中小型制造企業(yè)生產(chǎn)異常管理系統(tǒng)的應(yīng)用研究

董 鵬*，孔令夷

(1.卡萊(梅州)橡膠制品有限公司 計劃部，廣東 梅州 514759;2.西安郵電大學 管理工程學院，西安 710061)

中小型制造企業(yè)生產(chǎn)異常管理系統(tǒng)的應(yīng)用研究

董 鵬1*，孔令夷2

(1.卡萊(梅州)橡膠制品有限公司 計劃部，廣東 梅州 514759;2.西安郵電大學 管理工程學院，西安 710061)

針對中小型制造企業(yè)生產(chǎn)異常不能及時反饋和處理，以及生產(chǎn)效率和交貨期等難以管控的現(xiàn)狀，設(shè)計了一套對生產(chǎn)過程進行控制的可行性方案，構(gòu)建了一種可支持車間生產(chǎn)異常事件信息實時采集、快速分析、趨勢預判和綜合查詢的信息管理系統(tǒng)，全面提高了中小型制造企業(yè)對生產(chǎn)異常情況處理的及時性、有效性，實現(xiàn)了處理的規(guī)范化、標準化和信息化，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。

中小型制造企業(yè);生產(chǎn)異常;異常管理系統(tǒng);異常診斷;異常分析

企業(yè)管理包括對企業(yè)正常運行的維持和對異常事件的處理。在理想狀態(tài)下，生產(chǎn)任務(wù)按照工藝流程及生產(chǎn)計劃平穩(wěn)有序進行，然而在實際生產(chǎn)過程中，由于產(chǎn)品制造工藝控制的波動、批量大小的差異、各工序的配合程度以及客戶對產(chǎn)品質(zhì)量的要求等因素，增加了生產(chǎn)的復雜性和不確定性，導致生產(chǎn)過程中極易發(fā)生異常。這些異常若得不到有效的管控，最終會打亂整個生產(chǎn)計劃。對于大多數(shù)中小制造企業(yè)來說，物料異常、設(shè)備異常、人員流動、生產(chǎn)計劃變更等情況均會造成生產(chǎn)停滯、生產(chǎn)計劃重排、交貨期延后、產(chǎn)品質(zhì)量下降、生產(chǎn)成本上升等不良后果，導致客戶滿意度下降，進而影響正常的生產(chǎn)運營。

本研究從中小型企業(yè)生產(chǎn)運營和管理現(xiàn)狀出發(fā)，結(jié)合實際生產(chǎn)中所出現(xiàn)的生產(chǎn)異?，F(xiàn)象，基于AIP公司(Automated Precision Inc.)的生產(chǎn)管理應(yīng)用實踐，在較少的成本投入基礎(chǔ)上，以降低異常事件發(fā)生為導向，建立了一套實用高效、簡便可行的控制系統(tǒng)來對生產(chǎn)異常進行控制。該系統(tǒng)的構(gòu)建無需高昂成本，在國內(nèi)外中小制造業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用推廣價值。

1 研究現(xiàn)狀

對車間生產(chǎn)異常事件管理的研究主要包括:1)對設(shè)備異常事件管理的研究，如馬力等人提出了MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫在設(shè)備故障預報警方面的應(yīng)用［1，2］;2)對質(zhì)量異常事件管理的研究，如Kim C和Nam S Y提出的決策支持系統(tǒng)，能幫助收集分析質(zhì)量數(shù)據(jù)，從而提供與質(zhì)量相關(guān)的決策支持［3］;3)近年發(fā)展起來的過程監(jiān)控技術(shù)研究，實現(xiàn)大量實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集處理，為生產(chǎn)過程的異?？刂铺峁┝诵畔⒓夹g(shù)支持［4-5］。但以上研究適用于大型企業(yè)的生產(chǎn)運營模式，且采用的技術(shù)比較復雜，軟件開發(fā)成本高;對于中小型企業(yè)而言，過高的軟件費用讓其難以承受，且沒有能力自己開發(fā)軟件。因此，目前針對中小型制造企業(yè)生產(chǎn)車間異常事件的動態(tài)數(shù)據(jù)采集、實時傳遞和快速分析處理等方面的系統(tǒng)性研究尚不多見。大多數(shù)中小型制造企業(yè)未能及時有效采集信息，同時在對生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)計分析、處理利用以減少生產(chǎn)異常狀況的發(fā)生方面，也未能形成一套系統(tǒng)、有效、實用的控制方法。因此，為降低制造成本、加強過程管控，中小型制造企業(yè)迫切需要提高對生產(chǎn)過程中異常事件進行預警以及快速反應(yīng)和及時處理的能力，以實現(xiàn)對異常事件的數(shù)據(jù)采集、信息傳遞、及時監(jiān)控、分析評價和異常預警與處理等，從而規(guī)避運營風險，推動企業(yè)的良性發(fā)展。

2 生產(chǎn)異常及其分類

生產(chǎn)管理系統(tǒng)是一個由輸入到輸出的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，是使人、機、料、法、環(huán)、能、信息等相關(guān)生產(chǎn)要素均處于穩(wěn)定的可控狀態(tài)，以實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)為目的的系統(tǒng)。生產(chǎn)管理者的主要職責之一就是通過現(xiàn)場監(jiān)控及時掌握生產(chǎn)過程變化的信息，對異常情況進行統(tǒng)計分析，并結(jié)合實際情況及時進行科學的處理、改進，最終實現(xiàn)對生產(chǎn)異常處理的規(guī)范化和標準化。

生產(chǎn)異常是指因生產(chǎn)流程、作業(yè)方法、機器設(shè)備、研發(fā)設(shè)計、材料及內(nèi)外環(huán)境等因素變化而造成的生產(chǎn)停滯、不合格品數(shù)量上升或生產(chǎn)效能下降等失控情況［7-8］。任何異常都是逐漸或臨時偏離標準而發(fā)生的，小的異常處理不及時或不當，就可能因多米諾骨牌效應(yīng)而按照幾何級數(shù)演變成大的異常。因此，對生產(chǎn)異常的分析與防范、及時響應(yīng)、規(guī)范處理，是每個企業(yè)都需要關(guān)注的焦點問題。

對車間異常事件準確分類是預警和管理的前提。企業(yè)性質(zhì)或生產(chǎn)類型不同，分類也會有所不同。判斷標準的科學性決定了異常原因分析的準確性和有效性。依據(jù)中小型制造企業(yè)生產(chǎn)異常形成的原因，將其分為7種類型，即:人員異常、設(shè)備異常、物料異常、方法異常、生產(chǎn)計劃異常、質(zhì)量異常、其他不可預測異常(如安全、環(huán)境、水、氣、電、工藝、市場因素、政策性等導致的異常)。

3 生產(chǎn)異常處理系統(tǒng)方案

以AIP公司為例。AIP公司是一家主要從事橡膠制品生產(chǎn)的美資企業(yè)，有員工500余名，年營業(yè)收入1.2億元，屬于典型的中小型制造企業(yè)。該公司從2013年1月開始對生產(chǎn)異常情況進行統(tǒng)計、匯總和分析，從2013年7月起，又由生產(chǎn)部和計劃部在原有異常分析表的基礎(chǔ)上對計算方式、原因分析、跟蹤方式等方面進行全面升級改進，使其在管理方面更具針對性、專業(yè)性。2013年12月該項目完成，歷時5個月。

3.1 生產(chǎn)異常處理過程中存在的問題

產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中，人員、設(shè)備、材料、質(zhì)量、工藝、技術(shù)等要素的不穩(wěn)定性，導致異常事件頻繁發(fā)生。

3.1.1 異常事件信息采集、傳遞、分析、處理相對滯后

AIP公司生產(chǎn)異常事件的處理是按照從發(fā)生到處理結(jié)束的串行方式進行的，如圖1所示。主要依靠傳統(tǒng)的手工(如紙質(zhì)統(tǒng)計報表等)和電話方式采集車間生產(chǎn)異常事件信息并逐級簽核，處理流程冗長，導致傳遞時間較長、信息滯后，處理速度緩慢，工作效率低、人為錯誤率高，經(jīng)常會出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真或者報表丟失的現(xiàn)象，不能及時、清楚地反映出車間實時生產(chǎn)狀況，從而難以做出及時響應(yīng)和處理，更無法作為有效預測依據(jù)。

圖1 傳統(tǒng)模式下車間生產(chǎn)異常事件管理流程

3.1.2 異常事件處理信息化支持平臺缺失

從信息論的觀點來看，生產(chǎn)過程的檢測數(shù)據(jù)和異?，F(xiàn)象是系統(tǒng)內(nèi)部表現(xiàn)出來的“信息”，對這些信息進行運用與分析意義重大。但在AIP公司，一方面，“信息孤島”造成信息無法共享。為了推卸責任，各班組各自為政，致使需要傳遞的信息被隱瞞，以致錯過最佳的調(diào)整期。另一方面，異常事件的賬目處理紛繁復雜、去向不一，同一數(shù)據(jù)出現(xiàn)在不同表格的記錄中，相關(guān)責任認定不清，造成管理混亂。

3.1.3 異常問題波動處理緩慢

由于生產(chǎn)設(shè)備調(diào)整不恰當、夾具定位不準、員工違規(guī)作業(yè)、產(chǎn)品與要求不符、外界環(huán)境變化劇烈等系統(tǒng)性因素而導致的生產(chǎn)異常變化，稱為“異常波動”，這種波動直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。異常波動處理的速度緩慢或方法不恰當，會帶來停工待料、在制品增多、庫存積壓等問題，導致企業(yè)成本增加，直接影響經(jīng)濟效益。

3.1.4 相關(guān)部門之間協(xié)作不力

缺乏規(guī)范的生產(chǎn)異常事件處理管理系統(tǒng)。部門間不能及時有效協(xié)調(diào)，這樣不但會降低生產(chǎn)效率，而且會造成資源浪費、責任缺位和內(nèi)部矛盾，進而影響綜合效率。另外，沒有對生產(chǎn)異常所導致的無法滿足客戶需求的后果進行合理的追究與處罰，也沒有相應(yīng)改善措施的記錄表。

3.2 生產(chǎn)異常原因及異常數(shù)據(jù)采集與處理

3.2.1 生產(chǎn)異常數(shù)據(jù)采集及原因分析

對異常問題進行現(xiàn)場調(diào)研，結(jié)合對相關(guān)人員的訪談交流將能夠引發(fā)異常的各種原因總結(jié)出來，并定義判斷的標準;同時，確保這些判斷標準在生產(chǎn)過程中能夠根據(jù)實際情況進行相應(yīng)的調(diào)整。生產(chǎn)管理人員在預計生產(chǎn)異常和確定現(xiàn)有生產(chǎn)問題的基礎(chǔ)上，對這些生產(chǎn)異常進行分析，找出原因后向有關(guān)責任單位提出改善要求，變“事后補救”為“事前預防、事中管控”。

圖2 產(chǎn)量損失分析圖

如圖2所示，設(shè)備異常在各類異常中所占比重較高，其余依次是備料異常、工裝異常和人員異常。據(jù)統(tǒng)計，各種異常導致準時交貨率僅為75%，嚴重影響了公司的效益。

3.2.2 異常數(shù)據(jù)采集方案與處理流程

用EXCEL表格設(shè)計了一種能將信息數(shù)據(jù)實時采集、傳遞、處理與查詢等功能融為一體的生產(chǎn)異常實時管理監(jiān)控系統(tǒng)，并可跟蹤異常發(fā)展趨勢進行預測，達到提前判斷、先期決策。異常響應(yīng)與信息化結(jié)合的方案設(shè)計如下:

1)建立一臺專門進行數(shù)據(jù)采集處理的服務(wù)器，各生產(chǎn)計劃員的電腦通過局域網(wǎng)與服務(wù)器連接，保證數(shù)據(jù)實時采集分析及存儲，如圖3所示。用EXCEL表對異常數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分類和分析。EXCEL表預先設(shè)定好公式和圖表模板，對異常進行了定義，分成設(shè)備故障、備料不及時、模具工裝異常、人員緊張及其他等類型，并且對EXCEL文檔進行共享，當所有異常數(shù)據(jù)錄入“異常數(shù)據(jù)錄入表”時，會自動生成各類圖表。采集的數(shù)據(jù)通過EXCEL表匯總成數(shù)據(jù)庫，同時通過異常管理系統(tǒng)處理，形成異常檔案數(shù)據(jù)庫管理表，為生產(chǎn)管理的異常問題處理提供數(shù)據(jù)支持。

圖3 生產(chǎn)異常信息數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)流程

2)數(shù)據(jù)動態(tài)化采集，實現(xiàn)生產(chǎn)異常實時反饋。各個車間計劃員對生產(chǎn)異常數(shù)據(jù)及時更新，從而實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)動態(tài)采集、分析和統(tǒng)計處理。同時，把實時采集數(shù)據(jù)錄入歷史數(shù)據(jù)庫中，經(jīng)過對歷史數(shù)據(jù)的分析更好地減少甚至消除生產(chǎn)異常風險。

3)目視化現(xiàn)場管理界面。應(yīng)用超大屏LED看板使現(xiàn)場管理者對生產(chǎn)現(xiàn)場的異常有更加清晰化和透明化的了解。通過建立信息化共享的支持平臺，相關(guān)節(jié)點人員在發(fā)生生產(chǎn)異常時，能快速應(yīng)對，全體人員即可從信息系統(tǒng)中了解到生產(chǎn)異常的實時狀況，從而迅速采取措施，及時調(diào)整，促使生產(chǎn)盡快恢復正常。

3.3 生產(chǎn)異常處理的改善及跟蹤

異常問題主要集中在設(shè)備、備料、工裝、人員等方面，以自備料、工裝、人員為例說明對異常處理的改善及跟蹤的措施。

3.3.1 備料的改善及跟蹤

備料屬于成品前的準備工序，由于備料不及時導致無法按照計劃組織生產(chǎn)和交付，進而影響訂單的交貨期。對備料的改善措施如表1所示(僅列舉部分要點)。

表1 備料不及時改善

3.3.2 對操作人員的選擇、培訓及跟蹤

缺乏專門的高技術(shù)操作人員一直是困擾企業(yè)的問題。目前操作員工期望的工資水平越來越高且流動性高，導致人員招聘困難。因此人員流失對企業(yè)的正常生產(chǎn)也帶來了很大的沖擊。人員不足的改善措施如表2所示(僅列舉部分要點)。

表2 人員不足改善

3.4 系統(tǒng)運行可靠性分析及改善效果

AIP公司生產(chǎn)異常管理信息系統(tǒng)投入運行后，給企業(yè)帶來直接經(jīng)濟效益，整體提升了企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場管理水平，促進了企業(yè)持續(xù)發(fā)展。

3.4.1 縮短了異常處理時間

新方案實施之后，生產(chǎn)異常降低了50%、數(shù)據(jù)輸入時間縮短了36%、交貨期提升了22%，簡化了異常處理復雜的流程，實現(xiàn)了并行化的控制。以該異?？刂撇呗詾楹诵牡纳a(chǎn)過程異常監(jiān)測系統(tǒng)，使車間管理人員和現(xiàn)場操作人員能夠及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的異常狀況，并盡快采取有效措施，達到了預期效果。

3.4.2 企業(yè)信息管理更加流暢及時

公司的生產(chǎn)、計劃、物流、采購等環(huán)節(jié)運營都得到了有效的規(guī)范，企業(yè)的管理及生產(chǎn)相關(guān)人員能在第一時間了解到生產(chǎn)的第一手信息，杜絕信息傳遞的錯誤及滯后，提高了對異常問題的反應(yīng)能力和反饋速度，提升了客戶服務(wù)水平。

3.4.3 企業(yè)產(chǎn)量、質(zhì)量明顯提升

通過實施信息化改造，提高了各類生產(chǎn)異常數(shù)據(jù)的準確性與及時性，異常數(shù)據(jù)的維護和整理都有了很大的改進。這些數(shù)據(jù)也為高層管理人員評估現(xiàn)場的改進效果、分析生產(chǎn)事故的原因、明確事故責任提供了可信的依據(jù)。管理者對全公司的生產(chǎn)異常數(shù)據(jù)有更加直觀、精準的掌握，從而據(jù)此制定更加科學合理的產(chǎn)能計劃;生產(chǎn)管理人員由此編排生產(chǎn)計劃，提高了產(chǎn)能，提升了品質(zhì)，減少了停線時間，增加了公司經(jīng)營運作的有效性。

4 結(jié)語

該生產(chǎn)異常管理系統(tǒng)以降低異常事件的發(fā)生為目標，對出現(xiàn)的問題進行快速響應(yīng)、及時處理，增加了生產(chǎn)運營要素控制的有效性，提升了企業(yè)管理水平，提高了生產(chǎn)效率，并實現(xiàn)了生產(chǎn)處置的持續(xù)改進與完善。主要表現(xiàn)為:1)構(gòu)建了一種能夠支持異常事件的信息動態(tài)采集、實時傳遞、快速處理以及綜合查詢分析車間生產(chǎn)異常事件的實時響應(yīng)系統(tǒng)。通過系統(tǒng)提供的生產(chǎn)異常數(shù)據(jù)庫，能對生產(chǎn)異常事件進行系統(tǒng)分析和預測。2)創(chuàng)造了生產(chǎn)異常事件管理系統(tǒng)及流程，可對各種生產(chǎn)異常事件的相應(yīng)影響因素進行現(xiàn)場采集，并將決策處理者的經(jīng)驗判斷進行量化，最后以預警信號圖的方式將預警結(jié)果直觀形象地輸出，實現(xiàn)對生產(chǎn)異常事件的預警。

實踐證明，制定一套先進、科學的生產(chǎn)管理系統(tǒng)是解決生產(chǎn)異常問題行之有效的途徑，也是提升中小企業(yè)市場競爭力的可行方法。

［1］馬力，王奕嬌，夏吉慶.企業(yè)管理中生產(chǎn)異常處理及改善方法探究［J］.東北農(nóng)業(yè)大學學報:社會科學版，2009，7(1):82-84.

［2］史久根，徐楊，韓江洪.基于冗余容錯技術(shù)的軌道運輸監(jiān)控終端的設(shè)計［J］.合肥工業(yè)大學學報:自然科學版，2010，33(7):961-964.

［3］KIM C，NAM S Y，PARK D J.Product control system using RFID tag information and data mining［M］.Berlin:Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH ＆ Co.K，2013:100-109.

［4］馬力.企業(yè)管理中生產(chǎn)異常處理及改善方法探究［J］.東北農(nóng)業(yè)大學學報:社會科學版，2009，7(1):82-84.

［5］劉明周.面向復雜產(chǎn)品裝配過程的異?？刂撇呗匝芯浚跩］.合肥工業(yè)大學學報:自然科學版，2011，34(9):1 286-1 289.

Application and Research on Abnormal Production Management System for Small and Medium-sized Manufacturing Enterprises

DONG Peng1*;KONG Lingyi2

(1.Dept of Carlisle(Meizhou)Rubber Manufacturing Co.，Ltd，Meizhou 514759，China;2.School of Management Engineering，Xi’an University of Post and Telecommunications，Xi’an 710061，China)

In view of the situation that small and medium-sized manufacturing enterprises can’t feedback and deal with abnormal production as soon as possible，as well as production efficiency and delivery date is difficult to control，the authors design a set of schemes to control the production process，

build a kind of abnormal events management procedure to support the workshop production information real-time collection，fast analysis，trend forecasting，and comprehensive query information system，which improves the production of exceptional handling timeliness，validity for small and medium-sized manufacturing enterprises to realize the standardization，standardization and informanization of processing.As a result，good economic benefit is attained.

small and medium-sized manufacturing enterprise;abnormal production;abnormal management system;fault diagnosis;abnormal analysis

F406.2

A

2095-5383(2014)02-0101-04

10.13542/j.cnki.51-1747/tn.2014.02.032

2014-03-03

教育部人文社會科學基金“外資技術(shù)擴散與國內(nèi)企業(yè)研發(fā)投入的交互影響研究:基于演化博弈的視角”(12YJC790084)

董鵬(1980-)，男(漢族)，陜西安康人，研究員，研究方向:精益生產(chǎn)、企業(yè)戰(zhàn)略管理，通信作者郵箱:xidadongpeng@gmail.com。

孔令夷(1977-)，男(漢族)，山東煙臺人，副教授，在讀博士研究生，研究方向:技術(shù)創(chuàng)新管理、運營管理、戰(zhàn)略管理。