精益电子看板的研发背景、内涵及应用前景分析

2013-08-16胡国金李坤兵

机械设计与制造工程 2013年1期

胡国金，张峰，李坤兵

(广东科达机电股份有限公司，广东佛山 528313)

对于既属于离散型机械制造业，而其产品又需通过安装调试应用于流程型行业的企业来说，其普遍面临的困惑是，销售合同的产品交期只能当作参考，而实际的发机日期需要供需双方根据实际情况重新确认。该类企业一般都以最近一周的发机时间来安排产品发机计划，从而拉动上游零件的自制和上游标准件的采购及非标件的外协。根据最近一周的发机计划来组织指挥生产，可减少在制品积压，提高物流速度，降低库存和仓储面积，实现准时交货。然而一个企业的生产制造系统是由采购、外协、仓储、零件加工、报检、报工、油漆、转序、转运、入库、转储等多个环节组成，虽然这些环节大多都已纳入ERP和MES系统进行管理，但由于多种原因导致这些环节很难协调一致，因此精益电子看板便应运而生。

1 精益电子看板的研发背景

首先，内外部环境的不确定性。外部环境的不确定表现在如客户厂房尚未竣工、客户地基图不准确、客户地基尚未竣工、客户提机款未到帐、客户产品需求发生变更，还表现在如供应商物料因运输、质量、货款等原因而发生变更;而内部环境的不确定则表现在技术工艺及加工过程出现的问题、质量问题、产能问题等。

其次，缺件问题突出。缺件影响总装时不齐套，导致停工待料，齐套性问题是由缺件产生的，因此分析缺件问题实际上就是分析齐套性问题。影响缺件的因素除客户变更、技术工艺变更、生产制造变更和采购外协变更4个因素外，还有计划少做漏做、提前期不准确、质量问题、产能不足、不同订单之间借料、装配现场混乱、物流配送速度慢、现场中转库库存不准8个影响因素，通过数据统计，这些因素对缺件的影响占比如图1所示。

图1 缺件原因占比分析

再次，提前期不准确。从图1可以看出，提前期不科学占缺件产生原因的57%，是影响缺件的主要因素，而影响提前期又包括批量大小、计划变更、设备故障率、转运资源保障(行车/吊车/电瓶车/平板车等)、辅助资源保障(工装/夹具/刀具/量具等)、员工的技能高低与熟练程度、工序废品率、加工准备情况(图纸/工艺卡片/指导书)、产能不足(自制/外协)、电力保障(电费峰谷时间段的价差)共10个影响因素。

最后，计划体系不协调。产品装配事业部负责做产品装配计划，零件加工事业部负责做零件自制计划，采购与外协部门负责材料采购和零件外协计划。由于三级计划体系难以协调一致，经常导致各自为政、信息延时和扭曲、局部利益高于全局利益的现象发生。即使在部门内部，也由于信息不透明、客户导向不明确、各种人为因素影响等而导致计划体系运转困难，难以协调一致。

上述这些问题相互交织、互为因果，其影响因素都难以通过ERP、PDM、MES进行准确表达和处理。比如物料提前期，在ERP中最小单位是天，而企业要求精确到小时、分钟;又比如流程审核审批，如购买ERP的流程模块来解决非常昂贵，不购买又难以解决各种变更必须走流程审批的问题;再比如，一个产品既有排产计划又有发机计划，且两者日期不同，即使使用最先进的ERP也难以处理，等等。

这些问题既反映了目前ERP、MES等系统的弱点，又促使我们不断思考，寻求新的手段和方法来解决问题。

精益电子看板正是为响应这些需求而诞生，它将越过ERP系统计划参数和期量标准不准确、MES系统排产规则不健全、APS系统排产算法可行性太差的弱点，直接通过人的经验智慧修正ERP计划，发布在精益电子看板上，通过目视化管理，直观透明地拉动上游零件的生产组织和材料的采购外协，将复杂问题简单化，并采用精益电子看板作为生产组织指挥棒，使上游所有环节向各自环节的看板看齐。

2 精益电子看板的研发内涵

从接单到交货，是一个企业价值创造的主要过程，而影响企业交货的原因很多，但从产品能否顺利总装进行分析，发现最主要的原因是缺件，因缺件导致产品零件不齐套，从而影响总装。很显然，缺件就是影响产品总装的问题的汇聚点，是矛盾的焦点，解决这一问题，将牵一发而动全身，顺利厘清上下游各种影响因素，才能达到使问题的全面解决的目标。

缺件的影响因素如图2所示。从图中可以看出，其中大部分为主观原因，少部分为客观原因。也就是说，主观原因是可以想办法解决的，因此精益电子看板的自主研发，就必须围绕如何解决这些主观问题来设计。

精益电子看板包括3个平台，即计划与缺件平台、单据流平台、异常信息显示平台，它与其他信息系统之间是通过接口进行相互集成和数据共享，下面分别介绍。

2.1 计划与缺件平台

其主要内容是按发布频率及发布周期抓取ERP总装计划，即发机计划，通过考虑库存、在途、在制等参数进行计算，算出总装订单开工时的缺件清单，共分3类，即大件缺件清单、小件缺件清单、标准外购件缺件清单。然后再经过审核审批流程发布在电子看板上，审核审批时须融入人的经验智慧，即根据人的经验智慧对缺件清单做适当修正。对于因各种变更所引起的发机计划变更，必须经过流程审核审批后，方能触发缺件清单的调整。然后，将缺件清单与自制件和采购外协件通过交期、数量进行动态匹配，对于已完工入库的零件和材料即从看板上消失，对于在制和在途的零件和材料，则通过抓取MES和SCM系统中的数据进行动态跟踪，过程中的每一环节都设置看板，从而通过看板进行拉动。

2.2 单据流平台

其主要内容是解决物流、单据流、资金流与信息流不同步的问题。当生产订单下达后，需要领料，这时就有几个信息需要传递，即领什么物料、数量多少、发往什么工位、与谁进行交接等问题，传统的做法是打印生产通知单，告诉物管部门什么生产订单需要领料，物管部门根据生产订单号在ERP系统操作、打印领料单、仓库拣配过帐后开始发料，发料人将物料送往相应工位，领料人核对物料并清点数量后，双方在单据上签字，即完成领料流程。然而，在实际操作中，仍存在诸多问题，如1张生产订单因各种原因需多次领料、对于生产急需物料需开手工领料单、在物流配送到工位后因各种原因不能顺利进行物料交接、仓库仍需纸质物料卡进行管理及难以管理到货位等问题。总之，在物流配送环节自动化程度不高，人为因素多，易出错。精益电子看板的单据流平台，通过自主开发，采用RFID技术、接口技术与ERP、MES集成，顺利解决了收、发、转、退4个流程效率不高，物流、单据流、资金流与信息流不同步的问题，甩掉了纸质物料卡、纸质生产通知单、纸质领料单、纸质手工领料单等单据，实现了物流配送过程的自动化、网络化、透明化。

图2 缺件及其原因分析

2.3 异常信息显示平台

其主要内容是根据制造过程各环节认可的异常信息字典，与各环节的实际执行情况进行比对，对于即将违规的进行预警，对于已经违规的进行报警，对于严重违规的进行处罚并责令整改。异常信息可按加工、质检、转运、入库等环节进行异常信息显示。通过授权，管理者可通过桌面电脑查看自己分管范围的异常信息;车间工人可通过LED显示屏收看和收听警示信息;质检、转运、仓管等工作人员可通过各类终端进行收看和收听。

2.4 精益电子看板与其他系统集成

精益电子看板并不是一个孤立的系统，它与 ERP、MES、SCM之间通过技术接口进行相互集成和数据共享。

电子看板计划与缺件平台从ERP抓取总装计划，通过调用ERP接口进行缺件计算，并将缺件信息传回电子看板;电子看板根据已发布的缺件信息通过技术接口抓取MES和SCM相应物料状态，如所需缺件已入库，则电子看板上的缺件自动消失。电子看板与ERP、MES、SCM集成示意如图3所示。同理，电子看板单据流平台与异常信息平台也是通过技术接口与ERP、MES、SCM之间进行数据交换、相互集成。

3 应用前景分析

装备制造业是典型的离散型行业，在营销计划频繁变更的现实条件下，离散型装备制造业仅靠ERP、MES系统很难应对瞬息万变的市场环境，必须引入电子看板作为企业生产组织的指挥棒，才能有效解决该行业的计划实时性与缺件等问题。目前，中国在册的装备制造业有16万家之多，因此该项目产业化的市场空间以及目标客户群是非常庞大的。

同时，该企业也是建材装备制造行业的龙头和标杆企业，该项目的成功将具有很强的示范、带动及辐射作用。

在商务模式上，精益电子看板既可单独销售，也可建立公共电子看板信息协同平台，开发通用接口或中间件，提供给已应用ERP、MES、SCM等系统的企业做集成，按企业登录的用户点数进行收费。