成組技術(shù)與部件預(yù)投在多品種小批量排產(chǎn)中的應(yīng)用

◆ 北京強(qiáng)度環(huán)境研究所 徐利鋒 趙 偉

多品種小批量生產(chǎn)是我國中小型制造企業(yè)的主要生產(chǎn)組織方式，是快速響應(yīng)市場不同客戶多樣性要求的必然選擇，同時也對企業(yè)的訂單排產(chǎn)組織能力提出了很高的要求。如何提高企業(yè)面向訂單生產(chǎn)的管理水平，這成為眾多中小型制造企業(yè)的共同課題。成組技術(shù)是利用零部件結(jié)構(gòu)和工藝方面的相似性，按照一定準(zhǔn)則分類成組，同組零部件采用同一方法進(jìn)行生產(chǎn)組織管理的方法。成組技術(shù)的核心是“成組工藝”，它把結(jié)構(gòu)、材料、工藝相近似的零件組成一個零件族，并按零件族制定工藝流程進(jìn)行加工生產(chǎn)，從而減少投產(chǎn)種類，實(shí)現(xiàn)批量投產(chǎn)。對于多品種小批量訂單而言，雖然客戶的定制要求不同，但仍然可以從產(chǎn)品的大類劃分、整體模塊設(shè)計(jì)、工藝流程安排、生產(chǎn)加工工藝、組裝調(diào)試工序等多方面提煉出不同訂單產(chǎn)品之間的相似性，再利用成組技術(shù)和部件預(yù)投對訂單進(jìn)行并行排產(chǎn)，從而提高生產(chǎn)效率。

一、 傳統(tǒng)訂單排產(chǎn)方式概述及其弊端分析

訂單的排產(chǎn)就是在企業(yè)人力物力資源有限的情況下，通過一定規(guī)則所制定的訂單生產(chǎn)順序及交付計(jì)劃，以滿足大多數(shù)訂單按期交付的目的。目前，大多數(shù)企業(yè)的訂單排產(chǎn)方式都是基于訂單的交付時間或者客戶的優(yōu)先級等企業(yè)固定規(guī)則安排進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的制定，如訂單利潤、訂單交期、客戶重要程度、客戶對交付時間的變更接受度等方面，如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)訂單排產(chǎn)規(guī)則示意圖

圖1的這種排產(chǎn)方式是比較傳統(tǒng)的排產(chǎn)方法，很難保證企業(yè)生產(chǎn)能力的充分發(fā)揮，且有較大可能出現(xiàn)一定比例訂單延期交貨的現(xiàn)象，影響企業(yè)信譽(yù)。這種排產(chǎn)方式的弊端在于單純地將訂單作為一個整體單位進(jìn)行排產(chǎn)，會使得訂單的交付進(jìn)度缺乏真正的控制力，這種串行排產(chǎn)會大大延長訂單的交付周期，增加企業(yè)生產(chǎn)成本，尤其是對本可以采用并行排產(chǎn)方式開展生產(chǎn)的設(shè)備制造類企業(yè)。對于制造型企業(yè)，為確保訂單交付周期，提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)對訂單管理的控制力，排產(chǎn)時就需要打破整體訂單的概念，改變生產(chǎn)計(jì)劃串行排產(chǎn)的思維方式，并在技術(shù)方案規(guī)劃和合同訂單設(shè)計(jì)的初始階段就廣泛采用“成組技術(shù)”，通過提高企業(yè)生產(chǎn)柔性，更好地解決多品種小批量訂單的按時交付問題。

二、 利用成組技術(shù)為批量排產(chǎn)創(chuàng)造基礎(chǔ)條件

將小批量串行排產(chǎn)變更為大批量并行排產(chǎn)需要一個技術(shù)前提，就是企業(yè)所投產(chǎn)的零部件要實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，即所謂的“三化”。只有實(shí)現(xiàn)了“三化”，才能減少基層勞動者的重復(fù)勞動，充分利用社會上已有的研究成果，縮短設(shè)計(jì)人員的研制周期，降低項(xiàng)目研制風(fēng)險。這種企業(yè)產(chǎn)品的“三化”已經(jīng)被世界上許多國家作為企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)組織的基本途徑和原則之一。我國很多中小企業(yè)的產(chǎn)品都無法實(shí)現(xiàn)“三化”，使得產(chǎn)品的生產(chǎn)方式只能被迫采用串行排產(chǎn)，生產(chǎn)效率無法提高，企業(yè)各項(xiàng)成本居高不下，增長乏力。成組技術(shù)正是企業(yè)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)“三化”最有效的手段，進(jìn)而為企業(yè)的批量排產(chǎn)創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。成組技術(shù)由前蘇聯(lián)學(xué)者米特洛萬諾夫提出，后來傳到歐美地區(qū)，受到普遍的重視，德國亞琛工業(yè)大學(xué)的H·奧匹茲教授曾對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了深入研究，制定出一整套的工作程序和零件分類編碼系統(tǒng)，使之更便于利用計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行分類、分組，也更有利于推廣應(yīng)用。成組技術(shù)給企業(yè)排產(chǎn)管理者提供了一套方法，能夠?qū)渭∨孔兏鼮榇笈可a(chǎn)，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。圖2為成組技術(shù)基本原理。

運(yùn)用成組技術(shù)對每個零部件進(jìn)行分類，通過零部件的分組代碼可以明確該零件在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹中的具體位置及該零部件的大致工藝結(jié)構(gòu)，這樣便可以通過該代碼進(jìn)行外協(xié)加工組織及廠內(nèi)工序排產(chǎn)。圖3為零部件成組技術(shù)編碼示意圖。

圖2 成組技術(shù)基本原理

圖3 零部件成組技術(shù)編碼示意圖

通過對零部件進(jìn)行分組可以有效減少外協(xié)加工廠商的加工種類，每個外協(xié)廠商只負(fù)責(zé)同一類型的加工零部件，例如，外協(xié)廠商A只負(fù)責(zé)加工軸類的零部件，外協(xié)廠商B只負(fù)責(zé)鈑金的焊接結(jié)構(gòu)件，外協(xié)廠商C負(fù)責(zé)鎂材料的備料與加工等。外協(xié)廠商可以針對自己負(fù)責(zé)的類似零部件重新制定成組工藝加工方法，制作成組加工夾具，甚至引進(jìn)更高效的加工設(shè)備進(jìn)行零件組的批量化生產(chǎn)。當(dāng)然，并不是所有的零部件都能夠?qū)崿F(xiàn)分組，對于確實(shí)無法應(yīng)用成組技術(shù)進(jìn)行分組的定制化零部件，可根據(jù)客戶的定制需求，單獨(dú)進(jìn)行非模塊化設(shè)計(jì)，單獨(dú)定義為非成組零件，形成定制零件庫，根據(jù)訂單的交貨周期進(jìn)行單獨(dú)管理。采用這種排產(chǎn)方法，能夠間接提高外協(xié)廠商的專業(yè)化程度，不僅有利于提高外協(xié)廠商的加工效率，而且有利于質(zhì)量控制，以及采購價格的統(tǒng)一議價。

三、 電動振動臺產(chǎn)品零部件成組技術(shù)應(yīng)用舉例

電動振動臺作為動態(tài)力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備被廣泛應(yīng)用于軍工、航天、高鐵、汽車、電子等領(lǐng)域，各領(lǐng)域客戶對設(shè)備的推力、加速度、位移、頻率等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的要求各不相同，使得設(shè)備制造商需要設(shè)計(jì)生產(chǎn)數(shù)十種型號產(chǎn)品以滿足不同客戶的個性化需求，電動振動臺的排產(chǎn)屬于典型的多品種小批量產(chǎn)品生產(chǎn)模式。如果以傳統(tǒng)的串行排產(chǎn)方式進(jìn)行生產(chǎn)，由于涉及的零部件和外協(xié)廠商非常多，將會極大地拉長生產(chǎn)制造周期。為此，特將成組技術(shù)應(yīng)用于電動振動臺的排產(chǎn)工作中。

從電動振動臺訂單設(shè)計(jì)階段開始，便廣泛采用成組技術(shù)，將各種型號的振動臺產(chǎn)品按零部件形狀和工藝性分成基座、臺體大件、導(dǎo)向、動圈、水平臺、擴(kuò)展臺等幾大類，這幾大類屬于振動臺首層大部件結(jié)構(gòu)，之后再根據(jù)產(chǎn)品的系列型號運(yùn)用成組技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化細(xì)分，例如，將臺體大件細(xì)分為上極板、下極板、磁鋼體、磁鋼環(huán)、耳軸、楔子六大部分，將基座再細(xì)分為垂直臺基座、水平臺基座、基座墻板幾大類，將導(dǎo)向分為上導(dǎo)向、下導(dǎo)向兩部分，將動圈分成鎂動圈、鋁動圈、感應(yīng)動圈三大類，將水平臺分為油箱、大理石、導(dǎo)向、滑板、連接頭五部分，諸如此類。同時，還可將這兩層部件再細(xì)分到三層及四層，這樣就可以系統(tǒng)地建立電動振動臺的一個完整的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹。有了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹，就可以根據(jù)零部件的所在位置、外形特征、加工工藝、材料等特征給每一層零部件標(biāo)識一個特殊的代碼，直到對最后一層的具體零件都進(jìn)行了標(biāo)識。由此，經(jīng)過一段時間的生產(chǎn)實(shí)踐，證明成組技術(shù)能夠有效提高生產(chǎn)效率，縮短制造周期，最終確保產(chǎn)品的按期交付。

四、 利用部件預(yù)投解決不同層級零部件的生產(chǎn)周期差異問題

生產(chǎn)排產(chǎn)中引入成組技術(shù)會帶來批量化的生產(chǎn)效果，但如果應(yīng)用不好，同時也會帶來一定量的在制品庫存壓力，這就要求企業(yè)需要根據(jù)客戶訂單情況合理精確地制定排產(chǎn)計(jì)劃，從而達(dá)到只在需要的時候快速生產(chǎn)市場需要產(chǎn)品的目的。所以，企業(yè)的生產(chǎn)管理者除了能夠運(yùn)用成組技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)排產(chǎn)之外，還要熟練掌握部件預(yù)投方法來編制生產(chǎn)計(jì)劃。分層預(yù)投計(jì)劃法就是根據(jù)不同的零部件組，進(jìn)行分批分期地按計(jì)劃組織投產(chǎn)。以電動振動臺排產(chǎn)為例，其采用的是部件預(yù)投方式中的分層計(jì)劃法。企業(yè)使用分層預(yù)投計(jì)劃有個使用前提，即要求企業(yè)的技術(shù)部門必須采用模塊化的設(shè)計(jì)理念，企業(yè)的產(chǎn)品具有系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)。電動振動臺的每一個系列產(chǎn)品都包括若干個型號，每個型號又包括若干個子型號，每個子型號又分為若干個具體的規(guī)格。在系列層中，全系列不同型號振動臺都通用的零部件稱為系列通用件，其他稱為系列專用件；系列專用件在同一型號內(nèi)又有一部分零部件被各子型號通用，稱為型號通用件，其余為型號專用件；型號專用件在同一子型號中，仍有一部分被各具體規(guī)格產(chǎn)品所通用，稱為子型號通用件，其余為子型號專用件。分層預(yù)投計(jì)劃法的關(guān)鍵在于合理地選擇分層界面，即：在企業(yè)產(chǎn)品序列的樹狀圖中，將企業(yè)的系列產(chǎn)品分為上、下兩個層面，上層包括產(chǎn)品生產(chǎn)所需的大部分零部件，可以基本滿足企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)計(jì)劃和安裝調(diào)試前的準(zhǔn)備需求，可以作為排產(chǎn)計(jì)劃的第一階段予以先行實(shí)施。第一階段的“上層零部件預(yù)投”要安排在訂單要求還沒明確下達(dá)到排產(chǎn)部門之前進(jìn)行，目的就是給第二階段的排產(chǎn)計(jì)劃預(yù)留出時間和空間，以縮短訂單的整體訂貨周期。

仍然以電動振動臺產(chǎn)品為例，上層零部件中可先行下達(dá)的部分為各系列產(chǎn)品的臺體大件、動圈骨架毛坯、功放變壓器、功率模塊、功放機(jī)柜等一層零部件，當(dāng)然還有靜壓軸承、U型彈簧、空氣彈簧等二層零部件。下層零部件主要是絕對專用件（子型號專用件），在企業(yè)市場部門正式下達(dá)訂單的具體型號規(guī)格和技術(shù)要求后，企業(yè)排產(chǎn)人員開始組織下達(dá)第二階段的供貨計(jì)劃，組織絕對專用件的加工及產(chǎn)品的整體裝配調(diào)試生產(chǎn)計(jì)劃。對于電動振動臺來講，基座、擴(kuò)展臺、大理石、滑板、連接頭等都屬于要在訂單明確后才能根據(jù)訂單圖紙下達(dá)的下層絕對專用件。分層預(yù)投計(jì)劃法由于在訂單具體技術(shù)要求出來之前就開始進(jìn)行計(jì)劃平衡工作，即開始進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備和通用性作業(yè)，從而大大縮短了企業(yè)訂單的供貨周期和生產(chǎn)周期，也就是縮短了從客戶需求到排產(chǎn)及產(chǎn)品交付的時間周期，進(jìn)而提升了企業(yè)的生產(chǎn)彈性，提高了企業(yè)的市場快速反應(yīng)能力。

五、 利用數(shù)據(jù)分析解決部件預(yù)投盲目性問題

企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)計(jì)劃中引入成組技術(shù)和部件預(yù)投，雖然會極大地提高訂單的交付效率，但由于預(yù)投時企業(yè)往往還沒有簽訂銷售合同，預(yù)投計(jì)劃的編制和下達(dá)往往都是靠生產(chǎn)管理者的經(jīng)驗(yàn)，可能會存在盲目性預(yù)投的問題，尤其是在生產(chǎn)周期比較長的上層專用件投產(chǎn)任務(wù)中。針對這一問題，可應(yīng)用數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)預(yù)判技術(shù)予以解決，即可通過對往年銷售數(shù)據(jù)、交貨數(shù)據(jù)和售后服務(wù)數(shù)據(jù)等信息的統(tǒng)計(jì)與分析，結(jié)合當(dāng)年的市場動態(tài)信息，對生產(chǎn)預(yù)投型號提供有利的數(shù)據(jù)支撐。例如，對企業(yè)歷年銷售合同中系列產(chǎn)品的銷售數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以得到每個系列產(chǎn)品的年平均銷售臺套數(shù)，也就是“優(yōu)勢系列”，通過這個數(shù)據(jù)可以形成系列預(yù)估銷售量；分析每個系列產(chǎn)品的型號分類銷售額，可以得到企業(yè)銷售額主要集中在哪個系列的哪種型號產(chǎn)品，也就是“優(yōu)勢產(chǎn)品”，通過這個數(shù)據(jù)可以得到重點(diǎn)預(yù)投產(chǎn)品型號；分析延遲交貨數(shù)據(jù)，可以得到生產(chǎn)交付周期存在問題的具體產(chǎn)品型號，也就是“周期短板”，通過此數(shù)據(jù)可以形成瓶頸工序分析報告；分析型號產(chǎn)品售后服務(wù)頻次數(shù)據(jù)，可以得到返修率最高的產(chǎn)品型號，也就是“質(zhì)量短板”，通過此數(shù)據(jù)可以形成質(zhì)量改進(jìn)分析報告。綜上，分析企業(yè)歷年的各項(xiàng)數(shù)據(jù)能夠較好地幫助企業(yè)解決部件預(yù)投中的盲目性問題，而且，對企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃、工藝改進(jìn)、質(zhì)量提升也都會有非常大的技術(shù)支撐作用。

六、 結(jié)束語

隨著市場競爭的日趨激烈，企業(yè)產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)的趨同化，以及客戶對定制化產(chǎn)品的要求越來越高，對企業(yè)生產(chǎn)制造能力的動態(tài)性及敏捷性要求也不斷提高，企業(yè)供應(yīng)鏈管理水平成為衡量制造型企業(yè)的核心競爭力的重要指標(biāo)。而訂單的生產(chǎn)周期和按時交付率是企業(yè)供應(yīng)鏈管理水平的顯性指標(biāo)，在多品種小批量訂單排產(chǎn)中，可以通過綜合應(yīng)用成組技術(shù)、部件預(yù)投和數(shù)據(jù)分析三大管理手段，提高企業(yè)供應(yīng)鏈管理水平，同時也會使企業(yè)的整個生產(chǎn)管理流程更加合理。