常 塑 通 訊

（2021）第二十六期

常州市塑料廠有限公司編發                            2021 年 12 月 17 日  

    為了能夠全面反映常州市塑料廠有限公司工作進展和職工風采，進一步加強常州市塑料廠有限公司企業精神文化建設，有效提升企業文化制度建設，營造積極向上的工作氛圍，經研究，特編輯本通訊。

【推拉集成式生產管理模式在MES中的應用】

▲為了提高企業生產管理效率,提出推式與拉式相集成的生產管理模式,該模式用提前/拖期計劃方法將JIT的準時生產的思想運用到MRPII的生產計劃之中,其控制策略為采用MRPII的計劃方法作為整個制造系統的計劃和初始投料的控制,而用看板控制方式作后續階段的在制品與生產進度的控制�；�于此生產管理模式成功開發了模具生產數字化集約系統,說明該模式是一種較先進的企業生產管理模式。

制造執行系統(Manufacturing Execution System,MES)是位于上層的計劃管理系統(MRPII/ERP)與底層的工業過程控制(PCS)之間的面向車間生產的管理信息系統。它對企業所有制造資源,如人力、設備、物料和資金進行管理和控制,將市場預測、生產計劃、物料需求、能力需求、庫存控制和車間控制進一步延伸到產品經營銷售的整個生產過程中。在企業計劃管理層和車間底層控制之間架起了一座橋梁,填補了企業計劃管理層和底層控制之間的“鴻溝”,解決了橫向各部門間信息難于共享所引起的“信息孤島”問題。生產管理模式是指企業根據市場需求和企業內、外部環境,完成從原料購買到產品銷售整個過程的組織和運行模式,它是解決計劃與執行過程控制相集成的關鍵,也是企業成功實施MES的核心所在。它的選擇合理與否是宏觀上決定企業能否成功的關鍵。

▲傳統推、拉式生產管理模式MRPII(Manufacturing Resources Planning)與JIT(Just In Time)分別是兩個具有代表性的生產管理模式。前者是為了適應西方消費者對商品式樣、規格不斷翻新的需求而發展起來的。其出發點是運用計算機對不同產品的物料需求進行詳盡的管理,使得制造系統的各個環節都能在“正確的時間,獲得正確的零部件”。而后者是日本制造商為盡量降低生產成本保持商品競爭力而發展起來的,其出發點是把制造過程中的浪費降到最低限度。它們可以形象的歸納為推式與拉式生產管理方式。推式生產方法(PUSH)是指根據某時期的預測需求量和現有庫存水平,制定出生產計劃,然后向各工序發出生產指令,各工序都把加工出來的產品或零部件依次送到下一道工序,直到成品形成。拉式生產方法(PULL)是指生產并非按計劃從前向后進行,而是根據訂單從后向前進行。前道工序由后道工序觸發,即后道工序在必要的時向前道工序領取必要數量的必要零部件(或物料),接著前道工序只需要生產被領取走的那部分零件(在數量和種類上相同)即可。MRPII主要包括:產品需求預測、主生產計劃、物料需求計劃、能力計劃、采購控制、生產成本核算等。其控制方式如圖1,可見MRPII的控制方式是:基于產品訂貨與需求預測制定主生產計劃;基于物料單和工序的提前時間制定物料需求計劃和采購計劃;在詳盡地保證能力平衡的前提下,下達生產指令,對生產的全過程進行全面的、完全集

中式的控制。

圖1MRPII集中式生產方式

JIT主要包括:基于看板的生產控制、全面質量管理、全體雇員參與決策、供料商的協作關系。其控制方式如圖2,JIT的控制方式是:嚴格按訂貨組織生產,通過看板的權威性將生產控制權下放到各工序的后續工序,這種控制方式是分散式的。

圖2JIT分散式生產方式

MRPII和JIT作為兩種典型的推拉(PUSH&PULL)生產方式各有各的優點,MRPII比較適合于單件小批量的制造企業。而JIT主要適合于大批量的,重復性的制造企業。但是其又各有不足,MRPII的不足主要表現在以下幾個方面:

1)由于要考慮安全庫存、生產提前期以及固定的提前期問題,因此相對于JIT而言,庫存和在制品量大;

2)MRPII采用增加最終產品的安全儲量和在制品的儲量的方法來調節生產和需求之間、不同工序之間的平衡,因此制造周期長;

3)MRPII預先不考慮現有資源的約束來編制生產作業計劃,出問題后需要反復核算,過程十分復雜;

4)主生產計劃的數據在實際中往往很難精確,加上未來需求的不確定性,這就使得MRPII的主生產計劃精度降低,執行中必須不斷修改。若更改不及時,就難以反映拖期交貨及生產和市場等方面的變化;

JIT主要有以下幾方面的不足:

1)不能夠預測詳細生產能力計劃,使生產常安排在低于最高產能的狀態下運行;

2)JIT對生產系統因故障產生的不均衡其承受能力遠低于MRPII系統;

3)成功地開發并應用JIT需要很長時間,其中包括產品

和工藝流程重新設計、員工技能培訓等;

4)JIT僅限于重復性制造生產,需要非常穩定的生產周

期,產品品種有限且有一定的相似性。

▲PUSH&PULL集成式生產管理模式

基于以上對于兩種生產模式的優缺點分析可以看出,單純地強調推式(MRPII)或拉式(JIT)生產管理模式都不能很好地解決項目型生產準確安排作業計劃的問題。本文針對項目型制造的生產數據不準確等特點提出了一種將兩種生產模式相互混合,分別發揮各自優點的一種新的生產模式———PUSH&PULL集成生產管理模式。很好地解決了傳統計劃方式中因提前期的不確定以及需求頻繁變動而導致的計劃排定失效的問題。這一生產模式在MRPII與JIT結合方面的特點是:采用提前/拖期計劃方法將JIT的準時生產的思想運用到MRPII的生產計劃之中;采用PUSH方式控制物料投入,用JIT的看板系統作后續加工的控制方式;用生產線改進建議模塊對生產線的參數進行不斷的調整。

圖3推拉集成生產管理模式

PUSH&PULL生產管理模式中,應用產品的物料清單(BOM)與操作清單(BOO)生成完成產品制造的制造任務網絡,該網絡描述了產品生產過程中所需要的全部操作過程,并在關鍵任務上設定交付時間。在這個制造任務網絡的基礎上,在資源能力約束下用“推”的方式解決關鍵資源上加工的關鍵件的生產進度計劃,而使用非關鍵資源的工序任務的排定則完全依賴于整個制造任務網絡中的約束條件(如越早越好,不得早于開始等),通過JIT的“拉”的方式進行自動安排。這樣減少了排序與資源負荷分配的難度縮短了車間制訂生產計劃的時間。集成的生產管理模式的示意圖如圖3所示。其中BOM(Bill Of Material)是產品物料清單,它是一種描述裝配件的結構化零件表,其中包括所有的子裝配件、零件、原材料的清單,以及制造一個裝配件所需物料的數量,BOM是進行MRPII計算的重要數據;BOO(Bill Of Operate)是產品操作清單,它描述的是生產一個產品所需要經歷的所有生產過程,其中包括必要的準備工作,如生產工藝文件的準備過程、刀量具的準備過程、輔助工具的準備過程以及加工該零件所需要經歷的工序等。

PUSH&PULL管理模式控制策略

對于一般多階段生產存儲系統,在生產線所有分支的初始階段應采用PUSH控制方式,而在其他階段應采用PULL控制方式。從控制結構上看,這種PUSH&PULL混合控制策略是一種帶有集中協調的分散控制。其本質是采用MRPII的計劃方法作為整個制造系統的計劃和初始投料的控制,而用看板控制方式作后續階段的在制品與生產進度的控制。對一般網絡結構的制造生產線仿真的結果表明,這種策略比純的PUSH或PULL策略都要優越,即存儲量更低,供貨可靠性更高。其混合控制策略結構如圖4所示。

圖4PUSH&PULL混合控制策略結構

PUSH&PULL生產方式下的生產計劃和調度策略

PUSH&PULL生產方式以投料的PUSH控制和后續加工的PULL控制兩項功能替代了一般MRPII系統的物料需求計劃的功能,由于后續加工的PULL控制采用了看板系統,MRP過于繁瑣的細節能力平衡模塊就不需要了,總體的能力平衡可以通過主生產計劃控制投料來實現。JIT較MRP優越的一個特點是JIT能主動地改進生產線參數。為了利用JIT的這一優點,系統中引入了“生產線改進建議”功能,這個功能可以通過生產數據的統計分析和經驗、規則的判斷來實現。和現行的企業管理系統相比,它用與銷售計劃緊密相關的,滾動式編制的主生產計劃,替代了年度生產計劃,這樣能更好地適應市場的變化。為了將JIT的思想應用到計劃系統中,此模塊應采用提前/拖期的生產計劃方法。據此可以總結出PUSH&PULL生產方式下的生產計劃和調度系統的總體結構如圖5所示。

圖5PUSH&PULL下的生產計劃和調度系統的總體結構

▲模具生產數字化集約管理系統

IMIS(Integrated Manufacturing Information System)是上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發的面向模具行業

特別是精密注塑模具行業的基于網絡、數據庫和條形碼技術的生產管理系統。系統的功能目標是管理和監控整個模具企業的生產,協同各部門機構工作,以提高整個部門的生產效率,減低企業生產和管理成本,并為決策計劃部門及人員提供可靠的數據。本項目的成功實施,將使企業現場管理信息一目了然,有效提高管理效率,縮短模具開發周期,降低成本,實現產品全生命周期的數字化、實時監控。

IMIS系統主要包括以下幾部分功能:

1)模具工藝設計制定;

2)模具加工任務計劃編排;

3)加工過程中的監控、協調、協同工作功能;

4)生產管理數據存儲統計;

5)報表輸出功能;

6)各部門、人員之間的即時信息交流功能;

7)模具企業的電子文檔、圖檔等各種文件管理功能(上傳、下載、瀏覽、存取權限控制等)。整個系統的流程如圖6所示,工藝工程師、CAE工程師對產品信息狀態進行跟蹤,各工序結束能夠對產品進行質量檢測,這些產品信息實時存入數據庫,管理者通過管理端對整個生產進行實時監控、生成報表、修改生產計劃等。

圖6IMIS系統流程

圖7操作員子系統

整個項目由三大部分組成:機床數據采集、操作數據采集

和數據分析。其實現分三個主要子系統:

操作員子系統:登錄后將顯示工序類型、作業員、模具編號、模具零件名稱、模具零件數量、圖號、版本號、電極編號、版本號、并且不可修改;操作人員可以清楚地了解自己的工藝操作,同時操作員何時工作,何時停止都進行可以記錄。界面如圖7所示。

管理子系統:包括項目管理、模具管理、質量確認、任務計

劃安排、工藝報表生成等等與生產有關的管理都可以在這里

實現。如圖8。

質量控制子系統:可以對產品進行質量檢驗,找出不合格產品的原因,設臵返工工序,最終提交給主管確認。如圖9。

圖8管理子系統

圖9質量控制子系統

自本系統在企業實行后,各部門之間的完全實現信息共享,對于緊急事件的處理能力大大增強,產品質量有了大幅度的提高,公司管理成本也明顯下降,可見該系統的開發可以所示成功的。因此建立一整套適合企業發展的信息集成化的管理模式對企業的持續發展至關重要,它能夠提供集成化、歷史化的數據管理功能,滿足各部門對信息處理和共享的需要,提高辦公自動化水平,提高工作效率,降低管理成本。統一實現企業內部人、財、物、信息流和企業外部銷、產、供、市場的開放式集成,可以更好地為企業提供戰略性解決方案。幫助用戶建立和規范現代企業制度,優化企業業務流程,使企業運營高效有序。