基于“兩化”體系融合貫標(biāo)，打造柔性制造能力

梁慶文

（柳州五菱汽車工業(yè)有限公司，廣西 柳州545007）

0 引言

2018年是汽車拐點來臨年份。外資車企股比開放、中國進口汽車關(guān)稅降低及整體市場低迷。為了應(yīng)對更殘酷的競爭，汽車企業(yè)勢必要更加關(guān)注消費者需求及用戶體驗來開發(fā)生產(chǎn)產(chǎn)品，通過更快捷的方式提供最滿意的產(chǎn)品來爭奪市場。

柔性制造也許是最不可或缺的應(yīng)對措施，柔性制造技術(shù)是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，將以往企業(yè)中相互獨立的工程設(shè)計、生產(chǎn)制造及經(jīng)營管理等過程，在計算機及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機的系統(tǒng)，以實現(xiàn)全局動態(tài)最優(yōu)化，總體高效益、高柔性，并進而贏得競爭全勝的智能制造技術(shù)。

本文通過對柔性制造發(fā)展闡釋和G公司基于以兩化融合管理體系貫標(biāo)，柔性制造能力建設(shè)的做法的實踐經(jīng)歷，從柔性轉(zhuǎn)型的必要性的角度，提出打造汽車制造企業(yè)柔性生產(chǎn)制造能力建設(shè)路徑。

1 柔性制造的發(fā)展

傳統(tǒng)的“剛性”自動化生產(chǎn)線主要實現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)，優(yōu)點是生產(chǎn)率高，設(shè)備利用率高，單件產(chǎn)品成本低。隨著如今產(chǎn)品的高速更新?lián)Q代，客戶需求的不斷精細甚至定制，若只能加工一種或幾種相類似的零件，難以應(yīng)付多品種中小批量的生產(chǎn)要求。隨著需求和市場的變化，“剛性”制造越來越力不從心，柔性制造技術(shù)應(yīng)運而生。

制造柔性可以表述為兩個方面，第一方面是系統(tǒng)適應(yīng)外部環(huán)境變化的能力，可用系統(tǒng)滿足新產(chǎn)品要求的程度來衡量；第二方面是系統(tǒng)適應(yīng)內(nèi)部變化的能力，可用在有干擾（如機器出現(xiàn)故障）情況下，系統(tǒng)的生產(chǎn)率與無干擾情況下的生產(chǎn)率期望值之比來衡量。產(chǎn)品柔性主要表現(xiàn)兩個方面：一是產(chǎn)品更新或完全轉(zhuǎn)換后，系統(tǒng)能夠非常經(jīng)濟和迅速地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力；二是產(chǎn)品更新后，對老產(chǎn)品有用特性的繼承能力和兼容能力。

1.1 各國是如何定義柔性制造系統(tǒng)[1]

美國國家標(biāo)準局：由一個傳輸系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設(shè)備，傳輸裝置把工件放在其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設(shè)備，使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統(tǒng)，柔性制造系統(tǒng)有時可同時加工幾種不同的零件。

國際生產(chǎn)工程研究協(xié)會：柔性制造系統(tǒng)是一個自動化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，在最少人的干預(yù)下，能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族，系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設(shè)計時所考慮的產(chǎn)品族的限制。

中國國家軍用標(biāo)準：柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的自動化制造系統(tǒng)，它包括多個柔性制造單元，能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(diào)整，適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。”簡單地說，F(xiàn)MS是由若干數(shù)控設(shè)備、物料運貯裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的并能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)品種變化而迅速進行調(diào)整的自動化制造系統(tǒng)。

1.2 汽車行業(yè)柔性制造轉(zhuǎn)型必要性

柔性制造模式是有異于福特流水線生產(chǎn)和豐田精益生產(chǎn)的全新的制造模式，差異點是在基于整個生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜度上，主要有以下幾個方面：一是產(chǎn)品生命周期急劇縮短，柔性制造已經(jīng)到達了一個重要的拐點，傳統(tǒng)的制造模式可以把產(chǎn)品生命周期中非生產(chǎn)成本分解到批量生產(chǎn)的單品上，從而能夠容忍非生產(chǎn)成本的增加。當(dāng)產(chǎn)品生命周期縮短后造成單一品類制造數(shù)量銳減，從而帶來非生產(chǎn)成本在單品總成本中比例不斷升高；二是批量越來越小，甚至出現(xiàn)單件生產(chǎn)的需求，使得原來的制造系統(tǒng)已經(jīng)遠遠不能滿足市場、多變的市場；三是產(chǎn)品知識含量持續(xù)提升，加劇了設(shè)計、制造的難度及成本。汽車行業(yè)必須進行柔性制造轉(zhuǎn)型，滿足產(chǎn)品不斷迭代優(yōu)化，創(chuàng)造滿意的企業(yè)價值。

1.3 柔性制造在汽車行業(yè)的應(yīng)用前景

近年來，柔性制造作為一種現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)和工廠自動化的先進模式已為國際上所公認，柔性制造技術(shù)是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，將以往企業(yè)中相互獨立的工程設(shè)計、生產(chǎn)制造及經(jīng)營管理等過程，在計算機及其軟件的支撐下，構(gòu)成一個覆蓋整個企業(yè)的完整而有機的系統(tǒng)，以實現(xiàn)全局動態(tài)最優(yōu)化，總體高效益、高柔性，并進而贏得競爭全勝的智能制造技術(shù)。它作為當(dāng)今世界制造自動化技術(shù)發(fā)展的前沿科技，為未來機構(gòu)制造工廠提供了一幅宏偉的藍圖，將成為21世紀機構(gòu)制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。

2 G公司基本信息及兩化融合管理體系建設(shè)

2.1 G公司基本情況

G公司是一個涵蓋了汽車前中后市場的集團化公司，現(xiàn)有33家分子公司，業(yè)務(wù)涵蓋零部件及發(fā)動機業(yè)務(wù)，客車及改裝車業(yè)務(wù)，汽車服務(wù)與貿(mào)易。

2.2 兩化融合貫標(biāo)活動情況

兩化融合方針：戰(zhàn)略導(dǎo)向、業(yè)務(wù)驅(qū)動、創(chuàng)新提效、持續(xù)改進。

在信息化建設(shè)過程中，歷經(jīng)了辦公自動化系統(tǒng)、BPCS庫存管理系統(tǒng)等單業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)建設(shè)的起步建設(shè)階段，企業(yè)資源管理系統(tǒng)和產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)等為主的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的單項覆蓋階段，生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)、系統(tǒng)集成以及大數(shù)據(jù)的分析和應(yīng)用等建設(shè)的初步集成提升階段，目前處于兩化融合集成提升階段，探索智能化制造和互聯(lián)網(wǎng)化運營，建設(shè)服務(wù)云、管理云、生產(chǎn)云三大云平臺，對可持續(xù)競爭優(yōu)勢有了更加清晰的認識，并找到了獲取競爭優(yōu)勢的方法論，為打造信息化環(huán)境下的新型能力、實現(xiàn)新型能力目標(biāo)，根據(jù)兩化融合實施方案，所開展的兩化融合實施與運行過程點加強對企業(yè)智能制造和互聯(lián)網(wǎng)+戰(zhàn)略的基礎(chǔ)架構(gòu)支撐能力。兩化融合時間表如圖1所示。

圖1 兩化融合時間表

2.3 推進兩化深度融合的需求分析

對可持續(xù)競爭優(yōu)勢需求和新型能力需求的識別和確定，建立了有效持續(xù)的管控制度，識別與戰(zhàn)略一致的差異化可持續(xù)競爭優(yōu)勢需求。參照企業(yè)《兩化融合水平自評估報告》，借助 SWOT、波特五力模型等工具識別、分析并確定與公司戰(zhàn)略相關(guān)的內(nèi)外部環(huán)境因素，識別公司可持續(xù)競爭優(yōu)勢需求為：提質(zhì)降本增效可持續(xù)競爭優(yōu)勢需求；多品種混線生產(chǎn)可持續(xù)競爭優(yōu)勢需求；全生命周期質(zhì)量管理可持續(xù)競爭優(yōu)勢需求；協(xié)同研發(fā)可持續(xù)競爭優(yōu)勢需求；供應(yīng)鏈管理可持續(xù)競爭優(yōu)勢需求；綠色生產(chǎn)與智能制造可持續(xù)競爭優(yōu)勢需求。打造有高度柔性制造能力的新精益生產(chǎn)體系[2]。

3 新型柔性能力建設(shè)的做法與成效

3.1 信息化環(huán)境下新型能力建設(shè)需求識別和確定

建立企業(yè)新型能力需求識別機制，通過可持續(xù)競爭優(yōu)勢需求，識別與確定新型能力體系框架，其中重點工作之一對現(xiàn)階段打造汽車關(guān)鍵零部件的柔性制造能力。

3.2 信息化環(huán)境下新型能力建設(shè)的策劃

以“汽車關(guān)鍵零部件的柔性制造能力”作為優(yōu)先打造的能力，通過建設(shè)“數(shù)字化工廠”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)直接控制整個生產(chǎn)過程，生產(chǎn)管理數(shù)字化和智能化達到行業(yè)標(biāo)桿水平，市場競爭力、公司兩化融合集成提升水平大幅提升，2年內(nèi)超過同行業(yè)95%的企業(yè)，3年內(nèi)由集成提升向創(chuàng)新突破過渡。新型能力建設(shè)的策劃如圖2所示。

圖2 新型能力建設(shè)的策劃

3.3 當(dāng)前信息化環(huán)境下新型能力建設(shè)實踐

3.3.1 大梁產(chǎn)品需求分析

客戶仍保持較大量的訂單，但客戶需求已經(jīng)發(fā)生變化，公司目前的大批量生產(chǎn)模式已經(jīng)逐步失去競爭力，生產(chǎn)模式急需轉(zhuǎn)型。大梁產(chǎn)品需求分析如圖3所示。3.3.2柔性制造能力需求描述

圖3 大梁產(chǎn)品需求分析

解決生產(chǎn)線柔性兼容性較差的問題：現(xiàn)有生產(chǎn)線一般兼容4～6個車型。客戶的車型生產(chǎn)計劃調(diào)整后，出現(xiàn)了有的產(chǎn)線產(chǎn)能過剩，有的產(chǎn)線產(chǎn)能不足，也就是所謂的柔性能力不足。

因此，迫切需要建成一批數(shù)字化生產(chǎn)線和數(shù)字化車間，實現(xiàn)大規(guī)模柔性化定制，建立面向制造應(yīng)用平臺，對接生產(chǎn)與物流的智能裝備。需要構(gòu)建面向客戶需求提升批量柔性化和智能。

柔性制造能力需求分析如圖4所示。

圖4 柔性制造能力需求分析

3.3.3 建設(shè)方法

從產(chǎn)品規(guī)劃、柔性工藝設(shè)計、智能物流、現(xiàn)場布局、生產(chǎn)運營規(guī)劃等多方面考慮，論證、重構(gòu)車身生產(chǎn)設(shè)施以及生產(chǎn)運營管理模式。柔性制造能力建設(shè)項目目標(biāo)如圖5所示。

圖5 柔性制造能力建設(shè)項目目標(biāo)

4 運行情況

4.1 數(shù)字化工廠建設(shè)輸出模式

作為智能制造典范的數(shù)字化工廠建設(shè)，實現(xiàn)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型升級。建設(shè)門檻高，目前沒有整體解決方案的集成商，數(shù)字化工廠建設(shè)方案作為新產(chǎn)業(yè)輸出市場巨大。數(shù)字化工廠建設(shè)輸出模式如圖6所示。

圖6 數(shù)字化工廠建設(shè)輸出模式

4.2 主要成效

通過新型能力的打造和完善，對生產(chǎn)線進行信息化和自動化改造，將整個生產(chǎn)過程進行融合、集成管理，深化生產(chǎn)制造與其它核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的綜合集成。將內(nèi)部各個系統(tǒng)間聯(lián)通，實現(xiàn)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，流程同步。成本方面：現(xiàn)場操作人員減少70%，降低現(xiàn)場管理成本30%，減少能源浪費5%；新產(chǎn)品開發(fā)：減少新產(chǎn)品開發(fā)投入50%，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期50%；柔性能力：兼容一個品類的全部車型，新車型僅需要開發(fā)夾具軟實力及影響力；產(chǎn)品質(zhì)量：長期穩(wěn)定性，新產(chǎn)品快速承接能力加強，顯著提升了產(chǎn)品及時交付率。

5 結(jié)論

通過推進兩化融合體系貫標(biāo)，公司對戰(zhàn)略目標(biāo)、戰(zhàn)略重點和戰(zhàn)略舉措進行了進一步梳理，對可持續(xù)競爭優(yōu)勢有了更加清晰的認識，并找到了獲取競爭優(yōu)勢的方法論，即通過打造信息化環(huán)境下的新型能力，實現(xiàn)新型能力目標(biāo)，獲取競爭優(yōu)勢，并最終支撐公司戰(zhàn)略目標(biāo)的落地。

基于兩化體系融合聚焦于柔性制造能力可持續(xù)競爭優(yōu)勢的打造，改善了整個公司整體的生產(chǎn)管理能力，顯著提升了產(chǎn)品及時交付率、柔性化生產(chǎn)能力以及產(chǎn)品質(zhì)量，為同類傳統(tǒng)制造方式轉(zhuǎn)型升級提供了良好的示范。