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2.1 生产管理概述

随着人类社会的进步,科学技术的发展和专业化的分工,生产的概念和生产方式发生了巨大的变革。从传统的物质制造拓宽到精神文化创造,从传统的制造业拓宽到贸易、金融、旅游、商业等各行各业,都体现着现代生产的理念和生产方式。生产管理是企业提高生产效率与效益最复杂与直接的主要业务,也是最能体现ERP系统应用能力的重要方面。企业实施ERP系统都是以生产管理为主线,连接企业各职能部门和各项业务流程。生产管理理论与方法是ERP系统原理与实施的基础。

2.1.1 生产管理范畴

随着社会发展,人类分工细化,生产的内涵不断拓宽。生产不再局限于物质加工生产,而是将精神文化创作、金融、商贸、旅游等所有增殖性劳动都作为生产。生产管理的内涵也不断丰富,它不仅涉及生产计划的制定、原料比例的分配、原料消耗统计、各种项目产量统计、各种产品产量统计、辅料统计,还涉及设备的运行记录、生产人员的管理、企业的生产效率和能力等。

现代生产管理要求企业的生产目标、生产组织结构、生产方式和方法必须适应生产的环境和市场需求的变化。在当今以多样化为特征的市场需求条件下,生产组织方式和方法显得更为重要,并日益复杂化。在激烈的国内、国际市场竞争的环境中,对于生产组织和管理是完善和改进企业管理的重要课题之一。

ERP系统起源于制造业生产管理的应用,是生产管理现代化的重要途径。随着生产内涵和生产管理理念的变化,ERP系统应用范畴也在不断扩大,ERP系统已经不再像MRPⅡ一样局限于制造企业,而是应用到各行各业的所有企业。

2.1.2 生产管理方式

1.制造企业的生产类型与计划方式

制造企业的生产类型可以从生产过程和生产批量的大小两方面分类。按生产过程的方式可分成流程型和离散型两类,按生产批量的大小可分成单件批量、多品种小批量,少品种大批量和大批量定制方式。

(1)流程式生产类型是指物料在生产过程连续不断均衡流动。制造的产品无法随意改变,从生产批量上看往往是少品种大批量生产方式,如化工、制药、发电等生产过程。在这种生产方式下固定生产工艺、生产设备和生产产品,其管理关键是确保生产现场设备正常运行、生产产品的品质和供需连续均衡。原料成分、生产过程的时间温度、压力、流量可控性是直接影响产品品质的重要因素。流程型生产方式有以下明显特点:

①工艺过程是连续进行的,不能中断;

②工艺过程的加工顺序是固定不变的,生产设施按照工艺流程布置;

③劳动对象按照固定的工艺流程连续不断地通过一系列的设备和装备被加工处理成产品。

(2)离散型生产方式也称为车间作业型生产方式,生产物料分散在车间的各工位上,对原材料经过加工形成所需的零件和部件后,最终装配成产品。生产物料在生产过程中的流动可以从原料到产品正向串、并行和逆向。按生产批量可能是单件生产,如建筑、电厂、水电站等,无一完全相同,也可能是小批量多品种、大批量少品种等。目前制造企业面对市场实际需求,更多趋向大批量定制生产类型。这种生产类型,物流过程控制十分复杂,生产资料需求链动态变化。ERP系统的应用起源于离散型生产类型,以控制物流的主导,逐步向资金流、事务流、工作流和信息流集成。

离散型生产类型中的一种特殊类型是重复生产类型。这是特指在某一生产线上单品种大批量,或在生产过程中获得与前期完全相同的生产产品和生产工艺。判别是否为重复生产类型的方法有多种。

①如果生产产品是单品种大批量,则肯定是重复生产方式。

②如果生产产品是少品种中批量,则某一订单的客户需求与前一订单客户需求中的产品功能与性能完全相同(即物料清单相同)、生产工艺相同(即工艺路线相同),则完成这类订单属于重复生产类型。

流程型生产的地理位置集中,生产过程自动化程度高,只要设备体系运行正常,工艺参数得到控制,就可以生产正常的合格产品。生产过程中的协作与协调少,因此生产管理相对简单一些,但对于设备和控制系统的可靠性要求高。然而离散型生产的地理位置分散,零件加工和产品装配可以在不同的地区,甚至在不同的国家进行。由于零件繁多,加工工艺多样化,又涉及多种多样的加工单位、工人和设备,导致生产过程协作关系十分复杂,计划、组织、协调与控制任务十分繁重,造成生产管理十分复杂,因此,加工装配型企业是生产管理研究的重点。

(3)重复生产类型。这种生产对象以离散生产类型管理,然而,生产过程类同于流程式生产,生产过程固定不变。因此,ERP系统在重复生产类型中的应用相对简单,容易实施,而且产生的效益更明显。

2.生产计划方式与生产类型关系

产品从设计到报废的整个过程称为产品的生命周期,产品在制造企业销售之前称为产品的前半个生命周期,产品到达用户起直到损坏或报废为止称为产品后半个生命周期。按产品生产周期的前半生可分成设计、采购与加工、装配和产成品库存后销售4个阶段。随着生产规模的扩大,生产分工的细化,大部分企业并不承担产品前半个生命周期各阶段的全部工作。产品设计由各类设计院完成,企业可以直接购买成熟的产品设计资料。产品的零部件由专业生产公司制造,如汽车的轮胎、发动机和电气配件等都可以由专业公司完成。所以,生产计划按照制造企业的特点可以分成面向订单设计、面向订单生产、面向订单装配和面向库存生产四种方式,如图2-1所示。

图2-1 生产计划方式

(1)面向订单设计(Engineer to Order,ETO)方式指制造企业在接受用户订单后,根据用户对产品功能与性能等指标参数要求,开始计划从设计到销售产品前半生命周的所有工作。因此,先定义产品的规格、型号、结构和工艺等文件,然后再确定物料清单和工艺路线,采购所需物料,派工组织生产。这种生产计划方式,产品的生产周期长,计划时间长、内容多,生产过程复杂,往往适用于单件定制生产类型,例如,航道工程局、飞机制造公司、船舶制造业和建筑工程公司等企业的生产计划方式都采用面向订单设计方式。

(2)面向订单生产(Make to Order,MTO)方式是指产品工艺成熟,产品规格与型号确定,企业根据用户的需求计划组织采购原材料、半成品或零部件后加工成最终产品,也就是说,这种生产计划方式适用于物料清单与工艺路线固定的生产过程。例如,自行车、汽车制造业、机床制造企业、发动机制造公司等大型设备制造企业一般都采用面向订单生产方式。

(3)面向订单装配(Assemble to Order,ATO)方式是指生产的产品大量使用标准件,或外购零部件,企业根据用户的需要计划直接装配成最终产品。这种生产计划方式适用于标准化产品,通用常规性设备的生产企业,例如,生产家用电器(电视、电话、电冰箱等)、工具、仪器仪表和汽车改装等企业的生产计划方式。

(4)面向库存生产(Make to Stock,MTS)方式是指生产是为了达到该产品的某一库存量,当销售提货后,计划填满库存量。这种方式的产生不是直接根据用户需求计划组织生产,而是满足一定的库存量,往往是低值易耗品和日常生活用品的生产计划。

3.产品生命周期

产品生命周期(Product Life Cycle,PLC),是产品的市场寿命,即一种新产品从开始进入市场到被市场淘汰的整个过程。产品和人的生命一样,要经历形成、成长、成熟、衰退这样的周期,如图2-2所示。就产品而言,也就是要经历一个开发、引进、成长、成熟、衰退的阶段,这是一个普遍规律。然而,这个周期在不同的技术水平的国家里,各阶段发生的时间长度和过程是不一样的,期间存在一个较大的差距和时差,正是这一时差,表现为不同国家在技术上的差距,它反映了同一产品在不同国家市场上的竞争地位的差异,从而决定了国际贸易和国际投资的形成和变化。在同一个国家,不同企业产品技术、质量、服务水平等影响因素的不同,产品的生命周期存在显著的差异。同一个产品在A公司已经走向衰退,而在B公司很可能还处于成熟期。

图2-2 产品生命周期

企业在选用生产计划时,不仅要考虑生产类型,同时还需要充分考虑产品在企业的生命周期,对于导入期,由于产品还没有完成定型,需要不断调整、改善,以满足客户的需求,因素往往采用面向订单的设计方式,如果产品已经进入衰退期,同样不能盲目生产,往往采用面向订单的生产方式,否则会造成库存积压,效益下降。只有当产品处于品牌成长期和成熟期时,才有可能采用面向订单的装配,可以提前生产或采购标准配件或零部件,以满足日益增长的客户需要。

4.现代企业生产管理方式

计算机的出现使人工管理方式下的经验主义得到极大的改良,定量分析手段得到实现。人们不再受地理区域和组织方式的限制,可以从生产现场以外实时监控、采集相关信息,管理不受地点和时间的限制,异地办公、家庭办公和移动办公已经都可以实现。现代企业的生产方式发生了质的飞跃。

(1)计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing Systems,CIMS)生产方式。CIMS是在原有的管理基础上把经营系统、人的系统和技术系统集成起来,在总体上协调各部门的活动,使企业成为各部分相互密切配合、协调统一的整体。从而最终达到全局最优化、最大限度地发挥整体效益;CIMS可以灵活适应外界环境的不断变化,柔性技术是多功能、多途径、既能适用于单一产品的大规模生产、也可以进行多品种小批量生产、还可以进行多品种大批量的混合生产。其实质是要灵活适应不同顾客的不同要求,实现多品种、小批量的生产。

(2)准时生产(Just in Time,JIT)方式。其基本思想是在恰当的时间生产出恰当的零部件、产成品,把生产中出现的存储、装备和等待时间、残次品等视为一种浪费。准时生产所依据的基本原则是“准时”,即在零件刚好被需要时,才将它生产出来并送到需要地点,其追求的理想目标是“零库存”。为了达到“零库存”,生产过程必须严格控制,生产按订单进行,前道工序由后道工序触发,当后道工序在控制库存以下时,前道工序才为补充后道工序的控制库存而生产。也就是说,对整个订单当出现产品库存减少到控制库存以下时,才会再装配产品补充库存并进而触发前面工序的生产。

(3)精益生产(Lean Production,LP)。要求企业的各项活动都必须运用“精益思维”(Lean Thinking)。精益思维的核心就是以最小的资源投入,包括人力、资金、材料、时间和空间,创造出尽可能多的价值,为顾客提供新产品和及时的服务。主要内容有:①控制价值流:它包括产品流、信息流及物质流的控制。②一人多工位操作;③TPM:全员维修保养,它的实质就是以人的因素为第一,依靠改善人的素质来改善设备的素质,以达到提高企业素质的最终目的,它要求打破操作人员与维修人员的分工局限,实行由设备使用者本身自主维修设备的制度;④“三为”:以生产现场为中心,以生产工人为主体,以车间主任为核心的现场管理体制,它为实现准时化生产提供了组织、制度上的保证;⑤“6S”:整理、整顿、清扫、清洁、习惯、修养。它们均以日本语音“S”开头。通过这些活动,达到人力与物力的和谐结合,实现生产力的不断优化,促进企业发展。

(4)柔性生产(Agile Production,AP)方式。将管理思想与电气化、标准化、系列化相结合,成功地实现了“少品种大批大量生产”的生产模式。我们把大批量的生产方式称为刚性生产模式,这一模式的生产效率高,单件产品成本低,但它是以损失产品的多样化,掩盖产品个性为代价的。随着经济的不断发展,企业的竞争形式也在发生变化,它不仅仅是表面的价格、数量、质量的竞争,更重要的是刚性生产模式带来的高成本、过量库存、适应市场的灵敏度低。为此,1998年美国里海大学和GM公司共同提出了柔性生产模式。柔性生产模式的内涵实质表现在两个方面,即虚拟生产和拟实生产。虚拟生产是指面对市场环境的瞬息万变,要求企业做出灵敏的反映,而产品越来越复杂、个性要求越来越高,任何一个企业已不可能快速、经济地制造产品的全部,这就需要建立虚拟组织机构,实现虚拟生产。拟实生产也就是拟实产品开发,它运用仿真、建模、虚拟现实等技术,提供三维可视环境,从产品设计思想的产生、设计、研发,到生产制造全过程进行模拟,以实现在实体产品生产制造以前,就能准确预估产品功能及生产工艺性,掌握产品实现方法,减少产品的投入、降低产品开发及生产制造成本。这两点是柔性生产区别于刚性生产模式的根本所在。很明显,柔性生产的精髓在于实现弹性生产,提高企业的应变能力,不断满足用户的需求。

柔性生产模式与刚性生产模式相比具有以下特点。

①建立虚拟企业,实现虚拟生产与拟实生产。

②订单决定生产量。柔性生产模式认为,只有适应市场不断变化的需求,才能提高企业的竞争力,价格与质量不是全部的竞争手段,而只是重要竞争手段之一,要不断地研发新产品,创造产品的特殊使用价值来满足用户,根据订单来确定生产量及小批量品种,这就是柔性生产管理的基本出发点。

③建立弹性生产体系。柔性生产根据市场需求的不断变化来生产;它产品多、个性强、多样化。要满足这一生产需求,势必要建立多条流水生产线,由此带来不同的生产线经常停工,产品成本过高。因此,必须建立弹性生产体系,在同一条生产线上通过设备调整来完成不同品种的批量生产任务,既满足多品种的多样化要求,又使设备流水线的停工时间达到最小,即“只在必要的时间内生产必要数量的必要产品。”

④生产区位趋于集中。为了满足市场需求,柔性生产必须在一个生产区位完成整个生产过程。尤其是零配件供应商要与装配厂保持距离,以保证零配件及时交货并实现零库存,从而实现对市场需求变化的灵敏反应。

⑤人员素质要求高。人是最灵活最具柔性的资源,这是因为人有社会动机,有学习和适应环境的能力。人能够在柔性生产模式下通过培训、学习、模仿和掌握信息技术等而获得所需要的知识与技能。

(5)并行工程(Concurrent Engineering,CE)方式。并行工程是通过传统生产模式的重构,优化组织与流程,提高生产效率。其核心内容包括以下几个方面。

①产品开发队伍的重构。将传统的部门制或专业组变成以产品为主线的多功能集成产品开发团队,并赋予团队相应的责权利,对做开发的产品对象负责,这样可以打破功能部门所造成信息流动不畅的障碍。

②过程重构。从传统的串行产品开发流程转变成集成的、并行的产品开发过程,并行过程不仅是活动的共发,更主要的是下游过程在产品开发的早期即参与设计过程,另一方面则是过程的精简,以使信息流动与共享的效率更高。

③数字化产品定义。包括两方面内容,即数字化产品模型和产品生命周期数据管理;数字化工具定义和信息集成。

④协同工作环境。用于支持多功能集成产品开发团队的网络与计算机平台。

2.1.3 订单及其生命周期

订单是企业经营活动的重要文档,记录物料在企业中物理状态或化学状态的变化全过程,依此开展企业的采购、生产和销售活动。在订单中详细记录了物流下一个结点对上一个结点所需物料的品名、规格、型号、数量、交货时间,对物料的价格、质量和付款方式等信息往往是在企业之间产生物流时才详细描述,这类记录往往采用合同、契约等方式描述与约束。

1.订单分类

在制造企业中,订单分成客户订单、生产订单和采购订单三类,分别描述销售部与客户之间的物料需求、生产过程各工序之间的物料需求和供应部与供应商之间的物料需求。生产订单和采购订单往往受客户订单的制约,客户订单对物料的需求完全受市场影响因素决定。当企业采用MTO方式时,客户订单确定后经ERP系统处理可以自动产生生产订单与采购订单的建议信息,提示相应的生产部门与供应部门在什么时间生产或采购多少物料。也就是说ERP系统只能输出生产订单与采购订单,而客户订单是ERP系统的重要输入数据,订单类型及其特征如表2-1所示。

表2-1 订单类型及其特征

企业日常经营的主要活动是面对这三类订单(客户订单、生产订单、采购订单)重复过程,通过订单明确相应活动的结束时间。

2.订单生命周期

订单是ERP系统运行的重要数据来源和输出信息。从软件处理数据的角度来看,所提供的数据不仅要正确、实时和完整,而且要求数据相对稳定。数据的随意变动不仅影响数据处理效率,而且严重地影响输出信息的有效性。事实上,订单数据不可能一经确定就不再变更,不变的情况极少。在订单上确定了的物料数量、型号规格和交货时间都可能发生变化,不许变化的软件系统是不实用的。因此,为了适应生产经营活动过程中订单变迁现象,ERP系统通过订单生命周期满足管理过程中订单变化需要,解决软件处理过程中数据不变的问题。订单生命周期的应用主要是针对生产订单和采购订单。事实上,客户订单同样也存在产生到退出的过程,因此,对客户订单的管理也可以引用这一方法。

在ERP系统中订单从产生到退出系统全生命周期要经过初始、已经确认、准备下达、已经下达、完成五个阶段。也有的软件为确保数据完整增加一个退出阶段。

(1)“初始”阶段指MRP按MPS、BOM和库存记录,定期展开运算,产生相关需求物料在将来时区的物料需求情况,等待相关部门核准。订单在这个阶段离订单执行还有一段时间,因此,订单上的数据除了物料代码,其他约定都可以调整,不影响正常产生经营活动。

(2)“已经确认”阶段指MRP产生的初始订单已经由计划部门核实确认,从这一阶段开始,物料相关部门可以去准备物料的生产或采购,当在准备过程中发现生产能力或采购供应能力无法满足时,可以提前将问题提交相关领导协调解决。因此,在这一阶段的数据还可以修改,修改结果不会对生产经营造成很大的影响。

(3)“准备下达”阶段指离订单生产或采购日期将近,订单所需要的资源已经能满足,等待下达执行订单任务。在这一阶段的订单数据仍然可以修改,但对企业的正常经营活动会造成影响,尤其是中间件物料的生产订单在准备下达之前,物料的底层物料已经完成,会造成库存积压或缺货补料,影响正常的生产安排。

(4)“已经下达”阶段指已经按计划下达生产或采购任务,对于生产订单,相应工作中心已经输出派工单和领料单,开始组织生产,采购单已经与供应商达成供货协议或合同,一旦再发生变化需要承担经济责任。因此,订单在这一阶段一般是不允许变化的,发生特殊情况产生变化时,一定要追究经济责任。

(5)“完成”阶段是指生产部门或采购部门已经按订单将所需要的物料全部入库,订单已经完成。

在实际系统中为了使系统能自动更新数据,减少系统中历史数据的积压,确保系统运行快速有效,还会增加订单的“退出”阶段。这个阶段指订单数据已经按约定进行备份,可以从系统的运行数据库中撤销。

3.ERP系统中订单的状态

在ERP系统中,订单的生命周期各阶段是通过订单特征字段来标记的,一般采用一个字节来标记,标记符号可以用数字(分别依次用1、2、3、4、5和6)表示,也可以用字母(分别依次用A、B、C、D、E和F)表示。

订单生命周期各阶段的特征符(值),仅表示订单变迁过程的顺序,不能表达订单生命周期的时期。在实际ERP系统操作过程中,订单的生命周期变迁可以是人工操作的,也可以是系统自动操作的。人工操作是按上述各生命周期将状态值逐个修改,而自动变迁是根据订单的下达日期自动下达。当人工设置订单生命周期值时,不能逆向修改。

4.产品生产周期

生产周期是指产品从开始投产至产出的全部时间,也就是指该产品从原材料投入生产开始,经过加工,到产品完成、验收入库为止的全部时间,如图2-3所示。

由图2-3可知,为了对工序时间进行计算,只需要前道工作中心的加工结束日期,本工作中心加工结束日期和由任务时间得到的工序时间。

在离散加工型车间的生产中,每批零件通常是集中地进行运输,在工作中心上顺序进行加工和控制。因此在工序层次上仅需考察整个批量的情况就足够了。只有在大批量制造时才有必要讨论单个零件或子批量的流量情况,因为此时的加工时间大于间隔时间,需要协调相继工序的重叠。

工序时间相对于生产周期来说很小,通常为2%~10%。因此在进行分析和控制时可以省去对加工开始时间和准备开始日期进行的记录(从任务时间对这两个值进行计算就足够了)。

订单的生命周期与产品生产周期之间有着密切的关系,但并不是相同概念。通过产品生产周期可以在产品贸易时预测需要给制造企业预留的时间长度。确保订单交货日期的正确。同时也可以通过订单的生命周期预估产品还需要多少时间才能完成交货。

图2-3 产品生产周期示意图 XCwcMoYom6IDkY3c8OlfFrzRVKCBNT26trVQ+4qqlk3/zkYuNIIlok94G8UKKGGS

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