常 塑 通 讯

（2021）第二十六期

乐动app官网『中国』责任有限公司编发                            2021 年 12 月 17 日  

    为了能够全面反映乐动app官网『中国』责任有限公司工作进展和职工风采，进一步加强乐动app官网『中国』责任有限公司企业精神文化建设，有效提升企业文化制度建设，营造积极向上的工作氛围，经研究，特编辑本通讯。

【推拉集成式生产管理模式在MES中的应用】

▲为了提高企业生产管理效率,提出推式与拉式相集成的生产管理模式,该模式用提前/拖期计划方法将JIT的准时生产的思想运用到MRPII的生产计划之中,其控制策略为采用MRPII的计划方法作为整个制造系统的计划和初始投料的控制,而用看板控制方式作后续阶段的在制品与生产进度的控制。基于此生产管理模式成功开发了模具生产数字化集约系统,说明该模式是一种较先进的企业生产管理模式。

制造执行系统(Manufacturing Execution System,MES)是位于上层的计划管理系统(MRPII/ERP)与底层的工业过程控制(PCS)之间的面向车间生产的管理信息系统。它对企业所有制造资源,如人力、设备、物料和资金进行管理和控制,将市场预测、生产计划、物料需求、能力需求、库存控制和车间控制进一步延伸到产品经营销售的整个生产过程中。在企业计划管理层和车间底层控制之间架起了一座桥梁,填补了企业计划管理层和底层控制之间的“鸿沟”,解决了横向各部门间信息难于共享所引起的“信息孤岛”问题。生产管理模式是指企业根据市场需求和企业内、外部环境,完成从原料购买到产品销售整个过程的组织和运行模式,它是解决计划与执行过程控制相集成的关键,也是企业成功实施MES的核心所在。它的选择合理与否是宏观上决定企业能否成功的关键。

▲传统推、拉式生产管理模式MRPII(Manufacturing Resources Planning)与JIT(Just In Time)分别是两个具有代表性的生产管理模式。前者是为了适应西方消费者对商品式样、规格不断翻新的需求而发展起来的。其出发点是运用计算机对不同产品的物料需求进行详尽的管理,使得制造系统的各个环节都能在“正确的时间,获得正确的零部件”。而后者是日本制造商为尽量降低生产成本保持商品竞争力而发展起来的,其出发点是把制造过程中的浪费降到最低限度。它们可以形象的归纳为推式与拉式生产管理方式。推式生产方法(PUSH)是指根据某时期的预测需求量和现有库存水平,制定出生产计划,然后向各工序发出生产指令,各工序都把加工出来的产品或零部件依次送到下一道工序,直到成品形成。拉式生产方法(PULL)是指生产并非按计划从前向后进行,而是根据订单从后向前进行。前道工序由后道工序触发,即后道工序在必要的时向前道工序领取必要数量的必要零部件(或物料),接着前道工序只需要生产被领取走的那部分零件(在数量和种类上相同)即可。MRPII主要包括:产品需求预测、主生产计划、物料需求计划、能力计划、采购控制、生产成本核算等。其控制方式如图1,可见MRPII的控制方式是:基于产品订货与需求预测制定主生产计划;基于物料单和工序的提前时间制定物料需求计划和采购计划;在详尽地保证能力平衡的前提下,下达生产指令,对生产的全过程进行全面的、完全集

中式的控制。

图1MRPII集中式生产方式

JIT主要包括:基于看板的生产控制、全面质量管理、全体雇员参与决策、供料商的协作关系。其控制方式如图2,JIT的控制方式是:严格按订货组织生产,通过看板的权威性将生产控制权下放到各工序的后续工序,这种控制方式是分散式的。

图2JIT分散式生产方式

MRPII和JIT作为两种典型的推拉(PUSH&PULL)生产方式各有各的优点,MRPII比较适合于单件小批量的制造企业。而JIT主要适合于大批量的,重复性的制造企业。但是其又各有不足,MRPII的不足主要表现在以下几个方面:

1)由于要考虑安全库存、生产提前期以及固定的提前期问题,因此相对于JIT而言,库存和在制品量大;

2)MRPII采用增加最终产品的安全储量和在制品的储量的方法来调节生产和需求之间、不同工序之间的平衡,因此制造周期长;

3)MRPII预先不考虑现有资源的约束来编制生产作业计划,出问题后需要反复核算,过程十分复杂;

4)主生产计划的数据在实际中往往很难精确,加上未来需求的不确定性,这就使得MRPII的主生产计划精度降低,执行中必须不断修改。若更改不及时,就难以反映拖期交货及生产和市场等方面的变化;

JIT主要有以下几方面的不足:

1)不能够预测详细生产能力计划,使生产常安排在低于最高产能的状态下运行;

2)JIT对生产系统因故障产生的不均衡其承受能力远低于MRPII系统;

3)成功地开发并应用JIT需要很长时间,其中包括产品

和工艺流程重新设计、员工技能培训等;

4)JIT仅限于重复性制造生产,需要非常稳定的生产周

期,产品品种有限且有一定的相似性。

▲PUSH&PULL集成式生产管理模式

基于以上对于两种生产模式的优缺点分析可以看出,单纯地强调推式(MRPII)或拉式(JIT)生产管理模式都不能很好地解决项目型生产准确安排作业计划的问题。本文针对项目型制造的生产数据不准确等特点提出了一种将两种生产模式相互混合,分别发挥各自优点的一种新的生产模式———PUSH&PULL集成生产管理模式。很好地解决了传统计划方式中因提前期的不确定以及需求频繁变动而导致的计划排定失效的问题。这一生产模式在MRPII与JIT结合方面的特点是:采用提前/拖期计划方法将JIT的准时生产的思想运用到MRPII的生产计划之中;采用PUSH方式控制物料投入,用JIT的看板系统作后续加工的控制方式;用生产线改进建议模块对生产线的参数进行不断的调整。

图3推拉集成生产管理模式

PUSH&PULL生产管理模式中,应用产品的物料清单(BOM)与操作清单(BOO)生成完成产品制造的制造任务网络,该网络描述了产品生产过程中所需要的全部操作过程,并在关键任务上设定交付时间。在这个制造任务网络的基础上,在资源能力约束下用“推”的方式解决关键资源上加工的关键件的生产进度计划,而使用非关键资源的工序任务的排定则完全依赖于整个制造任务网络中的约束条件(如越早越好,不得早于开始等),通过JIT的“拉”的方式进行自动安排。这样减少了排序与资源负荷分配的难度缩短了车间制订生产计划的时间。集成的生产管理模式的示意图如图3所示。其中BOM(Bill Of Material)是产品物料清单,它是一种描述装配件的结构化零件表,其中包括所有的子装配件、零件、原材料的清单,以及制造一个装配件所需物料的数量,BOM是进行MRPII计算的重要数据;BOO(Bill Of Operate)是产品操作清单,它描述的是生产一个产品所需要经历的所有生产过程,其中包括必要的准备工作,如生产工艺文件的准备过程、刀量具的准备过程、辅助工具的准备过程以及加工该零件所需要经历的工序等。

PUSH&PULL管理模式控制策略

对于一般多阶段生产存储系统,在生产线所有分支的初始阶段应采用PUSH控制方式,而在其他阶段应采用PULL控制方式。从控制结构上看,这种PUSH&PULL混合控制策略是一种带有集中协调的分散控制。其本质是采用MRPII的计划方法作为整个制造系统的计划和初始投料的控制,而用看板控制方式作后续阶段的在制品与生产进度的控制。对一般网络结构的制造生产线仿真的结果表明,这种策略比纯的PUSH或PULL策略都要优越,即存储量更低,供货可靠性更高。其混合控制策略结构如图4所示。

图4PUSH&PULL混合控制策略结构

PUSH&PULL生产方式下的生产计划和调度策略

PUSH&PULL生产方式以投料的PUSH控制和后续加工的PULL控制两项功能替代了一般MRPII系统的物料需求计划的功能,由于后续加工的PULL控制采用了看板系统,MRP过于繁琐的细节能力平衡模块就不需要了,总体的能力平衡可以通过主生产计划控制投料来实现。JIT较MRP优越的一个特点是JIT能主动地改进生产线参数。为了利用JIT的这一优点,系统中引入了“生产线改进建议”功能,这个功能可以通过生产数据的统计分析和经验、规则的判断来实现。和现行的企业管理系统相比,它用与销售计划紧密相关的,滚动式编制的主生产计划,替代了年度生产计划,这样能更好地适应市场的变化。为了将JIT的思想应用到计划系统中,此模块应采用提前/拖期的生产计划方法。据此可以总结出PUSH&PULL生产方式下的生产计划和调度系统的总体结构如图5所示。

图5PUSH&PULL下的生产计划和调度系统的总体结构

▲模具生产数字化集约管理系统

IMIS(Integrated Manufacturing Information System)是上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的面向模具行业

特别是精密注塑模具行业的基于网络、数据库和条形码技术的生产管理系统。系统的功能目标是管理和监控整个模具企业的生产,协同各部门机构工作,以提高整个部门的生产效率,减低企业生产和管理成本,并为决策计划部门及人员提供可靠的数据。本项目的成功实施,将使企业现场管理信息一目了然,有效提高管理效率,缩短模具开发周期,降低成本,实现产品全生命周期的数字化、实时监控。

IMIS系统主要包括以下几部分功能:

1)模具工艺设计制定;

2)模具加工任务计划编排;

3)加工过程中的监控、协调、协同工作功能;

4)生产管理数据存储统计;

5)报表输出功能;

6)各部门、人员之间的即时信息交流功能;

7)模具企业的电子文档、图档等各种文件管理功能(上传、下载、浏览、存取权限控制等)。整个系统的流程如图6所示,工艺工程师、CAE工程师对产品信息状态进行跟踪,各工序结束能够对产品进行质量检测,这些产品信息实时存入数据库,管理者通过管理端对整个生产进行实时监控、生成报表、修改生产计划等。

图6IMIS系统流程

图7操作员子系统

整个项目由三大部分组成:机床数据采集、操作数据采集

和数据分析。其实现分三个主要子系统:

操作员子系统:登录后将显示工序类型、作业员、模具编号、模具零件名称、模具零件数量、图号、版本号、电极编号、版本号、并且不可修改;操作人员可以清楚地了解自己的工艺操作,同时操作员何时工作,何时停止都进行可以记录。界面如图7所示。

管理子系统:包括项目管理、模具管理、质量确认、任务计

划安排、工艺报表生成等等与生产有关的管理都可以在这里

实现。如图8。

质量控制子系统:可以对产品进行质量检验,找出不合格产品的原因,设臵返工工序,最终提交给主管确认。如图9。

图8管理子系统

图9质量控制子系统

自本系统在企业实行后,各部门之间的完全实现信息共享,对于紧急事件的处理能力大大增强,产品质量有了大幅度的提高,公司管理成本也明显下降,可见该系统的开发可以所示成功的。因此建立一整套适合企业发展的信息集成化的管理模式对企业的持续发展至关重要,它能够提供集成化、历史化的数据管理功能,满足各部门对信息处理和共享的需要,提高办公自动化水平,提高工作效率,降低管理成本。统一实现企业内部人、财、物、信息流和企业外部销、产、供、市场的开放式集成,可以更好地为企业提供战略性解决方案。帮助用户建立和规范现代企业制度,优化企业业务流程,使企业运营高效有序。