关于离散制造业零部件管理的几点思索

（北京机械工业自动化研究所有限公司，北京 100120）

0 对离散制造业的理解

一般来说，业内根据加工制造企业生产流程的不同，或者说产成品形成过程的不同，将企业分为流程制造和离散制造两大类。所谓流程制造业，是指通过对原材料进行混合、分离、加热、粉碎等物理或者化学方法，使原材料增值，一般是批量或连续的生产模式，比如钢铁、电力、能源化工等行业；而离散制造业一般是指通过对零部件（原材料）进行改变、组装，以形成产品，使其增值，比较典型的如家电、汽车、发动机等生产制造企业，其典型特点是依据产品设计工艺，将各种零部件组装以形成最终产品。

1 零部件管理的重要性

对离散制造企业而言，效率、质量、成本是其管理的重点，这一方面体现在产品设计工艺、制造过程质量，另一方面就是零部件问题，而零部件问题更是集中体现在成本管控、产能效率、库存资金占用等几方面，凸显零部件管理之于离散制造企业的重要性。

1.1 成本角度

企业之所以能生存，并发展下去，归根结底是需求和供给、投入和产出的关系，就投入而言，主要包括运营、研发、人力、原材料等几大成本要素，而原材料成本，也即零部件采购（制造）成本，在成本要素组成中占有决定性的重要作用，如何从成本角度加强零部件管理，比如降低零部件采购成本、降低运输、周转成本，降低零部件的库存积压等，均是零部件管理需要考虑和解决的问题，零部件管理对企业成本管理的重要性可见一斑。

1.2 产能效率角度

制造企业最重要的是要产出，创造效益，如何提高产能，提高生产效率，是决定企业存亡的最根本问题。对离散型制造而言，决定其产能的可能有产品工艺成熟度、自动化作业水平、操作工熟练程度、零部件供应及时性等多种因素，而在工艺成熟度、自动化程度和工人熟练程度基本稳定的情况下，决定其产能的最重要因素当属零部件配套问题，因缺料导致产线停线是制造企业最常见的现象，因此，如何优化零部件供应流程，确保充足、及时、准确的零部件供应，是零部件管理部门一直在解决和优化的问题，在影响产能和效率方面，零部件管理占有很大比重。

1.3 库存资金占用角度

流动资金是企业的活力之源，这不仅体现在资金本身的增值功能，更重要的是其串联起企业的各运营环节，流动资金的每一次周转，均是企业盈利的直接创造者。充沛的流动资金，良好的资金链，是健康企业的标志，做好流动资金的管理和使用，是企业管理的重中之重。而探讨影响企业流动资金的相关因素，除了最根本的企业盈利能力外，还包括资金结构不合理和资金周转速度等方面，这其中相当一部分是由于零部件管理不合理造成，比如零部件提前采购、超量采购，不仅造成库存积压，更是对企业流动资金的占用，这在某些企业甚至占有相当高的比例，严重影响了企业发展。

2 传统零部件管理的内容及手段

从企业业务流程来说，传统零部件管理主要包括采购供应、仓储、收发和跟踪等主要环节，每个环节的管理思想和模式在不断创新发展，其宗旨也是从前述成本、产能、流动资金等方面进行优化，提高投入产出比，增强企业竞争力。针对上述环节，当前主流的管理手段如下：

1）采购供应环节

采购供应环节传统管理方式是通过中长期生产计划进行采购，继而进行零部件采购入库，以充足的实际库存保证正常生产。随着企业精细化管理要求，对生产工单的细分更加明确，往往能够提供日或者小时节点的生产工单，通过按序生产对零部件产生按序需求，采购供应环节只需按序采购、按序供应即可，具体细化到每个零件、每个供应商，均按序、按时间节拍进行配货供应，同时企业也无需保有全部零件的实际仓库，无需实物入出库操作，只需采取账目入出库、实物直接配送到车间（中转库、线边）的方式即可，一方面降低了库存积压，另一方面也减少了周转搬运环节、降低了成本。

2）仓储环节

仓储环节传统上来说是管理采购零部件的入库和生产用零部件的出库，确保零部件的存放及生产供应。而现代企业正在逐步的瘦化仓储环节，除了从成本核算角度考虑（比如车间、库存的成本转移等），一般来说都在追求实物零库存，也就是说来料入库及出库均只做账目处理，不再对实物进行搬运等操作，因为在保证零部件生产供应的前提下，仓储管理本身并不产生价值，而且还会造成库存资金积压，因此，从采购环节进行按生产工单序采购，然后弱化仓储环节，是当下企业的常规做法，当然实际意义上的零库存很难做到，一般来说会对某些特殊零部件做一定数量的安全库存。

3）收发环节

零部件的收发是仓储业务，一般来说是根据采购单收货入库，然后根据生产领料单领料出库，在企业整体物流环节数据未打通的情况下，两者的数据源是不一致的，采购一般是按中长期计划生成的采购单，而出库是按照短期（日、小时）计划形成的领料出库单，源头不一致，不可避免的导致数据不对称，进而形成库存积压或者库存不足等情况。

而现代企业常规的做法是结合前面探讨的采购和仓储环节，统一数据源，严格实行以生产工单拉动的物料流转模式，通过对物料需求进行排序及细化管理，使采购、仓储、收发均按照该源头数据进行操作，确保物料环节的连贯和一致性，这不仅是降低实物库存，也会对线边库管理带来改善，通过按量、准时的供应，确保线边库既有生产用料，又不会造成线边库存积压。

4）跟踪环节

跟踪环节是在保证生产的前提下，对零部件管理提出的更高的要求，即通过条形码扫描、射频识别、电子料架、人工记录等方式，对所装配零部件信息进行采集，包括零件号、供应商、批次等信息，一方面通过与装配BOM对比校验，确保所装零件的准确性，保证装配质量，另一方面也是通过对零部件信息的跟踪记录，形成完善的产品档案，为产品的后续服务提供准确详实的数据，在批次质量事故处理等方面意义重大。

综上，在传统制造及管理模式下，企业发展，最根本的是要管理好投入和产出，而从零部件管理角度来说，最核心的就是要做到准时、按量的零部件供应，既不提前、超量采购占有库存，又不因为缺料影响生产，因此其发展趋势是把整个物料环节进行一体化考虑，统一管理采购、供应、仓储、收发等业务环节，使各环节做到信息统一、节拍一致，即以生产工单为源头，按序、按节拍进行整个环节的物料联动，保证零部件、时间、地点三个要素的一致准确性。

3 工业4.0对零部件管理提出的新需求

在传统制造模式下，以生产工单为源头的零部件采购、仓储、配送模式以降低库存、准时供应的优势支撑了企业长久、快速发展，但随着一种全新制造模式——工业4.0概念的兴起，其被誉为第四次工业革命的智能制造理念，不仅是对加工制造模式的颠覆，对零部件的管理也同样提出了革命性的新需求。

1）工业4.0的概念

“工业4.0”是由德国联邦政府提出，并已上升为国家级战略的革命性生产方法，被业界一致认为是以智能制造为主导的第四次工业革命，旨在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统——信息物理系统（Cyber-Physical System）相结合的手段，将制造业向智能化转型，其概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。

相对德国政府提出的“工业4.0”，中国政府也制定了“中国制造2025”发展规划，旨在对中国制造进行顶层设计，从国家战略角度确保在新一轮工业革命中占得先机。

无论是“工业4.0”还是“中国制造2025”，抛开国家战略不谈，单纯从理念和技术角度而言，皆是以信息化促进工业化，以智能制造作为发展方向，将传统制造业向智能化推进。

2）工业4.0下颠覆传统的零部件管理

工业4.0下的智能制造，是对传统模式的一种颠覆，其强调智慧工件、智慧生产，强调以信息技术为主导，赋予工件、机器智慧和生命，强调工件和机器、产线的直接对话，自主制造。在这种理念和模式下，对于智慧工件（零部件）的管理，应主要关注如下四点。

3.1 赋予智慧

工业4.0不光是机器智能，还包括工件智能，即赋予工件智慧，工件自身知道自己的作用（用于组装什么产品）、所处工艺、下一步去向（下一道工序、下一台机床）、自身状态（合格、待检等）等，通过赋予工件智慧，实现工件在工艺流程中的自动流转、自主制造。

3.2 带信息的零部件

作为智慧工件的基础，零部件本身应带有信息，一是标识自身，二是被机器、环境识别，且信息随着工件加工、制造过程在不断更新。信息内容包括“某某订单某某产品某某工件当前状态”等，带有这些信息，工件可以在采购、仓储、配送、装配制造等环节随流程、工艺流动，并可被场景识别，实现个性化制造、自主制造。

信息的标识方式一般认为应是可读写芯片（RFID）的方式，通过信息的标识、读写，实现工件和机器、场景的互动，实现过程智能。

3.3 从被动到主动

从工件被赋予智慧开始，工件在整个加工制造过程中的流转就变被动为主动，工件会根据自身的加工装配状态、工艺流程，自动向中控系统申请指令，主动流转到空闲机床、下一工序，并主动下载制造工艺，进行自动加工、自动装配，直至整个工艺完成、产品成型，始终以主动的姿态进行自我加工、主动制造。

3.4 人在其中的作用

传统装配从完全依赖人、以人为主，发展到现在人机交互，已经是工业化和信息化发展的一大进步，工业4.0模式下的智慧工厂，将进一步简化、弱化人在其中的作用，理想状态下的智慧工厂，将是一个以信息中枢为主导，由智能设备、智慧工件构成的无人化工厂，具有智慧和智能的机器、工件互动，形成智能制造，主动、自我制造，整个工厂会在既定流程下有序运转，人不再主要参与，只是一个监视、决策的角色，从而实现彻底的机器替代人类。

4 工业4.0下零部件管理的三个要点

在以智能制造为主导的工业4.0模式下，零部件管理应以如何支持、实现智能制造为导向，主要关注如下三点。

4.1 工厂建模及工件定义

支撑智能制造的基础是制造模型的建立，包括产线、设备、机器人、工艺流程等组成的工厂建模以及最基础的智慧工件的定义，尤其是智慧工件，应作为一个智慧元素贯穿整个流程，包括可能涉及到的采购、仓储、流转等。良好的建模是智能制造的基础。

4.2 基于工业互联、云平台、物联网、大数据的智能信息中枢的建立

在有了良好的建模和工件、设备基础后，一个能够组织、调度智慧工厂运转的智能信息中枢就成为必然，信息中枢就如同工厂的大脑，接收设备、工件、环境等各种信息输入，并给出合理反馈，指挥、调度各环节合理运转。

信息中枢应是建立在工业互联、云平台、物联网、大数据的基础上，统连各工厂、各实体、各环节，并给出基于模型、基于大数据分析的智能指令，自动指挥工厂运转。

4.3 基于智能物流的分布式制造

工业4.0一个很重要的概念即是去“中心化”，强调物理上分散分布的工厂、设备之间的协同制造，这一方面需要智能中枢的指挥，另一方面也需要一个强有力的智能物流的支撑，与信息中枢协同作业。

5 结束语

以上只是简单的从传统零部件管理谈到工业4.0下零部件管理，提出了关于工业4.0下对于零部件管理的几点思索，供业内相关人士分析探讨。工业4.0作为新生概念，还处于摸索和发展阶段，但工业4.0的管理理念，已成为未来制造的发展方向，各国也出台了相关政策，相信随着业内研究人员的增多，对零部件管理的理论和方法会更加成熟，以更好的促进智能制造模式下零部件的管理。