混乱。当然复杂性是我们讨论有序性的基础，因为越复杂的系统实现有序状态就越困难。

制造系统能力说明

制造系统运行过程和输出结果符合期望的程度可以表示其优劣程度。而要想获得符合高期望的输出结果，系统本身必须处于一个高度有序的状态中。而且其有序性越高，输出结果的表现就越好。一个卓越的制造系统必须能够维持高度的有序性，具备很强的抵抗风险和能量冲击的能力。这必然要求系统必须具备稳定、精致、可靠的内部结构，其内部的信息传递也必须快速和高效。一个车间极其杂乱无章的工厂不可能具有很高的秩序水平，因此它也很难制造出多么高质量的产品。相反，一个布局合理、干净有序、过程规范的工厂所生产出来的产品质量一定更加稳定，其生产效率也必定更高。

从系统的角度来说，制造系统能力是制造系统维持自身有序性的能力。根据有序性和能量消耗的关系式，制造系统能力可以理解为维持一定的系统有序性所消耗的能量水平。能量消耗越多，制造系统的能力越差；能量消耗越少，能力越强。

从结果上看，具备卓越能力的制造系统能够应对更复杂的制造过程，同时获得更优秀的输出结果。从过程上看，具备卓越能力的制造系统一定同时具有高度的标准化和极佳的灵活性。标准化使得过程处于可控状态，防止系统能量流失；灵活性使得系统可以抵抗外部剧烈的能量冲击。无论内外部环境如何变化，制造系统都能够进行快速有效地调整和应对。标准化和灵活性防止了制造系统有序性的缓慢衰退和急速崩溃。制造系统的灵活性并不是冗余或者无规则，而是制造系统并不墨守成规，迷信标准，而是有意识地通过灵活地调整标准和策略以应对风险。此外，这样的制造系统对于变化和创新持有高度的开放性和兼容性。

综上所述，能力强的制造系统可以通过标准化和灵活性抵抗由于外部能量冲击而导致的系统崩溃，并抑制系统自身的能量衰减，从而保证制造系统始终处于高度的有序之中。不管是基于4M1E还是PEC系统模型或者是三层结构模型的制造系统，其系统内部结构都必须同时具备高度标准化水平和灵活性机制，才能使得制造系统处于高度的有序状态，同时也可以保证系统的能量消耗维持在最低水平。