中小型制造企業生產異常管理系統應用與研究

董 鵬

Dong Peng

（卡萊（梅州）橡膠制品有限公司，廣東 梅州 514759）

中小型制造企業生產異常管理系統應用與研究

董 鵬

Dong Peng

（卡萊（梅州）橡膠制品有限公司，廣東 梅州 514759）

基于AIP公司的生產實踐，對中小型制造企業生產異常情況的成因、分類及影響進行了歸納、分析和探究。針對中小型制造企業生產中的諸多因素所導致的異常不能及時反饋和處理這一難題，以及生產效率和交貨期等難以管控的現狀，設計了一套對生產過程異常進行控制的可行性方案，構建了一種可支持車間生產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。該異常管理系統已在AIP公司成功應用，實踐證明它可以全面提高中小型制造企業對生產異常情況處理的及時性、有效性，實現了生產異常問題處理的規范化、標準化和信息化，不僅為AIP公司創造了良好的經濟效益，而且為其他中小型制造企業解決此類問題提供了有益參考。

中小型制造企業；生產異常；異常管理系統；異常診斷；異常分析

0 引 言

企業管理包括對企業正常運行的維持和對異常事件的處理。企業生產發生異常后如得不到及時有效的解決，不僅影響正常的生產秩序，還會增加異常問題解決的難度。在理想狀態下，生產任務按照工藝流程及生產計劃平穩有序進行，然而在實際生產過程中，由于產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品質量的要求等因素的不同，增加了生產的復雜性和不確定性，使得生產過程中極易發生異常。這些異常若得不到有效的管控，最終會打亂整個生產計劃。對于大多數中小制造企業來說，物料異常、設備異常、人員流動、生產計劃變更等情況均會造成生產停滯、生產計劃重排、交貨期延后、產品質量下降、生產成本上升等不良狀況，導致客戶滿意度下降，進而影響正常的生產運營。

當前國內外專家已經針對車間生產異常事件的管理展開了研究和探討，主要包括以下幾個方面：一是對設備異常事件管理的研究，如馬力等人提出了MES系統數據庫在設備故障預報警方面的研究與應用[1]；二是對質量異常事件管理的研究，如Kim C和Nam SY提出的決策支持系統，能幫助收集分析質量數據，從而提供與質量相關的決策支持[2]；三是近年發展起來的過程監控技術研究，實現大量實時生產數據的采集處理，為生產過程的異常控制提供了信息技術支持[1]。但以上研究均是針對大型企業開展的，適用于大型企業的生產運營模式，且采用的技術比較復雜，軟件開發成本高；而對于中小型企業來說，過高的軟件費用讓其難以承受，大多也沒有能力自己開發軟件。因此，目前針對中小型制造企業生產車間異常事件信息的動態數據采集、實時傳遞和快速分析處理等方面的系統性研究尚不多見。大多數中小制造企業未能及時有效采集信息，同時在對生產過程的數據信息進行統計分析、處理利用以減少生產異常狀況的發生方面，也未能形成一套系統、有效、實用的控制方法。因此，為降低制造成本、加強過程管控，中小型制造企業迫切需要提高對異常事件進行預警以及快速反應和及時處理的能力，以實現對生產過程中異常事件的數據采集、信息傳遞、及時監控、分析評價和異常預警與處理等，從而規避運營風險，推動企業的良性發展。文中從中小型企業生產運營和管理現狀出發，結合實際生產中所出現的生產異常現象，借鑒前人的研究成果，基于AIP公司的生產管理應用實踐，在較少的成本投入基礎上，以降低異常事件發生為導向，建立了一套實用高效、操作簡便可行的控制系統，對生產異常進行控制。該系統的構建成本低，在國內外中小制造業中具有廣泛的應用推廣價值。

1 生產異常的概念及分類

1.1 生產異常的概念

生產異常是指因生產流程、作業方法、機器設備、研發設計、材料及內外環境等因素變化而造成的生產停滯、不合格品數量上升或生產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發生的，小的異常不及時或不當處理，就可能因發生多米諾骨牌效應而按照幾何級數演變成大的異常。因此，對生產異常的分析與防范、及時響應和規范處理，是每個企業都迫切需要關注的焦點問題。

生產管理系統是一個由輸入到輸出的轉換系統，目的是使人、機、料、法、環、能和信息等相關生產要素均處于穩定的可控狀態，以實現穩定生產為目的的系統。生產管理者的主要職責之一就是通過各種現場監控活動及時掌握生產過程變化的信息，對異常情況進行統計分析，并結合實際情況及時進行科學的處理、改進，最終達到生產異常處理的規范化和標準化，然而要做到這些并非易事。因此，只有通過不斷優化生產管理系統和流程，建立一套適合企業自身環境條件的生產異常管理體系，才能迅速發現已經出現的異常或潛在異常并及時做出反應，繼而保障產能需求按計劃平穩實施，實現按時、按質、按量地提供讓客戶滿意的產品及服務。

1.2 中小型制造企業生產異常的主要類型

對車間異常事件的準確分類是異常事件預警和管理的前提，只有將它們細化到各個生產環節及不同的具體類型并形成標準，才具有可操作性。企業性質或生產類型不同，分類會有所不同，側重點也不盡相同。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。

2 生產異常處理系統的方案設計——以AIP公司為例

AIP公司是一家主要生產橡膠制品的美資企業，有員工500余人，年營業收入1.2億元，屬于典型的中小型制造企業。該公司從2013年1月開始對生產的異常情況進行統計、匯總和分析，如今又由生產部、計劃部在原有異常分析表的基礎上，對計算方式、原因分析和跟蹤方式等方面進行全面升級改進，使其在管理方面更有針對性、專業性。該項目從2013年7月開始實施，2013年 12月正式完成，歷時5個月。

2.1 AIP公司生產異常處理過程中存在的問題

產品生產制造過程中，由于人員、設備、材料、質量、工藝和技術等要素的不穩定性，導致異常事件頻繁發生。AIP公司的異常處理存在的缺陷主要表現在以下幾個方面。2.1.1 異常事件信息采集、傳遞、分析和處理相對滯后

異常事件的處理是按照從發生到處理結束的串行方式進行的，在這種方式下存在很多問題，如圖1所示。AIP公司主要依靠傳統的手工（如紙質統計報表等）和電話方式采集車間生產異常事件信息并逐級簽核，處理流程冗長，信息傳遞和處理速度緩慢。這種傳統方式傳遞時間較長，信息滯后，工作效率低，人為因素導致錯誤率高，經常會出現數據失真或者報表丟失的現象，不能及時、清楚地反映出車間實時生產狀況，難以做出及時響應和處理，更無法作為事先有效預測依據。

2.1.2 異常事件處理信息化支持平臺缺失

管理人員、生產現場事件處理人員以及操作人員之間不能實現實時對接。一方面 “信息孤島”造成信息無法共享，為了推卸責任，各班組之間各自為政，致使需要傳遞的信息被隱瞞，以致錯過最佳的調整期；另一方面異常事件的賬目處理紛繁復雜、去向不一，同一數據出現在不同表格的記錄中，促使相關責任認定不清，最終體現管理混亂。從信息論的觀點來看，過程的各種參數檢測數據和異常現象是系統內部的各種反應表現出來的“信息”，顯然，將這些信息運用于分析改善的意義重大。

2.1.3 異常問題波動處理緩慢

由于生產設備調整不恰當、夾具定位不準、員工違規作業、產品與要求不符、外界環境變化劇烈等系統性因素不穩定而導致生產異常變化，我們稱之為“異常波動”，這種波動直接影響到產品質量。異常波動的處理速度緩慢或方法不恰當，就會造成停工待料、制品增多、庫存積壓等問題，導致企業成本增加，直接影響經濟效益。2.1.4 相關部門之間協作不力

異常事件的處理不能做到部門間的及時有效協調，沒有一個規范的處理生產異常的管理系統。這樣不但會降低效率，而且造成資源浪費、責任缺位和內部矛盾，進而影響綜合效率。另外，沒有對生產異常導致無法滿足客戶需求的后果進行合理地追究與處罰，也沒有形成相應措施改善的記錄表。

2.2 異常原因分析及異常數據采集方案設計與處理流程

2.2.1 生產異常采集數據及其原因分析

AIP公司的管理者第一步就是要對異常問題進行現場實際情況調研，結合對相關人員的訪談交流將能夠引發異常的各種原因總結出來，并定義判斷的標準；同時確保這些判斷標準在生產過程中能夠根據實際情況進行對應的調整。生產管理人員需要在預計生產異常和確定現有生產問題的基礎上，對這些生產異常進行分析，找出原因后向有關責任單位提出改善要求，變“事后補救”為“事前預防、事中管控”。

異常原因統計分析如圖2所示。通過數據發現，設備異常在各類異常中所占比重較高，其余幾種引起異常的原因是備料異常、工裝異常和人員異常。根據該公司的統計資料，各種異常導致準時交貨率僅為75%，嚴重影響了公司的效率和效益。后文闡述的改善措施將從這4個方面入手。

2.2.2 異常數據采集方案與處理流程

用EXCEL表格設計了一種能支持AIP公司在生產異常事件出現后，進行信息數據實時采集、傳遞、處理與查詢等功能融為一體的生產異常實時管理監控系統，并且跟蹤異常發展趨勢進行預測，達到提前判斷、先期決策，并對該管理系統在AIP公司成功的應用進行研究分析。異常響應與信息化結合的方案設計具體內容如下。

1）建立一臺專門進行數據采集處理的服務器，各生產計劃員電腦通過局域網與服務器連接，保證數據實時采集分析及存儲，如圖3所示。

用EXCEL表對異常數據進行統計、分類和分析。預先設定好公式和圖表模板，對異常進行了定義，分成設備故障、備料不及時、模具工裝異常、人員緊張及其它等類型，并且對EXCEL文檔進行共享，當所有異常數據錄入表1時，會自動生成各類圖表。采集的數據通過EXCEL表匯總成數據庫，同時通過異常管理系統處理，形成異常檔案數據庫管理表，為生產管理的異常問題處理提供數據支持。

表1 異常數據錄入表

2）數據動態化采集，實現生產異常實時反饋。各個車間計劃員對生產異常數據及時更新，從而實現生產數據動態實時采集、動態分析和動態統計處理，真正達到實時掌控的目的，充分發揮其最大效能。同時把實時采集數據錄入歷史數據庫中，通過對歷史數據的分析更好地減少甚至消除生產異常風險。

3）目視化現場管理界面。應用超大屏LED看板使現場管理者對生產現場的異常有更清晰化和透明化的了解。通過建立信息化共享的支持平臺，相關節點人員在發生異常時，快速應對，全體人員即可從信息系統中了解到生產異常實時的最新狀況，從而迅速采取措施，及時調整，促使生產盡快恢復正常。

2.3 異常處理的改善及跟蹤

從前面異常原因的統計分析可以看到，異常問題主要集中在設備、備料、工裝、人員等方面，因此，異常處理的改善及跟蹤主要圍繞這4個方面進行，以備料和人員為例。

2.3.1 備料方面的改善及跟蹤

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和交付，進而直接影響訂單的交貨期。對備料改善見表2。

2.3.2 對操作人員的選擇、培訓及跟蹤措施

對企業來說，缺乏專門的高技術操作人員一直是困擾企業的問題。目前操作員工期望的工資水平越來越高且流動性高，人員招聘也很困難。因此人員流失給企業的正常生產也帶來了很大的沖擊。鑒于此，AIP公司采取的措施見表3。

2.4 系統運行可靠性分析及改善效果

企業要提高綜合競爭力，需要突破生產異常事件信息傳遞的瓶頸，即需要一個支持異常事件信息快速傳遞的系統并應用到生產實際中。AIP公司生產異常管理信息系統投入運行后，給企業帶來直接經濟效益，整體提升了企業生產現場管理水平，促進了企業持續發展。體現如下。

表3 人員不足改善

續表3

1）縮短了異常處理時間，提高了生產效率。新方案實施后，生產異常降低了50%、數據輸入時間縮短36%、交貨期提升了22%，簡化了異常處理復雜的流程，實現了并行化的控制。以該異常控制策略為核心的生產過程異常監測系統，使車間管理人員和現場操作人員能夠及時發現產品生產過程中的異常狀況，并盡快采取有效措施，達到了預期效果。

2）企業信息管理更加流暢及時。公司的生產、計劃、物流、采購等各種運營都得到了有效的規范，企業管理及生產相關人員在第一時間了解到生產的第一手信息，杜絕信息傳遞的錯誤及滯后，提高了對異常問題的反應能力和反饋速度，提高了對客戶的服務水平。

3）企業產量、質量明顯提升。通過實施信息化改造，提高了工廠各類生產異常數據的準確性與及時性，異常數據的維護和整理都有了很大的改進，同時這些數據也為高層管理人員評估現場的改進效果、分析生產事故的原因提供了可信的依據，使生產中的各種責任得到明確。采用生產異常管理信息系統后，各種故障的原因以及責任人都可以及時、準確找出。管理者對于全公司的生產異常數據有更加直觀、精準的掌握，從而據此制定更加科學合理的產能計劃，生產管理人員由此編排生產計劃，提高了產能，提升了品質，減少了停線時間，增加了公司經營運作的有效性。

3 結束語

AIP公司采用異常響應管理系統，結束了以前的“孤島”離散型、“就事論事”型、“被動應對式”的現場管理模式，提高了生產效率，完善了質量管理體系，增加了生產過程控制的有效性，并實現了生產處置的持續改進與完善。具體表現為：

1）構建了一種能夠支持異常事件的信息動態采集、實時傳遞、快速處理以及綜合查詢分析車間生產異常事件的實時響應系統。通過系統提供的生產異常數據庫，能對生產異常事件進行系統的分析和預測。

2）創建了生產異常事件管理系統及流程。通過生產異常事件管理系統可對各種生產異常事件相應的眾多影響因素進行現場采集，并將決策處理者的經驗判斷進行量化，最后以預警信號圖的方式將預警結果直觀形象地輸出，實現對生產異常事件的預警。

總之，該異常響應管理系統以降低異常事件的發生為目標，對于出現的問題進行快速響應，提高了對異常事件處理的及時性，使企業生產的運營要素處于可控的狀態中，從而提升企業管理水平和靈活應變能力，為中小型制造企業異常響應管理提供理論和實踐層面的支持。處理異常是一個公司組織系統以及執行力的一個重要的體現，通過異常處理能夠從側面反映出公司的內部是否存在內耗以及目標一致性。大量的事實證明，根據自身的發展并學習先進企業良好的做法，制定一套先進科學并與之適應的生產管理系統是解決生產異常問題行之有效的途徑，也是提升中小企業市場競爭力的可行方法之一。

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

[2]Kim C，Nam SY，Park DJ．Product control system using RFID tag information and data mining [M]．Berlin：Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co．K，2013：100-109．

U468

A

2014-03-10

??章編號：1002-4581（2014）04-0001-05

教育部人文社會科學基金（12YJC790084）。