制造企業(yè)生產(chǎn)平衡管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用

王道強(qiáng)，蘇元珠，張秀華

徐州中材裝備重型機(jī)械公司主要承擔(dān)水泥機(jī)械制造工作，產(chǎn)品主要分為五大類(lèi)，即立式輥磨、輥壓機(jī)、冷卻機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、管磨機(jī)等。產(chǎn)品產(chǎn)量由每年50臺(tái)左右增長(zhǎng)到目前每年生產(chǎn)120臺(tái)左右，產(chǎn)值和產(chǎn)量翻了一倍以上。為提高公司管理水平，適應(yīng)公司快速發(fā)展的需要，公司自主開(kāi)發(fā)了一套制造企業(yè)生產(chǎn)平衡管理系統(tǒng)軟件，解決了以單件小批量生產(chǎn)為生產(chǎn)特點(diǎn)的企業(yè)，承擔(dān)大批量、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)任務(wù)的生產(chǎn)管理問(wèn)題。

1 問(wèn)題的提出

隨著公司產(chǎn)品種類(lèi)不斷增多和產(chǎn)量不斷增加，生產(chǎn)管理部門(mén)一項(xiàng)重要工作就是進(jìn)行生產(chǎn)平衡，通過(guò)對(duì)公司生產(chǎn)進(jìn)行分析，生產(chǎn)的不平衡主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）任務(wù)量的不平衡

公司的生產(chǎn)模式為訂單式生產(chǎn)，但水泥機(jī)械的需求極不穩(wěn)定，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)某時(shí)間段任務(wù)特別多，而另一個(gè)時(shí)間段任務(wù)相對(duì)較少的現(xiàn)象，造成任務(wù)量不平衡。

（2）產(chǎn)品的不平衡

由于用戶(hù)的需求不同，公司在承接訂單的時(shí)候，經(jīng)常出現(xiàn)某個(gè)時(shí)間段單一產(chǎn)品過(guò)多，另一個(gè)產(chǎn)品很少的現(xiàn)象。由于公司的生產(chǎn)工藝布置是按年生產(chǎn)幾條線(xiàn)進(jìn)行工藝布置，所以經(jīng)常出現(xiàn)某一個(gè)工藝線(xiàn)上產(chǎn)品堆積，另一個(gè)工藝線(xiàn)上無(wú)產(chǎn)品的現(xiàn)象。

（3）交貨期的不平衡

水泥工業(yè)的快速發(fā)展促使用戶(hù)一旦資金到位，就希望在最短的時(shí)間、用最快的速度把水泥生產(chǎn)線(xiàn)建成。滿(mǎn)足用戶(hù)需求就是我們追求的工作目標(biāo)，但如需要在較短的時(shí)間內(nèi)交貨，給公司帶來(lái)的是“時(shí)間短、任務(wù)重”的局面。例如：2010年公司承擔(dān)的“江蘇亞隆TRMS40.4立式輥磨”項(xiàng)目，交貨期一般為4～5個(gè)月，而用戶(hù)要求的交貨期僅為2個(gè)月。

（4）設(shè)備的不平衡

公司生產(chǎn)方式多以訂單式生產(chǎn)為主，由于客戶(hù)需求的多樣性導(dǎo)致許多集約式、流水線(xiàn)式生產(chǎn)方式無(wú)法組織實(shí)施。特別是一些老的國(guó)有企業(yè)，機(jī)床設(shè)備與當(dāng)前的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不配套，企業(yè)長(zhǎng)期技改都是在原有的設(shè)備主線(xiàn)基礎(chǔ)上添置，企業(yè)設(shè)備工序不平衡、工序銜接一直是企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。

正是由于任務(wù)量的不平衡、產(chǎn)品的不平衡、交貨期的不平衡，使得公司的機(jī)床設(shè)備經(jīng)常處在不平衡狀態(tài)，如：當(dāng)回轉(zhuǎn)窯和管磨機(jī)產(chǎn)品過(guò)度集中時(shí)，自動(dòng)焊機(jī)床、筒體加工機(jī)床、滾齒機(jī)就無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，而鏜床等設(shè)備任務(wù)量不足；當(dāng)立式輥磨、輥壓機(jī)產(chǎn)品過(guò)度集中時(shí)，鏜床、鏜銑床就無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，而自動(dòng)焊機(jī)床、筒體加工機(jī)床任務(wù)量不足。

（5）人員的不平衡

設(shè)備的不平衡帶來(lái)的是人員的不平衡。

（6）大型鑄煅件供貨不平衡

公司所承擔(dān)的產(chǎn)品，每種產(chǎn)品都需要大型鑄煅件，由于公司沒(méi)有大型鑄鍛件毛坯制作能力，大型鑄煅件毛坯主要靠外部協(xié)作，大型鑄煅件毛坯質(zhì)量、交貨時(shí)間一旦出現(xiàn)問(wèn)題，公司所有的生產(chǎn)計(jì)劃就必須重新編制。

如何對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，解決生產(chǎn)過(guò)程中由以上原因造成的不平衡？過(guò)去僅靠人工對(duì)設(shè)備、工序生產(chǎn)量進(jìn)行平衡，已完全不能滿(mǎn)足不斷變化的市場(chǎng)要求。同時(shí)，由于人工生產(chǎn)平衡靠的是個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)平衡失誤，一方面造成一些工序及機(jī)床超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)也滿(mǎn)足不了交貨要求，另一方面一些工序及機(jī)床卻無(wú)任務(wù)可承擔(dān)，產(chǎn)能過(guò)剩，企業(yè)負(fù)擔(dān)增加。

為解決上述問(wèn)題，項(xiàng)目實(shí)施小組對(duì)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的企業(yè)管理進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)企業(yè)采用的“企業(yè)資源規(guī)劃”（簡(jiǎn)稱(chēng)ERP）難以適應(yīng)國(guó)內(nèi)鑄鍛件、鋼板等原材料質(zhì)量不穩(wěn)定、企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備高效運(yùn)轉(zhuǎn)缺少必要保證、用戶(hù)隨時(shí)變更技術(shù)要求等不確定因素，使得企業(yè)的生產(chǎn)制造很難達(dá)到精益生產(chǎn)、敏捷制造、事前計(jì)劃、事中控制，因此，開(kāi)發(fā)適應(yīng)本公司的“計(jì)算機(jī)生產(chǎn)平衡管理系統(tǒng)”勢(shì)在必行。

2 軟件開(kāi)發(fā)的思路

根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、生產(chǎn)組織復(fù)雜的特點(diǎn)，我們結(jié)合市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品分期交貨的要求，分析并提出解決生產(chǎn)瓶頸問(wèn)題的思路和辦法，本著做好計(jì)劃量化到工序、同步推進(jìn)、實(shí)施產(chǎn)能最大化的原則，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)組織的工序驗(yàn)收控制點(diǎn)、生產(chǎn)計(jì)劃平衡點(diǎn)、庫(kù)存調(diào)控能力等現(xiàn)實(shí)狀況，組織進(jìn)行生產(chǎn)平衡管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。

根據(jù)人工平衡生產(chǎn)原理，根據(jù)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況、人員配置等情況制定各工序及設(shè)備承擔(dān)任務(wù)的上下預(yù)警線(xiàn)，即按合同交貨期排定的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行計(jì)算機(jī)分揀，并將每天、每月或后續(xù)幾個(gè)月的本工序及本設(shè)備承擔(dān)的任務(wù)進(jìn)行合并，和任務(wù)警戒線(xiàn)進(jìn)行比對(duì)，在上下警戒線(xiàn)之間的，顯示該工序或設(shè)備任務(wù)正常，高于警戒線(xiàn)的表示生產(chǎn)任務(wù)超出能力，需進(jìn)行分解，低于警戒線(xiàn)的表示任務(wù)量不足，需進(jìn)行補(bǔ)充。任務(wù)警戒線(xiàn)由生產(chǎn)管理部門(mén)根據(jù)各工序及機(jī)床人員技能、設(shè)備能力等設(shè)定，當(dāng)人員及設(shè)備的狀態(tài)發(fā)生變化，警戒線(xiàn)由生產(chǎn)計(jì)劃人員進(jìn)行調(diào)整，其余的所有過(guò)程由計(jì)算機(jī)承擔(dān)，相關(guān)人員根據(jù)自己的權(quán)限，隨時(shí)查閱顯示當(dāng)天、當(dāng)月或隨后一段時(shí)間各工序或機(jī)床的生產(chǎn)情況，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，以確保各工序及機(jī)床之間的銜接，同時(shí)提醒部門(mén)對(duì)超出工序預(yù)警線(xiàn)的計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整或采取必要措施，以保證工序平衡，確保各工序協(xié)調(diào)生產(chǎn)，保證最終產(chǎn)品按計(jì)劃產(chǎn)出。

同時(shí)為了系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展，該系統(tǒng)還增加了設(shè)備管理接口、人員及工資管理接口及技術(shù)資料管理接口等。

3 開(kāi)發(fā)步驟

3.1 建立數(shù)據(jù)庫(kù)

（1）建立零部件信息數(shù)據(jù)庫(kù)

將企業(yè)生產(chǎn)的所有產(chǎn)品圖紙即圖號(hào)作為唯一編碼，編制企業(yè)零部件數(shù)據(jù)庫(kù)，每一張圖紙都對(duì)應(yīng)到編碼上，每一個(gè)編碼應(yīng)包含圖號(hào)、名稱(chēng)、每臺(tái)產(chǎn)品數(shù)量、材質(zhì)等基本信息，如圖號(hào)可以進(jìn)行分解用不同工序完成，分解后的序號(hào)也進(jìn)行標(biāo)識(shí)，便于數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)。

當(dāng)企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)及時(shí)調(diào)整更新，以確保最終當(dāng)期生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)入平衡系統(tǒng)。

（2）建立生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)庫(kù)

根據(jù)市場(chǎng)部簽訂的合同訂單，制定生產(chǎn)中各部件的完成時(shí)間節(jié)點(diǎn)。同時(shí)根據(jù)技術(shù)部提供的技術(shù)要求，制定各部件完成的流程。生產(chǎn)計(jì)劃人員根據(jù)兩個(gè)部門(mén)提供的信息，編制生產(chǎn)的中期計(jì)劃及各項(xiàng)目的零部件詳細(xì)計(jì)劃，對(duì)零部件工藝、流程、機(jī)床的完成時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行確定。

將所有合同訂單中所提供的零部件完成計(jì)劃進(jìn)行匯總，形成生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)庫(kù)，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理，只要給出合同號(hào)、圖號(hào)、工序名稱(chēng)、生產(chǎn)起始時(shí)間等任何一個(gè)搜索條件，可以搜索到每一個(gè)零件的流程及完成時(shí)間節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也可以搜索到每道工序及機(jī)床在某一時(shí)間段完成的零部件種類(lèi)、數(shù)量、完成時(shí)間及工藝順序。

（3）建立機(jī)床工時(shí)或工序時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)

對(duì)當(dāng)前承擔(dān)的所有產(chǎn)品的零部件，編制所需經(jīng)過(guò)的工序，同時(shí)每個(gè)工序應(yīng)對(duì)應(yīng)到實(shí)際完成的時(shí)間或工時(shí)。工時(shí)或完成時(shí)間應(yīng)和后續(xù)設(shè)定上、下界限統(tǒng)一，便于后續(xù)生產(chǎn)平衡工序。

企業(yè)新增設(shè)備時(shí)應(yīng)及時(shí)添加相應(yīng)的工時(shí)信息。

（4）設(shè)定機(jī)床工時(shí)或工序時(shí)間界限

企業(yè)根據(jù)設(shè)備及工序資源制定當(dāng)期工時(shí)或時(shí)間界限，該界限的設(shè)定會(huì)直接影響到后續(xù)平衡結(jié)果。界限設(shè)定可以按照前期時(shí)間完成情況進(jìn)行制定，也可按現(xiàn)有狀況進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算依據(jù)應(yīng)和工時(shí)或時(shí)間進(jìn)行對(duì)應(yīng)。界限分為上界限和下界限。上界限是指所有設(shè)備及人員工作達(dá)到飽和狀態(tài)所能達(dá)到的最大工作量。下界限是基本滿(mǎn)足現(xiàn)有設(shè)備和人員工作，同時(shí)工作比較容易完成的工作量。

人員、設(shè)備情況發(fā)生改變，界限應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，使平衡結(jié)果貼近現(xiàn)實(shí)。

3.2 生產(chǎn)平衡管理系統(tǒng)功能框圖

系統(tǒng)以功能框圖進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以生產(chǎn)計(jì)劃為輸入，以平衡結(jié)果為輸出（圖1）。

3.3 生產(chǎn)平衡管理系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)部提供的合同，制定企業(yè)的中期計(jì)劃（圖2），對(duì)企業(yè)當(dāng)月及后續(xù)幾個(gè)月的生產(chǎn)進(jìn)行安排，與生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行粗略評(píng)估，以確定具體合同按期完成的可行性。

（2）技術(shù)部門(mén)提供圖紙目錄、加工工藝等技術(shù)文件，確定每個(gè)零部件完成的具體時(shí)間，以滿(mǎn)足交貨期為最終點(diǎn)，排定每個(gè)機(jī)床及工序完成時(shí)間節(jié)點(diǎn)，形成詳細(xì)的作業(yè)計(jì)劃。

（3）將詳細(xì)計(jì)劃導(dǎo)入到中期計(jì)劃，形成詳細(xì)的生產(chǎn)計(jì)劃（圖3）。

（4）生產(chǎn)計(jì)劃和“計(jì)算機(jī)生產(chǎn)平衡管理系統(tǒng)”鏈接在一起，直接輸出平衡結(jié)果（圖4）。

（5）對(duì)平衡結(jié)果進(jìn)行處理

a生產(chǎn)管理部門(mén)根據(jù)市場(chǎng)部門(mén)提供的合同形成中期計(jì)劃，并根據(jù)技術(shù)部門(mén)提供的圖紙編制生產(chǎn)計(jì)劃，將生產(chǎn)計(jì)劃導(dǎo)入系統(tǒng)，由系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行平衡，顯示平衡結(jié)果。

b超出上限時(shí)，生產(chǎn)部門(mén)及時(shí)調(diào)整機(jī)床、工序、外協(xié)作業(yè)等生產(chǎn)計(jì)劃，或采取加班等相應(yīng)措施，以保證按時(shí)間節(jié)點(diǎn)完成任務(wù)。

c低于下限時(shí)，任務(wù)量不足，生產(chǎn)部門(mén)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，將后續(xù)的合同的各零部件完成時(shí)間節(jié)點(diǎn)提前，調(diào)整人員及機(jī)床配置及班次，或通報(bào)市場(chǎng)部提出合同簽訂方向（圖5）。

（6）預(yù)留后續(xù)開(kāi)發(fā)接口

在“計(jì)算機(jī)生產(chǎn)平衡管理系統(tǒng)”中預(yù)留了“內(nèi)部管理系統(tǒng)”接口，增加與生產(chǎn)相關(guān)的設(shè)備管理、人員管理、工資管理等功能。

4 結(jié)語(yǔ)

生產(chǎn)平衡管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)采用了看板式管理、計(jì)劃的量化管理、計(jì)劃的二級(jí)平衡管理、未完工檢索、模糊查詢(xún)等生產(chǎn)組織方式，有力促進(jìn)了生產(chǎn)效率的提高。

該系統(tǒng)從精益生產(chǎn)的角度，控制計(jì)劃實(shí)施到工序，并設(shè)置了工序的上線(xiàn)、下線(xiàn)，及計(jì)劃執(zhí)行部門(mén)總計(jì)劃量的上線(xiàn)及下線(xiàn)，本著以人為本、滿(mǎn)足市場(chǎng)的原則，該系統(tǒng)使生產(chǎn)組織既滿(mǎn)足各崗位職工生產(chǎn)生活的要求，也滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)企業(yè)交貨的要求。

該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和使用，使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到了提高，由于提前預(yù)判生產(chǎn)及設(shè)備瓶頸，提前采取措施，調(diào)整各生產(chǎn)元素，保證了生產(chǎn)流程順暢。同時(shí)，企業(yè)的合同履約率明顯提高，降低了生產(chǎn)管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了生產(chǎn)環(huán)節(jié)的等待時(shí)間，降低了管理成本，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了合同按時(shí)履約，同時(shí)為企業(yè)下一步技改及生產(chǎn)流程改革提供了依據(jù)。

該系統(tǒng)可推廣應(yīng)用于大型機(jī)械制造或生產(chǎn)批量較小的機(jī)械制造企業(yè)，同時(shí)也可用于設(shè)備種類(lèi)及數(shù)量比較大、工序銜接比較復(fù)雜的其他領(lǐng)域企業(yè)，有較高的推廣價(jià)值?！?/p>