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精益制造的信息化總體構(gòu)架

2008-4-17 20:59:00 來源:物流天下 編輯:56885 關(guān)注度:
摘要:... ...
 在整個20世紀(jì)90年代,全球的汽車制造企業(yè)興起了推行“精益生產(chǎn)”的狂潮。相形之下上世紀(jì)80年代被歐美汽車行業(yè)推崇備至的“計算機集成制造系統(tǒng)”卻逐漸失去了原有的光芒。究其原因,是由于其僅僅著眼于彌補“基于MRPII的管理信息系統(tǒng)”不能直接提高制造設(shè)備運行效率的缺陷,而過于追求借助信息化技術(shù)手段實現(xiàn)“制造自動化”,全然不顧用戶直接針對產(chǎn)品的個性化需求日益強烈的趨勢所致。在其背后,則是由于在上世紀(jì)90年代初隨著世界政治格局的劇變而興起的全球經(jīng)濟一體化所激發(fā)的全球汽車市場競爭充分化的背景下,“直接面向客戶”代替“優(yōu)化利用制造資源”成為全球汽車制造業(yè)新的聚焦點。 

    在“直接面向客戶”的觀點之下已經(jīng)引出了“大規(guī)模定制”的今天,以“及時生產(chǎn)”為特征的“精益生產(chǎn)”方式,雖然是繼“泰勒科學(xué)管理”和“福特生產(chǎn)”方式之后又一種偉大的生產(chǎn)方式,但由于其誕生的時代和地域的特殊性使其與生俱來帶有兩個缺陷,在當(dāng)今的環(huán)境下受到了前所未有的挑戰(zhàn): 

    過于依賴于人的主觀努力,相對忽視信息技術(shù)的使用; 

    過于強調(diào)小團隊合作,忽略了基于結(jié)構(gòu)化的業(yè)務(wù)流程的現(xiàn)代計劃技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)的應(yīng)用。 

     由于人們理解的不全面,“精益生產(chǎn)”方式經(jīng)常被誤認為完全脫離了現(xiàn)代信息化技術(shù)。并且準(zhǔn)時生產(chǎn)也被誤認為只有通過看板進行的“拉動方式”才能實現(xiàn)。 

    但實際情況是制造業(yè)的市場環(huán)境和客戶需求不斷發(fā)生變化,精益生產(chǎn)的應(yīng)用必然也要隨之而變。銷售預(yù)測的劇烈變化,產(chǎn)品的定制化,導(dǎo)致產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)經(jīng)常變化和工藝路線的變化,使脫離信息化系統(tǒng)支撐的精益生產(chǎn)方式越來越難適應(yīng)。 

    首先,如果沒有信息化系統(tǒng)的支持,看板本身的定義、投放、管理、維護就難以保證,因為生產(chǎn)管理者們難以確定最佳的看板數(shù)量并快速制作看板,也很難手工對物料移動路徑進行維護,因而造成內(nèi)部看板流轉(zhuǎn)時信息經(jīng)常“丟失”。實際上在應(yīng)用看板之前,必須使用月份需求的數(shù)據(jù)制定詳細的月度生產(chǎn)計劃,而這個計劃的策劃和制定就必須依賴信息化系統(tǒng)的強大計算能力。 

    其次,由于沒有與業(yè)務(wù)系統(tǒng)相聯(lián),生產(chǎn)一線與供應(yīng)鏈缺乏必要的可視化管理,企業(yè)內(nèi)部、外部溝通成本隨之增加,因而導(dǎo)致供應(yīng)商考核不及時、不真實,無法有效地進行供應(yīng)商評估。 

   在汽車制造業(yè)中這個問題更加突出。汽車制造是非常復(fù)雜的生產(chǎn)制造,它既是大批量生產(chǎn)模式,同時又是個性化生產(chǎn)模式。隨著市場形勢的復(fù)雜化,用戶需求也不斷變化。市場需求波動大,產(chǎn)品定制化和混合程度高,工藝技術(shù)變化頻繁,這些挑戰(zhàn)需要先進的生產(chǎn)和供應(yīng)鏈系統(tǒng)作為輔助工具,同時也對主機廠及零配件業(yè)供應(yīng)商的管理提出了更高的要求。在這樣的內(nèi)外部環(huán)境下實際上無論對主機廠還是供應(yīng)商都有三個層面的要求:第一,具備動態(tài)響應(yīng)能力以適應(yīng)快速的環(huán)境變化;第二,要求有支持整個供應(yīng)鏈的看板系統(tǒng),通過自動發(fā)信功能實現(xiàn)供應(yīng)鏈需求響應(yīng);第三,要求非常容易和各種分散系統(tǒng)以及客戶和供應(yīng)商系統(tǒng)集成。顯然,沒有完善的信息化系統(tǒng)的支持,這樣龐大的工程和海量的數(shù)據(jù)計算是絕對不可能實現(xiàn)的。所以說當(dāng)“精益生產(chǎn)”方式于上世紀(jì)70年代初基本成形到今天的30多年的時間里,雖然在生產(chǎn)制造領(lǐng)域創(chuàng)造了無數(shù)的市場神話,但他卻一天也沒有和現(xiàn)代信息技術(shù)分開過。 

     這里我們無意討論“精益生產(chǎn)”方式與“MRP”又或是“ERP”的是非功過或是孰優(yōu)孰劣,只想客觀的將“精益生產(chǎn)”方式與信息化技術(shù)在當(dāng)今的緊密結(jié)合的方式呈現(xiàn)給大家。 

    一 各項數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸 

    精益生產(chǎn)與傳統(tǒng)生產(chǎn)最大的區(qū)別就在前者采用的是混線生產(chǎn)方式,后者采用的是相對批量的生產(chǎn)方式。在實現(xiàn)精益生產(chǎn)方式的生產(chǎn)組織上,企業(yè)信息化系統(tǒng)和電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)舉足輕重,正是由于信息化系統(tǒng)在生產(chǎn)組織上極其頻繁和多樣化的應(yīng)用,混線生產(chǎn)所需要的各項數(shù)據(jù)、各環(huán)節(jié)的配合也才得以真正的實現(xiàn)和貫穿起來。 

    1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和分析 

    在混流生產(chǎn)情況下,基于生產(chǎn)管理的決策,需要采集大量的輔助生產(chǎn)數(shù)據(jù)。比如用于統(tǒng)計某一部品一定時期的使用量,一定時間內(nèi)制品的生產(chǎn)完成量、出庫量,以及作為一些歷史記錄或者憑證性的記錄等等。這些都是采用通過數(shù)據(jù)讀取條形碼的方式,再通過輔助系統(tǒng)進行自動計算,從而達到這一目的。 

生產(chǎn)中,除了進行以上的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集之外,更多的則是應(yīng)用于進行E-KANBAN信息的讀取和轉(zhuǎn)換。它的信息內(nèi)容會根據(jù)使用地點、方式、使用目的的不同而有所不通,一般來說主要包含部品的品番、庫位代碼、最小批量數(shù)、箱數(shù)、箱種、供應(yīng)商代碼、物流路線代碼、使用部位品番等信息,通過對這些系統(tǒng)的讀取,進行系統(tǒng)處理之后,就很容易進行庫存的管理,知道生產(chǎn)線上部品消耗了多少,部品入庫了多少,有哪些制約條件,什么時候該利用下一批部品,什么時候開始向生產(chǎn)線上配送/領(lǐng)取,什么情況下可能會導(dǎo)致缺貨或者溢出等等,E-KANBAN通過組織這些信息通過分配給各自不同系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)抽取和分析之后,進行輔助決策和系統(tǒng)的自動調(diào)整,再與物流相結(jié)合實現(xiàn)準(zhǔn)時化的外物流供貨體系。 

    2 實現(xiàn)生產(chǎn)指示的按需傳送 

    混流生產(chǎn)在生產(chǎn)模式上,最主要的一項難題就是如何實現(xiàn)生產(chǎn)線上不同的生產(chǎn)指令在恰當(dāng)?shù)臅r候以恰當(dāng)?shù)男问胶颓‘?dāng)?shù)膬?nèi)容傳送給需要該項指令的作業(yè)人員或機械設(shè)備。將生產(chǎn)線按照工序的不同分為若干個區(qū)域,汽車從焊裝開始就形成了流水線的生產(chǎn)模式,經(jīng)過涂裝后到達總裝,最后進入品質(zhì)檢查,在這期間需要充分的利用各階段的信息數(shù)據(jù)流,由于各生產(chǎn)制造車輛在生產(chǎn)線上都具有唯一的流水號,每一輛車都存在固定的規(guī)格和制造相關(guān)信息,這時需要定義車輛的唯一制造參數(shù),通過數(shù)據(jù)交換技術(shù)從數(shù)據(jù)庫提取相關(guān)信息,采取自動觸發(fā)的形式將車輛完成某一工序后,后工序需要的信息通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中轉(zhuǎn)的形式傳達給后工序,通常情況下以生產(chǎn)指示的形式進行輸入或輸出,同時利用自動累加的方式也可計算出某一工序一定時間的完成量和效率。 

    例如,當(dāng)車輛噴涂完畢并確定進入總裝工序后,通過固定的觸發(fā)器裝置與固定在車輛上的電子條形碼或數(shù)據(jù)儲存裝置進行自動讀取的形式,將車輛形式信息傳回給車輛數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),車輛數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自動提取該車型規(guī)格車輛在總裝所需要裝配的部品規(guī)格以及品質(zhì)檢查系統(tǒng)中相對應(yīng)的檢查參數(shù),通過車輛數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)再傳送給總裝部品準(zhǔn)備工序和品質(zhì)檢查中各檢查設(shè)備所對應(yīng)的參數(shù),這樣就利于充分利用車輛生產(chǎn)過程中的各項信息,通過廠內(nèi)物流的合理設(shè)計就形成了所謂的“部品自動分揀”系統(tǒng),形成了獨具特色的精益生產(chǎn)方式。 

    在混線生產(chǎn)的情況下,焊裝車間的焊接機器人需要接受到車輛種類的相關(guān)信息后才能自動判斷執(zhí)行生產(chǎn)什么類型的動作,這樣也需要利用電子數(shù)據(jù)交換的模式來進行,通過車種信息系統(tǒng)與機器人間的數(shù)據(jù)交換的形式,按照車輛一定的布置和生產(chǎn)順序來進行生產(chǎn),事先使信息通過兩個信息載體的形式進行傳達和自動識別,從而形成自動化的生產(chǎn)體系。 

    所以信息化系統(tǒng)和電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)與精益生產(chǎn)方式是密不可分的,主要是利用條形碼識別技術(shù)與電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)結(jié)合的特性使汽車生產(chǎn)過程中大量的信息流得以集中,通過系統(tǒng)抽取和發(fā)送相關(guān)信息的形式進行再分配,這樣使車輛生產(chǎn)更有效的按照精益生產(chǎn)方式進行。 

    二、各項進度的精確控制 

    在“豐田生產(chǎn)”方式體系下生產(chǎn)管理從組織結(jié)構(gòu)到職責(zé)權(quán)限都被賦予了全新的定義。生產(chǎn)管理者的工作可以大體概括為“采購進度的控制”、“生產(chǎn)進度的控制”和“交貨進度的控制”,在很大程度上區(qū)別于我國傳統(tǒng)意義上生產(chǎn)管理者只是生產(chǎn)計劃的制定和監(jiān)督的工作職責(zé),從某種意義上說是企業(yè)生產(chǎn)/物流的控制和監(jiān)督者,是除直接生產(chǎn)序列外最重要的職能部門。正因為這樣的工作性質(zhì),生產(chǎn)管理者需要和企業(yè)內(nèi)部所有職能部門、供應(yīng)商以及客戶進行最直接的接觸和工作的協(xié)調(diào),這就要求他們必須在第一時間掌握企業(yè)物流及生產(chǎn)的的準(zhǔn)確數(shù)據(jù),以應(yīng)對和協(xié)調(diào)各方面的需求。 

    1 生產(chǎn)進度的控制 

    在精益生產(chǎn)過程中,生產(chǎn)鏈上產(chǎn)品生產(chǎn)狀態(tài)信息的把握是極其重要的,同時也具有多樣性,更重要的是它作為一個核心橋梁溝通與之相關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)部門,使之各取所需最終服務(wù)于產(chǎn)品生產(chǎn)平臺開發(fā)、生產(chǎn)運營、銷售,顧客服務(wù)等各環(huán)節(jié)。 

    不管是福特開辟的汽車大批量流水線生產(chǎn),還是后來居上的豐田準(zhǔn)時化生產(chǎn)方式,均是建立在汽車生產(chǎn)以流水線為前提的基礎(chǔ)之上,汽車生產(chǎn)整體流程除去沖壓工序以外,從焊裝開始就形成了車輛流水線組裝的制造模式,從汽車焊裝開始進入涂裝線再到“白車”下線進入總裝工序形成一個整體生產(chǎn)鏈。 

    裝配線控制系統(tǒng)(ALC)是作為生產(chǎn)線信息采集載體以及信息管理和分流的一個重要工具,按照生產(chǎn)工序的特性充分結(jié)合現(xiàn)場以及生產(chǎn)運營各環(huán)節(jié)對信息量的需求進行采集,通過系統(tǒng)進行集中分析,然后分批次多途徑的得以呈現(xiàn)和應(yīng)用。 

    ALC具有以下幾個方面的功能: 

    (1)生產(chǎn)順序變換 

    ALC通過上層的計劃指令,接受按照車輛訂單號碼編排的車輛生產(chǎn)順序號進行生產(chǎn)布置,然而由于生產(chǎn)是由很多客觀因素所左右的,比如特性原材料的供給短缺、設(shè)備的突發(fā)性故障、人員配置的調(diào)換、計劃的變更等等因素,基于這些就需要對車輛生產(chǎn)順序進行靈活變換或者進行有意識的保留生產(chǎn),使生產(chǎn)富有充分的靈活性。 

    (2)生產(chǎn)實績管理與虛擬線預(yù)測 

    ALC通過對整車生產(chǎn)各個管理點的信息采集管理,通過條形碼和電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)取得生產(chǎn)通過的各項信息,通過信息系統(tǒng)自動計算的形式對生產(chǎn)實績進行管理。同時針對車間調(diào)度管理的需要,通過對某些管理點的信息采集,可以隨時把握總裝線上庫存管理水平,根據(jù)整車生產(chǎn)過程中庫存水平,可以靈活分工序(車間)進行管理,當(dāng)某一生產(chǎn)工序(車間)出現(xiàn)問題時,不至于馬上影響到前后工序。 

    通過對生產(chǎn)實績的管理,大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集中分析,可以準(zhǔn)確把握工序間的生產(chǎn)周期,結(jié)合日、月內(nèi)的生產(chǎn)計劃,將生產(chǎn)線進行延伸,作成虛擬生產(chǎn)線,這樣就可以預(yù)測出一定周期內(nèi)車輛生產(chǎn)的準(zhǔn)確時間,提供給物流系統(tǒng)進行準(zhǔn)時化的物流調(diào)度。準(zhǔn)確的說可以呈現(xiàn)出一定周期以后生產(chǎn)車輛每一個車輛通過以上各控制點的具體時刻,從而計算出相對此時刻下需要的部品的訂貨看板枚數(shù)。 

    (3)生產(chǎn)指示 

    當(dāng)車輛管理卡或其它信息載體通過某固定管理點時,ALC系統(tǒng)自動向所關(guān)聯(lián)的設(shè)備或系統(tǒng)終端發(fā)送生產(chǎn)指示相關(guān)信息,其中包括進行品質(zhì)管理確認的各參數(shù)核查,當(dāng)車輛以流水線運行到某一階段時,人、物均按照生產(chǎn)指令進行對應(yīng)。一定程度上簡化了生產(chǎn)工序,規(guī)范了作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 

    2 采購進度(物流)的控制 

    (1)內(nèi)物流 

    設(shè)定按部品的編碼規(guī)則制定的各部品的存放中轉(zhuǎn)區(qū)域,場內(nèi)部品調(diào)運途徑和路線以及頻率和個數(shù)等數(shù)據(jù)庫。 

    (2)外物流 

    設(shè)定外部供應(yīng)商的物流自然時間,各路線的物流自然時間。標(biāo)準(zhǔn)包裝規(guī)格下,各部品的標(biāo)準(zhǔn)收容數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量,各運輸卡車與部品的自然組合對應(yīng)的集載率,同時按照虛擬生產(chǎn)線提供的部品數(shù)量和時間設(shè)定一定周期內(nèi)各物流單位所分配的區(qū)域以及最佳物流組合方式。 

    (3)部品采購 

    部品采購系統(tǒng),其實需要結(jié)合內(nèi)/外物流系統(tǒng)及ACL所提供的數(shù)據(jù)進行運算,制作訂單信息,通過內(nèi)物流系統(tǒng)模塊指示進入主機廠后的操作模式,通過外物流算出物流時間結(jié)合虛擬生產(chǎn)線部品需要的時間從而得出發(fā)送的時間和發(fā)送的路線,同時通過三者的有效結(jié)合計算出訂購量。最基礎(chǔ)的運算依據(jù)是根據(jù)虛擬生產(chǎn)線的進度,同時考慮各種部品的物流周期來決定使用虛擬生產(chǎn)線的長度,這樣物流的周期就直接決定了生產(chǎn)計劃以及訂單變更的范圍。 

    3 交貨進度控制及現(xiàn)場改善 

    (1)顧客服務(wù) 

    由于信息系統(tǒng)可以監(jiān)控生產(chǎn)的全過程,可以隨時更新生產(chǎn)相關(guān)信息并進行自動預(yù)測,同時保存有車輛生產(chǎn)的歷史信息。這樣對顧客交貨時間提供了極大的便利并可以在最大限度上贏得客戶的信任,可以隨時按訂單號跟蹤車輛生產(chǎn)的過程,同時提供車輛生產(chǎn)的相關(guān)信息,讓顧客很明確的知道自己的訂單處于什么樣的生產(chǎn)狀態(tài)。另外一個方面,通過對車輛歷史生產(chǎn)信息的管理,當(dāng)車輛出現(xiàn)品質(zhì)缺陷時,可以很容易查明缺陷對象車輛的范圍,同時對汽車售后服務(wù)也提供了便利。 

    (2)生產(chǎn)平臺的優(yōu)化 

    通過對一定時間內(nèi)特定對象車輛生產(chǎn)過程的集中分析,結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場人員、設(shè)備等等因素,針對產(chǎn)品缺陷或產(chǎn)品某一階段生產(chǎn)周期為調(diào)查對象,通過大量集中數(shù)據(jù)反映可以調(diào)查出生產(chǎn)平臺的局部問題所在,從而采取一定改善手段優(yōu)化平臺上的各個“短板”。通過這樣的辦法來獲取現(xiàn)場改善的準(zhǔn)確資料。 

     在離散制造領(lǐng)域,毫無疑問“精益生產(chǎn)”方式是未來生產(chǎn)管理走向的一座航標(biāo),而信息化系統(tǒng)的廣泛深入的應(yīng)用更是企業(yè)核心競爭力的所在。通過我國自上世紀(jì)80年代初便引入的“精益生產(chǎn)”理論和近年來方興未艾的企業(yè)信息化相結(jié)合的生產(chǎn)實踐不難得出以下結(jié)論:遵從“大規(guī)模定制”的理念,基于已經(jīng)被全球汽車制造業(yè)長時間的實踐所證實的為正確的精益生產(chǎn)方式“看板拉動”的原理,針對更小批量、更多品種混線生產(chǎn)的范疇,結(jié)合“及時信息技術(shù)”以及“系統(tǒng)集成”等計算機及網(wǎng)絡(luò)的信息技術(shù)的應(yīng)用,將JIT模式向前推廣、直接延伸至直接用戶,是構(gòu)筑新型精益生產(chǎn)模式的正確方向。 
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