基于“两化”体系融合贯标，打造柔性制造能力

2019-06-21梁庆文

装备制造技术 2019年4期

梁庆文

（柳州五菱汽车工业有限公司，广西柳州545007）

0 引言

2018年是汽车拐点来临年份。外资车企股比开放、中国进口汽车关税降低及整体市场低迷。为了应对更残酷的竞争，汽车企业势必要更加关注消费者需求及用户体验来开发生产产品，通过更快捷的方式提供最满意的产品来争夺市场。

柔性制造也许是最不可或缺的应对措施，柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。

本文通过对柔性制造发展阐释和G公司基于以两化融合管理体系贯标，柔性制造能力建设的做法的实践经历，从柔性转型的必要性的角度，提出打造汽车制造企业柔性生产制造能力建设路径。

1 柔性制造的发展

传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产，优点是生产率高，设备利用率高，单件产品成本低。随着如今产品的高速更新换代，客户需求的不断精细甚至定制，若只能加工一种或几种相类似的零件，难以应付多品种中小批量的生产要求。随着需求和市场的变化，“刚性”制造越来越力不从心，柔性制造技术应运而生。

制造柔性可以表述为两个方面，第一方面是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量；第二方面是系统适应内部变化的能力，可用在有干扰（如机器出现故障）情况下，系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。产品柔性主要表现两个方面：一是产品更新或完全转换后，系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是产品更新后，对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。

1.1 各国是如何定义柔性制造系统[1]

美国国家标准局：由一个传输系统联系起来的一些设备，传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动化。中央计算机控制机床和传输系统，柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。

国际生产工程研究协会：柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统，在最少人的干预下，能够生产任何范围的产品族，系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。

中国国家军用标准：柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。”简单地说，FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。

1.2 汽车行业柔性制造转型必要性

柔性制造模式是有异于福特流水线生产和丰田精益生产的全新的制造模式，差异点是在基于整个生产系统的复杂度上，主要有以下几个方面：一是产品生命周期急剧缩短，柔性制造已经到达了一个重要的拐点，传统的制造模式可以把产品生命周期中非生产成本分解到批量生产的单品上，从而能够容忍非生产成本的增加。当产品生命周期缩短后造成单一品类制造数量锐减，从而带来非生产成本在单品总成本中比例不断升高；二是批量越来越小，甚至出现单件生产的需求，使得原来的制造系统已经远远不能满足市场、多变的市场；三是产品知识含量持续提升，加剧了设计、制造的难度及成本。汽车行业必须进行柔性制造转型，满足产品不断迭代优化，创造满意的企业价值。

1.3 柔性制造在汽车行业的应用前景

近年来，柔性制造作为一种现代化工业生产的科学和工厂自动化的先进模式已为国际上所公认，柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。

2 G公司基本信息及两化融合管理体系建设

2.1 G公司基本情况

G公司是一个涵盖了汽车前中后市场的集团化公司，现有33家分子公司，业务涵盖零部件及发动机业务，客车及改装车业务，汽车服务与贸易。

2.2 两化融合贯标活动情况

两化融合方针：战略导向、业务驱动、创新提效、持续改进。

在信息化建设过程中，历经了办公自动化系统、BPCS库存管理系统等单业务信息系统建设的起步建设阶段，企业资源管理系统和产品生命周期管理系统等为主的核心业务系统建设的单项覆盖阶段，生产制造执行系统、供应链管理系统、系统集成以及大数据的分析和应用等建设的初步集成提升阶段，目前处于两化融合集成提升阶段，探索智能化制造和互联网化运营，建设服务云、管理云、生产云三大云平台，对可持续竞争优势有了更加清晰的认识，并找到了获取竞争优势的方法论，为打造信息化环境下的新型能力、实现新型能力目标，根据两化融合实施方案，所开展的两化融合实施与运行过程点加强对企业智能制造和互联网+战略的基础架构支撑能力。两化融合时间表如图1所示。

图1 两化融合时间表

2.3 推进两化深度融合的需求分析

对可持续竞争优势需求和新型能力需求的识别和确定，建立了有效持续的管控制度，识别与战略一致的差异化可持续竞争优势需求。参照企业《两化融合水平自评估报告》，借助 SWOT、波特五力模型等工具识别、分析并确定与公司战略相关的内外部环境因素，识别公司可持续竞争优势需求为：提质降本增效可持续竞争优势需求；多品种混线生产可持续竞争优势需求；全生命周期质量管理可持续竞争优势需求；协同研发可持续竞争优势需求；供应链管理可持续竞争优势需求；绿色生产与智能制造可持续竞争优势需求。打造有高度柔性制造能力的新精益生产体系[2]。

3 新型柔性能力建设的做法与成效

3.1 信息化环境下新型能力建设需求识别和确定

建立企业新型能力需求识别机制，通过可持续竞争优势需求，识别与确定新型能力体系框架，其中重点工作之一对现阶段打造汽车关键零部件的柔性制造能力。

3.2 信息化环境下新型能力建设的策划

以“汽车关键零部件的柔性制造能力”作为优先打造的能力，通过建设“数字化工厂”，实现数据直接控制整个生产过程，生产管理数字化和智能化达到行业标杆水平，市场竞争力、公司两化融合集成提升水平大幅提升，2年内超过同行业95%的企业，3年内由集成提升向创新突破过渡。新型能力建设的策划如图2所示。

图2 新型能力建设的策划

3.3 当前信息化环境下新型能力建设实践

3.3.1 大梁产品需求分析

客户仍保持较大量的订单，但客户需求已经发生变化，公司目前的大批量生产模式已经逐步失去竞争力，生产模式急需转型。大梁产品需求分析如图3所示。3.3.2柔性制造能力需求描述

图3 大梁产品需求分析

解决生产线柔性兼容性较差的问题：现有生产线一般兼容4～6个车型。客户的车型生产计划调整后，出现了有的产线产能过剩，有的产线产能不足，也就是所谓的柔性能力不足。

因此，迫切需要建成一批数字化生产线和数字化车间，实现大规模柔性化定制，建立面向制造应用平台，对接生产与物流的智能装备。需要构建面向客户需求提升批量柔性化和智能。

柔性制造能力需求分析如图4所示。

图4 柔性制造能力需求分析

3.3.3 建设方法

从产品规划、柔性工艺设计、智能物流、现场布局、生产运营规划等多方面考虑，论证、重构车身生产设施以及生产运营管理模式。柔性制造能力建设项目目标如图5所示。

图5 柔性制造能力建设项目目标

4 运行情况

4.1 数字化工厂建设输出模式

作为智能制造典范的数字化工厂建设，实现生产模式转型升级。建设门槛高，目前没有整体解决方案的集成商，数字化工厂建设方案作为新产业输出市场巨大。数字化工厂建设输出模式如图6所示。

图6 数字化工厂建设输出模式

4.2 主要成效

通过新型能力的打造和完善，对生产线进行信息化和自动化改造，将整个生产过程进行融合、集成管理，深化生产制造与其它核心业务系统的综合集成。将内部各个系统间联通，实现系统之间的数据共享，流程同步。成本方面：现场操作人员减少70%，降低现场管理成本30%，减少能源浪费5%；新产品开发：减少新产品开发投入50%，缩短新产品开发周期50%；柔性能力：兼容一个品类的全部车型，新车型仅需要开发夹具软实力及影响力；产品质量：长期稳定性，新产品快速承接能力加强，显著提升了产品及时交付率。