离散型制造业精益生产的典范

离散型制造业精益生产的典范ΒΛΝΛΕΡΖΑΜ(ΞΠ)有限公司精益系统高级计划排程（LSAPS）项目介绍在离散型制造业，解决生产现场管理中实时的最优化的计划调度问题是国际上公认的难题，属于大系统、复杂系统的优化问题，在国内外鲜有成功的案例。ΒΛΝΛΕΡΖΑΜ(ΞΠ)有限公司勇于创新，率先引进北京施达优技术有限公司合作开发和实施高级计划排程——LSAPS系统，历时一年多的艰辛研发和实践，首次实现真正意义上的生产现场的精益管理，为离散型制造业企业树立了光辉的典范。离散型制造业现状和生产管理的难题离散型制造业普遍存在的问题原材料涨价、人民币增值„„,一年到头，产值增加了，但是利润越来越摊薄了。订单越做越多，但是库存也快速升高，生产周期越来越长，占用了大量流动资金。精心计划排产，认真指挥调度，但计划赶不上变化，多数订单还是延迟交货，影响客户满意度，影响企业信誉。清清楚楚看到车间忙闲不匀，还有很大产能没有发挥；明明白白知道存在很多资源的浪费、时间的浪费。但是，就是没有办法改善，拿到的订单只能放弃，能赚的钱从手头溜走。生产现场管理的难题：订单和交货期——能否保证合同订单的交货期？如何下单？如何拆分订单？解决这些问题目前都是凭经验。计划和调度——计划和实际结果相差很大，生产计划处于不可执行；调度指令无法考虑约束条件，导致工作低效产能浪费，或者加班、或者停工待料。物料和库存——以大量的库存保证生产的需要和按时交货，流动资金被这些物料长期大量积压。生产执行与监控——当前的生产进度如何？出现问题如何调整？生产现场处于“黑箱”。ΒΛΝΛΕΡΖΑΜ(ΞΠ)有限公司简介ΒΛΝΛΕΡΖΑΜ(ΞΠ)有限公司是由美国通用公司与兵器集团某公司合资成立的，专业生产销售汽车用等速半轴、驱动轴及其零件的制造企业。公司年销售额近十亿元，是国内同类产品第二大供应商。公司生产模式为多品种小批量混线离散型生产。公司的主要客户约包括了一汽大众、北京奔驰、奇瑞、长安奥拓、哈飞、福建东南、昌河、夏利等国内主要汽车制造企业。公司的产品型号规格不同有近百个品种。图1汽车前驱动轴ΒΛΝΛΕΡΖΑΜ(ΞΠ)有限公司作为美国制造商控股并且有中国军工背景的企业，从企业成立就推行了现代企业管理制度。公司早在十多年前就花巨资引进了美国的QAD品牌的ERP系统，属于在中国最早实施企业信息化管理的企业之一。在企业管理水平上，ΒΛΝΛΕΡΖΑΜ(ΞΠ)有限公司始终走在中国制造业企业的前列。ΒΛΝΛΕ的生产管理问题ΒΛΝΛΕΡΖΑΜ(ΞΠ)有限公司在同类产品市场竞争中取得了很大的成功，但随着中国经济环境的改变和市场环境的变化，公司也将面临巨大的挑战。所以公司很有必要通过采取更先进的技术充分发挥企业生产实力，提升企业市场竞争力。生产模式和布局企业生产模式为按订单以及最小库存的拉动型生产，具有多品种、小批量、混线、离散型等特点。产品加工中，一些粗加工环节采用外协方式。所有原材料由公司统一采购。各种零部件进入车间经过下料、车工、铣工、磨工、热处理、检验和总装等10—20道工序加工后组装成最终产品。每种产品的平均生产周期大约是**天。每笔订单大致的批量从***套到****套不定。生产车间主工序（总装除外）都安排有三班工人，不间断进行生产。企业的精益化生产水平较高，生产车间整洁干净，有效地贯彻了5S和6西格玛的管理原则。企业共有大型加工设备***多台，小型设备约有***台。整个车间的设备基本上都是数控机床，每一个工序配备一至多台机床，并由一台计算机用来进行生产计划的发布、反馈和跟踪，这些计算机与企业配备ERP系统的电脑一起通过局域网进行连接。在某些单元用小型的流水线模式来进行生产。物料在各个生产单元之间的转移主要是用推车来完成，各车间之间的转移主要使用叉车。业务流程企业根据市场销售订单和销售预测制定主生产计划也即是总装计划，然后参考在制品库存和物料清单即可得到相应的物料需求计划，然后根据物料类别分别制定采购订单、生产订单和外协订单。主生产计划物料需求计划生产订单销售计划预测库存物料清单(BOM)外协订单采购订单成品库存ΒΛΝΛΕ成品库存采用租赁的第三方库存，库存靠近客户生产车间，由客户根据装车需求进行提货。由于客户只给出每月需求量，但并不确定具体的提货时间和批量，为满足客户不确定的提货需求，需要维持一定的安全库存。在安全库存的基础上根据对客户每日提货量的跟踪和预测确定总装需求。其中安全库存量的确定需考虑客户当月需求总量、运输周期、客户每日最大消耗量等因素，由物流计划员统一进行调整。生产调度如图所示是企业生产计划调度流程图，首先物流计划员将制定的总装计划下达给调度员，调度员根据总装计划制定各个车间班组分解计划，班组班长根据每日任务依据经验下达生产指令组织班组进行生产。客户供应商计划员调度员生产班长订单物料采购总装计划班组分解计划生产指令图3.企业生产计划调度流程图由于是按照固定提前期制定班组分解计划，所以提前期的确定就显得非常关键。当前的提前期主要依据经验制定，其中机加工班提前期为5天，热处理班提前期为4天，磨工班提前期为2天。总装部件1部件2部件n(1天)磨工(2天)热处理(4天)机加工(5天)毛坯供应(6天)图4.根据提前期制定班组分解计划调度员在分解班组计划的同时进行流动瓶颈工序能力负荷评估，工序能力评估的手段是对比当日的可用工时总数和当日加工任务所需总工时数，其中可用公式等于可用设备台数乘以单台设备每日有效工作时间。如果可用工时大于加工负荷则认为工序能力富余，相反如果可用工时小于加工负荷则工序能力不足，存在生产瓶颈。主要问题和挑战ΒΛΝΛΕΡΖΑΜ(ΞΠ)有限公司很好地执行了MRP的理念。在利用Excel排程工具完成MRP计划方面，ΒΛΝΛΕΡΖΑΜ(ΞΠ)有限公司已经达到非常娴熟的程度，在十几年的实际工作中，他们也积累了非常丰富的经验。首先根据销售计划和预测制定主生产计划，然后依据固定提前期制定班组分解计划，最后应用工序能力负荷分析发现生产瓶颈，再根据生产瓶颈调整生产计划或制定相应的瓶颈管理办法。公司同时根据生产经验采取了很多灵活处理手段，如在一些瓶颈工序设置安全在制品等。首先根据生产订单制定工序分解计划，然后执行工序能力需求计划，依据工序能力负荷评估调整生产订单。在这种模式下如果要消除工序能力负荷分析中的生产瓶颈企业计划员和调度员需要对生产订单进行反复调整。即使通过反复调整满足了工序能力负荷限制，在实际执行中一旦发生设备能力竞争又会带来生产瓶颈，造成订单延迟。如果为了避免订单延迟进1.引导计划2.装配累积计划3.加工累积计划4.加工计划5.车间生产计划车间根据每日计划进行生产行提前投料，这样又会加长生产周期，使得生产控制更不稳定。工序分解计划工序能力需求计划生产订单依据工序能力评估调整生产订单加大生产周期发生设备竞争订单延迟任务被提前投放工作中心上的负荷增加工作中心上的排队变长生产周期更长，更不稳定所以在以工序能力负荷评估进行的调度机制下即使满足了工序能力需求也会有生产瓶颈的发生。从企业的实际数据中也能找到充分的示例说明。从上图看出，热处理每日负荷分布图可以看出该班组每日负荷都有很大起伏，很不均衡。实际执行结果看每日任务完成率也很不稳定，且大多没有按实际计划完成，这些足以表明下达的每日生产计划并不符合该工序实际生产能力。造成这种现象的主要原因就是由于根据MRP下达的生产计划没有考虑实际生产过程中各种不确定因素以及由这些因素带来的互相干扰的作用。每日负荷工序能力综合以上分析，由于多品种小批量模式下生产调度问题的复杂性，传统的按照静态工序能力负荷评估进行的调度机制由于不能解决设备冲突问题，不能使设备得到有效利用，从而造成产能损失,有效资源浪费。计划调度的不准确，同时带来了物料采购的计划困难和准时补充库存以保证汽车总装厂的需求。高级计划排程——LSAPS解决方案物流部生产部LSAPS总装计划制定LSAPS模拟排程客户订单下达客户销售部订单传达库存检查与跟踪库存总装计划调整总装计划确认总装计划下达模拟排程排程结果确认交期传达交期答复采购订单下达供应商生产车间生产指令下达生产反馈生产监督重新确认排程结果LSAPS系统生产计划调度流程LSAPS系统的主要用户包括物流部和生产部。物流部在制定总装计划的时候主要考虑两个因素，一个是市场需求，一个是企业产能，合理的生产计划应该是既满足市场需求同时又能很好地和企业产能相匹配。客户订单通过销售部传达给物流部，物流部根据客户订单参考当前库存和销售预测制定总装计划，然后物流部将该生产计划输入到LSAPS系统中，通过LSAPS系统判断将要下达的总装计划是否合理，企业是否有能力完成，根据LSAPS系统的反馈信息调整总装计划。物流部最终确定总装计划并输入到LSAPS系统中，通知生产部组织生产，同时通知销售部给客户准确的交期答复，然后根据LSAPS反馈的物料需求参考原料库存组织物料采购。生产部调度员根据物流部下达的总装计划通过LSAPS系统确定最优的排程方案。调度员在LSAPS排程中将考虑更多的生产因素，如哪些计划已经投料，哪些计划需要冻结等等。各生产班组通过LSAPS系统查看每日生产排程安排，由班长负责组织生产，并将生产结果反馈到LSAPS系统中。调度员通过LSAPS系统根据生产排程安排对比生产执行情况对生产过程进行监控和总体协调。当出现严重影响正常生产的干扰因素时，如订单变化（插单和撤单）、工作日历调整、关键设备故障、外协件延迟等，如果影响因素足够大需要进行重新排程时，由调度员将影响因素输入到LSAPS系统中重新运行优化排程即可。LSAPS功能模块LSAPS项目实现的结果产能最大化实现产能最大化是企业信息化最重要的指标之一。经过上线三个多月的实际考验，正值公司生产旺季的7、8、9月，在工人两班倒瓶颈设备工人三班倒的情况下，企业的近十台相对瓶颈设备使用率连续保持在95%以上，基本逼近了企业的生产极限。针对ΒΛΝΛΕΡΖΑΜ(ΞΠ)有限公司这样的多品种、小批量、混线生产、工艺复杂的离散型汽车零部件制造业，这一成绩创造了精益管理领域的奇迹，为离散型制造业树立了典范。上图：连续三个月关键设备的使用率众所周知，生产计划排程的主要困难是众多的约束条件、动态的需求、资源的变化等等。实现产能最大化的排程，付出了极其艰苦的努力。提升设备使用率从70%到95%是相对容易，若从95%提升到99%是非常困难的。能够满足准确交货期和最短的生产周期对于优化调度已经很难了，要再满足众多的约束同时让相对瓶颈设备使用率逼近100%就极其困难了。本项目为满足全部约束条件，仅仅在排程优化算法的研发就十几项。例如：工艺要求某两个子部件在特定工序必须在一台设备同时加工，之后，分别走若干各自工序，之后又需要合并加工。例如：为了缩短生产周期，某两工序间必须实现单件流。例如：某些工序必须实现最经济的批量处理。除此之外，还有中国特有的不确定的假期和企业灵活的工休调整；还要计算一些零部件需要多次的外协加工以及物料供应的到货时间，等等。精确到每个工序每个设备的详细排程，是企业生产现场量化管理的基础。只有在能够准确量化的前提下，才有可能去进一步实现优化，才能真正实现打开生产现场管理的“黑箱”。订单准时交付按照月生产计划组织生产，订单交付期的预期可以达到以小时计算。合理、准确、灵活并且是可执行的生产计划企业的生产计划就是针对预期的生产订单进行合理优化的资源配置。过去长期以来，生产计划都是根据历史数据和人工经验来做的。如果生产任务是静态的，那么做生产计划并不是难事。但是，在市场经济环境下，订单必须适应市场需求，因此针对动态的订单做出合理的计划是非常困难的。尤其是在满足订单交货期上，很多企业都无法找到一个可执行的生产计划模式。在ΒΛΝΛΕΡΖΑΜ(ΞΠ)有限公司，由于LSAPS系统的上线实施，做到了合理的、准确的、可执行的生产计划。更为重要的是，它可以根据不同的决策做出不同的计划，对这些不同结果对比分析，以便最终提出最接近公司总体目标的生产计划。长期计划：企业可以根据市场预期，做出全年的、半年的、季度的生产计划。