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从现代化制造的实现论两化融合
发布时间: 2011-8-11 20:10:27 被阅览数: 4366 次

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北京并捷信息技术有限公司   李林   

 

前言

 

       机床行业是为我国各个制造行业提供基础装备的行业,扮演着各个制造行业的工艺师的角色。近几年来,机床行业面临着日益严峻市场竞争与挑战,受到来自发达国家性能价格比良好的先进产品的巨大冲击。机床行业能否满足市场需求,适应我国各个制造行业技术的发展取决于所提供的机床产品是否符合先进制造技术的发展趋势。因此,开发先进的性能价格比良好的数控机床产品并实现产业化生产,满足市场需求,实现我国制造设备的换代,是我国制造技术跟上世界发展趋势的关键,是我国先进制造技术装备自给能力的标志之一。底层的自动化、合理的物流管理与控制、以顾客为中心的经营思想和大规模定制生产等现代化制造企业的特点是对传统经营管理理念的挑战。主要体现在:
         经营思想和管理理念的创新
         组织结构和管理机制的创新
         管理规范和工作流程的创新
         管理方法和制造技术的创新
      两化融合是实现创新的途径,数字化制造是实现的载体,通过它从整体上提高企业的制造业水平和能力,利用互联网络建立敏捷的新产品设计和开发环境、快速的销售渠道、柔性的制造过程和有效的供应链,提高企业全球化的市场竞争能力和现代化的管理水平。
      北一大隈机床有限公司(简称:北一大隈)是中日合资企业,该厂是一个自动化程度较高的现代化企业,其产品是中高档数控加工中心,达产规模1200台/年。该厂以基础件、关键件加工和装配为主,加工设备均是数控机床和柔性制造单元(FMS)。一般零件、钣金件、配套件、标准件、电器件等都是外协或外购。其生产方式为BTO(Build To Order)模式,即在市场预测的基础上,按客户定单生产,取得高效益,实际上形成了大规模定制生产方式的现代化制造。在日本大隈采用荷兰BAAN的ERP软件,考虑到BAAN在中国实施困难及成本太高,经过调查日方决定采用北京并捷信息技术有限公司(简称:并捷)的ERP软件EMIS。 并捷面对着信息化如何融入制造自动化、管理现代化的挑战。为实现融合的目标,并捷派了4个人专门到日本大隈实地考察,学习其BTO生产模式实现的方法。针对北一大隈的需求,进行了业务流程分析及设计,结合实现BTO的方法,开发出适应装备制造企业的ERP产品--大规模定制生产管理系统,并在北一大隈成功实施,取得可喜的成效。

一、信息化与先进的管理模式融合

1、面向生产的产品结构定制管理
      产品结构BOM是ERP最基础和重要的数据,实施大规模定制的一个关键条件就是对丰富多彩的客户需求的采集和设计过程中与客户的及时交流,只要这样才能满足客户的需求,才能使大规模定制在有客户支持的条件下顺利发展。
在产品定制的过程中,最重要的是产品描述,引导客户更合理的地选择产品。它一方面为设计的具体过程提供了指导,另一方面可以约束客户,使他们可以迅速、方便、无异议地表达他们的需求。我们为用户提供两种类型的定制。
 

产品结构中必选的特征件
     特征件在基型产品BOM中为虚拟件,在做MRP展开时需用客户选择的实际特征件替换。用户如何选特征件,对不同行业不同产品有不同的选法,主要有两种方式:一是在虚拟特征件下挂上所有可选的特征件供用户选定,另一种是只要用户给出相关性能指标,根据计算、查询,系统自动选出合适的特征件。
 

用户的选件与专门定制件
     可以为用户分功能列出选件清单和由用户提出新增加件,设计部门依据提出的技术要求进行设计。

2、企业经营管理
     为提高企业的运作效率,适应激烈的市场竞争,ERP提供了有效的手段,同时现代化制造的发展又对ERP提出了新的挑战和要求。市场竞争的焦点最终体现在产品的创新是否适应市场需求及其交货的时间和成本,而从经营管理来说,时间和成本是关键。为此,我们提出了时间—成本双主线控制的ERP系统。
     时间主线 --- 以客户的个性需求为龙头,分析从产品个性化配置、生产技术准备、采购、加工、到装配成产品各个环节影响时间的因素,并提出有效控制生产进度的方法,将其贯穿于ERP计划、生产的过程中,确保按时交货。
     成本主线 ---- 落实分段成本控制,实现时间--成本多阶多目标协调控制实现资金流、信息流、物流的同步:
 按生产计划需求来控制各个阶段采购资金;把好库存发放关,进行严格的材料核算;在解决对瓶颈资源的冲突的前提下,减少在制品积压和资金占用;
     成本核算细化到材料、零件、部件及产品;与组织、人员管理密切结合的绩效/责任流管理。

 

二、信息化与生产物流的融合

1、制造过程中的物流管理
      以在线自动化仓库(生产线、加工单元线两种)为核心组成的物料配送系统,采用条码(Barcode)技术,从采购、外协到货、检验入库、毛坯出库、加工、零件入库、配膳出库、装配、直到成产品,在ERP的控制下利用JIT思想管理和跟踪物流,如下图所表示。
   

 2JIT思想与MRP计划的有机结合

流动和拉动是JIT思想实现价值的中坚,理想价值流里的活动---完成一项任务的基本步骤列队或关注的对象都是稳定的、连续的流动,没有批量、排队、等待和干扰,但事实上价值流经常是受阻和停滞的。而JIT思想就是设法让必须的物料,在必须的时间,仅按必须的数量流动到必要的地点。拉动(Pull)是JIT通常实现上述思想的方法。

对于机械制造业的装配任务,其特点是:装配过程中的突发情况较多;配套件的完整影响任务进度;装配现场面积直接影响生产能力和质量等。装配进度一旦由于各种原因没有按计划执行,就会导致现场的等待或个别配套件积压占据装配面积,如果不能防止和及时调整计划,会形成恶性循环,传统的ERP很难防止这种现象。我们采用JIT的思想,根据装配的实际进度“拉”MRP计划,结合对装配实行“配膳管理”,按装配实际需求的时间、地点、种类和数量提前配料、按时发放,从而防止了装配进度改变,计划失调、现场混乱的状况。

 

 三、信息化与制造自动化的融合

 

IT 的迅速发展改变着数控机床制造的整个生命周期。数控的 PC 化使机床不仅再是孤立的加工单元,而是网络上的一个有加工能力的节点,可动态重构加工路线、记载加工进度、监控设备完好状态等,使其纳入制造、管理、服务的各个环节中。因此,自动化加工和物流优化控制容纳进了工厂ERP系统和CAD/CAM之中。

北一大隈是一个自动化程度较高的工厂,以装配和基础大件加工为主,其他零件全是通过外购和外协的形式得到。加工单元全部是由数控机床和柔性制造系统FMS组成,以装配单元为基础形成产品装配线,加工单元和装配单元分别由制造执行系统MES进行管理。以在线自动化仓库(生产线、加工单元线两种)为核心组成物料配送系统。北京并捷信息技术有限公司的ERP软件EMIS与自动化仓库、MSE 进行信息的双向传递,以其为中枢形成自动化制造的基本系统。

在车间内设置MES服务器,服务器接受EMIS传送的各工作中心的生产计划,因此能够对生产计划进行分析,掌握负荷附加状况,使作业过程最佳化。

还通过监视机床的运行状态,记录运行率的变迁,能够提出改善运行的基本数据。除生产管理功能外,还具备能使机床高效运行的功能:

加工信息管理功能能够进行各种加工信息(图纸、工夹具准备、刀具清单、程序)的输入和编辑。如下图所表示 

 

 四、集成的数字化制造是两化融合的典范

 

现代化制造的发展趋势是大规模订制生产,其特点是按市场预测、机型比率制造部件,拿到定单后才生产专用件和装配产品,因此产品配置管理极为重要。为此,在设计EBOM的基础上,采用视图方法建立特性GBOMGroup BOM)和制造PBOM (Production BOM),客户定单时根据客户要求自动生成客户 CBOM(Customer BOM)。这时的主生产计划已不同于传统ERPMPS。此外,在整个制造过程中,ERP的库存管理子系统、车间管理子系统表面上看起来是简化了,但是通过MRPMES系统、自动化仓库的双向信息交换,整个系统的物流管理和作业管理、控制远超过传统的ERP功能,体现了 MES的思想和方法,形成了下图所示的数字化工厂的框架,如下图所表示。

 

 

     北一大隈是一个新建的现代化制造业,市场竞争迫使它采用现代化的管理手段投入生产,通过大规模订制生产的实现,取得了可喜的成效:

l            实现了大规模订制生产;

l            高档加工中心数控机床的交货期小于4个月;

l            目前加工中心数控机床的生产能力达到80/月;

l            实现物流的合理控制,有效的控制了成本等;

l            人员百余人,销售额已超过人民币四亿。

l            库存周转率3个月,仅为同类企业的1/2左右。

此外,北一大隈数字化制造和大规模订制生产的成功实施摸索一条机械制造业现代化制造的模式、途径、方法,促进机械制造业的进步:

l        改变了传统机械工业组织生产的观念和方法,开发和批量生产中高档数控机床,满足国民经济各行各业的需求,为中国产业结构调整和升级作出示范,其成果和经验可为机械制造行业其它企业起到示范和借鉴作用。

l        企业的物流管理是促进精益制造、降低成本的有效途径,供需链的理念不仅适用于上下游企业之间,同样贯穿于企业内部,尤其是集团式经营模式,企业的进步必将进行物流的合理化管理。

l        底层控制单元的管理包括加工单元和装配单元,在生产中底层是最活跃的,直接影响计划的执行。及时采集、反馈、分析底层的数据,并尽可能的自动化和智能化是企业实现现代化制造的基础,必将有发展和推广前途。

 


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