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ERP精益生产与数字化集成

2021-07-19厦门中翼软件科技公司 张连胜

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本文介绍一个制造型企业如何从无到有实现信息化、数字化的项目建设,最大限度减少企业转型风险,让生产运营平稳过度。实施过程需要注意哪些、如何更快更稳上线ERP , 如何实现ERP与工业机器人、数字化仓库的集成等,让企业数字化智能化转型更加稳妥、有效。
       名词解释:

       精益生产(Lean Production,简称LP),也称精益制造(Lean Manufacturing)

       什么是精益生产:精益生产是由美国麻省理工提出的,他们在一项名为“国际汽车计划”的研究项目中,通过对日本企业大量调查对比发现,日本丰田汽车公司的JIT(Just In Time)生产组织管理方式是最话用于现代制造的一种生产方式,这种生产方式目标是降低生产成本,提高生产过程的协调度,彻底杜绝企业中的一切浪费现象,从而提高生产效率,称之为精益生产。

       精益生产,追求“零库存、快速反应、和谐统一”,少而精,最大限度降低成本,为企业创造更大效益。

一、背景分析

       制造活动是人类进化、生存、生活和生产活动中一个永恒的主题,是人类建立物质文明和精神文明的基础。迄今为止,制造业已先后经历了机械化、电气化和信息化三个阶段,现在正处于智能化发展的第四个阶段,这四个阶段现在普遍被称为四次工业革命(工业1.0、工业2.0、工业3.0和工业4.0)。

       智能制造是先进制造技术与新一代信息技术、新一代人工智能等新技术深度融合形成的新型生产方式和制造技术,它以产品全生命周期价值链的数字化、网络化和智能化集成为核心,以企业内部纵向管控集成和企业外部网络化协同集成为支撑,以物理生产系统及其对应的各层级数字孪生映射融合为基础,建立起具有动态感知、实时分析、自主决策和精准执行功能的智能工厂,实现高效、优质、低耗、绿色、安全的制造和服务。

       新技术发展日新月异,生产和生活发生巨大变化,商业环境也随之改变。过去的商业模式,是企业生产什么消费者就得买什么,但未来有可能则会变为消费者需求什么企业生产什么,这对于企业的业务模式和流程,将带来颠覆式的改变。

       随着数字化浪潮与“互联网+”思维的兴起,我国也迎来了数字化改造热潮。产业数字化的不断深入,促使越来越多企业尝试通过数字化改造等途径来降低生产成本、提升综合竞争力。然而这一进程也面临着前所未有的挑战,特别是不少中小企业,他们或是“不会转”、或是“不能转”、或是“不敢转”。“不转型等死,转型找死”体现了中小企业对时代变革的迷茫。

       如何乘“数字中国”这列快车完成转型升级,成为企业实现高质量发展的关键。企业数字化的演进路径划分三个阶段:连接、分析、智能。但是很多传统企业,甚至连“数据”这个门槛都没有迈过去,就谈不上“智能”,对于这些企业来说,连接尚存问题,分析还没有头绪,智能就更是遥遥无期了。

       生产智造ERP的实施应用是数字化转型的首要工作,基于企业生产经营过程解决“数据”这个槛,从企业资源计划的层面实现业务信息化和数字化,然后才能进行数据分析和智能化管理。ERP是企业信息化的核心系统,对销售、生产、采购、仓库、质量、成本核算等环节进行数字化管理。要实现全自动化智能工厂,还需要在ERP和智能生产设备之间多一个执行控制系统MES,即制造执行系统。 MES系统更侧重技术的整合应用,实现信息与设备的深度融合,为ERP系统提供完整、及时、准确的生产执行数据,属于生产车间的执行系统。

       企业要实现数字化、智能化,首先要在计划层面完成ERP改造和实施应用,解决企业运营的数字化管理;然后通过ERP集成工业机器人、数字化仓库、MES系统等完成智能化升级,才能稳健步入智能智造工业4.0时代。

       从传统企业到工业4.0,制造技术发展将面临四大新的转变:

       ①从相对单一的制造场景转变到多种混合型制造场景的变化;

       ②从基于经验的决策转变到基于证据的决策;

       ③从解决可见的问题转变到避免不可见的问题;

       ④从粗放型管理向精细化管理转变。

       要适应这些转变实现智能制造,首先要建立“标准化”,先进标准是指导智能制造顶层设计、引领智能制造发展方向的重要手段,必须前瞻部署、着力先行。其次要明确智能制造的“三不要”原则:

       1)不要在落后的工艺基础上搞自动化——对应于在工业2.0阶段,必须先解决优化工艺基础上实现自动化的问题;

       2)不要在落后的管理基础上搞信息化——对应于在工业3.0阶段,必须先解决在现代管理理念和基础上实现信息化的问题;

       3)不要在不具备数字化网络化基础时搞智能化——要实现工业4.0,必须先解决好制造技术和制造过程的数字化、网络化问题,进行补课、普及、充实和提高。

       企业中有组织、人员、系统、产品、业务等元素,而这些元素之间需要连接和协同,包括线上和线下协同,通过协同共同推进企业运行。高效的连接与协同能够帮助企业在市场上赢得巨大的竞争力。疫情期间,数字经济比非数字部分遭受的损失少得多,数字化领先的企业,受到的影响更小。企业从疫情中得到的宝贵经验是:数字化不是可选,而是必须。

二、生产ERP的实施

       ERP全名企业资源计划系统,让企业实现柔性生产和灵活制造,通过“以销定产”模式快速响应市场,也为智能设备对接和敏捷制造提供更大可能及可行性。

       ERP的实施并非易事,有很多认识上的误区,处理不当也会让企业蒙受巨大损失甚至倒闭风险,比如早期的夏新电子公司是一家上市企业,花费上千万实施ERP,结果却更快导致破产。当然也有很多生产企业上ERP后稳健发展或快速壮大,不但产品远销海内外,还在资本市场获得可观回报和千亿估值。

       作为中小企业,如何在数字化浪潮中不落伍实现信息化转型,又要避免掉入“数字陷阱”导致不必要损失,则是本文要讲解的ERP实施要点和重点,让生产型企业少走弯路,能更快、更平稳地上线ERP系统,走好数字化转型的第一步。

       ERP实施忌讳“好高骛远”,不能太理想化。所谓“方向不对,努力白费”,如果企业管理层对ERP有太多误解,就会无形中消磨企业的人力、物力和财力,让企业错失市场发展的宝贵契机,会让企业在变革中陷入“困局”。

       要对ERP有理性认识,以“适合、适度、有效”六字为原则,用更小的代价、更低的风险稳步推进ERP建设。首先要考虑企业的实际情况,能用起来的系统才有意义谈发展,没用起来一切先进理念都是空谈。不能高估ERP的用途,错误理解为完全自动化、智能化的系统,这样很难达到预期会迷失方向。刚上ERP的时候,可以简单理解为企业数字化的基础工作,以极简的原则来实施ERP,追求“极简的组织架构、极简的可靠流程”,只有关键节点的业务数据才录入系统,非关键节点不能事无巨细都录入系统,过多数据会增加人员负担而起反效果。

       ERP的用途,经典的概括是“打通数据通道,缩短中间流程,降低中间成本”。目的是实现三化:流程化、标准化、规范化,推动企业价值链的再造升级,改变传统企业的低效运营、管理、市场、销售方式,让企业核心资产数字化,例如智力成果、财务和人力资源的数字化,让企业对外部环境的反应速度更快。比如海尔,通过对传统生产模式的颠覆与升级,打造按需设计、按需制造、按需配送的互联工厂体系,使整个制造过程实现高度的柔性,满足个性化定制的需求。

       以下分别介绍ERP实施的几个阶段和注意事项:

       1、外部数字化(销售端):可以引入线上新零售平台,包括第三方平台和自建的系统。第三方比如国内的淘宝、京东、拼多多,国外的亚马逊、ebay、新蛋平台,利用第三方平台可以利用平台的大流量客户资源;其次是自建平台,使用微信小程序商城创建新零售平台,把推广的流量引入自己平台,从而固化积累更多的客户资源,也扩大宣传,提升企业自身的数字化形象。

       2、内部管理数字化:通过系统实现“销售部、门店、新零售部、设计部、生管部、生产车间、采购、仓库、财务部、售后服务”等各部门共享数据、协同作业。

       (1)使用两套软件系统:财务系统和生产运作系统;两个系统共享数据,以“模块化”原则分解业务,分别授权给需要使用的部门。比如生管部分配生产计划模块和生产领料模块,在编制审核生产计划的同时,可以直接编制“生产领料单”,仓库就可以凭单快速发货。

       (2)财务部要获取各个部门涉及的开销费用,可以开通各个部门数据的查阅权限。同时在采购、销售和物料出入库等关键业务环节,根据业务数据直接生成会计凭证,从而打通财务与业务部门的数据通道。

       (3)传统企业中员工接受数据分析的能力比较慢,各个中层管理者已经习惯了通过Excel查看数据,还欠缺“一切以数据说话”的企业文化。倘若上系统时,可以直接用Excel处理数据,然后一次性导入系统,那么使用ERP系统可以不改变原有习惯,认可度和积极性会更高,陌生感和不适应度大为降低,上线的效率和可靠性就能极大提高。比如门窗类生产企业要使用型材加工,型材在采购时用公斤称重计价,但是加工时按长度米,仓库领用时则习惯用数量“支”领用,这时存在“主副单位”的转换,在登记原材料档案时,需要体现不同型材的主副单位和转换比例,如果在系统中一个个登记,效率非常低下,通过Excel批量录入和检查,然后一次性导入系统,自动更新主副单位的转换关系和对应价格,则数据准备的效率就快速提升,系统上线的周期就可以缩短两三个月。物料档案是系统的源头,档案没处理好,其他工作都会延误,源头数据影响ERP项目的整个上线周期。而时间就是成本,比如企业每月人员工资100万,三个月就节约300万的人力成本。

       (4)编码规范化:生产物料不能全部用条码来标识身份,商品条码一般用于流通消费,便于消费者识别和供应链流转,需要遵循国家标准条码规范或国际规范。而生产用料有些是原材料,并没有消费性质的商品条码,需要适用便于企业自身管理与识别的编码规范。这里用某个行业的编码规则为例,来介绍编码规范可借鉴的一些规则和要点:
物料编码原则
物料编码原则
       如表中定义,产品或物料有多种属性,对属性的共同点进行分解,包含产品形式、系列、颜色等,不同属性进行唯一性编码,比如产品系列:尊享用ZX代码,经典用JD,颜色典雅灰用01,金粉咖啡用03, 则最终一个物料的编码是多个属性代码的组合,比如成品“尊享-典雅灰-连体固定”用编码CZXWK010050002,并非商品条码,这种规范更容易识别和管理,按企业自身习惯去编码,内部认可度更高。当然物品档案要预留条码项目,好比人的身份证和户口本有两套编码。

       (5)生产计划实现“销售、设计、生产”各部门业务协同。销售部门、门店或新零售部门接收客户下单并登记销售单,生产设计部提取销售单编制生产计划单,通过产品BOM表自动生成物料配件分配表,然后根据行业特性进行MRP重运算,自动生成生产加工单和用料需求单。
生产计划
生产计划
       以家装行业的门窗为例,在生产计划单中,输入门窗的宽、高、樘数及其他关键参数,通过MRP重运算自动生成不同型材的加工尺寸和数量,不同配件的使用量。自动提取所有用料的当前库存,判定缺货状态,计算采购需求量。
家装行业订单生产计划
家装行业订单生产计划
       在附件管理选项页,设计部门可以上传CAD设计图纸,以分享的方式供生产车间和其他协作部门调阅与使用。
领料登记
领料登记
       通过生产计划单,生管部通过勾选方式快速数据获取创建“用料申请单”或者用料申购单,仓库根据用料申请单出货,采购部门根据申购单下达供应商进行采购。生产计划单经过多个相关部门主管会签后,正式安排生产,由生产车间打印生产下料单,把生产单据同物料配件一起放置周转物流车,加工过程按生产单信息全程跟踪及核对,避免配件发生漏料或者混用,规范生产作业流程,以销定产模式贯穿生产整个过程。

       通过数据共享实现部门间协同作业,又有严格的权限控制。按“员工、部门、公司”三级对业务数据进行授权,员工权限只允许查询和更改本人登记的业务单据,部门经理可以查看和修改本部门所有职员的单据,生产总监可以调阅不同部门的业务单据。

       (6)模块化文件档案管理:采购单、销售单、会计凭证和生产计划单等业务模块可以单独管理设计图纸或往来文件,比如合同扫描件、电子合同、付款凭证等。把非结构化的多媒体数据转换成结构化的大数据,不断积累“智力成果”,也便于检索、追溯和审计。

       数字化转型的本质是提质、增效、降本,帮助企业实现精益制造。企业在运营、生产、交易等环节中,会产生大量的文件和合同,盖章、扫描归档、储存、调用等问题需要规范管理,从而能够简化流程、提高效率。不建议把合同的所有信息都登记成销售订单,过多的数据录入增加人员负担,无法提升效能。
文件档案管理
文件档案管理
三、ERP与工业机器人或MES系统集成

       云智造的五大标准:开放、互联、柔性、智能、可视。

       MES及ERP之间的完全集成对现代企业的商业运作来说是至关重要的,MES制造系统的整体集成可以帮助企业实现一流的运营效率。MES即制造执行系统,是生产现场各种自动化设备或智能设备的统一控制与协调系统,是生产现场的精益制造执行系统,主要利用通信指令对设备进行调度与控制,同时与ERP系统交互生产指令,实现系统集成。

       工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,具有一定的自动性,可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。 

       随着用工成本提升和用工荒的出现,越来越多的工业企业考虑使用工业机器人替代人的部分作业,很多繁重、重复或者毫无意义的流程性作业可以由工业机器人完成。

       最早的“灵巧手”用到了压力传感器,目前还有视觉传感系统,或者用声呐系统、光电管等技术,工业机器人可以通过环境识别智能校正自己的准确位置。

       工业机器人的末端通常使用气动抓手、真空吸盘等装置抓取物品,用于搬运、码垛等重复性动作。在ERP系统集成上,采用IO控制指令或模拟信号指令来驱动。工业机器人机械臂的运动轨迹是通过一组程序控制指令实现,把不同的动作进行分组定义,ERP或者MES系统就可以根据“动作项目组”指挥机器人做相关操作,为系统集成提供更大灵活度和可行性。通常是MES系统发送指令给机器人,ERP发送生产任务到MES系统,实现“计划层——执行控制层——机器人”三层联动,也可以通过ERP系统直接发送控制指令到机器人,实现机器人的智能控制。机器人与生产系统的通信采用TCP协议传输,是国际通行的标准化协议。

       工业机器人也可以不与其他系统交互,独立完成特定工种的重复性操作。市场上,工业机器人的厂家很多,主要有两类:一类是多关节机械臂的机器人,另一类是多个机械臂并联驱动的机器人,不同场合各有优点。
六关节工业机器人
六关节工业机器人
       这款六关节机器人,有效负载更大,活动半径一米以上,操作灵活度高,应用场景广阔。可以完成的作业有“螺丝锁付、抛光打磨、点胶涂胶、上料下料、自动包装、喷粉涂漆、智能焊接、检测筛选、自动搬运、自动装箱、摆盘码垛、打标贴标”等操作。
并联机器人
并联机器人
       另一种比如阿童木并联机器人,由三个机械臂并联驱动抓手,灵活度和移动范围不如多关节串联机器人。优点在于高速运行,标准循环时间小于0.4S,适合高速运转的生产流水线,最大效率完成单点作业。适于食品、医药等行业的高速生产作业,主要用于轻小散乱物料的装配、搬运、分拣等。

四、ERP与数字仓库的集成

       生产企业货物出入库是最常见的工作内容,生产订单越多,出入库的工作量越大。在作业过程中,很容易出现各种人为失误,最终导致货物取错或送错等问题。而生产用料的不匹配直接导致产品批量报废,损失巨大。

       汽车外饰产品低库存、高节拍、快速备货、精准供货的制造特点,生产过程中一旦出现错误往往会被各个制造环节进行重复放大。而造成错误的主因往往是人,如员工疏忽导致原材料使用错误造成产品批量报废,员工长时间重复性工作导致员工疲劳产生的零部件错漏装等。如何避免错误的产生一直是外饰行业持续面临的问题。

       如果仓库实现了数字化管理,确保商品从入库、上架、拣货、出库等一系列环节都是数字化的,那么整个仓库作业过程就越容易,更准确、更快。

       数字化仓库也是一种自动控制装备,通过TCP/IP协议更容易通过ERP系统集成。常用的有“自动立体仓库”和LED电子标签仓库。生产物料的使用具有“不定时、不定量”的特点,不适合采用立体仓库。立体仓库更适合物流配送行业,每个仓位对应一个客户订单,可以一次性成套出仓或入仓。而生产用料要从一个仓位的物料中取出需要的用量,不能全部取出,无法使用立体仓库自动取货,可以采用电子标签仓库辅助拣货。
五位电子标签
五位电子标签
       LED电子标签拣货系统,用电子标签显示每个仓位的取货数或配货数,通过计算机联网与ERP系统集成,出库时根据出库单物料编码点亮对应仓位的电子标签,人工只要按数字取货就能确保准确无误,出入库效率更高。

       电子标签拣货系统有两种操作模式,一种是摘果式拣货,另一种是播种式配货。

       (1)摘果式取货:原则上一个储位内放置一项物品,即一个电子标签代表一种物料,并且以一张出库单为一次处理单位,系统会将出库中有对应物料的电子标签亮起,取货人员依照灯号与数字的显示将物料自货架上取出。
摘果式取货
摘果式取货
       (2)播种式配货或入库:每一个电子标签所代表的是一个订单或一个配送对象,每个品项为一次处理单位。比如某汽车外饰产品5000件,要存到8个仓位,每个仓位要放入的数量各不相同。系统将该项物品关联的仓位点亮,每个仓位可能代表某一个送货的目标货主,配货人员依电子标签之灯号与数字存入该物品即可。
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播种式入库
五、结束语

       企业是国家经济的最基本组成单位。所以,“数字经济”的基础设施建设核心就是“数字化企业”,全力发展数字化企业是构建中国数字经济底层的最关键步骤。传统企业完成数字化转型才可能形成中国经济发展的内核力。只有大部分国内企业都实现了数字化转型,进而形成数字化企业的产业集群,是未来中国用数字经济构建核心竞争力的重要保障。

       数字化转型对于企业来说虽然重要但是不能操之过急,因为大家都在摸着石头过河。企业数字化也不可怕,只要坚持“适用、适合、有效”的原则,由易到难,从信息化到智能化,工业4.0的智能化现代化目标就会稳步实现。

参考文献

       [1]智能工厂信息化系统建设规划研究.《机电信息》

       [2]智能制造理论体系架构研究.北京航空航天大学.

       [3]精益生产MBA智库百科
责任编辑:程玥
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