精益制造的信息化總體構(gòu)架

1、精益制造的信息化總體構(gòu)架     在整個(gè)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(jì)算機(jī)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(bǔ)“基于MRPII的管理信息系統(tǒng)”不能直接提高制造設(shè)備運(yùn)行效率的缺陷，而過于追求借助信息化技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)“制造自動(dòng)化”，全然不顧用戶直接針對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化需求日益強(qiáng)烈的趨勢(shì)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(jì)一體化所激發(fā)的全球汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)充分化的背景下，“直接面向客戶”代替“優(yōu)化利

2、用制造資源”成為全球汽車制造業(yè)新的聚焦點(diǎn)。      在“直接面向客戶”的觀點(diǎn)之下已經(jīng)引出了“大規(guī)模定制”的今天，以“及時(shí)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(shí)代和地域的特殊性使其與生俱來(lái)帶有兩個(gè)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(duì)忽視信息技術(shù)的使用；      過于強(qiáng)調(diào)小團(tuán)隊(duì)合作，忽略了基于結(jié)構(gòu)化的業(yè)務(wù)流程的現(xiàn)代計(jì)劃技術(shù)、

3、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(rèn)為完全脫離了現(xiàn)代信息化技術(shù)。并且準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)也被誤認(rèn)為只有通過看板進(jìn)行的“拉動(dòng)方式”才能實(shí)現(xiàn)。      但實(shí)際情況是制造業(yè)的市場(chǎng)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(cè)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(lái)越難適應(yīng)。      首先，如果沒有信息化系統(tǒng)的支持，看板本

4、身的定義、投放、管理、維護(hù)就難以保證，因?yàn)樯a(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(duì)物料移動(dòng)路徑進(jìn)行維護(hù)，因而造成內(nèi)部看板流轉(zhuǎn)時(shí)信息經(jīng)?！皝G失”。實(shí)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(xì)的月度生產(chǎn)計(jì)劃，而這個(gè)計(jì)劃的策劃和制定就必須依賴信息化系統(tǒng)的強(qiáng)大計(jì)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(shí)、不真實(shí)，無(wú)法有效地進(jìn)行供應(yīng)商評(píng)估。    在汽車制造業(yè)中這個(gè)問題更加突出。汽車制造是非常復(fù)

5、雜的生產(chǎn)制造，它既是大批量生產(chǎn)模式，同時(shí)又是個(gè)性化生產(chǎn)模式。隨著市場(chǎng)形勢(shì)的復(fù)雜化，用戶需求也不斷變化。市場(chǎng)需求波動(dòng)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(jìn)的生產(chǎn)和供應(yīng)鏈系統(tǒng)作為輔助工具，同時(shí)也對(duì)主機(jī)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(shí)際上無(wú)論對(duì)主機(jī)廠還是供應(yīng)商都有三個(gè)層面的要求：第一，具備動(dòng)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(gè)供應(yīng)鏈的看板系統(tǒng)，通過自動(dòng)發(fā)信功能實(shí)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(jì)算是絕對(duì)不可能實(shí)現(xiàn)的。所以說當(dāng)“

6、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(shí)間里，雖然在生產(chǎn)制造領(lǐng)域創(chuàng)造了無(wú)數(shù)的市場(chǎng)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(wú)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(xiàng)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

7、是相對(duì)批量的生產(chǎn)方式。在實(shí)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(xiàng)數(shù)據(jù)、各環(huán)節(jié)的配合也才得以真正的實(shí)現(xiàn)和貫穿起來(lái)。      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(jì)某一部品一定時(shí)期的使用量，一定時(shí)間內(nèi)制品的生產(chǎn)完成量、出庫(kù)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

8、過輔助系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，從而達(dá)到這一目的。  生產(chǎn)中，除了進(jìn)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(jìn)行E-KANBAN信息的讀取和轉(zhuǎn)換。它的信息內(nèi)容會(huì)根據(jù)使用地點(diǎn)、方式、使用目的的不同而有所不通，一般來(lái)說主要包含部品的品番、庫(kù)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(duì)這些系統(tǒng)的讀取，進(jìn)行系統(tǒng)處理之后，就很容易進(jìn)行庫(kù)存的管理，知道生產(chǎn)線上部品消耗了多少，部品入庫(kù)了多少，有哪些制約條件，什么時(shí)候該利用下一批部品，什么時(shí)候開始向生產(chǎn)線上配送/領(lǐng)取，什么情況下可能會(huì)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(jìn)行數(shù)

9、據(jù)抽取和分析之后，進(jìn)行輔助決策和系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)整，再與物流相結(jié)合實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化的外物流供貨體系。      2 實(shí)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(xiàng)難題就是如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上不同的生產(chǎn)指令在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候以恰當(dāng)?shù)男问胶颓‘?dāng)?shù)膬?nèi)容傳送給需要該項(xiàng)指令的作業(yè)人員或機(jī)械設(shè)備。將生產(chǎn)線按照工序的不同分為若干個(gè)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(dá)總裝，最后進(jìn)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

10、號(hào)，每一輛車都存在固定的規(guī)格和制造相關(guān)信息，這時(shí)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(kù)提取相關(guān)信息，采取自動(dòng)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(kù)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)的形式傳達(dá)給后工序，通常情況下以生產(chǎn)指示的形式進(jìn)行輸入或輸出，同時(shí)利用自動(dòng)累加的方式也可計(jì)算出某一工序一定時(shí)間的完成量和效率。      例如，當(dāng)車輛噴涂完畢并確定進(jìn)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(chǔ)存裝置進(jìn)行自動(dòng)讀取的形式，將車輛形式信息傳回給車輛數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，車輛數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)自動(dòng)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

11、品質(zhì)檢查系統(tǒng)中相對(duì)應(yīng)的檢查參數(shù)，通過車輛數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)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(xiàng)信息，通過廠內(nèi)物流的合理設(shè)計(jì)就形成了所謂的“部品自動(dòng)分揀”系統(tǒng)，形成了獨(dú)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(jī)器人需要接受到車輛種類的相關(guān)信息后才能自動(dòng)判斷執(zhí)行生產(chǎn)什么類型的動(dòng)作，這樣也需要利用電子數(shù)據(jù)交換的模式來(lái)進(jìn)行，通過車種信息系統(tǒng)與機(jī)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(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，事先使信息通過兩個(gè)信息載體的形式進(jìn)行傳達(dá)和自動(dòng)識(shí)別，從而形成自動(dòng)化

12、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(shí)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(jìn)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(jìn)行。      二、各項(xiàng)進(jìn)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(gòu)進(jìn)度的控制”、“生產(chǎn)進(jìn)度的控制”

13、和“交貨進(jìn)度的控制”，在很大程度上區(qū)別于我國(guó)傳統(tǒng)意義上生產(chǎn)管理者只是生產(chǎn)計(jì)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?yàn)檫@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(jìn)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(shí)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(duì)和協(xié)調(diào)各方面的需求。      1 生產(chǎn)進(jìn)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(shí)也具有多樣性

14、，更重要的是它作為一個(gè)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(tái)開發(fā)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、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(lái)居上的豐田準(zhǔn)時(shí)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(jìn)入涂裝線再到“白車”下線進(jìn)入總裝工序形成一個(gè)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(gè)重要工具

15、，按照生產(chǎn)工序的特性充分結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)以及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)各環(huán)節(jié)對(duì)信息量的需求進(jìn)行采集，通過系統(tǒng)進(jìn)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(gè)方面的功能：      （1）生產(chǎn)順序變換      ALC通過上層的計(jì)劃指令，接受按照車輛訂單號(hào)碼編排的車輛生產(chǎn)順序號(hào)進(jìn)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(jì)劃的變更等等因素，基于這些就需要對(duì)車輛生產(chǎn)順序進(jìn)行靈活變

16、換或者進(jìn)行有意識(shí)的保留生產(chǎn)，使生產(chǎn)富有充分的靈活性。      （2）生產(chǎn)實(shí)績(jī)管理與虛擬線預(yù)測(cè)      ALC通過對(duì)整車生產(chǎn)各個(gè)管理點(diǎn)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(xiàng)信息，通過信息系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算的形式對(duì)生產(chǎn)實(shí)績(jī)進(jìn)行管理。同時(shí)針對(duì)車間調(diào)度管理的需要，通過對(duì)某些管理點(diǎn)的信息采集，可以隨時(shí)把握總裝線上庫(kù)存管理水平，根據(jù)整車生產(chǎn)過程中庫(kù)存水平，可以靈活分工序（車間）進(jìn)行管理，當(dāng)某一生產(chǎn)工序（車間）出現(xiàn)問題時(shí)，不至于馬上影響到前后工序。    &

17、#160; 通過對(duì)生產(chǎn)實(shí)績(jī)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(jì)劃，將生產(chǎn)線進(jìn)行延伸，作成虛擬生產(chǎn)線，這樣就可以預(yù)測(cè)出一定周期內(nèi)車輛生產(chǎn)的準(zhǔn)確時(shí)間，提供給物流系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)時(shí)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(gè)車輛通過以上各控制點(diǎn)的具體時(shí)刻，從而計(jì)算出相對(duì)此時(shí)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(diǎn)時(shí)，ALC系統(tǒng)自動(dòng)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)

18、信息，其中包括進(jìn)行品質(zhì)管理確認(rèn)的各參數(shù)核查，當(dāng)車輛以流水線運(yùn)行到某一階段時(shí)，人、物均按照生產(chǎn)指令進(jìn)行對(duì)應(yīng)。一定程度上簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序，規(guī)范了作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。      2 采購(gòu)進(jìn)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(chǎng)內(nèi)部品調(diào)運(yùn)途徑和路線以及頻率和個(gè)數(shù)等數(shù)據(jù)庫(kù)。      （2）外物流     

19、 設(shè)定外部供應(yīng)商的物流自然時(shí)間，各路線的物流自然時(shí)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(yùn)輸卡車與部品的自然組合對(duì)應(yīng)的集載率，同時(shí)按照虛擬生產(chǎn)線提供的部品數(shù)量和時(shí)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(gòu)      部品采購(gòu)系統(tǒng)，其實(shí)需要結(jié)合內(nèi)/外物流系統(tǒng)及ACL所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，制作訂單信息，通過內(nèi)物流系統(tǒng)模塊指示進(jìn)入主機(jī)廠后的操作模式，通過外物流算出物流時(shí)間結(jié)合虛擬生產(chǎn)線部品需要的時(shí)間從而得出發(fā)送的時(shí)間和發(fā)送的路線，同時(shí)通過三者的有效結(jié)合計(jì)算出訂購(gòu)量。最基礎(chǔ)的運(yùn)算依據(jù)是根據(jù)虛擬生產(chǎn)線的進(jìn)度，同時(shí)考慮各種部品的物流周期來(lái)決定使用虛擬生產(chǎn)線的長(zhǎng)度，這樣物流的周期就直接決定了生產(chǎn)計(jì)劃以及訂單變更的范圍。      3 交貨進(jìn)度控制及現(xiàn)場(chǎng)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(shí)更新生產(chǎn)相關(guān)信息并進(jìn)行自動(dòng)預(yù)測(cè)，同時(shí)保存有車輛生產(chǎn)的歷史信息。這樣對(duì)顧客交貨