構建柔性的多品種小批量生產系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上摘要：按需制造是所有制造企業(yè)的宗旨，而快速制造是區(qū)別于制造企業(yè)的競爭力的強弱;多品種小批量的柔性企業(yè)是衡量企業(yè)的應變能力。“在21世紀的動蕩環(huán)境中，企業(yè)對環(huán)境反應的復雜性必須和環(huán)境的動蕩性相互匹配”。戰(zhàn)略學家伊戈 安索夫教授在創(chuàng)建柔性企業(yè)一書的前言寫道。今天，在眾多領域的者所共同面臨的挑戰(zhàn)和困難是一二十年前所無法想象的，技術的發(fā)展瞬息萬變，全球化的競爭四處涌現(xiàn)，客戶的需求也上升到幾乎不容許你出錯甚至苛刻的水平。要想在這樣的環(huán)境中取得成功，所以制造企業(yè)面臨的新挑戰(zhàn)是：隨著外部環(huán)境的不斷變化，生產管理的復雜度及規(guī)模性也發(fā)生了較大變化，必須能夠迅速響應市場多樣化和不確定的需

2、求，多品種小批量的快速提供滿足顧客需求的產品。準時、保質、保量和以最小化的成本制造滿足顧客需求的個性化的產品成為生產管理的目標。但是在技能人員有限、設備緊張等資源瓶頸，物料瓶頸供應約束下，使得很多難以適應，企業(yè)經營似乎愈來愈艱難。按需制造是所有制造企業(yè)的宗旨，而快速制造是區(qū)別于制造企業(yè)的競爭力的強弱;多品種小批量的柔性企業(yè)是衡量企業(yè)的應變能力，為實現(xiàn)按需生產，我們必需快速，柔性制造來反應客戶的及時的多變的需求。一、 多品種小批量生產的特點1、 多品種并行。由于很多企業(yè)的產品是針對客戶配置，不同的產品有不同的需求，企業(yè)的資源置身于多個品種之中。2、 資源共享。生產過程中的每個任務都需要資源，而在

3、實際過程中能夠使用的資源卻非常有限。例如，在生產過程中經常遇到設備沖突的問題，就是由于項目資源共享所造成的。因此，必須對有限資源進行適當調配才能滿足項目需求。3、 定單結果和生產周期的不確定性。由于顧客的需求具有不穩(wěn)定性，計劃明確的節(jié)點與人、機、料、法、環(huán)等的齊套周期不一致等，生產的周期往往具有不確定性，周期不足的項目需要占用更多的資源，加大了生產控制的難度。4、 物料需求變化多變，導致采購延遲嚴重。由于訂單的插單或更改，外加工和采購難以反應訂單交貨時間。由于小批量和單一貨源導致供應風險極大。二、多品種小批量生產的難點1、動態(tài)工藝路徑規(guī)劃與虛擬單元線的部署：緊急插單、設備故障，瓶頸漂移。2、瓶

4、頸的識別與漂移：生產之前與生產過程中3、多層次瓶頸：裝配線瓶頸，零件的虛擬線的瓶頸，如何協(xié)調耦合。4、 緩沖大?。阂捶e壓，要么抗干擾性差。生產批量、轉移批量等5、生產排程：不能僅考慮瓶頸，也要考慮非瓶頸資源的影響。三、多品種小批量的按單生產生產環(huán)境的主要流程1、接單評審，看看這個訂單能否按客戶的要求日期交付，如果不能交付，是什么瓶頸影響交付?如果不行，那什么時候可以交付?如果這個訂單的優(yōu)先級高，是否可以交付?如果插單，可能有個模擬過程。2、對非標的零件進行設計,采購，生產。對重用件或標準件進行選擇或采購生產。構建客戶需要的產品結構和工藝。3、對一些提前期長零件的預測計劃的按單沖消，對提前期短

5、的(小于接單提前期)立刻計劃。最好是具有約束的物料計劃和約束的能力的預排程。4、對定單池的里所有定單進行規(guī)則優(yōu)化排程，以達到服務最大化(交貨期優(yōu)先)5、跟蹤與執(zhí)行交付，這里可以采用批量執(zhí)行，也可以采用精益節(jié)拍執(zhí)行。監(jiān)控可以采用可視化定單甘特圖，也可采用緩沖滲透比例圖等。四、 傳統(tǒng)的的計劃模式MRP遇到巨大挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的MPS主生產計劃和MRP物料需求計劃的方式,已佷難適應按需生產環(huán)境, 很多企業(yè)正在轉向按需生產環(huán)境. 按需生產的最大的挑戰(zhàn)是模擬計算CTP可以承諾的交貨期、準時交貨和應對不確定的插單等變化。不僅需要訂單需求直接進入有限約束優(yōu)化的計劃排程的物料和能力系統(tǒng)，還要和供應商互動供應信息?；?/p>

6、無限約束的、提前期預定的MPS/MRP很難適應面向訂單的多品種小批量的生產模式，在實踐中，我們不能因為中國企業(yè)基礎管理薄弱或國外、國內的權威專家的早期言論而對傳統(tǒng)的MPS/MRP缺陷熟視無睹，MRP理論大致具有如下10大缺陷：1. BOM的模型缺陷，實際上是工序使用物料和機器、模具、人力等2. 提前期應是排程成的結果，不是簡單固定的或和批量有關。3. 它是假設資源(機器、人員、物料)無限的計劃排程，是不可行的計劃排程，企業(yè)必須要使用有限約束排程。4. MPS/MRP/RCCP/CRP計劃層次之間是順序的手工閉環(huán)，難以適應多品種小批量的變化。5. 不能處理優(yōu)先級等工廠規(guī)則的插單排程。不能模擬分析

7、(插單、故障、缺料等)6. 資源不能可視化的監(jiān)控和調度7. 管理人員不能交互運作，調整的效果顯示不直觀和實時，必須重新運行計劃才能反映出來。8. 沒有基于規(guī)則優(yōu)化(如交貨期、最短加工時間)9. 不能計算CTP合理的交期(考慮物料、能力、模具、人員等)10. 計劃均不準確，何來準時供料JIT/JIS現(xiàn)實中的生產計劃必須考慮而MRP計劃難以解決如下問題：1， 相互沖突的生產計劃排程的目標-滿足客戶交貨期與生產成本之間的矛盾-產能最大化與浪費最小化之間的矛盾-庫存成本最小化與客戶需求的矛盾-批量采購與庫存最小化之間的矛盾2， 復雜多約束的生產現(xiàn)場-復雜的工藝路徑對各種設備的特殊需求各不相同-有限的生

8、產設備，物料，庫存，人員的約束-小批量多品種的生產模式-的多品種節(jié)拍混排模式3， 動態(tài)變動的生產環(huán)境-臨時訂單改變，緊急插單的需求-產品流程變化，新產品研制流程的不確定性-機器設備故障檢修，員工生病請假等五、 多品種小批量生產模式的企業(yè)實踐中遇到的問題分析制造企業(yè)遇到的常見問題如下：-多品種少批量的生產，混合排產難度大-無法如期交貨，太多“救火式”加班-訂單需要太多的跟催-生產優(yōu)先順序頻繁改變，原定計劃無法執(zhí)行-庫存不斷增加，卻常常缺關鍵物料-生產周期太長，提前期無限膨脹-生產部門往往成為市場表現(xiàn)不佳的替罪羊APSS協(xié)會對企業(yè)咨詢和診斷各個部門具體的困惑：銷售部門： 面對的主要問題是如何更好的

9、管理預測;如何得到合理的交期;如何提高交貨績效;如何全局的跟蹤訂單的狀態(tài)。工程部門：面對的主要問題是如何更好、更準的配置客戶化的BOM;如何更快的轉化E-BOM到ERP的生產BOM;如何跟有效的控制ECN。生產計劃部門：面對的主要問題是保證交貨期和物料短缺及資源瓶頸之間的沖突;資源瓶頸與物料瓶頸優(yōu)化排程;插單變更的處理。采購部門：主要問題是物料延遲、缺料;供應商的管理;MRP計劃不準。倉庫部門:主要問題是ERP系統(tǒng)的庫存業(yè)務與實物不統(tǒng)一;物料配套預警;如何提高庫存的周轉率。車間部門：精益改善面對的主要問題是交貨期的價值流分析與改善;標準化;可視化;設備布局與庫存的布局優(yōu)化。一般企業(yè)需要主要解決

10、的問題：1，CTP和及時交貨控制2，APS高級計劃與排程優(yōu)化瓶頸、快速排程3，物料計劃與物料控制4，車間跟蹤管理與精益現(xiàn)場改善5，制造策略部分轉向按單裝配ATO模式6，業(yè)務流程沒有正規(guī)化、及時更新和定期回顧六、 構建柔性的生產系統(tǒng)需要建立柔性的多品種小批量的信息化系統(tǒng)，具有高效敏捷的生產與物料計劃、有效的物料控制、車間精益執(zhí)行，有推式轉向拉式生產、精細的成本管理、集成追蹤產品生命周期(從設計，制造，到售后)。具體實現(xiàn)1. CTP功能,模擬計算交貨期.2.訂單可以設置優(yōu)先級,且可以進行模擬插單分析;3.計劃穿透性,從采購的延遲或缺料等異常情況,可以反查到哪個銷售單.4.支持訂單成本,也就是先進先

11、出FIFO. 5.按單計劃和復雜的按單配置等APS高效敏捷的生產與物料計劃解決方案：1, 需求預測與S&OP2， 模擬計算合理的CTP3, 高級約束生產計劃與物料計劃4, 詳細約束車間排程(與計劃相互關聯(lián))5, 多種可視化甘特圖(人機交互,定義顏色查詢提前或延期)6, 快速反應重排7, 使用基于規(guī)則或優(yōu)化算法來計劃排程8, 反復模擬what if通過APS高級計劃排程，滿足資源約束，均衡生產過程中各種生產資源;在不同的生產瓶頸階段給出最優(yōu)的生產排程計劃;實現(xiàn)快速排程并對需求變化做出快速反應。1，訂單評估：交貨期問題2，AP高級計劃：生產任務下達問題;生產任務成組問題與工藝路徑的規(guī)劃。工

12、藝路徑的規(guī)劃：盡量少而簡單的物理移動，把生產設備在邏輯上動態(tài)的組織成高效率的虛擬的生產線。工藝路徑的規(guī)劃的規(guī)則：工廠的布局;設備的產能;生產任務狀況;利用價值流(浪費最小化)，通過APS的仿真來模擬規(guī)劃的生產能力、物流效率等KPI。3，AS高級排程APS的運作控制：識別瓶頸、瓶頸優(yōu)化排程、緩沖設置與管理、生產節(jié)拍的控制。4，APS/MES的模擬仿真的實時監(jiān)控：監(jiān)控績效指標：在制品水平、訂單完成情況、待加工產品的等待時間、設備的負荷、設備的利用率、產品的生產周期等。APS具體縮短交貨周期的具體方法：1，通過有限能力自動設定生產排程到秒和分鐘的動態(tài)提前期，改變無限能力的固定提前期為天的生產排程?？?/p>

13、以有效的縮短生產交貨期。2，通過分割制造訂單，縮短制造提前期。3，通過分割工作使其分派到別的資源上，可以縮短制造提前期。4，通過工序的接續(xù)方法，縮小批量，使各工序的工作重疊分派，由此，縮短了制造提前期，5，通過設定前準備和后準備時間的連接點，來縮短制造提前期。6，通過有效的作業(yè)人員的排程，來提高生產力，來縮短制造提前期。7，通過對瓶頸中心的優(yōu)化排程，前工序向后推分配，將后工序前推分配。提高生產力，來縮短制造提前期。8，通過先進的數學約束優(yōu)化算法，來優(yōu)化生產過程，縮短了制造提前期。柔性的精益生產解決方案：對工廠重新布局，設計具有流動拉式節(jié)拍的單元制造系統(tǒng)和互動的供應商聯(lián)盟，最小化制造提前期，以適

14、應快速響應客戶需求。如：(1)單元(細胞)生產方式。布局靈活，距離短,人員少，團隊精神,工作豐富.靈活多變，象細胞一樣，可以復制，移動。 (2)一個流的節(jié)拍生產方式。象溪流一樣，有節(jié)奏持續(xù)流向市場的海洋，大大減少了中間庫存，和移動時間。(1) 設備柔性布局一筆畫整體工廠布置：將機群式布局改為流程式布局，采用U字形生產線，將長屋形變?yōu)榇笸ㄤ佇?，將單獨隔離生產線改為生產線集中布置?？紤]設備布局的三不原則：設備不永久固定;設備不依附其他設施布置;設備不單獨隔離布置;設備小型化;設備流動化;設備柔性化;設備作業(yè)切換快;設備自働化;設備入口出口一致;設備的操作界面有利于人體操作;設備的無附加價值動作或行

15、程盡量減少;U形生產線布置：能夠按需求量的變化增減作業(yè)人員;入口與出口由同一作業(yè)員來操作，控制節(jié)拍、控制標準數量;質量檢驗與控制可以考慮多種生產線來應對不同需求，如專用生產線：生產數量多的產品，可以大幅度減少換模次數。通用生產線：生產數量不定的產品。成組生產線：不同產品，工序類似，形成多品種小批量流動生產。(2) 物流線路規(guī)劃優(yōu)化準時化物流：以客戶為中心，準時節(jié)拍，準確，快速，降低成本、提高效率。1，小批量、多頻次。2，等間隔時間供貨;3，運輸車輛高積載率。4，縮短作業(yè)循環(huán)時間;5，車輛安全行駛6，運輸車輛規(guī)格標準化，包裝箱規(guī)格統(tǒng)一化雖然，精益生產看板拉式技術比MRP的推式技術具有很大的優(yōu)勢，

16、但是，我們也不能忽視傳統(tǒng)的手工看板的10大局限性,看板模式正在轉向利用現(xiàn)代的通信技術如電子看板、動態(tài)電子看板來快速柔性的應對變化。傳統(tǒng)的手工看板拉式技術的10大局限：1,看板必須以均衡生產為前提，零件必須是可以重復使用的2,看板以持有基礎庫存為前提，不是零庫存3,手工看板隨物品移動，必須手工回收4,如混流品種多，看板就會在現(xiàn)場存有大量庫存5,看板信息不透明,不能遠距離共享6,看板卡容易磨損、丟失、損壞7,手工看板設置，無法動態(tài)模擬計算看板張數8,手工看板無法跟蹤詳細的工序序列號的質量追蹤數據9,手工看板無法與ERP的財務成本數據集成10,看板難以適應多生產策略環(huán)境,尤其是多品種、小批量,按單設

17、計，項目制造等模式精益生產具體縮短交貨周期的具體方法：通過交貨過程的價值流分析，消滅其中的非增值的活動(一般占80%以上)即浪費。利用利特爾法則(提前期=存貨數量*生產節(jié)拍)為精益生產的改善方向指明了道路。1，通過搬運距離短，壓縮轉移批量2，通過改變?yōu)閱卧魉a布局，創(chuàng)建各個工序的能力均衡和連續(xù)生產。3，通過看板讓物料節(jié)拍流動起來，是原料、在制品、成品減少，并讓生產順序一致。4，通過把內準備變?yōu)橥鉁蕚?，消除浪費，來縮短制造提前期。5，通過快速換模SMED，減少準備時間，并能混合生產。七、PLM產品解決方案因多品種小批量的產品生命周期較短，品種繁多，必須有一個集成的產品平臺來管理，采用精益研發(fā)

18、，并行設計愈研發(fā)，加強橫向設計管理及工藝，進行模塊化設計，公用零件組件設計與加工設計。把工程管理納入PLM系統(tǒng)進行管控，直接在系統(tǒng)中進行項目跟進，通過項目自動提醒功能，提醒任務負責人按時啟動、完成項目任務，輸出產品技術文檔。通過項目報表方便快速的統(tǒng)計各項目執(zhí)行情況，以及工程師工作負荷情況，為研發(fā)績效考核提供有力的數據依據。將所有產品技術資料電子檔在PLM系統(tǒng)存放，通過電子工作流進行審核、歸檔、發(fā)布，建立企業(yè)電子資料室。建立產品圖紙與物料的相互關聯(lián)，同一份資料在系統(tǒng)中保存一份，確保資料的唯一性，資料更改后所有使用到該資料的地方都能看到最新版本，通過工藝管理，完善BOM層級關系，為ERP的順利運行提供準確的數據保證。PLM產品生命周期管理具體方法：1，配置管理CTO：產品配置模型管理，參數智能快速配置解算2， 產品結構及零部件管理：BOM表維護、物料的認證、物料的標準化、物料的代替、借用、物料重用率的考核，產品版本的管理、產品技術資料完整性檢查。3， 工藝的管理：工藝路線的制作、設計BOM與制造BOM的轉換、工裝模具的配套4， 設計變更管理：變更的申請、做變更的評估、做變更的執(zhí)行5，文檔圖紙管理：控制文檔的版本、控制操作人的權限、查看文檔的狀態(tài)6，研發(fā)流程管理：建立滿足業(yè)務需要的工作流程、監(jiān)督工作流的執(zhí)行、查看工作流的歷史7、 ERP