在競爭日益激烈的市場環(huán)境下，準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)(Just In Time，JIT)的理念已為國內(nèi)外眾多企業(yè)普遍接受和倡導(dǎo)。然而，傳統(tǒng)的JIT方式是從豐田汽車公司規(guī)模生產(chǎn)的實(shí)踐中總結(jié)出來的，其理想的生產(chǎn)環(huán)境是大批量、重復(fù)性生產(chǎn)，與目前多品種、小批量的市場環(huán)境大不相同，直接套用顯然不適宜，也不可能取得成功。
要使先進(jìn)的管理理念成功運(yùn)用于新的市場環(huán)境，必須進(jìn)行“創(chuàng)新的應(yīng)用”。將看板技術(shù)與信息系統(tǒng)相結(jié)合，是目前國內(nèi)研究和應(yīng)用的新熱點(diǎn)，國外研究者也對(duì)JIT生產(chǎn)方式中的看板技術(shù)進(jìn)行了大量研究；豐田生產(chǎn)方式不適合于多品種小批量生產(chǎn)。但在這些文獻(xiàn)研究中鮮有對(duì)多品種、小批量看板方式的深入研究。
本文提出了一種基于可視化看板技術(shù)的解決方案，用于解決JIT方式在多品種、小批量生產(chǎn)中的適用性問題。
1 傳統(tǒng)看板用于多品種、小批量生產(chǎn)的弊端
傳統(tǒng)JIT生產(chǎn)方式是從豐田汽車公司規(guī)模生產(chǎn)的實(shí)踐中總結(jié)出來的，以紙質(zhì)看板為手段、以需求為驅(qū)動(dòng)的“拉動(dòng)”式生產(chǎn)方式，用于多品種、小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)，存在諸多弊端。
1)傳統(tǒng)看板手段的落后，不利于信息管理。傳統(tǒng)看板采用紙質(zhì)看板，其數(shù)據(jù)無法直接傳遞給計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，不利于信息的處理，導(dǎo)致計(jì)劃與預(yù)測能力不足。
2)對(duì)小批量生產(chǎn)，難以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的拉動(dòng)方式。由于批量小、工序周期短，末道工序尚未開始生產(chǎn)，首道工序已完成整個(gè)批量的生產(chǎn)，因此現(xiàn)場若無同品種的上批次在制品保留，則無法形成“需求拉動(dòng)”式的生產(chǎn)。
若要用傳統(tǒng)看板方式實(shí)現(xiàn)小批量的“連續(xù)的”拉動(dòng)生產(chǎn)，就必須在生產(chǎn)現(xiàn)場保留各個(gè)品種產(chǎn)品的物料和在制品，這樣就造成了大量堆積。故大多數(shù)企業(yè)的小批量訂單式生產(chǎn)，仍主要采用推式生產(chǎn)方式，即生產(chǎn)指令下達(dá)到每道工序，但如此又無法實(shí)現(xiàn)及時(shí)的按需生產(chǎn)。
3)多品種頻繁交替生產(chǎn)時(shí)，傳統(tǒng)看板頻繁切換容易出錯(cuò)，并且看板的保管也是個(gè)問題。對(duì)于有些產(chǎn)品，生產(chǎn)一次后間隔很長時(shí)間才會(huì)再次生產(chǎn)，看板的保管和使用比較麻煩。
4)缺乏對(duì)全局看板信息的掌握，無法提供全面的、實(shí)時(shí)的生產(chǎn)現(xiàn)場看板流程和各工序看板狀態(tài)的整體描述，在品種、批次頻繁切換的生產(chǎn)環(huán)境下容易出現(xiàn)混亂。
2 實(shí)現(xiàn)多品種、小批量JIT生產(chǎn)的解決方案
2.1 可視化看板系統(tǒng)的應(yīng)用場景
可視化看板系統(tǒng)由信息系統(tǒng)、電子看板和條形碼掃描輸入終端組成。其中的信息系統(tǒng)是融合了精益生產(chǎn)方式的ERP系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上新增了可視化看板模塊。
以電子產(chǎn)品為例，圖1為可視化看板系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場的應(yīng)用場景。
圖1 以電子產(chǎn)品生產(chǎn)為例的可視化看板系統(tǒng)應(yīng)用場景圖
2.2 可視化看板系統(tǒng)運(yùn)行流程
適用于多品種、小批量訂單生產(chǎn)的可視化看板系統(tǒng)的運(yùn)行流程如圖2所示，圖中陰影部分為ERP系統(tǒng)中的MRPⅡ投產(chǎn)順序計(jì)劃模塊。
以圖1中SMT工序的電子看板為例，其運(yùn)行流程如下。
1)由MRP-Ⅱ生成自制件(PWBA板)的“投產(chǎn)順序計(jì)劃”，安排1周的多品種投產(chǎn)順序和數(shù)量。
2)采用可視化看板技術(shù)，進(jìn)行該工序的看板排程，安排工序作業(yè)順序。
3)生成新的“空”生產(chǎn)看板(Production Kanban，PK)，通過電子看板下達(dá)到工序現(xiàn)場；掃描主件PCB條形碼，開始生產(chǎn)，此時(shí)看板狀態(tài)為“在制”。
4)當(dāng)規(guī)定數(shù)量的制品生產(chǎn)完成，掃描條形碼，則該枚看板的狀態(tài)變?yōu)椤皾M”。
5)當(dāng)“滿”看板枚數(shù)達(dá)到規(guī)定數(shù)量時(shí)，該看板的生產(chǎn)暫停，直到有新的、補(bǔ)充“空”看板下達(dá)才再次起動(dòng)該看板的生產(chǎn)。與傳統(tǒng)看板不同的是，此時(shí)系統(tǒng)可以根據(jù)看板排程的順序，接著下達(dá)另一訂單的“空”看板，起動(dòng)其生產(chǎn)。
圖2 可視化電子看板運(yùn)行流程圖
6)當(dāng)后道工序“取走”物料，此時(shí)若該訂單的總量尚未完成，則自動(dòng)發(fā)行補(bǔ)充數(shù)量的新“空”看板；若已完成，則該生產(chǎn)看板的循環(huán)全部“結(jié)束”，接下來按照排程下達(dá)另一訂單的新“空”看板。
7)若后道工序出現(xiàn)異常情況導(dǎo)致對(duì)物料的消耗暫停時(shí)，看板狀態(tài)始終為“滿”，則不會(huì)有該物料的新“空”生產(chǎn)看板下達(dá)，生產(chǎn)暫停，從而避免了現(xiàn)場在制品的堆積。
工序間取料看板(Withdrawing Kanban，WK)的主要作用是領(lǐng)用補(bǔ)充物料時(shí)指示取貨的地點(diǎn)和數(shù)量。它通�？梢员环磸�(fù)使用，并且取料過程可以不占用工序內(nèi)時(shí)間，因此，可視化看板系統(tǒng)中取料看板的形式仍可以采用打印的、帶條形碼的紙質(zhì)看板，按照傳統(tǒng)方式運(yùn)行流轉(zhuǎn)。當(dāng)然也可以采用基于RFID的電子看板。
2.3 可視化看板系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
所謂可視化看板，是采用可視化技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)電子看板的可視化排程管理和看板狀態(tài)管理的“信息化”看板，并可以通過看板的狀態(tài)直觀地看到零部件和產(chǎn)品的庫存量�？梢暬窗鍖⒕�生產(chǎn)管理與ERP信息系統(tǒng)融合起來，利用圖形技術(shù)實(shí)現(xiàn)“可視的”看板流轉(zhuǎn)過程。
1)可視化看板子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。
可視化看板系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)置、看板計(jì)算和生成、生產(chǎn)看板排程和看板狀態(tài)圖等主要模塊組成，并且與ERP系統(tǒng)中的MRP-Ⅱ投產(chǎn)順序計(jì)劃模塊相連接獲取數(shù)據(jù)。
圖3 可視化看板系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)
2)可視化看板的排程。
可視化看板的排程，主要是以圖形展示生產(chǎn)單元的生產(chǎn)看板排隊(duì)順序和日程安排等情況，并能實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，方便管理人員根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際情況手動(dòng)進(jìn)行排程。例如，圖4中所示某生產(chǎn)單元WD02工作日的生產(chǎn)看板排程圖，該單元輪番生產(chǎn)2個(gè)看板環(huán)路的產(chǎn)品，上午安排了訂單S001的4個(gè)看板的生產(chǎn)(其中已完成3個(gè)看板，1個(gè)看板在制)，下午安排了訂單S002的4個(gè)看板的生產(chǎn)。
圖4 可視化看板排程圖
當(dāng)需要調(diào)整看板排程時(shí)，管理人員可以通過拖動(dòng)圖標(biāo)方便地改變看板的順序；也可以通過點(diǎn)擊下方的圖例按鈕，改變當(dāng)前位置處的看板狀態(tài)。
3)可視化看板的發(fā)行與狀態(tài)管理。
生產(chǎn)看板以電子看板的形式發(fā)布、傳達(dá)到各工序，并且根據(jù)看板的執(zhí)行情況，及時(shí)變更可視化看板系統(tǒng)中的看板狀態(tài)。
如圖5所示，可視化系統(tǒng)中的看板狀態(tài)分為3種，分別是空、在制和滿。其中“空”表示新需求的產(chǎn)生，“在制”表示生產(chǎn)單元已啟動(dòng)生產(chǎn)，“滿”表示看板生產(chǎn)已完成，相當(dāng)于傳統(tǒng)看板已“掛”在了產(chǎn)品上。
圖5 看板狀態(tài)的變更
看板狀態(tài)的改變，是由生產(chǎn)現(xiàn)場的條形碼掃描裝置來觸發(fā)。當(dāng)制程開始，掃描條形碼，數(shù)據(jù)反饋到排程模塊，看板狀態(tài)變?yōu)椤霸谥啤�；制程結(jié)束，再次掃描，看板狀態(tài)變成了“滿”；產(chǎn)品被取走，掃描條碼，看板1次循環(huán)結(jié)束，完成品數(shù)量相應(yīng)增加。
2.4 可視化看板系統(tǒng)的環(huán)境條件
可視化看板系統(tǒng)不僅適用于重復(fù)性、穩(wěn)定性的環(huán)境條件下的大批量生產(chǎn)，而且適用于以下環(huán)境條件下的多品種、小批量的訂單生產(chǎn)。以電子產(chǎn)品為例，其適用的環(huán)境條件如下。
1)產(chǎn)品系列化程度較高。例如某企業(yè)生產(chǎn)電話機(jī)、交換機(jī)、HuB和電腦終端等多種系列的通信類產(chǎn)品。
2)同一系列的電子產(chǎn)品，其工藝路線大同小異。不同系列的電子產(chǎn)品，其工藝的主要差異體現(xiàn)在性能測試和整機(jī)的組裝工序，電路板的裝配(PWBA，Printed Wire Board Assembly)工序差異不太大。
3)為縮短生產(chǎn)周期、保持生產(chǎn)的流暢性，生產(chǎn)系統(tǒng)主要采用制造單元的組織形式。對(duì)于結(jié)構(gòu)形式差異較大的產(chǎn)品，設(shè)置專用的單元進(jìn)行生產(chǎn)。
4)以產(chǎn)品為導(dǎo)向的制造單元增多，會(huì)使設(shè)備的重復(fù)投入也增多。可以通過關(guān)鍵設(shè)備的快速移動(dòng)和接入，來實(shí)現(xiàn)同一臺(tái)設(shè)備在不同單元中的使用。
5)通過增加正式訂單前的“預(yù)訂”環(huán)節(jié)加強(qiáng)需求管理，以應(yīng)對(duì)波動(dòng)較大的需求。對(duì)于極不規(guī)則的“插隊(duì)”訂單，可采用分批交貨的方式，先視物料庫存和采購情況生產(chǎn)“應(yīng)急批量”，而后再有計(jì)劃地分批交貨，否則實(shí)施需求拉動(dòng)式生產(chǎn)就存在潛在的困難。
3 可視化看板系統(tǒng)的特點(diǎn)
與傳統(tǒng)看板方式相比較，可視化看板系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。
1)能適應(yīng)產(chǎn)品品種頻繁更替的訂單生產(chǎn)環(huán)境。
可視化看板系統(tǒng)借助信息系統(tǒng)，能根據(jù)訂單要求快速定義新的看板環(huán)路，計(jì)算出看板數(shù)量，發(fā)布電子看板，徹底改變了使用傳統(tǒng)看板時(shí)因種類繁多、頻繁變更而難以管理的現(xiàn)象。
2)能實(shí)現(xiàn)小批量的拉動(dòng)式輪番生產(chǎn)。
可視化看板系統(tǒng)可通過排程，“提前”安排和下達(dá)物料的需求指令，實(shí)現(xiàn)批次交替時(shí)物料的連續(xù)供應(yīng)，避免了在制品和物料的過度堆積；同時(shí)又可以通過看板的功能，根據(jù)需求調(diào)整生產(chǎn)的節(jié)奏，例如后工序出現(xiàn)異常，沒有及時(shí)“取走”制品時(shí)，本工序看板始終為“滿”，系統(tǒng)將不會(huì)下達(dá)新看板，生產(chǎn)暫停。
3)與信息系統(tǒng)相結(jié)合，具備模擬和預(yù)測功能，提高了計(jì)劃能力。
可視化看板與信息系統(tǒng)緊密結(jié)合，采用電子看板發(fā)布、條碼掃描反饋，數(shù)據(jù)直接與信息系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，通過信息系統(tǒng)中的模型，能進(jìn)行預(yù)測、計(jì)劃、模擬、統(tǒng)計(jì)和全面的分析。
4)看板流程和狀態(tài)的透明化、直觀化。
可視化看板采用圖形技術(shù)，可以全面、實(shí)時(shí)地顯示各工序看板的實(shí)際狀態(tài)；當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生變化時(shí)，可以通過良好的人機(jī)交互界面，調(diào)整看板排程，提高應(yīng)對(duì)的有效性。
4 結(jié)論
通過上述分析，可以得出以下結(jié)論。
1)可視化看板系統(tǒng)通過電子看板、信息系統(tǒng)、條形碼掃描裝置的支持，可以實(shí)現(xiàn)看板的快速變換、傳遞、狀態(tài)的跟蹤和物料的及時(shí)供應(yīng)，改變了傳統(tǒng)看板難以應(yīng)對(duì)多品種小批量生產(chǎn)的弊病；
2)可視化看板系統(tǒng)采用圖形技術(shù)實(shí)現(xiàn)看板排程和看板狀態(tài)的可視化，使得看板流轉(zhuǎn)過程透明化、直觀化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)全局看板信息的掌控；
3)可視化看板系統(tǒng)將看板管理技術(shù)與ERP信息系統(tǒng)相融合，實(shí)現(xiàn)了看板數(shù)據(jù)的信息化，因而能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析、預(yù)測、模擬等，克服了紙質(zhì)看板無法與信息系統(tǒng)相結(jié)合的一大缺點(diǎn)。
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本文標(biāo)題：一種實(shí)現(xiàn)小批量準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)的可視化電子看板系統(tǒng)
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