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高级计划与排程实现精益制造

2011/6/1    来源:中国计算机报    专家:蔡颖  淡贤锋      
关键字:MES  APS  高级计划排程  精益制造  
通过海尔集团的APS+MES项目,我们可以看出,APS系统至少可以实现以下九大目标:精确的需求、 精确的负荷、精确的提前期计算、精确的安全库存、精确的约束规则、精确的产能、精确的工时统计、精确及时的完工汇报、精确的计划订单下达,从而实现制造业的精益制造。

    我们在谈论ERP的实施成功率时,总是唉声叹气。很多人认为,ERP实施失败很大一部分原因是由于客户自身造成的,或者认为是流程咨询上出的问题。实际上,这些都绕开了事情的本质。我认为,ERP的实施难度不是在财务上,也不是在进销存上,难度就在制造模块上。现在大多主流的ERP软件在制造上都是运用传统的计划技术——MRP(物料需求计划),很少有ERP软件是基于APS(高级计划与排程)生产计划技术的。

MRP实际应用中并不适用

  那么,为什么MRP在目前的实际应用中不适用呢?MRP出现在上世纪60年代,主要用来处理BOM(物料清单)。MRP开始只代表物料需求计划,后来发展成为制造资源计划。MRP所处的制造环境为计算能力有限、只有财务部门有电脑、库存被当作资产、需求是可预测的、大部分是加工的产品等。因此,MRP非常适合应用于生产标准的或者预定义的产品的制造环境。MRP用固定的提前期(指毛坯、零件或部件在各个工艺阶段出产的时期比产品出产的日期应提前的时间长度)来计算出的工单的发放日和安全库存也没有太大的变化。

  在上世纪70年代、80年代和90年代,制造世界开始变化,客户需求由大众化走向个性化。这样,预测变得很困难,因为需求总是不确定,而且换模设置次数越来越多,计划需求的时间却越来越短。这样,MRP的弊端就显现出来了。如MRP的BOM制造模型和现实的制造模型不吻合,实际生产的模型是物料用在工序和生产线上,并且受到工序和生产线有限产能的约束,物料计划也是受到约束的。虽然MRP在计算物料数量的需求时有其独特的优势,但都是在假设无限产能和无限物料供给的情况下,因此,固定的提前期或计算出的提前期实际上是不可行的,也就不可避免地造成了库存积压。

 

从海尔看APS实施

  上世纪90年代后期,APS出现了。APS就是高级计划与排程。它要满足资源约束,均衡生产过程中各种生产资源,要在不同的生产瓶颈阶段给出最优的生产排程计划,要实现快速排程并对需求变化做出快速反应。

  APS对于企业有何好处呢?让我们来看看海尔集团的例子。

  海尔集团导入APS时,我们发现,它的工厂虽然使用了国外著名的ERP系统,但是,由于ERP在精细化生产管理上的众多不足,从而导致工厂的生产管理基本靠手工,特别是生产计划与现场管理,几乎全都是凭经验、靠手工用Excel完成,根本无法实现海尔的特色管理,如日清、日工单、按工单核算等。海尔集团ERP系统的实施现状不可避免地产生出一系列的不良后果,主要表现在:靠手工计划,数据都是靠个人经验预估,没有采用更准确、客观的标准实测数据;订单交期无法有效答复;订单漏排、少排、多排的现象时有发生;多个分厂、部门由多个人各自独立做计划,工序间不能很好衔接,导致生产周期拉长,或时有延误交期;机器产能无法有效利用,常常提前完工,或是落后完工,导致机台产线空闲,或是超负荷运转;工人人力浪费:正常工作时间内工作量不足,无事可做,而遇到紧急情况又要来加班应急;生产不良的分析很不及时;只统计到了工单的物料成本,很难统计实际的机台产线的使用成本、人力的使用成本,导致生产成本核算无法精确;一系列的生产、绩效、财务报表都是靠众多的Excel复制粘贴做出,浪费了太多的人力;一系列的考核无法落到实处。

  为了解决这些实实在在的问题,从根本上提升生产效率,海尔集团于2008年9月份开始着手分析规划,并成立了专门的项目组。海尔仔细分析评估了目前业界领先的APS+MES解决方案,并远赴外地考察各提供商的实际客户案例,最后选定安达发公司为惟一提供商。

  海尔集团的APS+MES项目于12月初正式启动。项目初期,海尔集团选工装所为试点。工装所含多个分厂,涉及注塑、喷涂、印刷、组装等多行业,主要生产海尔洗衣机、空调、冰箱、电视等所需的塑胶类零部件。海尔集团设定该项目的主要功能目标为:

  1. 精细化排程。

  ·同步考虑注塑、喷涂、印刷、组装多种行业类型,并要针对性的优化排程;

  ·排程要同步考虑型号产品、优先机台、优先模具、一模多出、一模多产品、颜色、物料供应、连续生产、确保交期、减少换产等众多相互制约或矛盾的因素;

  ·给出机台、产线、上料工、模具工、操作工的详细生产计划,排程结果精确到机台、产线、分钟、数量;

  ·一次性排程准确率不得低于80%。

  2. 订单产能预测。根据可能的订单,计算机台、产线、模具是否够,还差多少; 根据现有设备,计算还有多少产能空余,还能接多少单。

  3. 生产现场及时监控。及时得知每个工单、机台产线的生产进度、品质状况。

  4. 按单核算。核算每张工单的用料成本,机台、产线成本,人工成本。

  5. 其他一系列管理报表。

  历经近3个月,海尔APS+MES项目如期完成。预定的目标功能几乎全部实现,期间还新增加了很多原本未列入规划的功能。一次性排程准确率将近95%。

APS实施不能贪大求全

  通过海尔集团的APS+MES项目,我们可以看出,APS系统至少可以实现以下九大目标:精确的需求、 精确的负荷、精确的提前期计算、精确的安全库存、精确的约束规则、精确的产能、精确的工时统计、精确及时的完工汇报、精确的计划订单下达,从而实现制造业的精益制造。

  但通用化的APS产品很难面面俱到解决各行业的所有问题,而且越是考虑的行业多,越会导致系统参数很多,使用难度加大,系统友好性变差,计算效率降低,最终导致实施效果变差。同时,单纯的APS排程软件很难发展壮大。未来的APS软件一定是整合了工艺BOM、物料需求计划、高级排程、产能预测、发运计划,甚至现场管理等一系列附加功能的综合体。因为客户几乎不可能把这些功能割裂开,而去分别买多套系统再接口整合。他一定期望是一体化解决方案,以减少多个系统集成的风险。所以,APS软件一定是要平台化、可快速客制化修改。如果不能快速客制化修改,则很难解决好客户的实际问题,最后的实施效果不会好。

成长型企业如何实施APS

  像海尔这样管理成熟的企业,APS可以帮助企业精确地控制九大变量,这正是他们所需要的。

  成长型企业和创新型企业,大多采用多品种、小批量的按单生产方式,变化更大,如客户随意改变日期、工艺不稳定、设备故障、质量不稳定、供应商不守信用、物料延迟等等。我们知道有很多因素都会影响计划的执行。为了应付复杂多变的现实,我们需要对变化进行有效的管理和实时的监控。这样的企业可以考虑采用APS的DBR(约束理论的管理技术之一——计划与控制系统)重点对约束资源进行计划和对动态缓冲实施监控(MTO:时间缓冲;MTS:库存缓冲),从而满足客户的交货期。

实现APS可以从两个方面来解决:

  第一,需要实际的生产管理方法和技术来适应小批量、多批次的生产方式。如你的生产设备是否柔性,你的研发是否考虑通用和模块化或能否适应ATO(订单装配)的方式。你的交期能否更短,你的人员能否多技能等。可以利用精益生产的思想和技术来达到既要快速反应客户的需求,又要低成本、高质量地生产客户所需产品的目标。

  第二,通过信息技术的应用来驾驭小批量、多批次的生产方式。如管理和控制真正的需求,如何预测更准确并及时监控分析,如何利用订单的灵活配置CTO快速构建BOM和工艺,如何利用APS快速地模拟计算订单或插单的交期并快速地优化排产。如何利用缓冲管理来使系统更加灵活,如何利用可视化的技术来监控订单的交货情况和供应商的配合等。

责任编辑:梁曦
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