從批次追溯到單件追溯：產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)升級方案探討

朱 鐵

(上海交通大學(xué),上海200030)

由“踏板門”事件引起的豐田汽車召回浪潮使人們對于汽車安全的關(guān)注空前強(qiáng)烈,也使得“召回”成了當(dāng)下流行語之一。本文將要討論的是有關(guān)“召回”制度的基礎(chǔ)——產(chǎn)品可追溯性的話題。當(dāng)一個汽車生產(chǎn)企業(yè)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)銷售到市場上的汽車出現(xiàn)質(zhì)量問題而需要召回時,正是憑借生產(chǎn)過程中建立起來的可以追溯的信息將問題汽車一一召回進(jìn)行維修或零配件更換的。這種追溯不僅僅限于汽車總裝廠,而是貫穿汽車行業(yè)的整個供應(yīng)鏈的[1]。因此,擁有適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品可追溯性系統(tǒng),是處于汽車產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈上的零配件制造商的必備條件之一。2007年,T公司在為歐洲某著名汽車制造商B集團(tuán)開發(fā)車載顯示器產(chǎn)品時,就遇到了這方面的挑戰(zhàn)。

1 T公司概況和面臨的挑戰(zhàn)

T公司是一家以液晶顯示器為主營業(yè)務(wù)的生產(chǎn)企業(yè),其生產(chǎn)能力覆蓋了從面板制造到零配件組裝的全部顯示器模組生產(chǎn)工藝。在2007年之前,手機(jī)顯示器占T公司出貨總量的90%以上,少部分的車載顯示器也是出貨給汽車總裝廠的 1級供應(yīng)商(Tier 1 Supp lier),顯示器被安裝在某個汽車部件(如車載音響或儀表盤)上,然后再出貨給總裝廠,所以從整個供應(yīng)鏈上講,T公司是2級甚至是3級供應(yīng)商。因此,T公司的產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)是基于生產(chǎn)手機(jī)顯示器的大批量生產(chǎn)、批次(lot)追溯的需求而設(shè)計(jì)建立的。在這樣的系統(tǒng)中生產(chǎn)過程中的信息都是針對整個批次進(jìn)行記錄的,一個批次所包括的產(chǎn)品數(shù)量在400～2 000。

在流水生產(chǎn)線上,產(chǎn)品依次通過各個工站,當(dāng)一個批次的所有產(chǎn)品都完成了某個工站的加工工作時,該批次產(chǎn)品在該工站的加工信息就應(yīng)被采集。如圖1所示,lot A中最后一件產(chǎn)品A 1經(jīng)過了工站1,此時工站1的操作員通過無線掃描槍采集lot A的在工站1的加工信息,包括操作員工號、加工設(shè)備編號和所使用的原材料的批號(lot ID)等。顯然,如果在一個批次產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中,所有相關(guān)信息都保持一致,信息的記錄對該批次中的每件產(chǎn)品都有效；而如果在生產(chǎn)過程中某個信息發(fā)生了變化,如當(dāng)同一個批次產(chǎn)品的生產(chǎn)還未結(jié)束時,所使用的原材料批號發(fā)生了變更,則系統(tǒng)只能記錄這個批次產(chǎn)品使用了2個不同批次的原材料和相應(yīng)批號,但無法精確記錄某件產(chǎn)品具體使用的是哪個批號的原材料。雖然這個系統(tǒng)不盡完善,但它能夠滿足手機(jī)顯示器生產(chǎn)的要求,同樣能夠滿足T公司作為汽車零配件2級、3級供應(yīng)商的要求。

圖1 批次追溯信息采集模型

2007年,B集團(tuán)與T公司洽談合作事宜,要求T公司為其將在2009年正式投產(chǎn)的新車開發(fā)車載信息顯示中心。B集團(tuán)明確提出要求,要使用一條專門的生產(chǎn)線為其生產(chǎn),同時要滿足在此生產(chǎn)線能混合生產(chǎn)2個不同尺寸4種型號共8個系列的產(chǎn)品。同時,此產(chǎn)品將在T公司直接裝配好與儀表盤的接口部分,如果開發(fā)成功,T公司將首次作為1級供應(yīng)商直接出貨給B集團(tuán)的汽車總裝廠。

B集團(tuán)在世界汽車行業(yè)的地位舉足輕重,在歐洲更是處于領(lǐng)導(dǎo)地位。如果此項(xiàng)目能夠洽談成功并最終順利投產(chǎn),其他歐洲汽車公司將會不請自來,T公司也將一躍成為1級汽車零部件供應(yīng)商。前景雖然美好,但面臨的困難也是巨大的,其中之一就是要對產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)進(jìn)行升級——從目前的批次追溯升級到單件追溯,也就是操作員每次完成一件產(chǎn)品的加工后都需要把該工站上的加工信息采集到系統(tǒng)中,如圖2所示。實(shí)現(xiàn)單件追溯后,對于出貨的每一件產(chǎn)品,T公司均能通過該產(chǎn)品的唯一身份標(biāo)志追溯到該產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所涉及的有關(guān)材料、設(shè)備、工藝和生產(chǎn)員工等全部信息。

圖2 單件追溯信息采集模型

2 可追溯系統(tǒng)升級方案

在可追溯系統(tǒng)的升級過程中,可能涉及T公司信息系統(tǒng)主要有2個,一個是基于SUN Unix(美國SUN公司持有版權(quán)的操作系統(tǒng))平臺開發(fā)的生產(chǎn)相關(guān)物料信息管理系統(tǒng)MFG(Manufacturing),是T公司物料需求計(jì)劃(M aterial Requirement Planning,MRP)系統(tǒng)的核心；另一個是基于W indow s(美國微軟公司持有版權(quán)的操作系統(tǒng))平臺開發(fā)的生產(chǎn)線信息管理系統(tǒng)SFC(Shop Floor Control),主要用于即時收集生產(chǎn)相關(guān)信息(包括物料耗用信息)。二者中直接面向生產(chǎn)線的是SFC系統(tǒng),生產(chǎn)線通過無線掃描槍即時掃描生產(chǎn)相關(guān)信息并發(fā)送給SFC,SFC系統(tǒng)整合并存儲數(shù)據(jù)的同時,定期將有關(guān)物料耗用的信息打包傳送給M FG系統(tǒng)。由此可見,SFC系統(tǒng)是T公司實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可追溯性的關(guān)鍵,產(chǎn)品生產(chǎn)相關(guān)信息的采集都是通過這個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。但在升級該系統(tǒng)的同時,必須兼顧SFC和M FG兩個系統(tǒng)的信息交換問題,為此先后考慮過3種解決方案。

2.1 每件產(chǎn)品單獨(dú)作為一個批次

前面提到過,T公司是以批次為單位記錄產(chǎn)品信息的。為了準(zhǔn)確記錄每件產(chǎn)品的相關(guān)信息,一個容易想到的方案就是維持所有操作方式不變,只需將每個批次所包括的產(chǎn)品數(shù)量由介于400～2 000直接減少為1就可。此種做法看上去對原有系統(tǒng)沖擊最小,而且可以達(dá)到系統(tǒng)升級的目的。在與B集團(tuán)合作項(xiàng)目研發(fā)的最初幾個月采用的就是這種做法。

但隨著項(xiàng)目的不斷進(jìn)行,樣品生產(chǎn)的數(shù)量逐漸增加,這一做法的弊端也慢慢顯現(xiàn)了出來。首先是批號資源的問題。每個批次的產(chǎn)品都有一個特定的編號,即批號。T公司的批號是M FG系統(tǒng)根據(jù)工單自動分配的,是SFC和M FG兩個系統(tǒng)交換信息的橋梁?，F(xiàn)有的批號是一個包括1個字母和7個數(shù)字的字符串,受批號命名規(guī)則的限制,每個生產(chǎn)周最多可以有10 000個不同的批號。如果為B集團(tuán)生產(chǎn)的每件產(chǎn)品都占有1個批號的話,根據(jù)B集團(tuán)給出的該產(chǎn)品的市場預(yù)測,僅此產(chǎn)品的生產(chǎn)每周就將占用5 000個批號,這將造成其他產(chǎn)品無批號可用的局面。同時,這種做法也將導(dǎo)致系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)量是原來的400倍以上,雖然SFC系統(tǒng)可以應(yīng)對,通過硬件升級MFG也可以滿足要求,但整個系統(tǒng)運(yùn)行的速度和穩(wěn)定性將會受到影響。

2.2 采用虛擬批號

針對批號資源不足的問題有2種應(yīng)對策略,一種是改變批號命名規(guī)則使其擴(kuò)容,一種是采用虛擬批號。

要使批號擴(kuò)容,增加批號的位數(shù)或者在不增加位數(shù)的前提下允許使用更多的字母都是可以考慮的。不過這個做法的實(shí)質(zhì)與2.1中所述的方法相同,仍然是每件產(chǎn)品單獨(dú)占用1個批號,所以也會使系統(tǒng)需要處理的信息量大幅增加。另外更加重要的是,批號在一個企業(yè)的MRP系統(tǒng)中的地位是舉足輕重的,它的命名規(guī)則的改變涉及到其他若干相關(guān)系統(tǒng)的改變,所需投入的人力、物力和產(chǎn)生的影響都難以估量；在本案例中,還涉及到的一個問題是T公司的M FG系統(tǒng)是10年前開發(fā)的,已經(jīng)無法找到原來負(fù)責(zé)開發(fā)該系統(tǒng)的供應(yīng)商來進(jìn)行系統(tǒng)升級,而任何企業(yè)都不愿意承受重新找一個供應(yīng)商來做這一工作所帶來的風(fēng)險,所以增加批號容量這條路并不可行。

而所謂采用虛擬批號,是指在生產(chǎn)過程中維持現(xiàn)有的批次數(shù)量(400～2 000)不變,同時為每件產(chǎn)品配置一個虛擬的號碼作為生產(chǎn)信息采集的媒介,也就是在采集信息的時候讓虛擬號碼充當(dāng)批次號碼的作用,讓一件產(chǎn)品的所有生產(chǎn)信息與此號碼掛鉤,再將此號碼與該產(chǎn)品所屬的批次號碼掛鉤,這樣,一個完整的追溯鏈就建立起來了。因?yàn)樗械纳a(chǎn)信息采集均在SFC系統(tǒng)中完成,所以這個虛擬的號碼只在SFC中使用,SFC在向M FG打包傳送物料消耗信息之前,需要將整個批次中每件產(chǎn)品的信息匯總在一起,最后以批號的名義一次性發(fā)送出去。這樣的處理過程能夠滿足可追溯性系統(tǒng)的升級需求,同時避免了目前MFG系統(tǒng)的限制,對系統(tǒng)軟、硬件升級的要求大大降低了。

2.3 建立獨(dú)立的信息記錄系統(tǒng)

當(dāng)然,另外一個可以考慮的解決方案就是針對客戶單件追溯的特殊需求,建立一個獨(dú)立的信息記錄系統(tǒng)。這樣做最大的好處在于沒有原有系統(tǒng)的種種限制,可以完全根據(jù)客戶的要求重新設(shè)計(jì),同時可以利用這個機(jī)會總結(jié)原有系統(tǒng)使用過程中發(fā)現(xiàn)的問題,使得新的系統(tǒng)更加完善。如果企業(yè)當(dāng)前的信息系統(tǒng)與新的要求相距甚遠(yuǎn),無法通過升級來滿足要求,這種做法可能是唯一的選擇。

重新建立一個系統(tǒng)的投入顯然是巨大的,無論是資金成本還是人力資源。另外,需要注意的是即使只準(zhǔn)備將新的系統(tǒng)應(yīng)用于部分有此需求的產(chǎn)品,不考慮用新的系統(tǒng)完全替代原系統(tǒng),新系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)的銜接仍然是需要考慮的重點(diǎn),例如前文中提到的向M FG系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)的問題。

3 系統(tǒng)升級的實(shí)施

經(jīng)過對客戶需求和現(xiàn)有系統(tǒng)的仔細(xì)分析和研究,T公司最終決定采用虛擬批號的處理方式。圖3為升級后的生產(chǎn)信息采集系統(tǒng)工作原理示意圖。

圖3 升級后生產(chǎn)信息采集系統(tǒng)工作原理示意圖

由圖3中可見,每個工站上都設(shè)有一個數(shù)據(jù)采集終端(Data Collection Terminal,DCT),每個終端的串行通信協(xié)議(Universal Serial Bus,USB)端口上連接了一把掃描槍,產(chǎn)品按照工藝流程依次經(jīng)過每一個工站時,該工站的操作人員掃描貼附在該產(chǎn)品上面的條形碼得到該產(chǎn)品的虛擬批號,之后再利用掃描或鍵盤輸入的方式采集物料和工藝參數(shù)等信息,完成一件產(chǎn)品的信息收集工作,如圖4所示。一件產(chǎn)品的信息采集完成后,DCT便將該組信息傳送到信息接收終端,編譯后匯總到DCT服務(wù)器,此時便可以通過實(shí)時追蹤客戶端程序監(jiān)控生產(chǎn)的進(jìn)行了。當(dāng)然,服務(wù)器同時會將信息存入數(shù)據(jù)庫、也會定期將已經(jīng)完成整個批次生產(chǎn)的產(chǎn)品信息打包發(fā)送給MFG系統(tǒng)。

圖4 操作員正在手持產(chǎn)品進(jìn)行信息采集

這個過程中有2個問題需要說明。

(1)虛擬批號的引入。在改進(jìn)后的SFC系統(tǒng)中,虛擬批號扮演了原來批次號碼的重要角色,那么虛擬批號應(yīng)該如何編制呢？理論上說,這個號碼可以簡單地采用流水號的方式編制,只要在這些流水號與批號之間建立起對應(yīng)關(guān)系、滿足可追溯的要求就可以了。在此項(xiàng)目的實(shí)際操作過程中,T公司的供應(yīng)商在制造顯示器基板過程中會利用激光刻蝕的手段在每一塊基板上刻蝕出一個10位的二維碼,二維碼與產(chǎn)品是一一對應(yīng)關(guān)系,且永遠(yuǎn)不會重復(fù),故可以直接利用這個10位編碼作為虛擬批號,同一個號碼可以直接追溯到前道工藝產(chǎn)品的可追溯性大大加強(qiáng)了。最終出貨時,此編碼一般以條形碼或二維碼的形式打印成品標(biāo)簽上,作為追溯的依據(jù)。至于虛擬批號與批號之間關(guān)系的建立是在引入虛擬編號的工站直接利用該工站的DCT完成的,這項(xiàng)工作稱為批次拆解(Lot Sp lit)。

(2)DCT終端的引入。T公司原有的信息采集終端是無線掃描槍,而DCT是有線終端,為什么要做這樣的轉(zhuǎn)換呢？原來,無線掃描槍要求操作員手持掃描槍進(jìn)行人機(jī)互動操作,在可追溯系統(tǒng)升級之前,所有信息是按批次掃描的,工作量并不大,可以安排專門的操作員來完成這項(xiàng)工作；但在新系統(tǒng)中,工作量大大增加,不可能在每個工站都設(shè)專人負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸入,所以數(shù)據(jù)的采集只能由工位上的操作員用最簡單的操作來完成,并由系統(tǒng)來保證數(shù)據(jù)的實(shí)時和準(zhǔn)確,這就不可避免地導(dǎo)致單件產(chǎn)品生產(chǎn)時間的增加、效率下降。為了盡量減少這種損失,動作合并勢在必行[2],于是考慮將掃描槍懸掛起來,從而釋放員工的雙手,讓員工在搬運(yùn)產(chǎn)品至下一個工位的過程中完成信息采集的工作,因此最終選擇了DCT終端配合有線懸掛掃描槍的組合。當(dāng)然,做了這樣的轉(zhuǎn)換之后,編譯服務(wù)器也需要進(jìn)行升級。

完成上述升級后,T公司的產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)滿足了B客戶的要求,所開發(fā)的產(chǎn)品也于2009年4月正式量產(chǎn)。目前,新系統(tǒng)已經(jīng)成功推廣到T公司其他有單件追溯要求的生產(chǎn)線上。

4 結(jié) 語

在汽車市場競爭日益激烈的今天,質(zhì)量是生產(chǎn)制造企業(yè)獲得長期利潤的法寶,豐田事件再次說明了這一點(diǎn)。而為了保證產(chǎn)品質(zhì)量,越來越多的企業(yè)都認(rèn)識到,提高產(chǎn)品的可追溯性是關(guān)鍵要素之一,也是提高客戶信任度的有效手段[3]。T公司對產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)升級的案例提供了這方面的寶貴經(jīng)驗(yàn),相信許多中小企業(yè)都會面臨類似的挑戰(zhàn),在進(jìn)行舊系統(tǒng)改造過程中也會遇到相同的問題,希望T公司“虛擬批號”的解決方案能帶給大家有益的啟示。

當(dāng)然,這方面的探索還在不斷進(jìn)行,各種新的解決方案也不斷涌現(xiàn),其中,無線射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術(shù)在汽車流水線上的應(yīng)用為產(chǎn)品可追溯性的實(shí)現(xiàn)提供了極大便利[4]。T公司也準(zhǔn)備在最新為B客戶開發(fā)的生產(chǎn)線上嘗試采用RFID技術(shù),目前新系統(tǒng)正在籌建過程中。

[1] 武漢海川科技發(fā)展有限公司.海川汽車零部件行業(yè)追溯系統(tǒng)解決方案[EB/OL].(2010-03-16)[2010-04-23].http：//blog.sina.com.cn/s/blog_660e769f0100h3w l.htm l.

[2] Suzaki Kiyoshi.The new manu facturing challenge[M].New York：The Free Press,1987：20.

[3] 北京高立開元數(shù)據(jù)有限公司.零部件的標(biāo)識和可追溯性[EB/OL].(2009-03-02)[2010-04-23].http：//www.mm.vogel.com.cn/ShowA rticle.asp？A rticleID=13054.

[4] 北京精誠智博科技有限公司.汽車整車流水線RFID條碼組裝與質(zhì)量追溯系統(tǒng)解決方案[EB/OL].(2007-11-19)[2010-04-23].http：//solution.rfid#/200711/5011.html.