關(guān)于離散制造業(yè)零部件管理的幾點思索

（北京機械工業(yè)自動化研究所有限公司，北京 100120）

0 對離散制造業(yè)的理解

一般來說，業(yè)內(nèi)根據(jù)加工制造企業(yè)生產(chǎn)流程的不同，或者說產(chǎn)成品形成過程的不同，將企業(yè)分為流程制造和離散制造兩大類。所謂流程制造業(yè)，是指通過對原材料進(jìn)行混合、分離、加熱、粉碎等物理或者化學(xué)方法，使原材料增值，一般是批量或連續(xù)的生產(chǎn)模式，比如鋼鐵、電力、能源化工等行業(yè)；而離散制造業(yè)一般是指通過對零部件（原材料）進(jìn)行改變、組裝，以形成產(chǎn)品，使其增值，比較典型的如家電、汽車、發(fā)動機等生產(chǎn)制造企業(yè)，其典型特點是依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計工藝，將各種零部件組裝以形成最終產(chǎn)品。

1 零部件管理的重要性

對離散制造企業(yè)而言，效率、質(zhì)量、成本是其管理的重點，這一方面體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計工藝、制造過程質(zhì)量，另一方面就是零部件問題，而零部件問題更是集中體現(xiàn)在成本管控、產(chǎn)能效率、庫存資金占用等幾方面，凸顯零部件管理之于離散制造企業(yè)的重要性。

1.1 成本角度

企業(yè)之所以能生存，并發(fā)展下去，歸根結(jié)底是需求和供給、投入和產(chǎn)出的關(guān)系，就投入而言，主要包括運營、研發(fā)、人力、原材料等幾大成本要素，而原材料成本，也即零部件采購（制造）成本，在成本要素組成中占有決定性的重要作用，如何從成本角度加強零部件管理，比如降低零部件采購成本、降低運輸、周轉(zhuǎn)成本，降低零部件的庫存積壓等，均是零部件管理需要考慮和解決的問題，零部件管理對企業(yè)成本管理的重要性可見一斑。

1.2 產(chǎn)能效率角度

制造企業(yè)最重要的是要產(chǎn)出，創(chuàng)造效益，如何提高產(chǎn)能，提高生產(chǎn)效率，是決定企業(yè)存亡的最根本問題。對離散型制造而言，決定其產(chǎn)能的可能有產(chǎn)品工藝成熟度、自動化作業(yè)水平、操作工熟練程度、零部件供應(yīng)及時性等多種因素，而在工藝成熟度、自動化程度和工人熟練程度基本穩(wěn)定的情況下，決定其產(chǎn)能的最重要因素當(dāng)屬零部件配套問題，因缺料導(dǎo)致產(chǎn)線停線是制造企業(yè)最常見的現(xiàn)象，因此，如何優(yōu)化零部件供應(yīng)流程，確保充足、及時、準(zhǔn)確的零部件供應(yīng)，是零部件管理部門一直在解決和優(yōu)化的問題，在影響產(chǎn)能和效率方面，零部件管理占有很大比重。

1.3 庫存資金占用角度

流動資金是企業(yè)的活力之源，這不僅體現(xiàn)在資金本身的增值功能，更重要的是其串聯(lián)起企業(yè)的各運營環(huán)節(jié)，流動資金的每一次周轉(zhuǎn)，均是企業(yè)盈利的直接創(chuàng)造者。充沛的流動資金，良好的資金鏈，是健康企業(yè)的標(biāo)志，做好流動資金的管理和使用，是企業(yè)管理的重中之重。而探討影響企業(yè)流動資金的相關(guān)因素，除了最根本的企業(yè)盈利能力外，還包括資金結(jié)構(gòu)不合理和資金周轉(zhuǎn)速度等方面，這其中相當(dāng)一部分是由于零部件管理不合理造成，比如零部件提前采購、超量采購，不僅造成庫存積壓，更是對企業(yè)流動資金的占用，這在某些企業(yè)甚至占有相當(dāng)高的比例，嚴(yán)重影響了企業(yè)發(fā)展。

2 傳統(tǒng)零部件管理的內(nèi)容及手段

從企業(yè)業(yè)務(wù)流程來說，傳統(tǒng)零部件管理主要包括采購供應(yīng)、倉儲、收發(fā)和跟蹤等主要環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)的管理思想和模式在不斷創(chuàng)新發(fā)展，其宗旨也是從前述成本、產(chǎn)能、流動資金等方面進(jìn)行優(yōu)化，提高投入產(chǎn)出比，增強企業(yè)競爭力。針對上述環(huán)節(jié)，當(dāng)前主流的管理手段如下：

1）采購供應(yīng)環(huán)節(jié)

采購供應(yīng)環(huán)節(jié)傳統(tǒng)管理方式是通過中長期生產(chǎn)計劃進(jìn)行采購，繼而進(jìn)行零部件采購入庫，以充足的實際庫存保證正常生產(chǎn)。隨著企業(yè)精細(xì)化管理要求，對生產(chǎn)工單的細(xì)分更加明確，往往能夠提供日或者小時節(jié)點的生產(chǎn)工單，通過按序生產(chǎn)對零部件產(chǎn)生按序需求，采購供應(yīng)環(huán)節(jié)只需按序采購、按序供應(yīng)即可，具體細(xì)化到每個零件、每個供應(yīng)商，均按序、按時間節(jié)拍進(jìn)行配貨供應(yīng)，同時企業(yè)也無需保有全部零件的實際倉庫，無需實物入出庫操作，只需采取賬目入出庫、實物直接配送到車間（中轉(zhuǎn)庫、線邊）的方式即可，一方面降低了庫存積壓，另一方面也減少了周轉(zhuǎn)搬運環(huán)節(jié)、降低了成本。

2）倉儲環(huán)節(jié)

倉儲環(huán)節(jié)傳統(tǒng)上來說是管理采購零部件的入庫和生產(chǎn)用零部件的出庫，確保零部件的存放及生產(chǎn)供應(yīng)。而現(xiàn)代企業(yè)正在逐步的瘦化倉儲環(huán)節(jié)，除了從成本核算角度考慮（比如車間、庫存的成本轉(zhuǎn)移等），一般來說都在追求實物零庫存，也就是說來料入庫及出庫均只做賬目處理，不再對實物進(jìn)行搬運等操作，因為在保證零部件生產(chǎn)供應(yīng)的前提下，倉儲管理本身并不產(chǎn)生價值，而且還會造成庫存資金積壓，因此，從采購環(huán)節(jié)進(jìn)行按生產(chǎn)工單序采購，然后弱化倉儲環(huán)節(jié)，是當(dāng)下企業(yè)的常規(guī)做法，當(dāng)然實際意義上的零庫存很難做到，一般來說會對某些特殊零部件做一定數(shù)量的安全庫存。

3）收發(fā)環(huán)節(jié)

零部件的收發(fā)是倉儲業(yè)務(wù)，一般來說是根據(jù)采購單收貨入庫，然后根據(jù)生產(chǎn)領(lǐng)料單領(lǐng)料出庫，在企業(yè)整體物流環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)未打通的情況下，兩者的數(shù)據(jù)源是不一致的，采購一般是按中長期計劃生成的采購單，而出庫是按照短期（日、小時）計劃形成的領(lǐng)料出庫單，源頭不一致，不可避免的導(dǎo)致數(shù)據(jù)不對稱，進(jìn)而形成庫存積壓或者庫存不足等情況。

而現(xiàn)代企業(yè)常規(guī)的做法是結(jié)合前面探討的采購和倉儲環(huán)節(jié)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，嚴(yán)格實行以生產(chǎn)工單拉動的物料流轉(zhuǎn)模式，通過對物料需求進(jìn)行排序及細(xì)化管理，使采購、倉儲、收發(fā)均按照該源頭數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，確保物料環(huán)節(jié)的連貫和一致性，這不僅是降低實物庫存，也會對線邊庫管理帶來改善，通過按量、準(zhǔn)時的供應(yīng)，確保線邊庫既有生產(chǎn)用料，又不會造成線邊庫存積壓。

4）跟蹤環(huán)節(jié)

跟蹤環(huán)節(jié)是在保證生產(chǎn)的前提下，對零部件管理提出的更高的要求，即通過條形碼掃描、射頻識別、電子料架、人工記錄等方式，對所裝配零部件信息進(jìn)行采集，包括零件號、供應(yīng)商、批次等信息，一方面通過與裝配BOM對比校驗，確保所裝零件的準(zhǔn)確性，保證裝配質(zhì)量，另一方面也是通過對零部件信息的跟蹤記錄，形成完善的產(chǎn)品檔案，為產(chǎn)品的后續(xù)服務(wù)提供準(zhǔn)確詳實的數(shù)據(jù)，在批次質(zhì)量事故處理等方面意義重大。

綜上，在傳統(tǒng)制造及管理模式下，企業(yè)發(fā)展，最根本的是要管理好投入和產(chǎn)出，而從零部件管理角度來說，最核心的就是要做到準(zhǔn)時、按量的零部件供應(yīng)，既不提前、超量采購占有庫存，又不因為缺料影響生產(chǎn)，因此其發(fā)展趨勢是把整個物料環(huán)節(jié)進(jìn)行一體化考慮，統(tǒng)一管理采購、供應(yīng)、倉儲、收發(fā)等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，使各環(huán)節(jié)做到信息統(tǒng)一、節(jié)拍一致，即以生產(chǎn)工單為源頭，按序、按節(jié)拍進(jìn)行整個環(huán)節(jié)的物料聯(lián)動，保證零部件、時間、地點三個要素的一致準(zhǔn)確性。

3 工業(yè)4.0對零部件管理提出的新需求

在傳統(tǒng)制造模式下，以生產(chǎn)工單為源頭的零部件采購、倉儲、配送模式以降低庫存、準(zhǔn)時供應(yīng)的優(yōu)勢支撐了企業(yè)長久、快速發(fā)展，但隨著一種全新制造模式——工業(yè)4.0概念的興起，其被譽為第四次工業(yè)革命的智能制造理念，不僅是對加工制造模式的顛覆，對零部件的管理也同樣提出了革命性的新需求。

1）工業(yè)4.0的概念

“工業(yè)4.0”是由德國聯(lián)邦政府提出，并已上升為國家級戰(zhàn)略的革命性生產(chǎn)方法，被業(yè)界一致認(rèn)為是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)——信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System）相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型，其概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價值的過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。

相對德國政府提出的“工業(yè)4.0”，中國政府也制定了“中國制造2025”發(fā)展規(guī)劃，旨在對中國制造進(jìn)行頂層設(shè)計，從國家戰(zhàn)略角度確保在新一輪工業(yè)革命中占得先機。

無論是“工業(yè)4.0”還是“中國制造2025”，拋開國家戰(zhàn)略不談，單純從理念和技術(shù)角度而言，皆是以信息化促進(jìn)工業(yè)化，以智能制造作為發(fā)展方向，將傳統(tǒng)制造業(yè)向智能化推進(jìn)。

2）工業(yè)4.0下顛覆傳統(tǒng)的零部件管理

工業(yè)4.0下的智能制造，是對傳統(tǒng)模式的一種顛覆，其強調(diào)智慧工件、智慧生產(chǎn)，強調(diào)以信息技術(shù)為主導(dǎo)，賦予工件、機器智慧和生命，強調(diào)工件和機器、產(chǎn)線的直接對話，自主制造。在這種理念和模式下，對于智慧工件（零部件）的管理，應(yīng)主要關(guān)注如下四點。

3.1 賦予智慧

工業(yè)4.0不光是機器智能，還包括工件智能，即賦予工件智慧，工件自身知道自己的作用（用于組裝什么產(chǎn)品）、所處工藝、下一步去向（下一道工序、下一臺機床）、自身狀態(tài)（合格、待檢等）等，通過賦予工件智慧，實現(xiàn)工件在工藝流程中的自動流轉(zhuǎn)、自主制造。

3.2 帶信息的零部件

作為智慧工件的基礎(chǔ)，零部件本身應(yīng)帶有信息，一是標(biāo)識自身，二是被機器、環(huán)境識別，且信息隨著工件加工、制造過程在不斷更新。信息內(nèi)容包括“某某訂單某某產(chǎn)品某某工件當(dāng)前狀態(tài)”等，帶有這些信息，工件可以在采購、倉儲、配送、裝配制造等環(huán)節(jié)隨流程、工藝流動，并可被場景識別，實現(xiàn)個性化制造、自主制造。

信息的標(biāo)識方式一般認(rèn)為應(yīng)是可讀寫芯片（RFID）的方式，通過信息的標(biāo)識、讀寫，實現(xiàn)工件和機器、場景的互動，實現(xiàn)過程智能。

3.3 從被動到主動

從工件被賦予智慧開始，工件在整個加工制造過程中的流轉(zhuǎn)就變被動為主動，工件會根據(jù)自身的加工裝配狀態(tài)、工藝流程，自動向中控系統(tǒng)申請指令，主動流轉(zhuǎn)到空閑機床、下一工序，并主動下載制造工藝，進(jìn)行自動加工、自動裝配，直至整個工藝完成、產(chǎn)品成型，始終以主動的姿態(tài)進(jìn)行自我加工、主動制造。

3.4 人在其中的作用

傳統(tǒng)裝配從完全依賴人、以人為主，發(fā)展到現(xiàn)在人機交互，已經(jīng)是工業(yè)化和信息化發(fā)展的一大進(jìn)步，工業(yè)4.0模式下的智慧工廠，將進(jìn)一步簡化、弱化人在其中的作用，理想狀態(tài)下的智慧工廠，將是一個以信息中樞為主導(dǎo)，由智能設(shè)備、智慧工件構(gòu)成的無人化工廠，具有智慧和智能的機器、工件互動，形成智能制造，主動、自我制造，整個工廠會在既定流程下有序運轉(zhuǎn)，人不再主要參與，只是一個監(jiān)視、決策的角色，從而實現(xiàn)徹底的機器替代人類。

4 工業(yè)4.0下零部件管理的三個要點

在以智能制造為主導(dǎo)的工業(yè)4.0模式下，零部件管理應(yīng)以如何支持、實現(xiàn)智能制造為導(dǎo)向，主要關(guān)注如下三點。

4.1 工廠建模及工件定義

支撐智能制造的基礎(chǔ)是制造模型的建立，包括產(chǎn)線、設(shè)備、機器人、工藝流程等組成的工廠建模以及最基礎(chǔ)的智慧工件的定義，尤其是智慧工件，應(yīng)作為一個智慧元素貫穿整個流程，包括可能涉及到的采購、倉儲、流轉(zhuǎn)等。良好的建模是智能制造的基礎(chǔ)。

4.2 基于工業(yè)互聯(lián)、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的智能信息中樞的建立

在有了良好的建模和工件、設(shè)備基礎(chǔ)后，一個能夠組織、調(diào)度智慧工廠運轉(zhuǎn)的智能信息中樞就成為必然，信息中樞就如同工廠的大腦，接收設(shè)備、工件、環(huán)境等各種信息輸入，并給出合理反饋，指揮、調(diào)度各環(huán)節(jié)合理運轉(zhuǎn)。

信息中樞應(yīng)是建立在工業(yè)互聯(lián)、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，統(tǒng)連各工廠、各實體、各環(huán)節(jié)，并給出基于模型、基于大數(shù)據(jù)分析的智能指令，自動指揮工廠運轉(zhuǎn)。

4.3 基于智能物流的分布式制造

工業(yè)4.0一個很重要的概念即是去“中心化”，強調(diào)物理上分散分布的工廠、設(shè)備之間的協(xié)同制造，這一方面需要智能中樞的指揮，另一方面也需要一個強有力的智能物流的支撐，與信息中樞協(xié)同作業(yè)。

5 結(jié)束語

以上只是簡單的從傳統(tǒng)零部件管理談到工業(yè)4.0下零部件管理，提出了關(guān)于工業(yè)4.0下對于零部件管理的幾點思索，供業(yè)內(nèi)相關(guān)人士分析探討。工業(yè)4.0作為新生概念，還處于摸索和發(fā)展階段，但工業(yè)4.0的管理理念，已成為未來制造的發(fā)展方向，各國也出臺了相關(guān)政策，相信隨著業(yè)內(nèi)研究人員的增多，對零部件管理的理論和方法會更加成熟，以更好的促進(jìn)智能制造模式下零部件的管理。