先进制造须与信息化“水乳交融” - 文章

先进制造须与信息化“水乳交融”

作者：北京并捷信息技术有限公司李林

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近几年来，中国机床行业面临着日益严峻的市场竞争与挑战，受到来自发达国家性价比优异的先进产品的巨大冲击。

笔者认为，在国内机床行业依旧落後於发达国家的今天，实现制造现代化和信息化的融合（简称“两化融合”），无疑是提高综合竞争力的重中之重。

机床行业能否全面适应我国各个制造行业技术的发展需求，取决於机床产品是否真正符合先进制造技术的发展趋势。因此，开发先进且性价比良好的数控机床产品并实现产业化生产，才能促成我国制造设备的更新换代，这将是中国制造技术跟上世界发展趋势的必由之路，也是我国先进制造技术装备实现能力自给的重要标志之一。

现代化制造企业呼唤管理创新

现代化制造企业的特点是底层的自动化、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，这些都对传统经营管理理念提出诸多挑战，其主要体现在：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，数字化制造是将之付诸实践的载体，正是通过它来从整体上提高企业的制造水平和能力。

已有不少案例验证，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，能有效提高企业全球化的市场竞争能力和现代化管理水平。

北一大隈机床有限公司（下文简称“北一大隈”）是中日合资企业，其工厂的自动化程度较高，年产中高档数控加工中心1200台。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。

工厂的生产方式则为BTO（Build To Order）模式，即在市场预测的基础上，按客户订单生产，以最大可能优化效益，实质上形成了大规模定制生产方式的现代化制造。大隈的日本工厂采用了荷兰BAAN的ERP软件，考虑到BAAN在中国有相当的实施困难及成本太高，经过审慎调研，日方决定采用北京并捷信息技术有限公司（下文简称“并捷”）的ERP软件EMIS。

为实现信息化融入制造自动化、管理现代化的目标，并捷方面派了4位员工赶赴日本大隈考察，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，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，取得了可喜的成效。

信息化与先进管理模式的融合

1. 面向产品结构进行定制管理

产品结构BOM是ERP最基础和重要的数据，作为实施大规模定制的一个关键条件，便是对丰富多样的客户需求信息的采集，并能在设计过程中及时与客户保持充分沟通。只有如此，才能切实满足客户需求，从而使大规模定制得以顺利实现。

产品定制过程中最重要的是产品描述，以便引导客户更合理地选择产品。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，使他们更为迅速、方便、且准确地表达自身需求。

并捷为用户提供的定制分为以下两种类型：

①产品结构中必选的特徵件。特徵件在基型产品BOM中为虚拟件，在做MRP展开时需用客户选择的实际特徵件予以替换。用户如何选特徵件，不同行业不同产品自然选法也各异，但无非是两种方式：一种是在虚拟特徵件下挂上所有可选项供选定；另一种是只要用户给出相关性能指标，便能根据计算、查询，由系统自动选出符合要求的特徵件。

② 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，设计部门则依据对应的技术要求实施设计。

2. 时间—成本双主线控制的ERP系统

企业必须不断提高运作效率以适应激烈的市场竞争，ERP肩负着为此提供有效手段的重任，同时现代化制造的日新月异也对ERP提出了全新挑战。

市场竞争的焦点最终体现在哪里？说到底就在於如何让产品的创新全面适应市场需求，有效控制交货时间和成本。针对此，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，将其贯穿於ERP计划和生产的过程中，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，达成资金流、信息流、物流的同步。

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)为核心组建的物料配送系统，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、直到产成品，在ERP控制下利用JIT思想管理和跟踪物流，如图1所示。

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图1 物流配送管理

2. JIT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，理想价值流的活动——也即完成一项任务的基本步骤列队或关注的对象，应该都是稳定的、连续的流动，没有批量、排队、等待和干扰。但是事实上，价值流常常发生受阻和停滞。

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）正是JIT常常用来实现上述思想的方法。

机械制造业的装配任务具有如下特点：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。而装配进度一旦没能按计划执行，就会发生现场等工或个别配套件积压导致的装配面积被占据，如果对此不能防止和及时调整计划，就会形成恶性循环，传统的ERP是很难杜绝这种现象发生的。

我们采用JIT思想，根据装配实际进度“拉动”MRP计划，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、现场混乱状况的发生。

信息化与制造自动化的融合

无可否认，IT业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化使机床不再仅仅是孤立的加工单元，而是网络上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，将其纳入制造、管理、服务的各个环节中。因此，自动化加工和物流优化控制已经融入到工厂的ERP系统和CAD/CAM之中。

北一大隈工厂自动化程度较高，以装配和基础大件加工为主，加工单元均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。

并捷公司的ERP软件EMIS，可与自动化仓库、MSE之间进行信息的双向传递，以该软件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，并通过其接受到EMIS传送来的各工作中心的生产计划，便能对生产计划进行分析，掌握负荷附加状况，从而使作业过程最佳化。

ERP软件还能通过监视机床的运行状态，记录运行率的变化，进一步提出改善运行的基本数据。除了生产管理功能之外，其还具备能使机床高效运行的功能。此外，利用加工信息管理功能，则可进行各种加工信息（图纸、工夹具准备、刀具清单、程序）的输入和编辑。

两化融合的典范：集成的数字化制造

现代化制造的发展趋势是大规模定制生产，其特点是按市场预测、机型比率制造部件，拿到订单後才生产专用件和装配产品，因此产品的配置管理极为重要。

为此，在设计EBOM的基础上，采用视图方法建立特性GBOM（Group BOM）和制造PBOM (Production BOM)，客户下订单时根据客户要求自动生成客户 CBOM(Customer BOM)。显然，这时的主生产计划，已经不同於传统ERP的MPS。

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MRP与MES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、控制均远远优於传统的ERP功能，淋漓尽致地体现了MES的思想和方法，形成了图2所示的数字化工厂的框架。

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图2 数字化工厂示意图

北一大隈应用案例的效果与启示
北一大隈作为一个新型的现代化制造企业，市场竞争促使其采用现代化的管理手段投入生产，通过大规模定制生产的实现，取得了上佳的成效：

·实现了大规模定制生产；
·高档加工中心数控机床交货期小於4个月；
·加工中心数控机床产能达到80台/月；
·实现物流的合理控制，有效控制了成本；
·人员百余人，销售额已超过人民币4亿元；
·库存周转率3个月，仅为同类企业的约1/2。

此外，北一大隈数字化制造和大规模定制生产的成功实施，也摸索出机械制造业现代化制造的新型模式、途径和方法，促进了机械制造业的进步：

·改变了传统机械工业组织生产的观念和方法，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的其它企业起到示范和借鉴作用。

·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於上下游企业之间，同样也贯穿於企业内部——尤其是集团式经营模式，毕竟，要使企业进步，进行物流的合理化管理是不可或缺的一个环节。

·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，它直接影响计划的执行。及时采集、反馈、分析来自底层的数据，尽可能实现自动化和智能化是企业实现现代化制造的基础，这一点不能忽视。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/16/2009)


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