前言

 南京浦镇车辆有限公司是具有百年制造历史的中国轨道交通装备研究和制造的专业化生产企业,主要生产城市轨道车辆、城际动车组、现代有轨电车以及铁路客车等铁路客运和城市轨道交通装备,是中国铁路装备制造业的大型一类企业。

随着轨道交通事业的迅速发展,浦镇公司进入了一个新的发展阶段。从策划、设计、准备、运行到评价和持续改善,形成了一套完整的精益管理运作体系,构筑了独具特色的“工位制节拍化生产方式”。

 工位制节拍化生产,是以工位为作业组织单元,按照节拍均衡生产的方式,以流水式作业组织生产。通过作业组织的变革、设计节拍的设置调整、设计工位的划分、异常拉动管理、目视化管理看板的运用,实现精益研发、精益制造和精益管理,极大地提高了生产效率,同时避免了大量浪费。

1.MES系统是工位制节拍化生产方式落地的最佳载体

    浦镇公司基于精益管理思想已经形成了一整套科学的管理体系,这套体系目前依赖涵盖四级(工位/工区/车间/部门)五部门(制造/质量/安技/资产/人事)的表单来支撑,但由于前期没有采用先进的信息化手段,实际操作中仍然推行纸质手工填报、逐级人工回馈的方式进行运作,最终使得支撑精益管理的各种表单流于形式,导致管理目标没有沉淀与落实。

    另一方面,精益生产的理念是减少浪费,消除制造多余的、不必要的消耗。那么,如何知晓浪费在哪里?多余的东西在哪里?这个问题传统精益中基本上靠人。纸质文件和人工反馈在操作中存在明显的非实时性、非约束性、无严格的过程控制和记录,导致了现场信息滞后填报,出现信息失真、问题事后反馈、责任判定严重滞后、管理无法预警、数据分析不可信、现场实际情况与表单不一致、改进措施落后等大量问题。最终使精益管理不能达到预期目标和管理价值。

    而作为制造环节最重要的IT支撑的制造执行系统(MES),其实时化管理、减少无附加值的活动、提高交货能力、实现对制造系统的集成等实施价值,都是与精益生产“创造价值,消除浪费”的理念不谋而合的。通过MES系统掌握具体的、实时的生产信息,支撑对生产过程瓶颈问题的准确分析,从而在此基础上支持企业生产过程中的精细化生产管理与过程控制,减少浪费、实现精益生产。

    所以,MES系统是实现精益生产的技术支撑和最佳软件载体,是支撑实现精益生产理念的一个平台。精益生产的规章制度及其落实,都可以在MES中体现出来。

2.基于工位制节拍化生产的MES系统特色

    对于浦镇公司MES系统的设计和实施,很重要的一点,必须要与工位制节拍化生产方式的精益思想导入过程相融合。也就是说,精益的实施和MES的实施同步进行,两者互为促进、共同发展。

    南车集团对于工位制节拍化生产推出了一套标准的工作指南,提出了构建工位制节拍化生产的“八大步骤、七大支撑”的基本框架。

 结合浦镇公司的实际情况,配合精益推进的八大步骤,浦镇MES系统的特色主要体现在以下几个方面:

    (1)精益物料配送系统的建立

    过去,车间现场采用人工领料,经常出现错领、多领、漏领等情况,而且无序的频繁领料使物料通道长期拥挤不堪,账实不符,存在项目间代用的情况;现场物料堆积,浪费严重;看板模式难以执行;节拍慢,产能低,节拍要2~3个小时。

    而实施了MES后,改领料为配送料,MES根据计划提前通知到仓储物流,物料到现场扫码收料;每个工位都可以多次配送、多次扫码签收,系统自动解决了错领、多领等问题;节拍提升到1.5小时。

    现在更进一步的改进,是直接减少了不增值环节,在仓库配料完成后送到现场,现场不再执行收料操作。为了防止抵赖,在物料通道出入口设置拍照系统。节拍可控制在1小时以内。

图2 工位接受的物料清单

图3 工位缺料清单

    (2)确保节拍最优的生产组织策划

    生产组织策划包括了三个层面:生产现场的准备、生产计划管理和生产执行管理。

    过去,采购提前期不准确,排产也不准确,物料本身质量问题或物料被占用却不知道,导致无法获得与实际计划相匹配的物料齐套性,生产节拍打乱,在制品堆积,从而造成计划频繁的变更。存在多种等待的浪费、搬运的浪费和动作的浪费。

    MES系统是流水线仿真的最好平台,生产前的准备工作以及确认工作可直接在MES平台上进行,在系统中进行演练确认,发现问题及时调整和优化,模拟数据经过确认后可以快速转换为正式生产数据,实现生产即可。实现了问题的提前发现和预先解决,大大提升了实际生产的效率,降低了现场的各种突发事件发生率。浦镇通过模拟生产线做好生产准备,调试完成后转为正式批量生产,直到产线运行稳定。这个过程过去大概需要20天左右,现在实施了MES之后,大概只需要3天时间。

    在生产现场的计划管理和执行管理中,通过MES系统模拟物料齐套性,优化生产组织,优先将物料齐套的订单转为正式计划,减少变更,消除浪费,保证整体流动性,确保“一个流”。生产计划通过MES及时下达到工位,有效提高资源利用率,实现生产过程可视化水平,实现生产过程全过程追溯管理。

图4 计划导入及编辑

图5 计划显示及模拟

图6 物料库存及缺料情况

图7 工位的工作任务清单

    (3)节拍化拉动式生产方式的基本实现

    拉动生产过程其实就是工位制节拍化生产各项准备工作在现场基础管理系统的搭建及运行的过程,同时发现前期准备工作的不足,持续改进。浦镇MES对拉动生产的落地,关键功能体现在标准化作业体系的建立、协同监控和各类看板管理上。

    浦镇基于工位制节拍化的标准作业指导体系通过各类表单来表达:一方面,通过PLM、ERP、OA等信息管理系统实现了电子化图文档管理,通过MES与其他系统的集成,标准化的作业指导书、图纸等技术文档在车间现场可直接进行可视化的查询、阅览和使用,信息在各系统的互联互通保障了信息的及时性和准确性;另一方面,MES系统也需要提供与生产相关的多类管理报表,具备快速定制各类报表模板的功能和组织报表数据的方法。

图8 现场浏览作业指导书和技术文档

    拉动式生产很重要的环节是实时的生产状态跟踪和看板拉动,因此,MES系统通过协同监控子系统和看板管理系统,将生产计划进度、设备、人员、物料状态、工位异常报警事件、视频、统计分析图表等各类信息通过生产监控指挥中心、数字化调度室、车间工位监控大屏幕等看板方式进行全方位的监控和查询,实现对生产状况和质量状况的动态监控,实现工作任务、物料、质量等各方面的拉动生产。

图9 工作任务的拉动

图10 物料的拉动

图11 质量检验的拉动

图12 现场监控看板

    (4)建立卓越制造评价和持续改善体系

    企业要逐步提升管理水平和贯彻精益生产,会受到企业的外部竞争环境和内部适应性的多种因素影响,不是一蹴而就的事情。那么,在企业资金和资源有限的前提下,企业如何根据自身情况有效规划,在合适的时机推动某一项业务的变革(包括物理资产的升级改造、管理模式的转变、人的提升等)。一个具体的企业,究竟如何决策才是最科学合理的,怎么判断在什么时候进行何种投资和业务改进呢?这些问题对于每个企业来说都是很大的挑战。

    在帮助浦镇工位制节拍化生产方式落地的系统建立过程中,我们运用了一套行之有效的“佰思杰卓越制造标准体系”,通过这套体系,可以帮助企业评估当前所处的发展水平和存在的瓶颈问题,并给出相应的解决方案建议。

    这套体系基于生产制造的构成要素和精益思想的精髓融会贯通,把制造业企业的业务行为和管理过程进行抽取、转换、映射和再融合,最终科学的解构为人员、物体、资源、管理和信息五个域,通过对这五个域的分解细化,基本涵盖了企业制造的全过程,通过对此进行指标评价,可以清晰的对企业制造的水平给出量化的判定,涉及了企业的各个层次和各个方面。

    具体来说,卓越制造标准体系设置了5级模型,分别为管理初始阶段、管理升级阶段、基础完善阶段、持续改善阶段和卓越制造阶段。通过所设定的各项细分指标(已细化到48项二级指标和240项三级指标),使用问卷、访谈、实地考察、甚至有可能是第三方鉴定等调研手段,针对企业制造的这五个域进行客观的评估,并综合得出企业在各方面目前处于哪一级的发展阶段。

    最后的评价结果与浦镇公司共同进行分析和讨论,结合企业未来发展的愿景,我们诊断定位企业的短板,并给出相应的改进方案建议和实施路径,比如,困扰很多企业的产能匹配问题,会细化分解到供应链的问题、物流配送的问题、库存管理的问题、生产排产的问题、产线布局的问题、设备工装的问题、操作人员的问题、管理方式的问题、研发工艺的问题等等,具化的方案建议可能包括更改产线布局、设备工装更换、生产流程改进、管理方式变革、操作人员培训、设备保养计划、变更流程控制、高级计划排程、产线数据采集、质量控制体系等等,最后给出系统性方案,所有的改进建议如何实施推进,如何建立规章制度、如何通过IT系统固化等等。浦镇公司的精益生产管理在经过科学的评估后,都迅速定位了瓶颈问题和关键改进点,经过业务咨询、流程改进和IT支撑与固化,业务上在短期内都得到了针对性的有效的改善。

3.应用成果和价值分析

    MES系统在浦镇公司的应用,真正实现了基于工位制节拍化生产方式在制造环节的贯彻实施,是精益生产不可或缺的的有力支撑体系。从应用层面来进行价值分析,主要体现在:

    (1)建立了工位制为核心的企业级信息化管理平台,作为产品制造及关联部门的日常业务操作与管理平台。包括:

    业务流程管理:实现生产、质量、物料、供应、工艺等各个环节业务的科学管理、规范运行、高效执行;提供业务流程的全过程管理功能,包括流程的梳理、优化、固化;

    信息采集管理:实现操作和管理业务的过程跟踪管理等;快速、准确地采集现场工位、人机料法环测等相关数据和相关生产实时信息等,为管理提供了有效的监控手段和优化的支撑;

    信息资源管理:让工位可便捷地获取所需要的工艺文件、检验标准、工艺标准等相关资料或信息支持;实现生产、质量的各环节信息的快速查询、追溯;

    知识积累和管理:建立了知识经验积累传承体系,相关数据都被有效的记录和传承;建立文件资料的规范化管理、查询功能等,相关文档通过电子化流程进行固化和传递。

    (2)实现一体化、电子化、网络化、智能化的精益生产模式,提高现场执行力和管理水平。

    一体化:将相互孤立、分散式的各环节业务和活动纳入一体化的管控,改变了工位相关各环节信息相互割裂的状态,有效的强化了产品实现全过程的管理力度;

    电子化:改变依靠纸质记录、人工传递、手工统计等传统业务模式为无纸化、电子化的操作模式;梳理业务流程、对表单进行结构化处理,提高业务效率和业务实现的效果;

    网络化:与其他系统集成,消除信息孤岛,构建公司级的管理信息网,形成网络化的信息传递与业务执行、监控环境;提升制造环境的信息化水平,并把生产的实时信息反馈给上游系统,实现整个公司的闭环管理;

    智能化:实现生产前、中、后各环节的闸口管理;自动整合、分析各类信息,实时提供给需要的管理人员,辅助管理决策;动态的电子看板管理、实现了基于数据的精细化、智能化、可视化监控和决策。

    (3)优化提升了现有的业务流程,形成了信息化体系下的新业务模式:

    职责更加清晰:通过与ERP等系统的集成,通过现场扫条码收料,通过例外转序的有效跟踪监控,通过有效的闸口管理,使得部门之间的职责划分愈加清晰,是仓库的问题,还是工位的问题,是上个工位还是下个工位的问题,一目了然,避免了很多职责不清的问题;

    考核体系量化:通过与短信平台的集成,现场的各种问题被实时有效的传递到各职能部门,改变了过去各部门响应现场的工作模式,而且各部门对生产现场的响应情况被真实的记载,提升量化了人员考核的手段,优化了对现场问题的响应速度。例如质检员接到短信即去现场服务,响应时间和效率大大提高,考核更加有效和量化;

    管理人员信息实时化、决策清晰化:将工位现场的各种数据实时记录,通过各种展示方式实时的汇报给相关的领导,改变了领导听报告、看纸质图表、跑现场的工作模式;管理人员轻松的获取第一手的有效信息,问题判断更清晰,实时的决策更加精准。

结语

    精益管理模式是制造业公认的最有效的生产管理方式,是新世纪的主流管理模式。但是,随着近年“智能制造”的趋势,传统的精益实施方法已难以适应发展的需要。

    精益生产的思想融入到数字化制造的各个环节,通过相关IT系统和业务的融合应用,并通过制度确保效果的持续化,我们称之为“数字化精益”。而企业要想从传统精益推进到数字化精益,必须要经历信息化的深度应用,概括来说就是:先进的生产管理方式要靠先进的技术来推动,反过来,先进的技术也要和先进的生产管理方式融合起来。

    浦镇公司基于工位制节拍化生产的制造执行系统的应用,正是在这条道路上的一次积极的探索,为数字化精益的真正落地提供了行业典范。