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装备制造如何实现拉动式生产

2017/8/1

“拉动”式生产是以准时管理(Just-In-Time,JIT)为核心的精益制造(Lean Manufacturing)体系的中心思想之一。这种拉动式生产模式在汽车制造业已经广泛采用,然而许多装备制造业企业推行精益生产及JIT过程中效果大都不理想。很多的企业实施精益生产,其改善大都是局部的,其效益也自然是非常有限的。

真正实现拉式生产,需要整个企业内部上下游,甚至供应链整体水平的同步提升。在生产线上看任何一道工序,都不能将其孤立在生产线之外;同样,一个车间、一个供应商也是整个供应链上的一环。对拉式生产的讨论,应该关注企业内部车间的上下游,以及上下游供应商的合作。

拉式生产的实现需要苛刻的运作条件,对处于供应链上的所有组织,包括供应商在内提出了更高的要求,只有通过整合,才能提高整个供应链的竞争力,企业自身才能受益。这需要系统性的改变,包括对计划、生产、库存、物流、采购等方面的全面调整。

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基于多级供应链的拉动式计划和物流

汽车行业的成功经验能否移植到装配制造行业呢?事实上装备制造行业的生产模式与特点与汽车制造企业是有很多差异的,这些差异使得在装备制造业实现拉式生产比汽车行业更困难。

部分差异分析如下:

(1)    虽然汽车支持个性化定制,但是这些个性化是事先确定的个性化的有限组合,而装备制造大都是个性化设计制造,有些个性化无法实现预见。

(2)    汽车制造工艺一旦批量生产,制造过程中异常比较少,而装备制造因为每个产品都是单件制造,所以异常更多。

(3)    装备制造行业个性化更强烈,产品结构和工艺更复杂,变更更多,所以拉式生产相关IT支撑系统基础数据准备更加困难。

(4)    装备制造零部件较多,制造周期较长,供应商更为分散,由于批量不够大,对供应商控制力不如汽车工业。

(5)    汽车行业通常基于安全库存实现对上游通用零部件的拉动,而装备制造大量的专用件必须设计出来才能生产,不能基于库存拉动。

(6)    由于汽车行业一旦订货很少取消,交货时间也很少调整,而装备行业通常用户比较强势,外部导致的变更经常难以避免。

因为这些原因,装备制造业实现拉动式生产显然难度更大。

1       影响拉动式生产的难点

佰思杰公司基于大量的装备制造业企业客户,进行了装备制造业拉动式生产较为系统和全面的总结,提出了10大特征会影响显著拉动式生产的实施难度,这些特征是:

Ø  多品种小批量,甚至是单件设计制造;

Ø  产品结构复杂,零部件数量多;

Ø  自制车间多且存在复杂的协同;

Ø  供应商多,且存在相当比例专用件;

Ø  有相当比例的直通件,且对供应商控制力不足;

Ø  生产准备、生产周期长;

Ø  经常插单、计划变更频繁;

Ø  生产过程中的异常较多;

Ø  要求缩短制造周期,和降低库存;

Ø  缺少信息系统的支撑或支撑不足;

如果你与上述特征符合度越高,理论上实现拉动式生产越困难,本文对贵企业的参考价值也就越高。

2       基于MES实现一体联动

我公司基于MES系统,面向装备制造提出了一种解决方案,实现了拉动式生产。

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图 拉动式生产总体架构


       在MES系统中,从ERP系统获取销售订单,并编制总装生产计划,进行粗产能评估后,并基于BOM的层次结构,生成多级的物料需求拉动计划,拉动分装件、成品零件、半成品零件的生产或采购。拉动上游生产由其它车间的MES系统负责执行,采购拉动计划可以通过供应商协同模块,与SRM系统集成传递給供应商。

拉动上游车间或供应商生产采用一种按销售订单小批量的拉动方式,成套车间或供应商可按销售订单所需要的零部件小批量生产。如果每个销售订单的零部件的生产批量过于小,成套车间或供应商可汇总统计不同需求时段的零部件需求,按经济批量组织生产。

监控成套车间、供应商的生产状态非常重要。尤其是直通件通常体积比较大,只在装配车间需要的时候通知成套车间和供应商直送,如果快生产时才知道物料不齐套将严重影响生产。MES系统可直接监控成套车间的生产和库存情况,对于供应商,MES系统通过供应商协同模块,或通过SRM可获取供应商的生产和库存状态。

生产计划与物料齐套都是比较困难的,因为缺少自动化的监控和齐套检查手段,其生产计划的可行性比较难以评估;由于生产过程中的异常,各种变更,人工方式工作量很大、信息滞后、准确性差。通过MES系统成套监控更快更早发现成套车间和供应商的各种异常,以便更早采取措施进行跟催,显著减少生产过程中缺料导致的异常。

       总装生产计划经过APS有限产能排程,可以生成产线推移计划以及工位作业计划,不但可以用于指导实际的生产执行和数据采集,同时作为拉动内部物料配送,以及外部直通件配送的依据。MES不但指导和监控上游生产或采购组织的生产,还指导上游生产和采购组织的物流。

3       关于ERP与拉动生产

为什么选择MES中实现一体联动计划,而不选择ERP系统呢?主要是因为:

(1)ERP通常是基于无限产能的,所以其产生的生产订单和采购订单的时间不能直接作为采购和配送依据;

(2)ERP没有生产进度实时信息,无法对供应商和成套车间生产过程中的异常进行快速反应;

(3)通常零部件的生产订单或采购订单已经进行了合并处理,与精益小批量拉动思想不一致。

因为这些原因,MES实现了一个类似ERP的MRP算法,与MRP算法的主要区别是:

(1)按销售订单和产品结构多级展开生成拉动需求,按库存方式生产的不产生拉动需求,展开过程不考虑已有库存,不计算净需求;

(2)不同的销售订单行项目生成的上游车间或供用商的拉动需求不做合并处理,但是不影响在实际生产中进行合并生产,既控制在制品,又有一定的经济批量。

(3)成套监控考虑库存,计算净需求以及成套情况。

4       案例分析与效果

一个产值不到100亿元的大型装配制造企业,库存曾经高达20亿元,该企业为了降低库存,缩短制造提前期、提高产品质量,该企业实施了精益生产,虽然产生了显著的效益,库存显著下降,但是为了配合精益生产的实施,各个车间的计划员大幅增长,单装配车间的计划员甚至达到了14人,这些人员每天疲于奔命编排本车间的装配计划、分解对上游车间和供应商的拉动计划、评估计划变更的影响、跟踪物料齐套。

为了减少在制品库存、同时保证及时供应,供应链条上的节点(包含自制、委外和采购)必须实现按需要的量、需要的时间、小批量准时化生产和采购。总装的订单越多、零部件数量越多、供应链越长,这种多级的拉动越困难。人工方式必须按供应链逐层由后向前分解拉动生产和采购计划,工作量十分繁重,如果各种内外部因素计划经常紧急插单,为满足交期必须各种零部件借用,通常难以评估这种计划变化和零部件借用所造成的影响。

另外,计划员很难对上游的制造过程进行跟踪,这种上游按需要的量、需要的时间、小批量的生产方式组织生产,必须保证这些零部件比较准时到达装配车间,只要有一种物料不齐套就无法进行装配,必将导致所有其它相关物料呆滞。如果有大量的直通件通常在装配前才通知配送,为保证齐套通常装配车间需要大量的人力与供应商、自制车间进行确认。

计划通常是与物料齐套相互影响的,计划决定了所需要的物料,而物料不齐套必须调整计划。计划的编排与物料齐套检查通常都非常困难,很多企业总装车间虽然排了两周装配计划,通常只有第二天的计划是有保障可以执行的,该企业的某个车间需要车间主任带领副主任、14个计划员、若干生产线长,将近20人每天召开2个小时以上的会议,主要讨论计划和物料齐套情况,随时与供应商和上游车间保持沟通。

基于我们提供的MES系统,不仅负责传统制造过程的执行与管理,其更大的价值是实现整个生产和物流的一体化指挥,并实现覆盖拉动计划管理、物料齐套监控、物料拉动配送、生产有限产能排程、生产执行与数据采集、质量控制理、设备管理、异常管理的集成一体化联动。

拉动体现在许多方面:MES系统将精益和拉动生产应用于整个工厂,不但实现了内部多车间的协同,而且将拉动生产延生到外部供应链;这种拉动不仅驱动上游车间和供应商生产,而且驱动供应商的外部物流,以及车间之间、车间到产线的内部物流。这种方案带来了显著的效益,如下图:

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基于佰思杰MES系统的装备制造业拉动式生产的效益总结