制造企业生产平衡管理系统的开发应用

王道强，苏元珠，张秀华

徐州中材装备重型机械公司主要承担水泥机械制造工作，产品主要分为五大类，即立式辊磨、辊压机、冷却机、回转窑、管磨机等。产品产量由每年50台左右增长到目前每年生产120台左右，产值和产量翻了一倍以上。为提高公司管理水平，适应公司快速发展的需要，公司自主开发了一套制造企业生产平衡管理系统软件，解决了以单件小批量生产为生产特点的企业，承担大批量、专业化生产任务的生产管理问题。

1 问题的提出

随着公司产品种类不断增多和产量不断增加，生产管理部门一项重要工作就是进行生产平衡，通过对公司生产进行分析，生产的不平衡主要表现在以下几个方面：

（1）任务量的不平衡

公司的生产模式为订单式生产，但水泥机械的需求极不稳定，经常会出现某时间段任务特别多，而另一个时间段任务相对较少的现象，造成任务量不平衡。

（2）产品的不平衡

由于用户的需求不同，公司在承接订单的时候，经常出现某个时间段单一产品过多，另一个产品很少的现象。由于公司的生产工艺布置是按年生产几条线进行工艺布置，所以经常出现某一个工艺线上产品堆积，另一个工艺线上无产品的现象。

（3）交货期的不平衡

水泥工业的快速发展促使用户一旦资金到位，就希望在最短的时间、用最快的速度把水泥生产线建成。满足用户需求就是我们追求的工作目标，但如需要在较短的时间内交货，给公司带来的是“时间短、任务重”的局面。例如：2010年公司承担的“江苏亚隆TRMS40.4立式辊磨”项目，交货期一般为4～5个月，而用户要求的交货期仅为2个月。

（4）设备的不平衡

公司生产方式多以订单式生产为主，由于客户需求的多样性导致许多集约式、流水线式生产方式无法组织实施。特别是一些老的国有企业，机床设备与当前的产品结构不配套，企业长期技改都是在原有的设备主线基础上添置，企业设备工序不平衡、工序衔接一直是企业亟待解决的问题。

正是由于任务量的不平衡、产品的不平衡、交货期的不平衡，使得公司的机床设备经常处在不平衡状态，如：当回转窑和管磨机产品过度集中时，自动焊机床、筒体加工机床、滚齿机就无法满足生产要求，而镗床等设备任务量不足；当立式辊磨、辊压机产品过度集中时，镗床、镗铣床就无法满足生产要求，而自动焊机床、筒体加工机床任务量不足。

（5）人员的不平衡

设备的不平衡带来的是人员的不平衡。

（6）大型铸煅件供货不平衡

公司所承担的产品，每种产品都需要大型铸煅件，由于公司没有大型铸锻件毛坯制作能力，大型铸煅件毛坯主要靠外部协作，大型铸煅件毛坯质量、交货时间一旦出现问题，公司所有的生产计划就必须重新编制。

如何对企业生产的各环节进行控制，解决生产过程中由以上原因造成的不平衡？过去仅靠人工对设备、工序生产量进行平衡，已完全不能满足不断变化的市场要求。同时，由于人工生产平衡靠的是个人经验，在生产中经常出现平衡失误，一方面造成一些工序及机床超负荷运转也满足不了交货要求，另一方面一些工序及机床却无任务可承担，产能过剩，企业负担增加。

为解决上述问题，项目实施小组对国内外先进的企业管理进行了研究，发现国内外先进企业采用的“企业资源规划”（简称ERP）难以适应国内铸锻件、钢板等原材料质量不稳定、企业生产设备高效运转缺少必要保证、用户随时变更技术要求等不确定因素，使得企业的生产制造很难达到精益生产、敏捷制造、事前计划、事中控制，因此，开发适应本公司的“计算机生产平衡管理系统”势在必行。

2 软件开发的思路

根据企业生产环节多、生产组织复杂的特点，我们结合市场对产品分期交货的要求，分析并提出解决生产瓶颈问题的思路和办法，本着做好计划量化到工序、同步推进、实施产能最大化的原则，结合企业生产组织的工序验收控制点、生产计划平衡点、库存调控能力等现实状况，组织进行生产平衡管理系统的设计开发工作。

根据人工平衡生产原理，根据设备运转情况、人员配置等情况制定各工序及设备承担任务的上下预警线，即按合同交货期排定的生产计划进行计算机分拣，并将每天、每月或后续几个月的本工序及本设备承担的任务进行合并，和任务警戒线进行比对，在上下警戒线之间的，显示该工序或设备任务正常，高于警戒线的表示生产任务超出能力，需进行分解，低于警戒线的表示任务量不足，需进行补充。任务警戒线由生产管理部门根据各工序及机床人员技能、设备能力等设定，当人员及设备的状态发生变化，警戒线由生产计划人员进行调整，其余的所有过程由计算机承担，相关人员根据自己的权限，随时查阅显示当天、当月或随后一段时间各工序或机床的生产情况，及时调整生产计划，以确保各工序及机床之间的衔接，同时提醒部门对超出工序预警线的计划进行调整或采取必要措施，以保证工序平衡，确保各工序协调生产，保证最终产品按计划产出。

同时为了系统进一步扩展，该系统还增加了设备管理接口、人员及工资管理接口及技术资料管理接口等。

3 开发步骤

3.1 建立数据库

（1）建立零部件信息数据库

将企业生产的所有产品图纸即图号作为唯一编码，编制企业零部件数据库，每一张图纸都对应到编码上，每一个编码应包含图号、名称、每台产品数量、材质等基本信息，如图号可以进行分解用不同工序完成，分解后的序号也进行标识，便于数据库的查询。

当企业的产品结构调整时，数据库应及时调整更新，以确保最终当期生产产品进入平衡系统。

（2）建立生产计划数据库

根据市场部签订的合同订单，制定生产中各部件的完成时间节点。同时根据技术部提供的技术要求，制定各部件完成的流程。生产计划人员根据两个部门提供的信息，编制生产的中期计划及各项目的零部件详细计划，对零部件工艺、流程、机床的完成时间点进行确定。

将所有合同订单中所提供的零部件完成计划进行汇总，形成生产计划数据库，用计算机进行管理，只要给出合同号、图号、工序名称、生产起始时间等任何一个搜索条件，可以搜索到每一个零件的流程及完成时间节点，同时也可以搜索到每道工序及机床在某一时间段完成的零部件种类、数量、完成时间及工艺顺序。

（3）建立机床工时或工序时间数据库

对当前承担的所有产品的零部件，编制所需经过的工序，同时每个工序应对应到实际完成的时间或工时。工时或完成时间应和后续设定上、下界限统一，便于后续生产平衡工序。

企业新增设备时应及时添加相应的工时信息。

（4）设定机床工时或工序时间界限

企业根据设备及工序资源制定当期工时或时间界限，该界限的设定会直接影响到后续平衡结果。界限设定可以按照前期时间完成情况进行制定，也可按现有状况进行计算，计算依据应和工时或时间进行对应。界限分为上界限和下界限。上界限是指所有设备及人员工作达到饱和状态所能达到的最大工作量。下界限是基本满足现有设备和人员工作，同时工作比较容易完成的工作量。

人员、设备情况发生改变，界限应进行相应调整，使平衡结果贴近现实。

3.2 生产平衡管理系统功能框图

系统以功能框图进行开发，以生产计划为输入，以平衡结果为输出（图1）。

3.3 生产平衡管理系统的应用

（1）企业根据市场部提供的合同，制定企业的中期计划（图2），对企业当月及后续几个月的生产进行安排，与生产数据进行比对，对产品进行粗略评估，以确定具体合同按期完成的可行性。

（2）技术部门提供图纸目录、加工工艺等技术文件，确定每个零部件完成的具体时间，以满足交货期为最终点，排定每个机床及工序完成时间节点，形成详细的作业计划。

（3）将详细计划导入到中期计划，形成详细的生产计划（图3）。

（4）生产计划和“计算机生产平衡管理系统”链接在一起，直接输出平衡结果（图4）。

（5）对平衡结果进行处理

a生产管理部门根据市场部门提供的合同形成中期计划，并根据技术部门提供的图纸编制生产计划，将生产计划导入系统，由系统对生产计划进行平衡，显示平衡结果。

b超出上限时，生产部门及时调整机床、工序、外协作业等生产计划，或采取加班等相应措施，以保证按时间节点完成任务。

c低于下限时，任务量不足，生产部门调整生产计划，将后续的合同的各零部件完成时间节点提前，调整人员及机床配置及班次，或通报市场部提出合同签订方向（图5）。

（6）预留后续开发接口

在“计算机生产平衡管理系统”中预留了“内部管理系统”接口，增加与生产相关的设备管理、人员管理、工资管理等功能。

4 结语

生产平衡管理系统的设计开发采用了看板式管理、计划的量化管理、计划的二级平衡管理、未完工检索、模糊查询等生产组织方式，有力促进了生产效率的提高。

该系统从精益生产的角度，控制计划实施到工序，并设置了工序的上线、下线，及计划执行部门总计划量的上线及下线，本着以人为本、满足市场的原则，该系统使生产组织既满足各岗位职工生产生活的要求，也满足市场对企业交货的要求。

该系统的开发和使用，使企业的生产效率得到了提高，由于提前预判生产及设备瓶颈，提前采取措施，调整各生产元素，保证了生产流程顺畅。同时，企业的合同履约率明显提高，降低了生产管理人员的劳动强度，减少了生产环节的等待时间，降低了管理成本，提高了企业生产效率，实现了合同按时履约，同时为企业下一步技改及生产流程改革提供了依据。

该系统可推广应用于大型机械制造或生产批量较小的机械制造企业，同时也可用于设备种类及数量比较大、工序衔接比较复杂的其他领域企业，有较高的推广价值。■