图1 山东玲珑轮胎股份有限公司

二、企业在智能制造方面的现状

       目前玲珑轮胎公司使用的SAP系统可以自动运行MRP，但是对于重复制造模式很不适用。SAP系统运行完MRP后，会自动生产采购申请，需要人工手动去筛选并选择供应商，再经过审核转成采购订单。玲珑工厂月度生产计划的编制由销售计划人员在CRM系统根据经销商、业务员提报的订单进行调整后导出EXCLE报表，生产计划科根据此EXCLE报表进行人工排产各工厂月度生产计划，各工厂将此月度生产计划导入MES系统。

       由于玲珑轮胎公司在多个环节都存在使用人工操作的方式，所以存在很多的不稳定性和不确定性，容易导致人为的失误，影响现场的生产，导致无法按照约定的交期完成生产。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

       1. 项目背景介绍

       目前轮胎行业的制造模式是重复制造模式，跟汽车行业零件生产的离散制造模式有很大的区别，重复制造模式不需要根据销售订单来生成生产订单，根据组装计划从而制定原料的需求计划，重复制造模式需要根据车间生产的最大产能，结合物料BOM数据，推算出原材料的需求计划。

       目前玲珑轮胎公司使用的SAP系统可以自动运行MRP，但是对于重复制造模式很不适用，重复制造模式采用先报产后扣料的形式，报产到成品库没有扣料的情况，系统会默认是生产订单的数量，如果运行MRP，系统会把这部分已经生产的数量和生产订单计划数量结合来运行MRP推算原材料的需求，如此运行是错误的。

        玲珑轮胎公司SAP系统运行完MRP后，会自动生产采购申请，需要人工手动去筛选并选择供应商，再经过审核转成采购订单，因系统运行MRP是针对整个工厂层次的运行，所以数据繁多，人为去筛选极易出错。

       玲珑工厂月度生产计划的编制由销售计划人员在CRM系统根据经销商、业务员提报的订单进行调整后导出EXCLE报表，生产计划科根据此EXCLE报表进行人工排产各工厂月度生产计划，各工厂将此月度生产计划导入MES系统。

       由于玲珑轮胎公司在多个环节都存在使用人工操作的方式，所以存在很多的不稳定性和不确定性，容易导致人为的失误，影响现场的生产，导致无法按照约定的交期完成生产。

       而产销平衡则是整个产供销一体化系统中的重中之重。

       产销平衡是市场经济条件下，企业生产经营的最佳状态。因为在市场经济条件下，企业生产什么，生产多少，以及怎样生产，都是由市场决定的。因此，我们把企业产销平衡定义为：企业在一定时期内所形成的生产与销售的关系及其相互作用的最佳状态。

       首先，产销平衡反映着生产与销售之间存在着相互促进、相互制约的关系。正是由于这种关系，才能在更深层次上保证和促进生产与销售的数量上的平衡。

       其次，产销平衡并不是生产与销售在数量上的完全相等。由于受市场多种因素的影响，企业的生产与销售之间存在一定的时间间隔，形成了生产与销售的多种关系。

       其三，产销平衡具有动态发展趋势，企业的生产与销售由于受产品寿命周期的影响，在数量上成波浪式螺旋上升的趋势。每个波浪低谷应该是企业产品更新换代的最佳时期。

       产销平衡系统可以帮助企业快速制定符合各种生产约束条件（人机料法环）、满足计划目标与策略的、优化的详细生产作业计划，实现缩短制造提前期，削减库存，提高交货期的遵守，有效的实现客户的利益增长，我们需要完成的研究内容如下：

       交期预测：通过系统的建模，根据车间动态产能模拟试算，进行中长期的预排程，从而可以准确答复交期。 

       计划编制：系统支持全/半自动/向导式排程模式，降低各工序计划编制难度，同时能够从容响应计划调整如质量异常、紧急插单、设备故障等等。 

       生产准备：多部门计划共享，指导车间现场的生产执行、采购部门的物料的采购和物料部门的配送计划，提高物料配送与齐套，减少停工待料问题。 

       反馈执行：通过系统的智能化的集成引擎，实现 ERP/MES/APS 等系统的无缝集成，形成闭环滚动的计划体系，提高生产计划整体质量。 

       具体建设目标的功能实现包括以下说明：

       1.产销平衡系统从CRM系统获取审核后的订单计划并平衡成品库存后，结合各工厂产能、模具、工装、最小生产批次、工厂认证等因素生成基于工厂代码的月度生产计划。生产计划人员在系统中调整、审批后生成基于工厂的月度生产计划。

       2.工生产厂计划人员依据月度计划在产销平衡系统中编制日、班次机台生产计划后下发各工厂MES系统（产销平衡系统生产排程模块功能）。

       3.产销平衡系统根据月度生产计划综合结构BOM、施工配方计算当月的消耗计划（原材料、骨架材料、终炼胶）。当生产计划、结构BOM、配方有变更时，需按新版的结构BOM、配方进行消耗计划的再次计算并能支持多次计算结果间的比对。

       4.消耗计划需要支持三种导出模式：终炼胶和骨架材料、原材料、层层统计报表。支持按工厂代码分开计算消耗，最后导出报表计算合计。

       5.需要支持按照工厂、按时间段（起始时间和终止时间需要人工输入指定，以周或者月度为单位）外胎实际生产数量，计算实际产量所需原材料与消耗计划、SAP系统原材料支领量进行比对。

       6.结合原材料消耗计划、工厂月度/周生产计划、当前仓库/库位为基础的可持续生产天数，当前原材料的采购订单数量，供应商已发货在途数量，运输交期、安全库存等来平衡公司所有工厂原材料的物料月度、周原材料采购计划。原材料采购计划需要区分工厂、特定主机厂，泰国工厂需要区分BOI项目号。

       7.根据系统生成的月度、周采购计划结合交付/运输周期，采购人员确认供应商后自动生成采购申请，经过审批后自动生成采购订单传输至SAP、SRM系统并发送给供应商（EDI系统/邮件）。

       8.实现产销平衡系统与SAP、SRM系统、EDI系统、CRM系统、新零售系统、MES系统、PLM系统集成和业务流程一体化整合。 

       设计理念：

       基于价值引领思考数字化转型，以业务赋能、运营赋能、产业链赋能为使命，围绕流程与体验，以客户为中心，实现业务价值链端到端的流程再造，构筑更加精细化、敏杰、高效、职能的业务运营管理模式。围绕运营、管控与数据，实现个体与组织的激活，重构管控模式。围绕开放与互联平台，重新定义企业边界，实现产业链生态的重构。

       2.项目实施与应用情况详细介绍

       轮胎行业具有产品种类多、工序繁多、插单频繁等因素，与其他行业有着不同的工艺要求，存在定制化的业务和工艺约束，现有APS系统无法直接使用；如何分析并识别轮胎制造过程中与APS项目相关的业务流程、业务实体与业务约束，并从中提炼出APS系统主要的规划对象，归纳影响规划行为的业务制约条件，从而生成规划模型中的约束条件，作为APS引擎的输入，这也是系统设计的关键问题点。

       我们从多品种多批量生产方式、需求预测和生产计划制定三个方面，通过建立元资源的制造资源管理框架，给出了一种基于产品工艺树的表示方法，结合瓶颈资源引入关键工艺路径（硫化、成型、胎面胶、胎侧胶、内衬胶、胎圈、钢丝圈、15度裁断、90度裁断、钢带压延、纤维压延等工序），根据产品生产工艺、有限的产能、原材料的可用性、优先级变化、生产机台状况等各种约束条件，对生产过程进行分析，给出概率分布下的加工负荷计算方法。并且结合约束理论（TOC）和遗传算法得到一系列的可行排程计划的同时寻找出一个最优化的生产排程计划，最终能够实现MTO／MTS混合型的生产模式。 

       在系统的建设中，排程算法也是其中的重点也是难点。我们需要在满足企业中“人、机、料、法、环”的约束条件的前提下，通过算法获得一个排程计划优化解。

       通过对作业调度APS算法引擎的研究，我们使用约束理论（TOC）和遗传算法结合的方式构建APS排程规则引擎。约束理论（TOC）解决轮胎行业多工序、多约束，工艺复杂的问题。结合遗传算法解决大规模计算问题的全局搜索方法，从无数的排程结果可行解中得到一个排程计划优化解。这样制定的排程规则引擎既保留了APS约束资源优化、层次性计划体系等优点，同时又克服了传统 APS 适应性不强、柔性不足的缺点。这种混合算法的方式已经在中国规模最大的印制电路板样板、制造服务商兴森快捷电路科技股份有限公司中得到了成功的应用。

       通过现场实时的数据采集，动态统计分析产品的产能信息，做到产能信息动态实时根据实际产出进行调整，而非传统的靠人工经验整理的产能数据。通过真实的产能数据，已经实时的设备状态、工具状态、人员状态、物料库存信息等，对生产计划排程进行自动的动态调整。让生产计划排程执行性更高、交期更准确。

       业务总体架构，规划以业务、计划、生产、算法、物料、原材料划分为5块业务结构块。围绕这5块主体功能区，以及数据应用接入。（如下图）

       系统的扩展性规划：

       项目中的工厂是按阶段增加接入和减少的，项目需要集团所有工厂和订单数据进行排产，平衡每个工厂的排产计划，输出生产计划。每个工厂的计划排产方法不尽相同，当增加工厂时能够直接加入平衡排产，下发工厂生产排程，从系统的角度无缝对接，从用户角度是无感知的。

       由于工厂硫化排产的算法有差异，工厂生产排程的生产工序排程有差异，工序之间顺序有差异，工厂同时也是扩展伸缩的，而随工厂增加和数据增加，数据库性能压力将呈现指数方式增加，单机和集群的数据库、系统架构无法满足持续扩展需要，必须采用大数据处理技术和微服务伸缩技术，解决系统的持续扩展的过程中维持性能稳定。

       3. 效益分析

       相比于其它任何制造软件，APS是最具吸引力的：平均减少制造周期时间45%;一般减少数据输入时间为75%以上；平均减少半成品24%；平均减少为交班而准备的纸面工作61%；平均减少引导时间27%；平均减少纸面工作和设计蓝图所带来的损失56%；平均减少产品缺陷18%；减少85%以上的排产时间；改变了原有计划无法及时控制生产过程的历史，使得计划下达规范化程度提升至95%，在生产计划方面该模式走在了行业的前列，最终降低企业的运营成本；

       APS项目是专门针对轮胎行业的业务特性以及行业痛点，通过大量的数学模型以及优化技术，为复杂的生产和供应问题找出优化解决方案。从根本上减少计划制定的时间、减轻计划员工作负荷，提高工作效率。降低了对人员经验技能依赖的同时，使计划制定更为及时准确，计划调整更加便捷，对市场的反应更快。为轮胎行业在“多品种、短交货期、高质量要求”的市场环境下，提升核心竞争力。

       据调研数据显示，专门针对轮胎行业特点而设计的APS系统，将可以为企业带来如下效益：
  
       订单交期准确性平均提高15%。
   
       生产计划准确性提高25%以上。
   
       关键设备利用率提高25%到35%。
  
       计划制定的时间缩短85%以上。
   
       降低在制品库存15%以上。

       APS结合MES能加强对原材料、能源动力和人员工时的全面监控与调度，能控制按需生产，减少产品库存，减少对资金的不合理占用；避免无效劳动，减少次品废品和不必要的损耗；能加强综合调度管理，使现有资源发挥最大效益；能加强核算，制订合理的考核指标；能全面采集相关消耗的实时数据，对相关数据进行管理与分析，提高了公司对制造过程的监控能力，使制造体系能随企业内外部环境变化而快速调整，与企业其他管理信息系统实现平稳连接，为市场开发、制造过程策划提供决策信息支撑。最终实现物料的自动化、智能化、信息化管理，提升生产管理的效率，大大提高企业的竞争力。