關于離散制造業零部件管理的幾點思索

（北京機械工業自動化研究所有限公司，北京 100120）

0 對離散制造業的理解

一般來說，業內根據加工制造企業生產流程的不同，或者說產成品形成過程的不同，將企業分為流程制造和離散制造兩大類。所謂流程制造業，是指通過對原材料進行混合、分離、加熱、粉碎等物理或者化學方法，使原材料增值，一般是批量或連續的生產模式，比如鋼鐵、電力、能源化工等行業；而離散制造業一般是指通過對零部件（原材料）進行改變、組裝，以形成產品，使其增值，比較典型的如家電、汽車、發動機等生產制造企業，其典型特點是依據產品設計工藝，將各種零部件組裝以形成最終產品。

1 零部件管理的重要性

對離散制造企業而言，效率、質量、成本是其管理的重點，這一方面體現在產品設計工藝、制造過程質量，另一方面就是零部件問題，而零部件問題更是集中體現在成本管控、產能效率、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的重要性。

1.1 成本角度

企業之所以能生存，并發展下去，歸根結底是需求和供給、投入和產出的關系，就投入而言，主要包括運營、研發、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，零部件管理對企業成本管理的重要性可見一斑。

1.2 產能效率角度

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

1.3 庫存資金占用角度

流動資金是企業的活力之源，這不僅體現在資金本身的增值功能，更重要的是其串聯起企業的各運營環節，流動資金的每一次周轉，均是企業盈利的直接創造者。充沛的流動資金，良好的資金鏈，是健康企業的標志，做好流動資金的管理和使用，是企業管理的重中之重。而探討影響企業流動資金的相關因素，除了最根本的企業盈利能力外，還包括資金結構不合理和資金周轉速度等方面，這其中相當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，更是對企業流動資金的占用，這在某些企業甚至占有相當高的比例，嚴重影響了企業發展。

2 傳統零部件管理的內容及手段

從企業業務流程來說，傳統零部件管理主要包括采購供應、倉儲、收發和跟蹤等主要環節，每個環節的管理思想和模式在不斷創新發展，其宗旨也是從前述成本、產能、流動資金等方面進行優化，提高投入產出比，增強企業競爭力。針對上述環節，當前主流的管理手段如下：

1）采購供應環節

采購供應環節傳統管理方式是通過中長期生產計劃進行采購，繼而進行零部件采購入庫，以充足的實際庫存保證正常生產。隨著企業精細化管理要求，對生產工單的細分更加明確，往往能夠提供日或者小時節點的生產工單，通過按序生產對零部件產生按序需求，采購供應環節只需按序采購、按序供應即可，具體細化到每個零件、每個供應商，均按序、按時間節拍進行配貨供應，同時企業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搬運環節、降低了成本。

2）倉儲環節

倉儲環節傳統上來說是管理采購零部件的入庫和生產用零部件的出庫，確保零部件的存放及生產供應。而現代企業正在逐步的瘦化倉儲環節，除了從成本核算角度考慮（比如車間、庫存的成本轉移等），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，不再對實物進行搬運等操作，因為在保證零部件生產供應的前提下，倉儲管理本身并不產生價值，而且還會造成庫存資金積壓，因此，從采購環節進行按生產工單序采購，然后弱化倉儲環節，是當下企業的常規做法，當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量的安全庫存。

3）收發環節

零部件的收發是倉儲業務，一般來說是根據采購單收貨入庫，然后根據生產領料單領料出庫，在企業整體物流環節數據未打通的情況下，兩者的數據源是不一致的，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）計劃形成的領料出庫單，源頭不一致，不可避免的導致數據不對稱，進而形成庫存積壓或者庫存不足等情況。

而現代企業常規的做法是結合前面探討的采購和倉儲環節，統一數據源，嚴格實行以生產工單拉動的物料流轉模式，通過對物料需求進行排序及細化管理，使采購、倉儲、收發均按照該源頭數據進行操作，確保物料環節的連貫和一致性，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、準時的供應，確保線邊庫既有生產用料，又不會造成線邊庫存積壓。

4）跟蹤環節

跟蹤環節是在保證生產的前提下，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行采集，包括零件號、供應商、批次等信息，一方面通過與裝配BOM對比校驗，確保所裝零件的準確性，保證裝配質量，另一方面也是通過對零部件信息的跟蹤記錄，形成完善的產品檔案，為產品的后續服務提供準確詳實的數據，在批次質量事故處理等方面意義重大。

綜上，在傳統制造及管理模式下，企業發展，最根本的是要管理好投入和產出，而從零部件管理角度來說，最核心的就是要做到準時、按量的零部件供應，既不提前、超量采購占有庫存，又不因為缺料影響生產，因此其發展趨勢是把整個物料環節進行一體化考慮，統一管理采購、供應、倉儲、收發等業務環節，使各環節做到信息統一、節拍一致，即以生產工單為源頭，按序、按節拍進行整個環節的物料聯動，保證零部件、時間、地點三個要素的一致準確性。

3 工業4.0對零部件管理提出的新需求

在傳統制造模式下，以生產工單為源頭的零部件采購、倉儲、配送模式以降低庫存、準時供應的優勢支撐了企業長久、快速發展，但隨著一種全新制造模式——工業4.0概念的興起，其被譽為第四次工業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4.0的概念

“工業4.0”是由德國聯邦政府提出，并已上升為國家級戰略的革命性生產方法，被業界一致認為是以智能制造為主導的第四次工業革命，旨在通過充分利用信息通訊技術和網絡空間虛擬系統——信息物理系統（Cyber-Physical System）相結合的手段，將制造業向智能化轉型，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變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。

相對德國政府提出的“工業4.0”，中國政府也制定了“中國制造2025”發展規劃，旨在對中國制造進行頂層設計，從國家戰略角度確保在新一輪工業革命中占得先機。

無論是“工業4.0”還是“中國制造2025”，拋開國家戰略不談，單純從理念和技術角度而言，皆是以信息化促進工業化，以智能制造作為發展方向，將傳統制造業向智能化推進。

2）工業4.0下顛覆傳統的零部件管理

工業4.0下的智能制造，是對傳統模式的一種顛覆，其強調智慧工件、智慧生產，強調以信息技術為主導，賦予工件、機器智慧和生命，強調工件和機器、產線的直接對話，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，應主要關注如下四點。

3.1 賦予智慧

工業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（用于組裝什么產品）、所處工藝、下一步去向（下一道工序、下一臺機床）、自身狀態（合格、待檢等）等，通過賦予工件智慧，實現工件在工藝流程中的自動流轉、自主制造。

3.2 帶信息的零部件

作為智慧工件的基礎，零部件本身應帶有信息，一是標識自身，二是被機器、環境識別，且信息隨著工件加工、制造過程在不斷更新。信息內容包括“某某訂單某某產品某某工件當前狀態”等，帶有這些信息，工件可以在采購、倉儲、配送、裝配制造等環節隨流程、工藝流動，并可被場景識別，實現個性化制造、自主制造。

信息的標識方式一般認為應是可讀寫芯片（RFID）的方式，通過信息的標識、讀寫，實現工件和機器、場景的互動，實現過程智能。

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就變被動為主動，工件會根據自身的加工裝配狀態、工藝流程，自動向中控系統申請指令，主動流轉到空閑機床、下一工序，并主動下載制造工藝，進行自動加工、自動裝配，直至整個工藝完成、產品成型，始終以主動的姿態進行自我加工、主動制造。

3.4 人在其中的作用

傳統裝配從完全依賴人、以人為主，發展到現在人機交互，已經是工業化和信息化發展的一大進步，工業4.0模式下的智慧工廠，將進一步簡化、弱化人在其中的作用，理想狀態下的智慧工廠，將是一個以信息中樞為主導，由智能設備、智慧工件構成的無人化工廠，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，人不再主要參與，只是一個監視、決策的角色，從而實現徹底的機器替代人類。

4 工業4.0下零部件管理的三個要點

在以智能制造為主導的工業4.0模式下，零部件管理應以如何支持、實現智能制造為導向，主要關注如下三點。

4.1 工廠建模及工件定義

支撐智能制造的基礎是制造模型的建立，包括產線、設備、機器人、工藝流程等組成的工廠建模以及最基礎的智慧工件的定義，尤其是智慧工件，應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、流轉等。良好的建模是智能制造的基礎。

4.2 基于工業互聯、云平臺、物聯網、大數據的智能信息中樞的建立

在有了良好的建模和工件、設備基礎后，一個能夠組織、調度智慧工廠運轉的智能信息中樞就成為必然，信息中樞就如同工廠的大腦，接收設備、工件、環境等各種信息輸入，并給出合理反饋，指揮、調度各環節合理運轉。

信息中樞應是建立在工業互聯、云平臺、物聯網、大數據的基礎上，統連各工廠、各實體、各環節，并給出基于模型、基于大數據分析的智能指令，自動指揮工廠運轉。

4.3 基于智能物流的分布式制造

工業4.0一個很重要的概念即是去“中心化”，強調物理上分散分布的工廠、設備之間的協同制造，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，與信息中樞協同作業。

5 結束語

以上只是簡單的從傳統零部件管理談到工業4.0下零部件管理，提出了關于工業4.0下對于零部件管理的幾點思索，供業內相關人士分析探討。工業4.0作為新生概念，還處于摸索和發展階段，但工業4.0的管理理念，已成為未來制造的發展方向，各國也出臺了相關政策，相信隨著業內研究人員的增多，對零部件管理的理論和方法會更加成熟，以更好的促進智能制造模式下零部件的管理。