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[關鍵詞] 工程機械;生產(chǎn)計劃;toc約束;能力平衡;生產(chǎn)排程
1 工程機械行業(yè)的現(xiàn)狀
中國工程機械行業(yè)經(jīng)過幾十年的努力已經(jīng)具有相當?shù)囊?guī)模,積累了大量的技術和經(jīng)驗。隨著世界經(jīng)濟一體化的形成,由于中國潛在的巨大市場和豐富的勞動力資源,國外的技術、資金、產(chǎn)品大量涌入中國,中國工程機械企業(yè)面臨前所未有的國內(nèi)外激烈的競爭局面。競爭要求企業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代快、產(chǎn)品質(zhì)量高、價格低、交貨及時、服務好。而這些市場競爭的特性又與企業(yè)管理的模式、管理方法、管理手段、組織結構、業(yè)務流程密切相關。如何縮短差距,提升管理水平,進一步提升中國工程機械企業(yè)的競爭力,成為擺在中國工程機械行業(yè)面前的重要課題。
企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、供應鏈、營銷、服務和財務管理等活動,構成了一個企業(yè)管理活動的價值鏈。在計劃、組織、領導、控制四大管理職能之中,計劃職能是管理的首要職能, 生產(chǎn)計劃則是企業(yè)計劃管理中的重點,因為生產(chǎn)計劃管理可以創(chuàng)造出企業(yè)最優(yōu)的生產(chǎn)力。但是,由于行業(yè)不同,生產(chǎn)計劃具有明顯的行業(yè)特性。比如,制藥、薄膜、化工企業(yè)的生產(chǎn)管理模式與工程機械企業(yè)就有巨大差異。工程機械企業(yè)的生產(chǎn)模式是典型的離散制造模式,其生產(chǎn)計劃具有明顯的行業(yè)特性。
工程機械企業(yè)的離散制造模式的特點是:產(chǎn)品品種多,僅徐工集團重型有限公司一個企業(yè)就有近200種產(chǎn)品;生產(chǎn)批量小,每批訂單1~40臺不等;產(chǎn)品復雜,一個產(chǎn)品的零部件有3 000多件;生產(chǎn)周期長,大型設備單臺套生產(chǎn)周期長達半年甚至一年;工藝復雜,包括磨、切、鉆、銑、焊接、噴砂、油漆、裝配等多道工藝處理;組織生產(chǎn)難度大,既有自己組織生產(chǎn),又有大量采購,還有很多外協(xié)加工。自己加工生產(chǎn)時,各分(子)公司下設若干個生產(chǎn)分廠,生產(chǎn)流程布局、工位劃分、工作中心的合理設置,都是生產(chǎn)計劃的關鍵因素。再加上上千家供應商、幾百家外協(xié)廠,內(nèi)外生產(chǎn)節(jié)拍的銜接,對于計劃管理都是巨大挑戰(zhàn)。
面對如此復雜的離散制造管理,在純?nèi)斯す芾項l件下,生產(chǎn)計劃的管理模式落后,成本計算不準確,信息分散、不及時、不準確、不共享,業(yè)務流程不合理,業(yè)務流程的管理和控制不規(guī)范,隨意性大,缺乏標準化、規(guī)范化、制度化、程序化、數(shù)據(jù)化的管理,管理的優(yōu)劣因人而異,當企業(yè)發(fā)展到一定的規(guī)模時,上述特點使生產(chǎn)管理非常困難,生產(chǎn)計劃與控制根本無法有效指導生產(chǎn)。
2 工程機械行業(yè)生產(chǎn)計劃管理特點和現(xiàn)狀
工程機械行業(yè)的生產(chǎn)計劃是生產(chǎn)管理活動的中樞,是生產(chǎn)系統(tǒng)運行管理最基本的日常工作,正確與有效的生產(chǎn)計劃管理是提高生產(chǎn)有效性與經(jīng)濟性的根本保證。對生產(chǎn)進行計劃管理是企業(yè)實現(xiàn)內(nèi)部科學、系統(tǒng)、有效管理最重要的環(huán)節(jié),對降低制造成本起著關鍵作用,是企業(yè)實現(xiàn)精益生產(chǎn)的基礎。
工程機械行業(yè)經(jīng)常無法準時交貨,更多的交貨期滿足都是依賴庫存出貨,企業(yè)往往開足馬力拼命生產(chǎn)備足庫存,訂單波動、產(chǎn)能不均、計劃失控成為很多工廠的頑疾,計劃形同虛設;但客戶的計劃常常變更,即便庫存很高,也常常無法滿足客戶需要,太多的緊急出貨,常常缺料;產(chǎn)序失調(diào),招致人、機、設備、物料配合不佳,質(zhì)量無法保證,退貨量太高,太多的跟催,太多訂單無法整批出貨……經(jīng)常不能如期交貨,最終客戶流失,企業(yè)損失慘重,其根本原因是計劃管理沒有完全到位。
現(xiàn)行生產(chǎn)計劃管理中存在諸多問題,很多企業(yè)的生產(chǎn)計劃是一個靜態(tài)的、分散的、不連續(xù)的、按臺套的計劃,不能進行合理的通用件合并,缺乏科學的計劃政策、批量政策、儲備政策、提前期等生產(chǎn)計劃參數(shù)。由于計劃方式落后,造成很多企業(yè)的生產(chǎn)周期長,庫存在制品儲備高,流動資金占用大,不能準時交貨,多數(shù)企業(yè)執(zhí)行月計劃,滾動計劃,計劃較粗,上下工序缺乏精確的銜接,由于在制品、庫存、物料定額數(shù)據(jù)不及時,不準確,計劃的準確性差;由于計劃管理不周,造成生產(chǎn)不均衡,零件成套率差,不能按時交貨,生產(chǎn)調(diào)度工作量大,天天搶缺件,這些是大多數(shù)工程機械企業(yè)普遍存在的問題。
考察了很多工程機械制造企業(yè),發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象,不論企業(yè)上erp還是沒上erp,車間里、裝配線上、加工線上的作業(yè)計劃、生產(chǎn)過程的調(diào)度和管理仍然是在用最初最原始的那種老方式——多數(shù)時候是人的經(jīng)驗,有時候是感覺在起作用,加上少量的以excel為工具的報表運算,雖老雖笨但是有效。erp功能再強、管得再寬似乎也管不到這里。結果,表面風風火火的erp與企業(yè)最關鍵的運轉過程發(fā)生了斷層,從這個斷層衍生出來的一大堆問題成為眾家erp難解之死結。最關鍵的是,企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度是對企業(yè)最底層的生產(chǎn)資源——人員、設備、場地、配送等,按照它們的能力進行合理安排。但是上層的erp無論干什么事情都不去考慮這些資源和它們的能力,或者假設生產(chǎn)能力無限,或者按照一個人為定義的瓶頸資源進行簡單四則計算,這種簡單計算很難滿足工程機械制造企業(yè)生產(chǎn)計劃管理的要求。
3工程機械企業(yè)生產(chǎn)計劃模型
針對工程機械行業(yè)生產(chǎn)計劃管理的特點,企業(yè)必須考慮在保證滿足銷售需求的情況下,生產(chǎn)計劃如何均衡;如何和供應商計劃協(xié)同;如何快速變更計劃;如何提高存貨周轉率;如何和配送方協(xié)同,既能降低整個供應鏈的庫存,又能在正確的時間內(nèi),配送方把物料按指定的數(shù)量送到指定的地方,生產(chǎn)訂單量大,為現(xiàn)場報工帶來困難,進而影響計劃的準確性和成本核算的準確性,這個問題如何解決。
這一連串的疑問對erp系統(tǒng)生產(chǎn)計劃提出挑戰(zhàn),erp系統(tǒng)很難完全滿足這種計劃模式,解決這些難題,必須開發(fā)符合自己實際情況的“插件”。所謂的插件,就是從erp系統(tǒng)取數(shù),處理完畢,寫回erp系統(tǒng)的“增強功能”。這些增強功能不會變更erp系統(tǒng)核心邏輯,也不會影響系統(tǒng)標準產(chǎn)品的升級,只有這樣才能把這一連串的疑問逐個解決。
3.1 工程機械行業(yè)生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)
以徐工集團生產(chǎn)計劃為例,徐工集團設置了3層計劃體系,分別是銷售滾動計劃,主生產(chǎn)計劃(mps)和物料需求計劃(mrp)。銷售滾動計劃主要指導長期采購件計劃,主生產(chǎn)計劃主要指導零配件加工和總裝計劃,而mrp計劃主要指導供應商送貨計劃(如圖1所示)。
3.1.1 銷售滾動計劃
工程機械行業(yè)必須建立滾動銷售計劃的模式,主要包括兩方面事情:一方面,要設置合理的滾動銷售計劃的時間跨度,考慮到部件采購提前期和總裝提前期,設置不同的時間跨度,比如當前一個月的計劃要細分到周,后面兩個月的計劃,可以明確到月;另一方面,要定義合理的滾動計劃的對象,比如在當前的一個月內(nèi),計劃對象必須是具體型號的車,而后面的兩個月可以明確到車型,從而實現(xiàn)基于車型的滾動預測。
3.1.2主生產(chǎn)計劃模式
銷售部門做完滾動銷售計劃后,總裝工廠得到銷售部門的計劃。但該計劃不一定是可以落地的計劃,生產(chǎn)部門通過toc平衡交貨期以及工廠生產(chǎn)能力和配套廠能力,做到工廠生產(chǎn)均衡,并對銷售滾動計劃進行能力模擬,物料可用確認等,最終把滾動銷售計劃中的周計劃變成可以執(zhí)行的到天的計劃(如圖2所示)。
3.1.3toc運算邏輯應用
約束理論 (theory of constraints,簡稱toc),是以色列物理學家高德拉特(eliyahum goldratt)于20世紀80年代中期在其最優(yōu)生產(chǎn)技術(optimized production technology , opt)基礎上創(chuàng)立和發(fā)展起來的。進入90年代,goldratt 又在toc基礎上發(fā)展出用來邏輯化、系統(tǒng)化解決問題的“思維過程”(thinking process, tp)工具。因此,toc既是面向產(chǎn)銷率的管理理念,又是一系列的管理工具。 約束理論體系可以用圖3表述。
toc的核心理念是指任何系統(tǒng)至少存在著一個約束,否則它就可能有無限的產(chǎn)出。因此,要提高一個系統(tǒng) (任何企業(yè)或組織均可視為一個系統(tǒng))的產(chǎn)出,必須要打破系統(tǒng)的約束。任何系統(tǒng)可以想象成由一連串的環(huán)所構成,環(huán)與環(huán)相扣,這個系統(tǒng)的強度就取決于其最弱的一環(huán),而不是其最強的一環(huán)。同理,也可以將企業(yè)或機構視為一條鏈條,每一個部門是這個鏈條其中的一環(huán)。如果想達成預期的目標,我們必須從最弱的一環(huán),也就是從瓶頸(或約束)的一環(huán)下手,才可得到顯著的改善。換句話說,如果這個約束決定一個企業(yè)或組織達成目標的速率,則必須從克服該約束著手,這樣能在短時間內(nèi)顯著地提高系統(tǒng)的產(chǎn)出。
工程機械行業(yè)運用toc,是由于toc有一套思考的方法和持續(xù)改善的程序,稱為五大核心步驟。這五大核心步驟是:
(1)找出系統(tǒng)中存在哪些約束。
(2)尋找突破這些約束的辦法。
(3)使企業(yè)的所有其他活動服從于第二步中提出的各種措施。
(4)具體實施第二步中提出的措施,使第一步中找出的約束環(huán)節(jié)不再是企業(yè)的約束。
(5)回到步驟1,別讓惰性成為約束,持續(xù)不斷地改善。
工程機械企業(yè)運用toc理論,就是運用opt的9條生產(chǎn)作業(yè)計劃制訂原則,即:
(1)不要平衡生產(chǎn)能力,而要平衡物流。opt認為生產(chǎn)能力的平衡實際是做不到的,必須在市場波動這個前提下追求物流平衡。所謂物流平衡就是使各個工序都與瓶頸環(huán)節(jié)同步,以求生產(chǎn)周期最短、在制品最少。
(2)非瓶頸資源的利用水平不是由自身潛力所決定,而是由系統(tǒng)的約束來決定。所謂約束即瓶頸(也稱瓶頸資源),是指實際生產(chǎn)能力小于或等于生產(chǎn)負荷的資源。這一類資源限制了整個企業(yè)產(chǎn)出的數(shù)量,其余的資源則為非瓶頸資源。
(3)資源的利用(utilization)和“活力” (activation)不是一碼事?!袄谩笔侵纲Y源應該利用的程度,“活力”是指資源能夠利用的程度;“利用”注重的是有效性,而“活力”注重的則是可行性。
(4)瓶頸損失1小時,相當于整個系統(tǒng)損失1小時。
(5)非瓶頸上節(jié)約開1小時,無實際意義,只是造成了相關設備的閑置,不能提高產(chǎn)銷率。因為瓶頸制約著產(chǎn)銷率。
(6)瓶頸制約了系統(tǒng)的產(chǎn)銷率和庫存。產(chǎn)銷率是單位時間內(nèi)生產(chǎn)出來并銷售出去的量,即通過銷售活動獲取金錢的速度;生產(chǎn)出來而賣不掉的產(chǎn)品,只能是庫存。
(7)轉運批量可以不等于1,而且在大多數(shù)情況下不應該等于加工批量。opt把在制品庫存分為兩種不同的批量形式,即轉運批量(指工序間運送一批零件的數(shù)量)和加工批量(指經(jīng)過一次調(diào)整準備所加工的同種零件的數(shù)量)。
(8)加工批量不是固定的,應該是隨時間而變化。
(9)優(yōu)先權只能根據(jù)系統(tǒng)的約束來設定,提前期是作業(yè)計劃的結果(不是預先設定的)。
toc運用到工程機械企業(yè)生產(chǎn)計劃時運算邏輯如圖4所示。
從圖4可以看出工程機械企業(yè)必須先進行能力配套,再進行物料配套,這樣才能真正提高存貨周轉率。瓶頸計劃是控制供應鏈生產(chǎn)節(jié)奏的關鍵,就像是音樂會的指揮。要提高存貨周轉率,那么瓶頸后不允許留取庫存,留取庫存就是降低存貨周轉率。瓶頸前必須有庫存,但必須控制量,過大也降低存貨周轉率。那么非瓶頸計劃要完全服從瓶頸計劃,要服從指揮。
工程機械企業(yè)的erp計劃只能通過mrp來解決物料齊套性,因而必須在mrp運行之前,先進行能力齊套約束檢查,從而保證計劃的可執(zhí)行性,這對于任何一家工程機械生產(chǎn)企業(yè)來講,都是非常重要的。
3.1.4物料需求計劃(mrp)
主生產(chǎn)計劃確認后,系統(tǒng)將會對主計劃運行mrp,系統(tǒng)根據(jù)整機部件的采購提前期,自動生成供應商的預測交貨計劃(forecast delivery schedule),該預測交貨計劃可以是滾動的,從而用以指導供應商的生產(chǎn)及配送計劃。而基于erp系統(tǒng),可以實現(xiàn)對交貨計劃的每天更新,確保供應商適時了解總裝廠的主計劃變化情況(如圖5所示)。
3.1.5工程機械行業(yè)生產(chǎn)主計劃運行模式
工程機械生產(chǎn)主計劃的來源有兩方面:一方面是銷售中心根據(jù)經(jīng)銷商反饋,制訂滾動的銷售計劃:一方面是銷售中心的緊急插單或進出口公司的銷售訂單,生產(chǎn)主計劃的準確與否,直接影響到采購計劃的準確程度,即配套供應商能否均衡生產(chǎn)。同時,主計劃不同時段計劃的對象不一樣,離當前時間越近,計劃的對象越具體,反之,計劃的對象往往是機型。
生產(chǎn)主計劃經(jīng)過產(chǎn)銷協(xié)同確認后,mrp根據(jù)材料明細清單,考慮庫存、已訂貨、在途物料,對主計劃內(nèi)容進行計算。此時,erp系統(tǒng)將一個滾動的送貨日程表給配送單位,送貨日程表是一個用于指導配送方計劃預測的依據(jù)。送貨日程表的時間可以是前細后粗,即前面明確到天,后面明確到周或月的格式。
根據(jù)生產(chǎn)累計提前期,生產(chǎn)主部門把主計劃轉為生產(chǎn)順序計劃(即上面的計劃行),明確了生產(chǎn)線的上線順序。
生產(chǎn)順序控制系統(tǒng) (sequence controlling system, 簡稱scs),根據(jù)生產(chǎn)線的上線順序,考慮到生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍和配送物料的配送節(jié)拍,生成jit配送指令。在jit配送指令中,可以明確送貨時間到分鐘,它的主要作用是用于指導配送執(zhí)行。
配送方根據(jù)配送指令送貨,總裝廠按配送指令收貨,減少收貨的動作,加快收貨處理的時間。
根據(jù)配送指令的收貨明細,可以形成供應商的開票明細,供應商根據(jù)開票明細,進行開票,形成應付賬款。
在生產(chǎn)執(zhí)行時,對生產(chǎn)進行報工,系統(tǒng)自動確認相關的人工和機器成本,與產(chǎn)品成本核算關聯(lián)。
整機生產(chǎn)完以后,憑erp系統(tǒng)中的發(fā)貨單,將產(chǎn)品發(fā)運給經(jīng)銷商,erp系統(tǒng)自動結轉銷售成本,財務根據(jù)發(fā)貨單,進行銷售開票,確認應收賬款。
3.2 生產(chǎn)排程
有了能力平衡,有了按照toc理論計算出的科學合理的生產(chǎn)計劃,應該很好了吧?其實不然,對于指導具體生產(chǎn)來說,這還是差得很遠?,F(xiàn)在我們以一個假想例子來說明。
erp系統(tǒng)計算出了一套生產(chǎn)作業(yè)計劃,即為所有生產(chǎn)資源安排工作的作業(yè)計劃?,F(xiàn)在,由一個有經(jīng)驗的車間老調(diào)度員來判斷這個erp計劃系統(tǒng)是否可以用的,他將如何做?
首先,他會逐一檢查每個工序的時間安排,看它們之間的次序和邏輯關系是否符合企業(yè)生產(chǎn)工藝的邏輯關系要求;其次,他會觀察這個計劃中對每個資源的安排是否合理,有沒有一個時間內(nèi)同時干兩件事沖突的情況發(fā)生;最后,他還要看在計劃時間內(nèi)物料能否及時供應。只有當他確認沒有這些問題之后,他才會認可:這個計劃已經(jīng)是一個“可行”的計劃了,也就是說,照此計劃一定可以完成生產(chǎn)任務。
但是,還有一個關鍵的事情,老調(diào)度員根據(jù)自己習慣的做法,手工制訂了一個作業(yè)計劃,他把這兩個計劃一對比,發(fā)現(xiàn)問題了。手工的計劃可以8個小時完成全部工作,而計算機的計劃需要9個小時?;蛘呤止び媱澘梢栽?:00完成而計算機的計劃要在9:00點完成。原因在于:計算機對某幾個工序的順序安排雖然可行但是不合理,而老調(diào)度員根據(jù)長期經(jīng)驗早已清楚此時安排工序應該哪個先、哪個后、哪些并行比較好,結果可以得到更短時間完成的計劃。這是一種優(yōu)化安排,而計算機沒有找到這種安排方法,所以計算機給出的是一個“可行”的,但是“不是最佳”的計劃。理想中計算機應自動計算出一個比手工計劃更好更優(yōu)化的排產(chǎn)方案結果,指導人如何工作。這樣的軟件才能體現(xiàn)出“企業(yè)資源計劃”的威力。否則,不能滿足最優(yōu)化排程的生產(chǎn)計劃,在企業(yè)生產(chǎn)中還是無法代替手工。
這個例子凸現(xiàn)出了一個世界性的關鍵技術瓶頸:一個生產(chǎn)過程可能有無窮多種“可行”的安排方式,但是必須從中找出一個“最優(yōu)”的計劃,即使不能達到最優(yōu),起碼要比人的手工計劃更優(yōu),這才是一套車間或工段可用的生產(chǎn)計劃,否則企業(yè)還是用不起來。
找出“可行”計劃的難度已經(jīng)很大,找出“優(yōu)化”計劃的難度更大。不僅要處理錯綜復雜的約束條件,還要從幾乎無窮多種滿足約束的可行方案中找到優(yōu)化排程方案。怎樣才能找到這種優(yōu)化的計劃?這是erp系統(tǒng)共同面對的真正瓶頸問題,沒有erp系統(tǒng)可以完全解決,企業(yè)自己只能開發(fā)出適合自己的生產(chǎn)排產(chǎn)模型,這需要根據(jù)企業(yè)的產(chǎn)品特點、生產(chǎn)節(jié)拍、交貨期、工藝路線、資源情況等條件,進行排產(chǎn),下達生產(chǎn)指令,使用哪些資源、加工時間及加工的先后順序,以獲得產(chǎn)品制造時間或成本的最優(yōu)化。
實際生產(chǎn)環(huán)境是變化的。加工路徑:在實際生產(chǎn)中,作業(yè)的加工路徑可能需要動態(tài)改變;隨機事件和擾動:比如設備損壞、加工操作失敗、原料短缺、加工時間/到達時間/交貨期的改變等;每個產(chǎn)品的生產(chǎn)批次的經(jīng)濟批量是不一樣的,新產(chǎn)品與老產(chǎn)品生產(chǎn)方式和時間都差距很大,把這些變化的toc約束因素也要考慮到生產(chǎn)排程模型中,這樣開發(fā)出的生產(chǎn)排程插件才能更加靈活實用。
3.3 配送管理
制訂了科學的生產(chǎn)計劃和排產(chǎn)計劃,但是,所有的單據(jù)靠人工輸入,數(shù)據(jù)輸入滯后1天的時間,導致信息不能jit。許多的信息要人工記錄,未能及時準確地進入系統(tǒng),沒有按照節(jié)拍來送貨,這個問題不解決,會極大地影響“生產(chǎn)計劃和制造管理”,其結果是系統(tǒng)和實際作業(yè)兩張皮,反過來會完全影響到mrp運算,計劃再科學,考慮再周全,也是無法指導整個生產(chǎn)體系的。因此,人工數(shù)據(jù)采集成為生產(chǎn)計劃的“瓶頸”。
裝配車間調(diào)度提前一天jit call計劃(裝配生產(chǎn)順序),配送方可以了解配送計劃。根據(jù)jit call,在配送前(通常是半天,視生產(chǎn)線節(jié)拍),配送方生成本次配送的明細(即配送指令單),按配送指令明細內(nèi)容,把貨送到指定的總裝工位??傃b車間根據(jù)配送,確認實際收貨數(shù)量,進行收貨,提高收貨處理速度。財務部門根據(jù)總裝確認的收貨明細,和供應商結算。
有了配送的管理,在生產(chǎn)執(zhí)行層面,大大簡化了倉庫管理人員、供應商和車間接收貨物人員在系統(tǒng)中的操作;在生產(chǎn)管理層面,建立了裝機順序、裝機順序下達、配送指令、配送指令收貨的一整套體系,優(yōu)化了總裝車間和內(nèi)部配送方及外部配送方的信息溝通,同時降低了裝機順序不可執(zhí)行的風險,從而徹底解決最后的“瓶頸”,提高了車間作業(yè)效率,降低了供應鏈存貨,有效保證了生產(chǎn)計劃在執(zhí)行層面的操作性、準確性和及時性(參見圖6)。
綜上所述,對于工程機械行業(yè)的生產(chǎn)計劃管理,目前很難有成熟的erp系統(tǒng)完全滿足這種多品種小批量、產(chǎn)品工藝復雜、生產(chǎn)計劃靈活多變、典型離散制造的特點,解決工程機械行業(yè)的生產(chǎn)計劃管理這些難題,必須根據(jù)toc約束理論,結合企業(yè)自身實際和所選erp軟件,開發(fā)必要的增強插件,逐一解決各環(huán)節(jié)的“瓶頸”,彌補erp系統(tǒng)不足,增強生產(chǎn)計劃管理的科學性和合理性使企業(yè)快速響應市場需求,提升企業(yè)核心競爭能力。
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