基于“兩化”體系融合貫標(biāo)，打造柔性制造能力

梁慶文

（柳州五菱汽車(chē)工業(yè)有限公司，廣西 柳州545007）

0 引言

2018年是汽車(chē)拐點(diǎn)來(lái)臨年份。外資車(chē)企股比開(kāi)放、中國(guó)進(jìn)口汽車(chē)關(guān)稅降低及整體市場(chǎng)低迷。為了應(yīng)對(duì)更殘酷的競(jìng)爭(zhēng)，汽車(chē)企業(yè)勢(shì)必要更加關(guān)注消費(fèi)者需求及用戶體驗(yàn)來(lái)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)產(chǎn)品，通過(guò)更快捷的方式提供最滿意的產(chǎn)品來(lái)爭(zhēng)奪市場(chǎng)。

柔性制造也許是最不可或缺的應(yīng)對(duì)措施，柔性制造技術(shù)是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，將以往企業(yè)中相互獨(dú)立的工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造及經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程，在計(jì)算機(jī)及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個(gè)覆蓋整個(gè)企業(yè)的完整而有機(jī)的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)化，總體高效益、高柔性，并進(jìn)而贏得競(jìng)爭(zhēng)全勝的智能制造技術(shù)。

本文通過(guò)對(duì)柔性制造發(fā)展闡釋和G公司基于以兩化融合管理體系貫標(biāo)，柔性制造能力建設(shè)的做法的實(shí)踐經(jīng)歷，從柔性轉(zhuǎn)型的必要性的角度，提出打造汽車(chē)制造企業(yè)柔性生產(chǎn)制造能力建設(shè)路徑。

1 柔性制造的發(fā)展

傳統(tǒng)的“剛性”自動(dòng)化生產(chǎn)線主要實(shí)現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)，優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高，設(shè)備利用率高，單件產(chǎn)品成本低。隨著如今產(chǎn)品的高速更新?lián)Q代，客戶需求的不斷精細(xì)甚至定制，若只能加工一種或幾種相類似的零件，難以應(yīng)付多品種中小批量的生產(chǎn)要求。隨著需求和市場(chǎng)的變化，“剛性”制造越來(lái)越力不從心，柔性制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

制造柔性可以表述為兩個(gè)方面，第一方面是系統(tǒng)適應(yīng)外部環(huán)境變化的能力，可用系統(tǒng)滿足新產(chǎn)品要求的程度來(lái)衡量；第二方面是系統(tǒng)適應(yīng)內(nèi)部變化的能力，可用在有干擾（如機(jī)器出現(xiàn)故障）情況下，系統(tǒng)的生產(chǎn)率與無(wú)干擾情況下的生產(chǎn)率期望值之比來(lái)衡量。產(chǎn)品柔性主要表現(xiàn)兩個(gè)方面：一是產(chǎn)品更新或完全轉(zhuǎn)換后，系統(tǒng)能夠非常經(jīng)濟(jì)和迅速地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力；二是產(chǎn)品更新后，對(duì)老產(chǎn)品有用特性的繼承能力和兼容能力。

1.1 各國(guó)是如何定義柔性制造系統(tǒng)[1]

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局：由一個(gè)傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)的一些設(shè)備，傳輸裝置把工件放在其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設(shè)備，使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動(dòng)化。中央計(jì)算機(jī)控制機(jī)床和傳輸系統(tǒng)，柔性制造系統(tǒng)有時(shí)可同時(shí)加工幾種不同的零件。

國(guó)際生產(chǎn)工程研究協(xié)會(huì)：柔性制造系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，在最少人的干預(yù)下，能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族，系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的產(chǎn)品族的限制。

中國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)：柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)儲(chǔ)裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，它包括多個(gè)柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)?！焙?jiǎn)單地說(shuō)，F(xiàn)MS是由若干數(shù)控設(shè)備、物料運(yùn)貯裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成的并能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)品種變化而迅速進(jìn)行調(diào)整的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。

1.2 汽車(chē)行業(yè)柔性制造轉(zhuǎn)型必要性

柔性制造模式是有異于福特流水線生產(chǎn)和豐田精益生產(chǎn)的全新的制造模式，差異點(diǎn)是在基于整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜度上，主要有以下幾個(gè)方面：一是產(chǎn)品生命周期急劇縮短，柔性制造已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)重要的拐點(diǎn)，傳統(tǒng)的制造模式可以把產(chǎn)品生命周期中非生產(chǎn)成本分解到批量生產(chǎn)的單品上，從而能夠容忍非生產(chǎn)成本的增加。當(dāng)產(chǎn)品生命周期縮短后造成單一品類制造數(shù)量銳減，從而帶來(lái)非生產(chǎn)成本在單品總成本中比例不斷升高；二是批量越來(lái)越小，甚至出現(xiàn)單件生產(chǎn)的需求，使得原來(lái)的制造系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)、多變的市場(chǎng)；三是產(chǎn)品知識(shí)含量持續(xù)提升，加劇了設(shè)計(jì)、制造的難度及成本。汽車(chē)行業(yè)必須進(jìn)行柔性制造轉(zhuǎn)型，滿足產(chǎn)品不斷迭代優(yōu)化，創(chuàng)造滿意的企業(yè)價(jià)值。

1.3 柔性制造在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用前景

近年來(lái)，柔性制造作為一種現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)和工廠自動(dòng)化的先進(jìn)模式已為國(guó)際上所公認(rèn)，柔性制造技術(shù)是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，將以往企業(yè)中相互獨(dú)立的工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造及經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程，在計(jì)算機(jī)及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個(gè)覆蓋整個(gè)企業(yè)的完整而有機(jī)的系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)化，總體高效益、高柔性，并進(jìn)而贏得競(jìng)爭(zhēng)全勝的智能制造技術(shù)。它作為當(dāng)今世界制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的前沿科技，為未來(lái)機(jī)構(gòu)制造工廠提供了一幅宏偉的藍(lán)圖，將成為21世紀(jì)機(jī)構(gòu)制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。

2 G公司基本信息及兩化融合管理體系建設(shè)

2.1 G公司基本情況

G公司是一個(gè)涵蓋了汽車(chē)前中后市場(chǎng)的集團(tuán)化公司，現(xiàn)有33家分子公司，業(yè)務(wù)涵蓋零部件及發(fā)動(dòng)機(jī)業(yè)務(wù)，客車(chē)及改裝車(chē)業(yè)務(wù)，汽車(chē)服務(wù)與貿(mào)易。

2.2 兩化融合貫標(biāo)活動(dòng)情況

兩化融合方針：戰(zhàn)略導(dǎo)向、業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)、創(chuàng)新提效、持續(xù)改進(jìn)。

在信息化建設(shè)過(guò)程中，歷經(jīng)了辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、BPCS庫(kù)存管理系統(tǒng)等單業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)建設(shè)的起步建設(shè)階段，企業(yè)資源管理系統(tǒng)和產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)等為主的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的單項(xiàng)覆蓋階段，生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)、系統(tǒng)集成以及大數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用等建設(shè)的初步集成提升階段，目前處于兩化融合集成提升階段，探索智能化制造和互聯(lián)網(wǎng)化運(yùn)營(yíng)，建設(shè)服務(wù)云、管理云、生產(chǎn)云三大云平臺(tái)，對(duì)可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，并找到了獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的方法論，為打造信息化環(huán)境下的新型能力、實(shí)現(xiàn)新型能力目標(biāo)，根據(jù)兩化融合實(shí)施方案，所開(kāi)展的兩化融合實(shí)施與運(yùn)行過(guò)程點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)企業(yè)智能制造和互聯(lián)網(wǎng)+戰(zhàn)略的基礎(chǔ)架構(gòu)支撐能力。兩化融合時(shí)間表如圖1所示。

圖1 兩化融合時(shí)間表

2.3 推進(jìn)兩化深度融合的需求分析

對(duì)可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)需求和新型能力需求的識(shí)別和確定，建立了有效持續(xù)的管控制度，識(shí)別與戰(zhàn)略一致的差異化可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)需求。參照企業(yè)《兩化融合水平自評(píng)估報(bào)告》，借助 SWOT、波特五力模型等工具識(shí)別、分析并確定與公司戰(zhàn)略相關(guān)的內(nèi)外部環(huán)境因素，識(shí)別公司可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)需求為：提質(zhì)降本增效可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)需求；多品種混線生產(chǎn)可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)需求；全生命周期質(zhì)量管理可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)需求；協(xié)同研發(fā)可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)需求；供應(yīng)鏈管理可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)需求；綠色生產(chǎn)與智能制造可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)需求。打造有高度柔性制造能力的新精益生產(chǎn)體系[2]。

3 新型柔性能力建設(shè)的做法與成效

3.1 信息化環(huán)境下新型能力建設(shè)需求識(shí)別和確定

建立企業(yè)新型能力需求識(shí)別機(jī)制，通過(guò)可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)需求，識(shí)別與確定新型能力體系框架，其中重點(diǎn)工作之一對(duì)現(xiàn)階段打造汽車(chē)關(guān)鍵零部件的柔性制造能力。

3.2 信息化環(huán)境下新型能力建設(shè)的策劃

以“汽車(chē)關(guān)鍵零部件的柔性制造能力”作為優(yōu)先打造的能力，通過(guò)建設(shè)“數(shù)字化工廠”，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)直接控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，生產(chǎn)管理數(shù)字化和智能化達(dá)到行業(yè)標(biāo)桿水平，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、公司兩化融合集成提升水平大幅提升，2年內(nèi)超過(guò)同行業(yè)95%的企業(yè)，3年內(nèi)由集成提升向創(chuàng)新突破過(guò)渡。新型能力建設(shè)的策劃如圖2所示。

圖2 新型能力建設(shè)的策劃

3.3 當(dāng)前信息化環(huán)境下新型能力建設(shè)實(shí)踐

3.3.1 大梁產(chǎn)品需求分析

客戶仍保持較大量的訂單，但客戶需求已經(jīng)發(fā)生變化，公司目前的大批量生產(chǎn)模式已經(jīng)逐步失去競(jìng)爭(zhēng)力，生產(chǎn)模式急需轉(zhuǎn)型。大梁產(chǎn)品需求分析如圖3所示。3.3.2柔性制造能力需求描述

圖3 大梁產(chǎn)品需求分析

解決生產(chǎn)線柔性兼容性較差的問(wèn)題：現(xiàn)有生產(chǎn)線一般兼容4～6個(gè)車(chē)型?？蛻舻能?chē)型生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整后，出現(xiàn)了有的產(chǎn)線產(chǎn)能過(guò)剩，有的產(chǎn)線產(chǎn)能不足，也就是所謂的柔性能力不足。

因此，迫切需要建成一批數(shù)字化生產(chǎn)線和數(shù)字化車(chē)間，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模柔性化定制，建立面向制造應(yīng)用平臺(tái)，對(duì)接生產(chǎn)與物流的智能裝備。需要構(gòu)建面向客戶需求提升批量柔性化和智能。

柔性制造能力需求分析如圖4所示。

圖4 柔性制造能力需求分析

3.3.3 建設(shè)方法

從產(chǎn)品規(guī)劃、柔性工藝設(shè)計(jì)、智能物流、現(xiàn)場(chǎng)布局、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)規(guī)劃等多方面考慮，論證、重構(gòu)車(chē)身生產(chǎn)設(shè)施以及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理模式。柔性制造能力建設(shè)項(xiàng)目目標(biāo)如圖5所示。

圖5 柔性制造能力建設(shè)項(xiàng)目目標(biāo)

4 運(yùn)行情況

4.1 數(shù)字化工廠建設(shè)輸出模式

作為智能制造典范的數(shù)字化工廠建設(shè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型升級(jí)。建設(shè)門(mén)檻高，目前沒(méi)有整體解決方案的集成商，數(shù)字化工廠建設(shè)方案作為新產(chǎn)業(yè)輸出市場(chǎng)巨大。數(shù)字化工廠建設(shè)輸出模式如圖6所示。

圖6 數(shù)字化工廠建設(shè)輸出模式

4.2 主要成效

通過(guò)新型能力的打造和完善，對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行信息化和自動(dòng)化改造，將整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行融合、集成管理，深化生產(chǎn)制造與其它核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的綜合集成。將內(nèi)部各個(gè)系統(tǒng)間聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，流程同步。成本方面：現(xiàn)場(chǎng)操作人員減少70%，降低現(xiàn)場(chǎng)管理成本30%，減少能源浪費(fèi)5%；新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)：減少新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)投入50%，縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期50%；柔性能力：兼容一個(gè)品類的全部車(chē)型，新車(chē)型僅需要開(kāi)發(fā)夾具軟實(shí)力及影響力；產(chǎn)品質(zhì)量：長(zhǎng)期穩(wěn)定性，新產(chǎn)品快速承接能力加強(qiáng)，顯著提升了產(chǎn)品及時(shí)交付率。

5 結(jié)論

通過(guò)推進(jìn)兩化融合體系貫標(biāo)，公司對(duì)戰(zhàn)略目標(biāo)、戰(zhàn)略重點(diǎn)和戰(zhàn)略舉措進(jìn)行了進(jìn)一步梳理，對(duì)可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，并找到了獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的方法論，即通過(guò)打造信息化環(huán)境下的新型能力，實(shí)現(xiàn)新型能力目標(biāo)，獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并最終支撐公司戰(zhàn)略目標(biāo)的落地。

基于兩化體系融合聚焦于柔性制造能力可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的打造，改善了整個(gè)公司整體的生產(chǎn)管理能力，顯著提升了產(chǎn)品及時(shí)交付率、柔性化生產(chǎn)能力以及產(chǎn)品質(zhì)量，為同類傳統(tǒng)制造方式轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了良好的示范。