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机械制造企业的生产制造模式 |
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作者： 来源：CMJ 中国机械与金属 |
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机械制造企业生产制造模式的分析
在传统机械制造企业中，生产制造模式有单件小批量生产模式，成批（中批量）生产模式和大批量生产模式。在单件小批生产中，由于大量采用通用的机床和工艺装备，手工操作占相当大的比重，生产的自动化水平低，加工制造产品的劳动量大，劳动生产率低。即使使用NC机床和加工中心，劳动生产率也无法与成批和大量生产相比。此外，由于车间、工段、小组多采取工艺专业化的生产组织形式，生产过程的平行性和连续性很差，所以生产中间断时间也较多，所有这些因素，使生产管理复杂，即使使用ERP也很难解决单件小批生产优化问题，影响到产品制造的生产周期延长，流动资金的周转次数迟缓，从而使产品成本提高。在成批生产条件下，由于产量较大，产品品种较少，生产较稳定，有可能采用部分自动化设备、专用设备和专用工、夹、量具，手工操作的比重较单件生产小，因此降低了产品的劳动量，提高了劳动生产率。同时由于某些生产环节是按对象原则组织生产，设备按工艺过程的流向进行排列，生产的连续性和平行性较高，各种环节的生产能力是依据主要的重复生产的产品来计算，所以它们之间的比例关系也比较合理，生产过程的间断时间相应地减少，所有这些，都为缩短产品的生产周期，加速流动资金周转和降低产品成本创造了一定的条件，成批生产的经济技术指标要高于单件生产。在大量生产中，由于广泛地采用高效率的自动化、半自动化设备、专用机床和专用工艺装备，生产的自动化水平高，手工操作的比重减少到最低限度，为提高劳动生产率和降低产品劳动量创造了有利条件。从上分析，企业的技术、经济效益遵照批量法则，批量越大，成本越低。
另一方面，企业的生产制造模式类型取决于产品数量和生产的稳定性、重复性。而采用什么样的品种轮换方式、确定每种产品的批量多大，这是一个组织生产的具体方式、方法问题。
在机械制造行业中，产品的品种多，结构和工艺复杂，而经济的发展和科学技术的进步，又需要不断地试制和生产大量的新的产品，加上用户对产品个性化的要求，单件生产和小批量生产不仅是不可缺少的，而且是发展的趋势，这就决定了70~85%机械制造企业属于成批生产模式和单件小量生产模式。因此研究成批生产模式和单件小量生产模式是企业发展的重大课题。
成本与批量的关系
怎样改善成批生产和单件小批生产的制造模式
据最近报道，已有一些企业正在对制造模式进行变革，如大连机床集团。尽管近几年来，大连机床一直在加大产品结构、产品水平、管理模式及制造模式的调整，但由于生产始终处在一个满负荷的状态，一直没有腾出手来进行制造模式的调整。全球经济危机的影响还未完全显现的时候，大连机床已经敏锐的感觉到，调整的机会来了，因此从大刀阔斧地向传统制造模式挑战。纵观世界机床业，哪怕是再发达的国家，机床的生产自古都是采用人工操作。而大连机床恰恰在成功实施了主要产品设计、生产的规模化之后，对传统的机床制造理念和制造模式进行了近乎颠覆性的变革。用一句简单的话概括，就是用汽车的大批量制造生产模式生产机床。大连机床集团总工艺师姜伟这样解释所谓的用汽车制造模式来生产机床：所谓制造模式的转变，就是应用批量生产模式，将大连机床自产的高精、高效的设备，以集成化、信息化的手段集合起来，组成加工和装配自动线，实行流水线作业。也就是说，从机床的毛坯件上线到出成品，都是在线上高效运行。这种制造模式的转变不仅大大减少了用工数量，提高了生产效率，降低了生产成本，更重要的是极大地提高了产品精度和可靠性。据了解，目前大连机床的车床和数控机床产品的装配已经完成了制造模式的改变，全部“上线”，其生产效率令同行瞠目：过去该集团车床分厂2,800多人，一天最多出90台车床，“上线”以后，现在只有400多人，一天最少出150台。去年大连机床又投巨资，在瓦房店车床生产基地上了两条生产线，一条加工线，一条装配线，也就是比汽车生产线还要先进一步（汽车生产线只是用于装配），这两条线全部转起来后，毛坯进去，出来的就是产品。制造模式的转变不仅大大提高了生产效率，降低了生产成本，更重要的是极大地提高了产品精度。目前大连机床的主导产品绝对是市场的主流产品，用户非常认可，因为从自动线上下来的产品没有误差，而且能及时满足用户的需求。
批量定制生产的产品设计的模型
批量定制生产的产品设计过程
再如北京一机集团，在信息技术应用上一直处于制造业领先地位，获得CIMS项目国际大奖，但企业效率之显著提高还在于引进日本、德国、法国等制造业先进国家的技术和管理技术。通过学习，北一对现代化、世界级机床企业的理念、发展模式和组织框架都有了深刻的理解。在北一大隈工厂在实现产品设计模块化基础上，应用了批量定制生产模式，改变过去单件小批制造生产模，使过去北一制造1台宽度5m的重型龙门铣床需要3年，现在一个月就能出产2台，效率之高令人咋舌。这种速度的背后，是十年扎实的转型变革。员工由2003年的6,000人减少至不到2,000人，管理部门通过两次调整由50个缩减为9个。人均劳动生产率：从7-8万提高到160万，鲜明的对比展示了制造模式转型的效果。
通过以上二个企业实践，对成批生产模式和单件小量生产模式改变采用先进生产制造模式是可行的而且是有效的。
批量定制生产模式的产品研发和制造方法
批量法则概念的发展
传统的批量法则中的“批量”是指产品批量，但是由于经济的发展和科学技术的进步，需要不断地生产大量的新的产品品种，而且用户对产品个性化的要求的提高，就决定了70~85%机械制造企业属于成批生产模式和单件小量生产模式，怎样应用批量法则提高成批、单件小批生产企业？分析企业组织生产最基本的是组织工序生产，在工序生产的基础上再组成零部件，最后成为产品。批量可分解为：产品批量、零部件批量与工序批量。这样在成批生产模式和单件小量生产模式企业中虽然不可能形成大批量生产企业的产品批量需求，但可按批量法则概念的发展，组织零部件批量与工序批量生产从而获得批量生产的优点。
批量定制生产模式的先进产品研发示意图
批量定制生产模式的产品研发模式
（1）产品信息的继承性，尽管不同定制产品在外形和功能上有一定的差异，但它们中的某些部件具有一定的相似性，这样就可以充分利用成组技术的原理与方法，对已经经过生产实践考验的产品信息，继承以往的产品信息、制造工艺信息，提高产品的一次成熟性；同时，一个新产品的设计不再需要从零开始，大大缩短了产品设计周期。充分利用产品功能及结构相似性发展多种的模块化技术，包括部件共享模块技术（Component-sharing modularity），部件交换模块技术（Component-swapping modularity），主件适应模块技术（Cut-to-fit modularity），添加模块技术(Bus modularity)，组合模块技术（Sectional modularity ）等。
模块化产品结构为批量定制创造条件示意图
（2）开发设计过程重组。一般的普遍被设计人员接受的设计方法，是基于功能的设计方法，并且每设计一个新产品将是独立和全新的，而批量定制强调的不是设计新零部件而是应用成熟零部件（模块）组合新产品，它对关键的过程进行分析和重组，以便将以前被人为隔开但又相互关联的活动组合起来。批量定制生产的产品设计包括两个大的部分：全新产品开发和定制产品开发。全新产品开发根据对市场的预测和工厂的实际能力的分析，进行新产品和标准模块的设计，这一过程需要有预见性和创新性，同时也有一定的风险性，它的成败将很大地影响企业的命运；定制产品设计则是一种常规设计的组合，主要根据合同中顾客需要的具体需求选择适当的零部件组合产品，并按具体的参数对标准模块进行变型设计。
产品结构的系列化、通用化、标准化与模块化
按产品信息的继承性，批量定制生产模式的产品研发模式，传统的产品结构向通用化、系列化、标准化与模块化发展，为批量定制创造条件。
应用信息技术，深入两化融合，实施企业批量定制
批量定制是先进制造技术，信息技术是实现先进制造技术的支掌技术，应用信息技术实施批量定制正是企业两化深入融合的体现与目标。
用信息技术实现批量定制产品开发制造新模式
产品结构的模块化这些技术已在上个世纪五、六十年代已提出，但用手工建立产品的模块化设计系统比较复杂（北京第二机床厂在八十年代初，用手工建立外园磨床的模块化设计系统用了8年），由于当时信息技术还无法方便的支持产品结构的模块化设计，但在九十年代后期PDM已由以图挡管理为主发展为企业信息集成的核心PLM发展。目前PDM功能除了图挡管理、流程管理外增加了零部件管理、结构配置与属性数据管理等，其中零部件管理、结构配置与属性数据管理深入应用，为建立产品的模块化设计系统创造了条件，成为批量定制产品开发制造的新模式重要支持，也是发挥PDM作用的关键。这些模块的应用形成了批量定制生产的产品设计环境与工作平台，将可改变传统产品设计模式与制造计模式，也为改变传统企业经济发展模式提供了技术支持。
创造用MRP/MRP-11/ERP实现批量定制生产组织新模式
目前MRP/MRP-11/ERP功能只要灵活应用，完全可以组织批量定制生产，下图是创造用MRP/MRP-11/ERP实现批量定制生产组织新模式。
实现批量定制生产组织新模式
(end)
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(6/11/2012) |
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