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四大有限资源如图1.3所示。四大有限资源指的是人力资源、能源、时间及原材料。

  科技发展与经济发展的**出路就是尽可能少地利用资源来达到尽可能大的产出。低能耗、低污染、低成本和高效率是制造业追求的目标，甚至是发展愿景。企业管理、研发、生产的全过程都要进行全局化考量和精细化规划，这是优化资源的必由之路。那么，四大有限资源的优化对于制造业意味着什么?

图 1.3 四大有限资源

  (1)人力资源

  首先，工程技术人员后备力量的匮乏已经成为一个全球性的问题。其次，越来越复杂的工艺和技术往往需要更多的人力投入，同时解决问题所花费的时间也越来越长。随着技术更新速度的加快，操纵机械设备对操作员的知识结构要求也越来越高，操作人员的实践和培训成为了一个很重要的课题。一个突出的问题是，在我国这样一个新兴经济区域，人力资源的成本，包括培训、薪酬以及人员流失所带来的产品成本在以比欧美更快的速度增长着。这就为制造业提出了一个矛盾性课题是招聘更多的低薪酬、低素质的员工，还是采用相反的策略，加强现有员工培训、提高工作的效能?

  (2)能源

  纵观我国的装备制造业在过去20年的发展，基本上可以总结为高速发展的同时伴随着高能耗。设备生产的厂商只关注产品本身的成本，不太关注产品的能耗以及给下游供应链带来的未来成本，然而这种发展模式却是不可持续的。装备制造业的战略转型势在必行。战略转型就是要摆脱传统的粗放式发展模式，摆脱仅仅靠价格取胜的竞争方式，因此，技术创新和节能才是战略转型的唯一出路。

  节能首先要从能源的生产和输配做起。提高能源的生产效率，更多地利用可再生能源。例如，太阳能、风能、生物质能以及潮汐能等。这些都是在能源的生产源头进行的开发和努力。在能源的输配方面，不仅要消除和避免能耗的峰值，同时还要进行有效的能源生产管理，电网负载的均匀分布也是能源输送与分配的重要课题。

  高效低耗地使用能源是在用户端的追求。在生产流程中，设备保持热备状态而不是停机，整个生产线上尽量地减少电动机的制动和起动频度，以保持其迅速运转的能力，这是节省能源的基本规则。而为了实现这个目标，就要从设计和系统的软、硬件配置入手。另外，运动中电能的回馈电网以及智能的电动机运动仿型也都是使能耗*小化的精细化手段。

  此外，节能还意味着尽量降低产品的能耗。在选配元器件中，使用能耗更低的产品，以降低系统的总能耗。电子产品设计中的减少能源足迹(Energy foot print)就是这个意思。不仅如此，一个有效的冷却系统也是至关重要的。在电气控制柜中，人们往往意主动冷却系统，例如，愿意进行风冷系统或水冷系统的投入，但却不首先考虑如何有效针对导热问题进行研发与设计。因为如果一个系统的导热设计合理，则主动冷却系统就可以省却或减少投入。

  (3)原材料

  减少原材料在产品中的用量，尽量避免使用贵重金属是“轻装设计”理念的基本原则。个典型的例子就是并联机器人的设计和构造方式。轻装设计的并联机器人如图1.4所示。减少了产品的原材料用量，随之就减少了物流中的运输重量，降低了原材料制造中的能耗分摊。

图 1.4 轻装设计的并联机器人

  轻装设计的理念是在保证性能的前提下，尽可能减少材料的用量，尽可能用便宜的材料，即“as good as needed”。然而如何减少材料的成本而不影响性能呢? 这就需要一个理论基础和多?乃至试验手段。但是样机的试验如果过于频繁就会又造成大量的人力，物力甚至时间的浪费。要解决这些问题，同时又达到轻装设计的目的，主要有两个途径①采用基于**建模的现代仿真手段对产品进行设计并取代样机试验，在这里，机械和软件的紧密结合是至关重要的②依据仿生学从自然界获得一些生物或自然现象的经验借鉴，进行模仿和创新。当然，产品整个生命周剪的管理也是延长产品的使用寿命、节省原材料并缩短设备停机时间的有效策略。

  应当指出的是，原材料的节省在制造业中已经在走“精细化”的道路。所谓的精细化是指表现在三个方面的趋势①“批量一”。即一个制造的批次上，只有一件产品下线，而不是成百上千件，这是定制化产品和大批量的极端结合。“批量一”就意味着每一件产品和下一件之间都存在着制造工艺的变换，且这个变换的基本要求是无废料产生。“批量一”典型例子的就是数学化胶印机，每一张的印刷都是不同的印刷板。②准确及时。机械设备可以有****的投入能力而无意外停机。连续的生产制造流程保证了能源和空间的节省，没有因停机造成的苛刻产品(如药品、化工产品等)的报废，这些都属于准确、及时的范畴。③减少到**。包装材料的厚度(如矿泉水瓶的壁厚)、纸媒体的厚度在不影响其功能的前提下，尽可能减小到**，以达到尽可能减少材料用量而降低成本的目的。

  (4)时间

  时间管理的第一要素就是规范和规划。生产流程和产品研发都需要规划每一个时间步骤。同时，避免意外停机、产品转换之间无延迟也是优化生产效率的重要指标。对于产品研发来讲，尽可能缩短开发周期是适应制造业高动态需求的必需之举。然而，开发周期的不断缩短，意味着对研发团队不断增强的压力。在全球化的今天，无论客户处在哪个地区，无论公司的研发和生产以及服务分布在何处，都不影响对客户的服务以及公司的运作，这也是全球化与全时域融合的概念。尤其是在产品的生命周期不断缩短、商业竞争不断加剧的当今世界，谁赢得时间，谁就赢得未来。