精益制造的信息化总体构架

 在整个20世纪90年代，全球的汽车制造企业兴起了推行“精益生产”的狂潮。相形之下上世纪80年代被欧美汽车行业推崇备至的“计算机集成制造系统”却逐渐失去了原有的光芒。究其原因，是由于其仅仅着眼于弥补“基于MRPII的管理信息系统”不能直接提高制造设备运行效率的缺陷，而过于追求借助信息化技术手段实现“制造自动化”，全然不顾用户直接针对产品的个性化需求日益强烈的趋势所致。在其背后，则是由于在上世纪90年代初随着世界政治格局的剧变而兴起的全球经济一体化所激发的全球汽车市场竞争充分化的背景下，“直接面向客户”代替“优化利用制造资源”成为全球汽车制造业新的聚焦点。 

    在“直接面向客户”的观点之下已经引出了“大规模定制”的今天，以“及时生产”为特征的“精益生产”方式，虽然是继“泰勒科学管理”和“福特生产”方式之后又一种伟大的生产方式，但由于其诞生的时代和地域的特殊性使其与生俱来带有两个缺陷，在当今的环境下受到了前所未有的挑战： 

    过于依赖于人的主观努力，相对忽视信息技术的使用； 

    过于强调小团队合作，忽略了基于结构化的业务流程的现代计划技术、系统集成技术的应用。 

     由于人们理解的不全面，“精益生产”方式经常被误认为完全脱离了现代信息化技术。并且准时生产也被误认为只有通过看板进行的“拉动方式”才能实现。 

    但实际情况是制造业的市场环境和客户需求不断发生变化，精益生产的应用必然也要随之而变。销售预测的剧烈变化，产品的定制化，导致产品的结构经常变化和工艺路线的变化，使脱离信息化系统支撑的精益生产方式越来越难适应。 

    首先，如果没有信息化系统的支持，看板本身的定义、投放、管理、维护就难以保证，因为生产管理者们难以确定最佳的看板数量并快速制作看板，也很难手工对物料移动路径进行维护，因而造成内部看板流转时信息经常“丢失”。实际上在应用看板之前，必须使用月份需求的数据制定详细的月度生产计划，而这个计划的策划和制定就必须依赖信息化系统的强大计算能力。 

    其次，由于没有与业务系统相联，生产一线与供应链缺乏必要的可视化管理，企业内部、外部沟通成本随之增加，因而导致供应商考核不及时、不真实，无法有效地进行供应商评估。 

  　在汽车制造业中这个问题更加突出。汽车制造是非常复杂的生产制造，它既是大批量生产模式，同时又是个性化生产模式。随着市场形势的复杂化，用户需求也不断变化。市场需求波动大，产品定制化和混合程度高，工艺技术变化频繁，这些挑战需要先进的生产和供应链系统作为辅助工具，同时也对主机厂及零配件业供应商的管理提出了更高的要求。在这样的内外部环境下实际上无论对主机厂还是供应商都有三个层面的要求：第一，具备动态响应能力以适应快速的环境变化；第二，要求有支持整个供应链的看板系统，通过自动发信功能实现供应链需求响应；第三，要求非常容易和各种分散系统以及客户和供应商系统集成。显然，没有完善的信息化系统的支持，这样庞大的工程和海量的数据计算是绝对不可能实现的。所以说当“精益生产”方式于上世纪70年代初基本成形到今天的30多年的时间里，虽然在生产制造领域创造了无数的市场神话，但他却一天也没有和现代信息技术分开过。 

     这里我们无意讨论“精益生产”方式与“MRP”又或是“ERP”的是非功过或是孰优孰劣，只想客观的将“精益生产”方式与信息化技术在当今的紧密结合的方式呈现给大家。 

    一 各项数据的准确传输 

    精益生产与传统生产最大的区别就在前者采用的是混线生产方式，后者采用的是相对批量的生产方式。在实现精益生产方式的生产组织上，企业信息化系统和电子数据交换技术举足轻重，正是由于信息化系统在生产组织上极其频繁和多样化的应用，混线生产所需要的各项数据、各环节的配合也才得以真正的实现和贯穿起来。 

    1 基础数据的采集和分析 

    在混流生产情况下，基于生产管理的决策，需要采集大量的辅助生产数据。比如用于统计某一部品一定时期的使用量，一定时间内制品的生产完成量、出库量，以及作为一些历史记录或者凭证性的记录等等。这些都是采用通过数据读取条形码的方式，再通过辅助系统进行自动计算，从而达到这一目的。 

生产中，除了进行以上的基础数据采集之外，更多的则是应用于进行E-KANBAN信息的读取和转换。它的信息内容会根据使用地点、方式、使用目的的不同而有所不通，一般来说主要包含部品的品番、库位代码、最小批量数、箱数、箱种、供应商代码、物流路线代码、使用部位品番等信息，通过对这些系统的读取，进行系统处理之后，就很容易进行库存的管理，知道生产线上部品消耗了多少，部品入库了多少，有哪些制约条件，什么时候该利用下一批部品，什么时候开始向生产线上配送/领取，什么情况下可能会导致缺货或者溢出等等，E-KANBAN通过组织这些信息通过分配给各自不同系统进行数据抽取和分析之后，进行辅助决策和系统的自动调整，再与物流相结合实现准时化的外物流供货体系。 

    2 实现生产指示的按需传送 

    混流生产在生产模式上，最主要的一项难题就是如何实现生产线上不同的生产指令在恰当的时候以恰当的形式和恰当的内容传送给需要该项指令的作业人员或机械设备。将生产线按照工序的不同分为若干个区域，汽车从焊装开始就形成了流水线的生产模式，经过涂装后到达总装，最后进入品质检查，在这期间需要充分的利用各阶段的信息数据流，由于各生产制造车辆在生产线上都具有唯一的流水号，每一辆车都存在固定的规格和制造相关信息，这时需要定义车辆的唯一制造参数，通过数据交换技术从数据库提取相关信息，采取自动触发的形式将车辆完成某一工序后，后工序需要的信息通过数据库系统中转的形式传达给后工序，通常情况下以生产指示的形式进行输入或输出，同时利用自动累加的方式也可计算出某一工序一定时间的完成量和效率。 

    例如，当车辆喷涂完毕并确定进入总装工序后，通过固定的触发器装置与固定在车辆上的电子条形码或数据储存装置进行自动读取的形式，将车辆形式信息传回给车辆数据库系统，车辆数据库系统自动提取该车型规格车辆在总装所需要装配的部品规格以及品质检查系统中相对应的检查参数，通过车辆数据库系统再传送给总装部品准备工序和品质检查中各检查设备所对应的参数，这样就利于充分利用车辆生产过程中的各项信息，通过厂内物流的合理设计就形成了所谓的“部品自动分拣”系统，形成了独具特色的精益生产方式。 

    在混线生产的情况下，焊装车间的焊接机器人需要接受到车辆种类的相关信息后才能自动判断执行生产什么类型的动作，这样也需要利用电子数据交换的模式来进行，通过车种信息系统与机器人间的数据交换的形式，按照车辆一定的布置和生产顺序来进行生产，事先使信息通过两个信息载体的形式进行传达和自动识别，从而形成自动化的生产体系。 

    所以信息化系统和电子数据交换技术与精益生产方式是密不可分的，主要是利用条形码识别技术与电子数据交换技术结合的特性使汽车生产过程中大量的信息流得以集中，通过系统抽取和发送相关信息的形式进行再分配，这样使车辆生产更有效的按照精益生产方式进行。 

    二、各项进度的精确控制 

    在“丰田生产”方式体系下生产管理从组织结构到职责权限都被赋予了全新的定义。生产管理者的工作可以大体概括为“采购进度的控制”、“生产进度的控制”和“交货进度的控制”，在很大程度上区别于我国传统意义上生产管理者只是生产计划的制定和监督的工作职责，从某种意义上说是企业生产/物流的控制和监督者，是除直接生产序列外最重要的职能部门。正因为这样的工作性质，生产管理者需要和企业内部所有职能部门、供应商以及客户进行最直接的接触和工作的协调，这就要求他们必须在第一时间掌握企业物流及生产的的准确数据，以应对和协调各方面的需求。 

    1 生产进度的控制 

    在精益生产过程中，生产链上产品生产状态信息的把握是极其重要的，同时也具有多样性，更重要的是它作为一个核心桥梁沟通与之相关联的业务部门，使之各取所需最终服务于产品生产平台开发、生产运营、销售，顾客服务等各环节。 

    不管是福特开辟的汽车大批量流水线生产，还是后来居上的丰田准时化生产方式，均是建立在汽车生产以流水线为前提的基础之上，汽车生产整体流程除去冲压工序以外，从焊装开始就形成了车辆流水线组装的制造模式，从汽车焊装开始进入涂装线再到“白车”下线进入总装工序形成一个整体生产链。 

    装配线控制系统（ALC）是作为生产线信息采集载体以及信息管理和分流的一个重要工具，按照生产工序的特性充分结合现场以及生产运营各环节对信息量的需求进行采集，通过系统进行集中分析，然后分批次多途径的得以呈现和应用。 

    ALC具有以下几个方面的功能： 

    （1）生产顺序变换 

    ALC通过上层的计划指令，接受按照车辆订单号码编排的车辆生产顺序号进行生产布置，然而由于生产是由很多客观因素所左右的，比如特性原材料的供给短缺、设备的突发性故障、人员配置的调换、计划的变更等等因素，基于这些就需要对车辆生产顺序进行灵活变换或者进行有意识的保留生产，使生产富有充分的灵活性。 

    （2）生产实绩管理与虚拟线预测 

    ALC通过对整车生产各个管理点的信息采集管理，通过条形码和电子数据交换技术取得生产通过的各项信息，通过信息系统自动计算的形式对生产实绩进行管理。同时针对车间调度管理的需要，通过对某些管理点的信息采集，可以随时把握总装线上库存管理水平，根据整车生产过程中库存水平，可以灵活分工序（车间）进行管理，当某一生产工序（车间）出现问题时，不至于马上影响到前后工序。 

    通过对生产实绩的管理，大量生产数据的集中分析，可以准确把握工序间的生产周期，结合日、月内的生产计划，将生产线进行延伸，作成虚拟生产线，这样就可以预测出一定周期内车辆生产的准确时间，提供给物流系统进行准时化的物流调度。准确的说可以呈现出一定周期以后生产车辆每一个车辆通过以上各控制点的具体时刻，从而计算出相对此时刻下需要的部品的订货看板枚数。 

    （3）生产指示 

    当车辆管理卡或其它信息载体通过某固定管理点时，ALC系统自动向所关联的设备或系统终端发送生产指示相关信息，其中包括进行品质管理确认的各参数核查，当车辆以流水线运行到某一阶段时，人、物均按照生产指令进行对应。一定程度上简化了生产工序，规范了作业标准。 

    2 采购进度（物流）的控制 

    （1）内物流 

    设定按部品的编码规则制定的各部品的存放中转区域，场内部品调运途径和路线以及频率和个数等数据库。 

    （2）外物流 

    设定外部供应商的物流自然时间，各路线的物流自然时间。标准包装规格下，各部品的标准收容数、标准数量，各运输卡车与部品的自然组合对应的集载率，同时按照虚拟生产线提供的部品数量和时间设定一定周期内各物流单位所分配的区域以及最佳物流组合方式。 

    （3）部品采购 

    部品采购系统，其实需要结合内/外物流系统及ACL所提供的数据进行运算，制作订单信息，通过内物流系统模块指示进入主机厂后的操作模式，通过外物流算出物流时间结合虚拟生产线部品需要的时间从而得出发送的时间和发送的路线，同时通过三者的有效结合计算出订购量。最基础的运算依据是根据虚拟生产线的进度，同时考虑各种部品的物流周期来决定使用虚拟生产线的长度，这样物流的周期就直接决定了生产计划以及订单变更的范围。 

    3 交货进度控制及现场改善 

    （1）顾客服务 

    由于信息系统可以监控生产的全过程，可以随时更新生产相关信息并进行自动预测，同时保存有车辆生产的历史信息。这样对顾客交货时间提供了极大的便利并可以在最大限度上赢得客户的信任，可以随时按订单号跟踪车辆生产的过程，同时提供车辆生产的相关信息，让顾客很明确的知道自己的订单处于什么样的生产状态。另外一个方面，通过对车辆历史生产信息的管理，当车辆出现品质缺陷时，可以很容易查明缺陷对象车辆的范围，同时对汽车售后服务也提供了便利。 

    （2）生产平台的优化 

    通过对一定时间内特定对象车辆生产过程的集中分析，结合生产现场人员、设备等等因素，针对产品缺陷或产品某一阶段生产周期为调查对象，通过大量集中数据反映可以调查出生产平台的局部问题所在，从而采取一定改善手段优化平台上的各个“短板”。通过这样的办法来获取现场改善的准确资料。 

     在离散制造领域,毫无疑问“精益生产”方式是未来生产管理走向的一座航标,而信息化系统的广泛深入的应用更是企业核心竞争力的所在。通过我国自上世纪80年代初便引入的“精益生产”理论和近年来方兴未艾的企业信息化相结合的生产实践不难得出以下结论：遵从“大规模定制”的理念，基于已经被全球汽车制造业长时间的实践所证实的为正确的精益生产方式“看板拉动”的原理，针对更小批量、更多品种混线生产的范畴，结合“及时信息技术”以及“系统集成”等计算机及网络的信息技术的应用，将JIT模式向前推广、直接延伸至直接用户，是构筑新型精益生产模式的正确方向。