觀點丨“任務(wù)驅(qū)動模式”助力下料車間降本增效

2024/10/18

一、前言


進行智能制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型的企業(yè),往往會運用諸如ERP、MES、WMS等軟件對生產(chǎn)進行管理。若要更進一步,企業(yè)則需通過整合流程來實現(xiàn)一體化管理。鑒于此,基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運而生的MOM制造運營一體化平臺,更受大型制造企業(yè)的青睞。

為適應(yīng)制造業(yè)復(fù)雜的業(yè)務(wù)場景,MOM既要做到大而全,又要做到專而精。針對下料這樣的特殊場景,需衍生出更為專業(yè)化的全流程解決方案。

主流的MES系統(tǒng)通常以工單來管理生產(chǎn),工單一般記錄的是零件的生產(chǎn)需求。然而,板材切割下料的場景實際上是處理多個工單中的部分工序。佰思杰MOM平臺基于任務(wù)驅(qū)動模式,有效解決了因此種維度不同而導(dǎo)致的各類問題。


二、現(xiàn)狀分析


2.1下料工藝簡介


圖1  鋼板下料切割(示例)


在制造業(yè)領(lǐng)域,下料工藝占據(jù)著至關(guān)重要的地位,乃是眾多制造行業(yè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),諸如鋼結(jié)構(gòu)、重型裝備制造以及船舶建造等。下料工藝能夠?qū)⒉牧锨懈畛伤璧某叽缗c形狀,從而滿足不同產(chǎn)品制造及裝配的需求。

下料工藝通常涵蓋多種工序,例如切割、去毛刺、坡口加工以及折彎等,而其中最為關(guān)鍵的工序當(dāng)屬切割。本文以具有典型性的鋼板切割下料場景為例,闡述如何運用智能制造思維對下料工藝進行管理。


2.2鋼板切割下料現(xiàn)狀流程及問題


圖2  板材下料現(xiàn)狀流程


在板材下料工藝中,切割工序往往作為第一道工序存在。該工序與其他下料工序的主要差異在于加工對象不同。切割工序是將零件從鋼板上切割分離出來,其加工對象為鋼板;而其他工序則是針對切割下來的零件毛坯進行處理。這種差異使得生產(chǎn)管理的復(fù)雜性有所增加,同時也引發(fā)了以下多種問題:


①問題一:手工編制下料計劃的低效與失誤


目前多數(shù)企業(yè)采用手工方式編制下料計劃并分配任務(wù),同時進行手工排產(chǎn)。這種操作方式較為繁瑣,容易出現(xiàn)失誤,效率也不高。具體表現(xiàn)為:套料員在套料前需獲取訂單優(yōu)先級,以便按照先后順序進行套料。計劃員在拿到套料結(jié)果后,使用 Excel 編制和調(diào)整下料切割計劃,確定計劃生產(chǎn)時間,以確保滿足訂單的交付時間,隨后將計劃發(fā)給相應(yīng)車間管理員。

在這一流程中,下料任務(wù)的載體為 Excel 文件或紙質(zhì)工作卡,消息傳遞較為麻煩,時效性不高且容易出現(xiàn)信息失真的情況。此外,手工安排時間與資源不僅效率低下,而且精準(zhǔn)度不夠。


問題二:人為調(diào)度場景下的資源協(xié)調(diào)混亂


下料切割從本質(zhì)上來說是執(zhí)行批處理工序任務(wù),它與其他單次處理的下料工序之間存在依賴關(guān)系。所以,切割工序與其他下料工序之間的流轉(zhuǎn)乃是關(guān)鍵所在。而在手工調(diào)度的情況下,需要與多個班組進行大量的溝通。例如,車間管理員將計劃轉(zhuǎn)化為任務(wù)后,需分派給相應(yīng)的班組長,再由班組長安排生產(chǎn)資源,引領(lǐng)班組執(zhí)行任務(wù)。之后,由生產(chǎn)人員匯報生產(chǎn)結(jié)果,接著將零件打散流轉(zhuǎn)到相應(yīng)的下一道工序。在這個過程中,信息同步較為困難,容易出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象,并且在任務(wù)沖突時,資源協(xié)調(diào)也十分麻煩。


③問題三:下料生產(chǎn)過程中信息黑盒和卡頓難題


生產(chǎn)人員在接收到任務(wù)后,需按照需求領(lǐng)取鋼板,將切割程序輸入設(shè)備,接著進行上料操作并執(zhí)行切割。完成切割后,要進行下料分揀,并把零件毛坯存入線邊庫,以待后續(xù)處理。在這些執(zhí)行過程中存在諸多問題,比如哪些任務(wù)領(lǐng)用了多少鋼板、消耗了多少鋼板?鋼板、余料和零件之間的關(guān)系如何記錄?任務(wù)目前執(zhí)行到了哪個階段?在這種模式下,產(chǎn)生的信息難以被記錄下來并實時同步給相關(guān)人員。這使得基層管理人員難以發(fā)現(xiàn)并處理異常情況,高層領(lǐng)導(dǎo)也難以全面掌握生產(chǎn)動態(tài)。綜上所述,由于生產(chǎn)的大量信息采用線下方式進行記錄和傳遞,使得生產(chǎn)過程中卡頓現(xiàn)象頻繁發(fā)生。


三、解決方案


3.1客戶需求


圖3  排料圖(示例)


在調(diào)研期間,我們察覺到多數(shù)企業(yè)借助套料軟件來提高材料利用率,但是,這并不能從根本上解決上述相關(guān)問題。以某煤礦裝備制造企業(yè)為例,隨著訂單數(shù)量的不斷增加,現(xiàn)有的手工管理模式已無法滿足需求。該企業(yè)期望我們可以提供一套完善的全流程解決方案,一方面要解決下料車間所面臨的問題,另一方面要與其他部門協(xié)同合作,從而提升整個企業(yè)的工作效率。

基于上述調(diào)研結(jié)果,我們總結(jié)出切割下料業(yè)務(wù)的三大需求如下:


圖4  客戶需求層次


3.2解決思路


下料業(yè)務(wù)涉及眾多部門協(xié)同作業(yè),其流程較為復(fù)雜。佰思杰MOM以任務(wù)驅(qū)動模式作為核心,將繁雜的下料信息轉(zhuǎn)變?yōu)橄铝先蝿?wù)。在內(nèi)部,基于下料任務(wù)的生命周期管理來驅(qū)動任務(wù)的流轉(zhuǎn);在外部,則通過下料任務(wù)與其他工序的依賴關(guān)系來驅(qū)動工單流轉(zhuǎn)。接下來,我們將從不同的業(yè)務(wù)場景以及相關(guān)角色的視角出發(fā),闡述相應(yīng)的解決思路。


①場景一:快速且準(zhǔn)確地將套料結(jié)果轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行任務(wù)


圖5  板材切割下料任務(wù)結(jié)構(gòu)示意


圖6  下料任務(wù)管理


套料后的結(jié)果一般會記錄所用鋼板、產(chǎn)出零件以及切割程序等信息。不過,這些信息通常比較零散,尤其是在零件方面。比如,一張鋼板切割下來的零件可能來自不同客戶的訂單,最終會裝配到不同的產(chǎn)品上。所以,解決這個問題的關(guān)鍵在于如何將這些信息串聯(lián)并整合起來。我們的思路如下:


  • 首先,明確任務(wù)的定義。根據(jù)套料結(jié)果,把多個工單中的切割下料工序整合為一個切割下料任務(wù),以便實現(xiàn)對實際生產(chǎn)場景的映射,進而更易于管理。
  • 其次,對任務(wù)進行管理。包括創(chuàng)建、拆分、合并、下達等操作。同時,將排料圖、零件清單、切割 NC 程序、余料等信息進行關(guān)聯(lián)整合,以滿足各類業(yè)務(wù)場景的需求。

  • 最后,將任務(wù)與工序銜接起來。原有的切割工序被切割下料任務(wù)取代,但任務(wù)的執(zhí)行情況會驅(qū)動原切割工序,從而實現(xiàn)工序流轉(zhuǎn)與生產(chǎn)方式的無縫切換。


對于基層管理人員而言,安排任務(wù)更為便捷,管理也更加輕松。


②場景二:快速準(zhǔn)確評判下料任務(wù)分配與執(zhí)行的合理性


圖7  排程結(jié)果


企業(yè)生產(chǎn)的源頭是所接到的訂單,且存在交付時間要求。企業(yè)依據(jù) BOM與工藝來分解出生產(chǎn)計劃,因此對計劃進行時間以及資源上的安排至關(guān)重要。我們的思路如下:


  • 套料前對工單進行粗排程。根據(jù)客戶訂單要求,確定生產(chǎn)工單的優(yōu)先級,確保緊急訂單優(yōu)先套料,從而初步判定任務(wù)的合理性。
  • 創(chuàng)建下料任務(wù)后對任務(wù)進行精排程。根據(jù)任務(wù)的時間要求以及現(xiàn)有生產(chǎn)資源情況,安排任務(wù)的計劃時間,并分配相應(yīng)的班組、設(shè)備、人員等,提升任務(wù)的可執(zhí)行性。

  • 最后修正后續(xù)相關(guān)工序的計劃。考慮切割下料任務(wù)對后續(xù)相關(guān)工序的影響,依據(jù)工序之間的依賴關(guān)系進行修正排程,調(diào)整后續(xù)工序的計劃開始與完成時間,保障下料生產(chǎn)總體的合理性與連續(xù)性。


這樣的方式能夠助力計劃員精確安排下料任務(wù),合理分配生產(chǎn)資源,使得后續(xù)的下料生產(chǎn)執(zhí)行更加順暢。


③場景三:管理下料涉及的物料與庫存周轉(zhuǎn)


圖8  鋼板領(lǐng)料配送


圍繞下料業(yè)務(wù)的物料通常有鋼板、余料、零件等。若要對物料進行精準(zhǔn)管理,就需要記錄物料之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。在生產(chǎn)過程中,鋼板被消耗,產(chǎn)出零件和余料。因此,物料的轉(zhuǎn)移、消耗、產(chǎn)出的管理是解決這個問題的關(guān)鍵。我們的思路如下:


  • 采用物料條碼管理。可在切割上料時掃碼記錄實際消耗的鋼板,在下料完成后掃碼快速分揀零件,并快速記錄余料信息。同時結(jié)合機器視覺識別技術(shù),提升自動化水平。
  • 使用領(lǐng)料與配送方式。下料的材料一般為鋼板、鋼板余料二選一。對于大多數(shù)企業(yè)而言,鋼板余料存儲在線邊庫中。因此,當(dāng)使用鋼板下料時,由生產(chǎn)人員領(lǐng)料或由物流人員配送;當(dāng)使用鋼板余料下料時,由生產(chǎn)人員在線邊庫領(lǐng)料?;谏a(chǎn)的物料需求拉動物料配送,能夠提高物資供應(yīng)保障能力。

  • 建立庫存流轉(zhuǎn)機制。下料完成后將零件毛坯分揀并入線邊庫,等待后續(xù)工序使用,或直接轉(zhuǎn)移至下一工序。工單完工并檢驗合格后,可入成品庫,等待其他車間使用。完整的倉儲管理方案能夠保障物資的高效流轉(zhuǎn)。


高水平的物資供應(yīng)保障能力使得生產(chǎn)人員以及倉儲物流人員的工作更輕松,工作效率更高。


④場景四:跟蹤下料任務(wù)進度,發(fā)現(xiàn)并處理生產(chǎn)風(fēng)險


圖9  車間生產(chǎn)匯報


班組接到下料任務(wù)后,需進行生產(chǎn)準(zhǔn)備,例如確認(rèn)材料是否到位、檢查設(shè)備、熟悉加工工藝要求等。生產(chǎn)過程中反饋生產(chǎn)進度以及遇到的問題,生產(chǎn)完成后進行匯報。因此,跟蹤生產(chǎn)進度需要整合生產(chǎn)過程中零散的信息,形成一條連貫的線索。我們的思路如下:


  • 采集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。在任務(wù)執(zhí)行的各個節(jié)點可以采集相關(guān)數(shù)據(jù),比如生產(chǎn)數(shù)量、執(zhí)行時間等。若有自動化產(chǎn)線,則可以基于 IOT技術(shù)實時采集生產(chǎn)數(shù)據(jù),實現(xiàn)精準(zhǔn)高效生產(chǎn)。
  • 匯報與處理生產(chǎn)異常。遇到異常時,基于任務(wù)向上匯報,結(jié)合異常的處理機制,由相應(yīng)負(fù)責(zé)人進行研判并處理,確保生產(chǎn)不中斷。

  • 實時監(jiān)控任務(wù)執(zhí)行情況。匯聚生產(chǎn)數(shù)據(jù),形成生產(chǎn)看板,實時跟蹤任務(wù)進度,掌握全局視野。


按照任務(wù)指引作業(yè),降低了生產(chǎn)人員的工作難度,提升了工作效率。報表與看板幫助企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)實時跟蹤生產(chǎn)進度,降低管理成本,從而實現(xiàn)降本增效。


圖10  生產(chǎn)管理看板


綜上所述,佰思杰MOM的任務(wù)驅(qū)動模式使得下料流程透明化,并實時展現(xiàn)執(zhí)行狀態(tài),為管理決策提供數(shù)據(jù)支撐,從而降低企業(yè)資源損耗,提高投資回報率。


3.3應(yīng)用場景


①傳統(tǒng)手工下料



圖11  傳統(tǒng)手工下料場景下的優(yōu)化流程


傳統(tǒng)的手工下料模式通常不借助專業(yè)的數(shù)字化軟件,僅僅依靠手工操作基本的繪圖及編程軟件進行套料,并且在生產(chǎn)管理方面,采用線下的工藝卡或任務(wù)單形式。

在這種情況下,不能盲目地追求自動化,而應(yīng)更多地從人的角度去思考如何優(yōu)化下料業(yè)務(wù)??梢岳靡恍┗镜臄?shù)字化工具輔助下料生產(chǎn),但要避免給人員帶來學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),通過逐步提升人員素質(zhì)的方式推動企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

基于此,MOM平臺提供基礎(chǔ)的粗排程功能,同時支持手工創(chuàng)建鋼板切割下料任務(wù),既能夠提高計劃員的工作效率,又能增強與套料繪圖員的合作水平。此外,還提供任務(wù)的下達與匯報功能,有助于生產(chǎn)人員快速接收和匯報任務(wù),從而提升生產(chǎn)效率。


②半數(shù)字化下料



圖12  半數(shù)字化下料場景下的優(yōu)化流程


半數(shù)字化下料通常會使用部分專業(yè)的數(shù)字化軟件,例如套料軟件、ERP、MES等,然而卻未針對下料業(yè)務(wù)實施全流程管控。

對于具備基本數(shù)字化概念的企業(yè)而言,需要進一步提升數(shù)字化水平,針對薄弱環(huán)節(jié)進行專項優(yōu)化,以點帶面,推動下料業(yè)務(wù)全流程形成閉環(huán)。

根據(jù)不同企業(yè)的業(yè)務(wù)情況,MOM平臺提供APS功能,可精準(zhǔn)安排工單、工序以及任務(wù)的生產(chǎn)計劃。提供任務(wù)生命周期管理功能,能夠快速跟蹤與處理下料任務(wù)。提供WMS倉儲管理功能,保障鋼板與零件等物料高效周轉(zhuǎn)。同時,MOM平臺與其他數(shù)字化軟件相互配合,彌補業(yè)務(wù)流程中的短板,將下料流程的各個節(jié)點串聯(lián)起來,進而提升企業(yè)的管理水平。


③全數(shù)字化下料



圖13  全數(shù)字化下料場景下的優(yōu)化流程


全數(shù)字化下料具備一整套完整的下料解決方案,其中包括數(shù)字化軟件、自動化生產(chǎn)線以及物聯(lián)網(wǎng)傳感器等。

數(shù)字化程度較高的企業(yè)已然處于行業(yè)前沿,其下料業(yè)務(wù)不存在明顯的短板。在這種情況下,企業(yè)應(yīng)當(dāng)整合流程與資源,構(gòu)建生產(chǎn)一體化格局,同時積極探索新技術(shù),以保持自身的競爭優(yōu)勢。

MOM平臺與其他數(shù)字化軟件(尤其是套料軟件)實現(xiàn)高度集成,能夠達到自動創(chuàng)建下料任務(wù)與進行排產(chǎn)、自動下發(fā)任務(wù)與切割NC程序的效果。運用數(shù)字孿生技術(shù),可構(gòu)建虛擬的下料切割場景,實時反映物理世界中的生產(chǎn)狀態(tài)。結(jié)合工業(yè)人工智能,對生產(chǎn)模型進行分析,能夠提前發(fā)現(xiàn)潛在問題,如切割設(shè)備故障、物料短缺等,從而降低生產(chǎn)風(fēng)險,助力企業(yè)向智能化方向發(fā)展,實現(xiàn)降本增效。



四、總結(jié)

在當(dāng)今時代,智能制造轉(zhuǎn)型成為眾多企業(yè)的發(fā)展要點,以數(shù)字化思維解決下料問題也日益受到廣泛關(guān)注。

下料所涉及的業(yè)務(wù)范疇頗為廣泛,涵蓋從零件的生產(chǎn)計劃,到原材料的倉儲配送,再到生產(chǎn)執(zhí)行等環(huán)節(jié)。由于其具有特殊性,既與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品生產(chǎn)存在差異,又與之緊密相連,故而需要一個一體化的平臺來應(yīng)對管理中的諸多難題?;诖?,佰思杰MOM平臺運用任務(wù)驅(qū)動模式,為下料場景提供全流程解決方案。

佰思杰MOM系列產(chǎn)品全面覆蓋企業(yè)制造運營全生命周期的采購管理、計劃管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、倉庫管理、物流執(zhí)行、設(shè)備管理、客戶管理等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié),促使下料與其他業(yè)務(wù)緊密結(jié)合,實現(xiàn)實時交互,拉動生產(chǎn),進而為企業(yè)降低成本、提升效益。


圖14  佰思杰MOM平臺



說明:本文為佰思杰原創(chuàng)文章,未經(jīng)佰思杰書面許可,任何人不得復(fù)制、轉(zhuǎn)載、摘編等任何方式使用。如需轉(zhuǎn)載,請聯(lián)系佰思杰市場部,電話:027-87774868  郵箱:bsg@bestmes.cn