精益制造的信息化總體構架
2008-4-17 20:59:00 來源:物流天下 編輯:56885 關注度:摘要:... ...
在整個20世紀90年代,全球的汽車制造企業(yè)興起了推行“精益生產”的狂潮。相形之下上世紀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備運行效率的缺陷,而過于追求借助信息化技術手段實現“制造自動化”,全然不顧用戶直接針對產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90年代初隨著世界政治格局的劇變而興起的全球經濟一體化所激發(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”的觀點之下已經引出了“大規(guī)模定制”的今天,以“及時生產”為特征的“精益生產”方式,雖然是繼“泰勒科學管理”和“福特生產”方式之后又一種偉大的生產方式,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,相對忽視信息技術的使用;
過于強調小團隊合作,忽略了基于結構化的業(yè)務流程的現代計劃技術、系統(tǒng)集成技術的應用。
由于人們理解的不全面,“精益生產”方式經常被誤認為完全脫離了現代信息化技術。并且準時生產也被誤認為只有通過看板進行的“拉動方式”才能實現。
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,精益生產的應用必然也要隨之而變。銷售預測的劇烈變化,產品的定制化,導致產品的結構經常變化和工藝路線的變化,使脫離信息化系統(tǒng)支撐的精益生產方式越來越難適應。
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,因為生產管理者們難以確定最佳的看板數量并快速制作看板,也很難手工對物料移動路徑進行維護,因而造成內部看板流轉時信息經!皝G失”。實際上在應用看板之前,必須使用月份需求的數據制定詳細的月度生產計劃,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)務系統(tǒng)相聯,生產一線與供應鏈缺乏必要的可視化管理,企業(yè)內部、外部溝通成本隨之增加,因而導致供應商考核不及時、不真實,無法有效地進行供應商評估。
在汽車制造業(yè)中這個問題更加突出。汽車制造是非常復雜的生產制造,它既是大批量生產模式,同時又是個性化生產模式。隨著市場形勢的復雜化,用戶需求也不斷變化。市場需求波動大,產品定制化和混合程度高,工藝技術變化頻繁,這些挑戰(zhàn)需要先進的生產和供應鏈系統(tǒng)作為輔助工具,同時也對主機廠及零配件業(yè)供應商的管理提出了更高的要求。在這樣的內外部環(huán)境下實際上無論對主機廠還是供應商都有三個層面的要求:第一,具備動態(tài)響應能力以適應快速的環(huán)境變化;第二,要求有支持整個供應鏈的看板系統(tǒng),通過自動發(fā)信功能實現供應鏈需求響應;第三,要求非常容易和各種分散系統(tǒng)以及客戶和供應商系統(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據計算是絕對不可能實現的。所以說當“精益生產”方式于上世紀70年代初基本成形到今天的30多年的時間里,雖然在生產制造領域創(chuàng)造了無數的市場神話,但他卻一天也沒有和現代信息技術分開過。
這里我們無意討論“精益生產”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”方式與信息化技術在當今的緊密結合的方式呈現給大家。
一 各項數據的準確傳輸
精益生產與傳統(tǒng)生產最大的區(qū)別就在前者采用的是混線生產方式,后者采用的是相對批量的生產方式。在實現精益生產方式的生產組織上,企業(yè)信息化系統(tǒng)和電子數據交換技術舉足輕重,正是由于信息化系統(tǒng)在生產組織上極其頻繁和多樣化的應用,混線生產所需要的各項數據、各環(huán)節(jié)的配合也才得以真正的實現和貫穿起來。
1 基礎數據的采集和分析
在混流生產情況下,基于生產管理的決策,需要采集大量的輔助生產數據。比如用于統(tǒng)計某一部品一定時期的使用量,一定時間內制品的生產完成量、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據讀取條形碼的方式,再通過輔助系統(tǒng)進行自動計算,從而達到這一目的。
生產中,除了進行以上的基礎數據采集之外,更多的則是應用于進行E-KANBAN信息的讀取和轉換。它的信息內容會根據使用地點、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、箱數、箱種、供應商代碼、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線上配送/領取,什么情況下可能會導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)進行數據抽取和分析之后,進行輔助決策和系統(tǒng)的自動調整,再與物流相結合實現準時化的外物流供貨體系。
2 實現生產指示的按需傳送
混流生產在生產模式上,最主要的一項難題就是如何實現生產線上不同的生產指令在恰當的時候以恰當的形式和恰當的內容傳送給需要該項指令的作業(yè)人員或機械設備。將生產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模式,經過涂裝后到達總裝,最后進入品質檢查,在這期間需要充分的利用各階段的信息數據流,由于各生產制造車輛在生產線上都具有唯一的流水號,每一輛車都存在固定的規(guī)格和制造相關信息,這時需要定義車輛的唯一制造參數,通過數據交換技術從數據庫提取相關信息,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據庫系統(tǒng)中轉的形式傳達給后工序,通常情況下以生產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據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據庫系統(tǒng),車輛數據庫系統(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)格以及品質檢查系統(tǒng)中相對應的檢查參數,通過車輛數據庫系統(tǒng)再傳送給總裝部品準備工序和品質檢查中各檢查設備所對應的參數,這樣就利于充分利用車輛生產過程中的各項信息,通過廠內物流的合理設計就形成了所謂的“部品自動分揀”系統(tǒng),形成了獨具特色的精益生產方式。
在混線生產的情況下,焊裝車間的焊接機器人需要接受到車輛種類的相關信息后才能自動判斷執(zhí)行生產什么類型的動作,這樣也需要利用電子數據交換的模式來進行,通過車種信息系統(tǒng)與機器人間的數據交換的形式,按照車輛一定的布置和生產順序來進行生產,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體系。
所以信息化系統(tǒng)和電子數據交換技術與精益生產方式是密不可分的,主要是利用條形碼識別技術與電子數據交換技術結合的特性使汽車生產過程中大量的信息流得以集中,通過系統(tǒng)抽取和發(fā)送相關信息的形式進行再分配,這樣使車輛生產更有效的按照精益生產方式進行。
二、各項進度的精確控制
在“豐田生產”方式體系下生產管理從組織結構到職責權限都被賦予了全新的定義。生產管理者的工作可以大體概括為“采購進度的控制”、“生產進度的控制”和“交貨進度的控制”,在很大程度上區(qū)別于我國傳統(tǒng)意義上生產管理者只是生產計劃的制定和監(jiān)督的工作職責,從某種意義上說是企業(yè)生產/物流的控制和監(jiān)督者,是除直接生產序列外最重要的職能部門。正因為這樣的工作性質,生產管理者需要和企業(yè)內部所有職能部門、供應商以及客戶進行最直接的接觸和工作的協(xié)調,這就要求他們必須在第一時間掌握企業(yè)物流及生產的的準確數據,以應對和協(xié)調各方面的需求。
1 生產進度的控制
在精益生產過程中,生產鏈上產品生產狀態(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聯的業(yè)務部門,使之各取所需最終服務于產品生產平臺開發(fā)、生產運營、銷售,顧客服務等各環(huán)節(jié)。
不管是福特開辟的汽車大批量流水線生產,還是后來居上的豐田準時化生產方式,均是建立在汽車生產以流水線為前提的基礎之上,汽車生產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鏈。
裝配線控制系統(tǒng)(ALC)是作為生產線信息采集載體以及信息管理和分流的一個重要工具,按照生產工序的特性充分結合現場以及生產運營各環(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和應用。
ALC具有以下幾個方面的功能:
(1)生產順序變換
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順序號進行生產布置,然而由于生產是由很多客觀因素所左右的,比如特性原材料的供給短缺、設備的突發(fā)性故障、人員配置的調換、計劃的變更等等因素,基于這些就需要對車輛生產順序進行靈活變換或者進行有意識的保留生產,使生產富有充分的靈活性。
(2)生產實績管理與虛擬線預測
ALC通過對整車生產各個管理點的信息采集管理,通過條形碼和電子數據交換技術取得生產通過的各項信息,通過信息系統(tǒng)自動計算的形式對生產實績進行管理。同時針對車間調度管理的需要,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,根據整車生產過程中庫存水平,可以靈活分工序(車間)進行管理,當某一生產工序(車間)出現問題時,不至于馬上影響到前后工序。
通過對生產實績的管理,大量生產數據的集中分析,可以準確把握工序間的生產周期,結合日、月內的生產計劃,將生產線進行延伸,作成虛擬生產線,這樣就可以預測出一定周期內車輛生產的準確時間,提供給物流系統(tǒng)進行準時化的物流調度。準確的說可以呈現出一定周期以后生產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。
(3)生產指示
當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)自動向所關聯的設備或系統(tǒng)終端發(fā)送生產指示相關信息,其中包括進行品質管理確認的各參數核查,當車輛以流水線運行到某一階段時,人、物均按照生產指令進行對應。一定程度上簡化了生產工序,規(guī)范了作業(yè)標準。
2 采購進度(物流)的控制
(1)內物流
設定按部品的編碼規(guī)則制定的各部品的存放中轉區(qū)域,場內部品調運途徑和路線以及頻率和個數等數據庫。
(2)外物流
設定外部供應商的物流自然時間,各路線的物流自然時間。標準包裝規(guī)格下,各部品的標準收容數、標準數量,各運輸卡車與部品的自然組合對應的集載率,同時按照虛擬生產線提供的部品數量和時間設定一定周期內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),其實需要結合內/外物流系統(tǒng)及ACL所提供的數據進行運算,制作訂單信息,通過內物流系統(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合虛擬生產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合計算出訂購量。最基礎的運算依據是根據虛擬生產線的進度,同時考慮各種部品的物流周期來決定使用虛擬生產線的長度,這樣物流的周期就直接決定了生產計劃以及訂單變更的范圍。
3 交貨進度控制及現場改善
(1)顧客服務
由于信息系統(tǒng)可以監(jiān)控生產的全過程,可以隨時更新生產相關信息并進行自動預測,同時保存有車輛生產的歷史信息。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的過程,同時提供車輛生產的相關信息,讓顧客很明確的知道自己的訂單處于什么樣的生產狀態(tài)。另外一個方面,通過對車輛歷史生產信息的管理,當車輛出現品質缺陷時,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也提供了便利。
(2)生產平臺的優(yōu)化
通過對一定時間內特定對象車輛生產過程的集中分析,結合生產現場人員、設備等等因素,針對產品缺陷或產品某一階段生產周期為調查對象,通過大量集中數據反映可以調查出生產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場改善的準確資料。
在離散制造領域,毫無疑問“精益生產”方式是未來生產管理走向的一座航標,而信息化系統(tǒng)的廣泛深入的應用更是企業(yè)核心競爭力的所在。通過我國自上世紀80年代初便引入的“精益生產”理論和近年來方興未艾的企業(yè)信息化相結合的生產實踐不難得出以下結論:遵從“大規(guī)模定制”的理念,基于已經被全球汽車制造業(yè)長時間的實踐所證實的為正確的精益生產方式“看板拉動”的原理,針對更小批量、更多品種混線生產的范疇,結合“及時信息技術”以及“系統(tǒng)集成”等計算機及網絡的信息技術的應用,將JIT模式向前推廣、直接延伸至直接用戶,是構筑新型精益生產模式的正確方向。