多品种、小批量可视化电子看板系统解决方案
日期：2018-09-04 / 人气： / 来源：未知
在竞争日益激烈的市场环境下，准时化生产(Just In Time，JIT)的理念已为国内外众多企业普遍接受和倡导。然而，传统的JIT方式是从丰田汽车公司规模生产的实践中总结出来的，其理想的生产环境是大批量、重复性生产，与目前多品种、小批量的市场环境大不相同，直接套用显然不适宜，也不可能取得成功。
要使先进的管理理念成功运用于新的市场环境，必须进行“创新的应用”。将看板技术与信息系统相结合，是目前国内研究和应用的新热点，国外研究者也对JIT生产方式中的看板技术进行了大量研究；丰田生产方式不适合于多品种小批量生产。但在这些文献研究中鲜有对多品种、小批量看板方式的深入研究。
1、传统看板用于多品种、小批量生产的弊端
传统JIT生产方式是从丰田汽车公司规模生产的实践中总结出来的，以纸质看板为手段、以需求为驱动的“拉动”式生产方式，用于多品种、小批量产品的生产，存在诸多弊端。
1)传统看板手段的落后，不利于信息管理。传统看板采用纸质看板，其数据无法直接传递给计算机信息系统，不利于信息的处理，导致计划与预测能力不足。
2)对小批量生产，难以实现传统的拉动方式。由于批量小、工序周期短，末道工序尚未开始生产，首道工序已完成整个批量的生产，因此现场若无同品种的上批次在制品保留，则无法形成“需求拉动”式的生产。
若要用传统看板方式实现小批量的“连续的”拉动生产，就必须在生产现场保留各个品种产品的物料和在制品，这样就造成了大量堆积。故大多数企业的小批量订单式生产，仍主要采用推式生产方式，即生产指令下达到每道工序，但如此又无法实现及时的按需生产。
3)多品种频繁交替生产时，传统看板频繁切换容易出错，并且看板的保管也是个问题。对于有些产品，生产一次后间隔很长时间才会再次生产，看板的保管和使用比较麻烦。
4)缺乏对全局看板信息的掌握，无法提供全面的、实时的生产现场看板流程和各工序看板状态的整体描述，在品种、批次频繁切换的生产环境下容易出现混乱。
2、实现多品种、小批量JIT可视化电子看板系统解决方案
2.1 可视化电子看板系统 的应用场景
可视化电子看板系统由信息系统、电子看板和条形码扫描输入终端组成。其中的信息系统是融合了精益生产方式的ERP系统，在此基础上新增了可视化看板模块。
2.2 可视化电子看板系统运行流程
适用于多品种、小批量订单生产的可视化电子看板系统，以SMT工序的电子看板为例，其运行流程如下。
1)由MRP-Ⅱ生成自制件(PWBA板)的“投产顺序计划”，安排1周的多品种投产顺序和数量。
2)采用可视化看板技术，进行该工序的看板排程，安排工序作业顺序。
3)生成新的“空”生产看板(Production Kanban，PK)，通过电子看板下达到工序现场；扫描主件PCB条形码，开始生产，此时看板状态为“在制”。
4)当规定数量的制品生产完成，扫描条形码，则该枚看板的状态变为“满”。
5)当“满”看板枚数达到规定数量时，该看板的生产暂停，直到有新的、补充“空”看板下达才再次起动该看板的生产。与传统看板不同的是，此时系统可以根据看板排程的顺序，接着下达另一订单的“空”看板，起动其生产。
6)当后道工序“取走”物料，此时若该订单的总量尚未完成，则自动发行补充数量的新“空”看板；若已完成，则该生产看板的循环全部“结束”，接下来按照排程下达另一订单的新“空”看板。
7)若后道工序出现异常情况导致对物料的消耗暂停时，看板状态始终为“满”，则不会有该物料的新“空”生产看板下达，生产暂停，从而避免了现场在制品的堆积。
工序间取料看板(Withdrawing Kanban，WK)的主要作用是领用补充物料时指示取货的地点和数量。它通常可以被反复使用，并且取料过程可以不占用工序内时间，因此，可视化看板系统中取料看板的形式仍可以采用打印的、带条形码的纸质看板，按照传统方式运行流转。当然也可以采用基于RFID的电子看板。
2.3 可视化电子看板系统的关键技术
所谓可视化看板，是采用可视化技术，能实现电子看板的可视化排程管理和看板状态管理的“信息化”看板，并可以通过看板的状态直观地看到零部件和产品的库存量。可视化看板将精益生产管理与ERP信息系统融合起来，利用图形技术实现“可视的”看板流转过程。
1)可可视化电子看板系统的结构组成。
可视化电子看板系统由基础数据设置、看板计算和生成、生产看板排程和看板状态图等主要模块组成，并且与ERP系统中的MRP-Ⅱ投产顺序计划模块相连接获取数据。
2)可视化电子看板系统的排程。
可视化看板的排程，主要是以图形展示生产单元的生产看板排队顺序和日程安排等情况，并能实现人机交互，方便管理人员根据生产现场的实际情况手动进行排程。例如，图4中所示某生产单元WD02工作日的生产看板排程图，该单元轮番生产2个看板环路的产品，上午安排了订单S001的4个看板的生产(其中已完成3个看板，1个看板在制)，下午安排了订单S002的4个看板的生产。
当需要调整看板排程时，管理人员可以通过拖动图标方便地改变看板的顺序；也可以通过点击下方的图例按钮，改变当前位置处的看板状态。
3)可视化电子看板系统的发行与状态管理。
生产看板以电子看板的形式发布、传达到各工序，并且根据看板的执行情况，及时变更可视化电子看板系统中的看板状态。
如图5所示，可视化系统中的看板状态分为3种，分别是空、在制和满。其中“空”表示新需求的产生，“在制”表示生产单元已启动生产，“满”表示看板生产已完成，相当于传统看板已“挂”在了产品上。
看板状态的改变，是由生产现场的条形码扫描装置来触发。当制程开始，扫描条形码，数据反馈到排程模块，看板状态变为“在制”；制程结束，再次扫描，看板状态变成了“满”；产品被取走，扫描条码，看板1次循环结束，完成品数量相应增加。
2.4 可视化电子看板系统的环境条件
可视化电子看板系统不仅适用于重复性、稳定性的环境条件下的大批量生产，而且适用于以下环境条件下的多品种、小批量的订单生产。以电子产品为例，其适用的环境条件如下。
1)产品系列化程度较高。例如某企业生产电话机、交换机、HuB和电脑终端等多种系列的通信类产品。
2)同一系列的电子产品，其工艺路线大同小异。不同系列的电子产品，其工艺的主要差异体现在性能测试和整机的组装工序，电路板的装配(PWBA，Printed Wire Board Assembly)工序差异不太大。
3)为缩短生产周期、保持生产的流畅性，生产系统主要采用制造单元的组织形式。对于结构形式差异较大的产品，设置专用的单元进行生产。
4)以产品为导向的制造单元增多，会使设备的重复投入也增多。可以通过关键设备的快速移动和接入，来实现同一台设备在不同单元中的使用。
5)通过增加正式订单前的“预订”环节加强需求管理，以应对波动较大的需求。对于极不规则的“插队”订单，可采用分批交货的方式，先视物料库存和采购情况生产“应急批量”，而后再有计划地分批交货，否则实施需求拉动式生产就存在潜在的困难。
3、可视化电子看板系统的特点
与传统看板方式相比较，可视化看板系统具有以下特点。
1)能适应产品品种频繁更替的订单生产环境。
可视化电子看板系统借助信息系统，能根据订单要求快速定义新的看板环路，计算出看板数量，发布电子看板，彻底改变了使用传统看板时因种类繁多、频繁变更而难以管理的现象。
2)能实现小批量的拉动式轮番生产。
可视化电子看板系统可通过排程，“提前”安排和下达物料的需求指令，实现批次交替时物料的连续供应，避免了在制品和物料的过度堆积；同时又可以通过看板的功能，根据需求调整生产的节奏，例如后工序出现异常，没有及时“取走”制品时，本工序看板始终为“满”，系统将不会下达新看板，生产暂停。
3)与信息系统相结合，具备模拟和预测功能，提高了计划能力。
可视化看板与信息系统紧密结合，采用电子看板发布、条码扫描反馈，数据直接与信息系统相关联，通过信息系统中的模型，能进行预测、计划、模拟、统计和全面的分析。
4)看板流程和状态的透明化、直观化。
可视化看板采用图形技术，可以全面、实时地显示各工序看板的实际状态；当现场发生变化时，可以通过良好的人机交互界面，调整看板排程，提高应对的有效性。
4、结论
通过上述分析，可以得出以下结论。
1)可视化电子看板系统通过电子看板、信息系统、条形码扫描装置的支持，可以实现看板的快速变换、传递、状态的跟踪和物料的及时供应，改变了传统看板难以应对多品种小批量生产的弊病；
2)可视化电子看板系统采用图形技术实现看板排程和看板状态的可视化，使得看板流转过程透明化、直观化，实现了对全局看板信息的掌控；
3)可视化电子看板系统将看板管理技术与 MES系统、ERP信息系统相融合，实现了看板数据的信息化，因而能实现数据的统计、分析、预测、模拟等，克服了纸质看板无法与信息系统相结合的一大缺点。
要使先进的管理理念成功运用于新的市场环境，必须进行“创新的应用”。将看板技术与信息系统相结合，是目前国内研究和应用的新热点，国外研究者也对JIT生产方式中的看板技术进行了大量研究；丰田生产方式不适合于多品种小批量生产。但在这些文献研究中鲜有对多品种、小批量看板方式的深入研究。
1、传统看板用于多品种、小批量生产的弊端
传统JIT生产方式是从丰田汽车公司规模生产的实践中总结出来的，以纸质看板为手段、以需求为驱动的“拉动”式生产方式，用于多品种、小批量产品的生产，存在诸多弊端。
1)传统看板手段的落后，不利于信息管理。传统看板采用纸质看板，其数据无法直接传递给计算机信息系统，不利于信息的处理，导致计划与预测能力不足。
2)对小批量生产，难以实现传统的拉动方式。由于批量小、工序周期短，末道工序尚未开始生产，首道工序已完成整个批量的生产，因此现场若无同品种的上批次在制品保留，则无法形成“需求拉动”式的生产。
若要用传统看板方式实现小批量的“连续的”拉动生产，就必须在生产现场保留各个品种产品的物料和在制品，这样就造成了大量堆积。故大多数企业的小批量订单式生产，仍主要采用推式生产方式，即生产指令下达到每道工序，但如此又无法实现及时的按需生产。
3)多品种频繁交替生产时，传统看板频繁切换容易出错，并且看板的保管也是个问题。对于有些产品，生产一次后间隔很长时间才会再次生产，看板的保管和使用比较麻烦。
4)缺乏对全局看板信息的掌握，无法提供全面的、实时的生产现场看板流程和各工序看板状态的整体描述，在品种、批次频繁切换的生产环境下容易出现混乱。
2、实现多品种、小批量JIT可视化电子看板系统解决方案
2.1 可视化电子看板系统 的应用场景
可视化电子看板系统由信息系统、电子看板和条形码扫描输入终端组成。其中的信息系统是融合了精益生产方式的ERP系统，在此基础上新增了可视化看板模块。
2.2 可视化电子看板系统运行流程
适用于多品种、小批量订单生产的可视化电子看板系统，以SMT工序的电子看板为例，其运行流程如下。
1)由MRP-Ⅱ生成自制件(PWBA板)的“投产顺序计划”，安排1周的多品种投产顺序和数量。
2)采用可视化看板技术，进行该工序的看板排程，安排工序作业顺序。
3)生成新的“空”生产看板(Production Kanban，PK)，通过电子看板下达到工序现场；扫描主件PCB条形码，开始生产，此时看板状态为“在制”。
4)当规定数量的制品生产完成，扫描条形码，则该枚看板的状态变为“满”。
5)当“满”看板枚数达到规定数量时，该看板的生产暂停，直到有新的、补充“空”看板下达才再次起动该看板的生产。与传统看板不同的是，此时系统可以根据看板排程的顺序，接着下达另一订单的“空”看板，起动其生产。
6)当后道工序“取走”物料，此时若该订单的总量尚未完成，则自动发行补充数量的新“空”看板；若已完成，则该生产看板的循环全部“结束”，接下来按照排程下达另一订单的新“空”看板。
7)若后道工序出现异常情况导致对物料的消耗暂停时，看板状态始终为“满”，则不会有该物料的新“空”生产看板下达，生产暂停，从而避免了现场在制品的堆积。
工序间取料看板(Withdrawing Kanban，WK)的主要作用是领用补充物料时指示取货的地点和数量。它通常可以被反复使用，并且取料过程可以不占用工序内时间，因此，可视化看板系统中取料看板的形式仍可以采用打印的、带条形码的纸质看板，按照传统方式运行流转。当然也可以采用基于RFID的电子看板。
2.3 可视化电子看板系统的关键技术
所谓可视化看板，是采用可视化技术，能实现电子看板的可视化排程管理和看板状态管理的“信息化”看板，并可以通过看板的状态直观地看到零部件和产品的库存量。可视化看板将精益生产管理与ERP信息系统融合起来，利用图形技术实现“可视的”看板流转过程。
1)可可视化电子看板系统的结构组成。
可视化电子看板系统由基础数据设置、看板计算和生成、生产看板排程和看板状态图等主要模块组成，并且与ERP系统中的MRP-Ⅱ投产顺序计划模块相连接获取数据。
2)可视化电子看板系统的排程。
可视化看板的排程，主要是以图形展示生产单元的生产看板排队顺序和日程安排等情况，并能实现人机交互，方便管理人员根据生产现场的实际情况手动进行排程。例如，图4中所示某生产单元WD02工作日的生产看板排程图，该单元轮番生产2个看板环路的产品，上午安排了订单S001的4个看板的生产(其中已完成3个看板，1个看板在制)，下午安排了订单S002的4个看板的生产。
当需要调整看板排程时，管理人员可以通过拖动图标方便地改变看板的顺序；也可以通过点击下方的图例按钮，改变当前位置处的看板状态。
3)可视化电子看板系统的发行与状态管理。
生产看板以电子看板的形式发布、传达到各工序，并且根据看板的执行情况，及时变更可视化电子看板系统中的看板状态。
如图5所示，可视化系统中的看板状态分为3种，分别是空、在制和满。其中“空”表示新需求的产生，“在制”表示生产单元已启动生产，“满”表示看板生产已完成，相当于传统看板已“挂”在了产品上。
看板状态的改变，是由生产现场的条形码扫描装置来触发。当制程开始，扫描条形码，数据反馈到排程模块，看板状态变为“在制”；制程结束，再次扫描，看板状态变成了“满”；产品被取走，扫描条码，看板1次循环结束，完成品数量相应增加。
2.4 可视化电子看板系统的环境条件
可视化电子看板系统不仅适用于重复性、稳定性的环境条件下的大批量生产，而且适用于以下环境条件下的多品种、小批量的订单生产。以电子产品为例，其适用的环境条件如下。
1)产品系列化程度较高。例如某企业生产电话机、交换机、HuB和电脑终端等多种系列的通信类产品。
2)同一系列的电子产品，其工艺路线大同小异。不同系列的电子产品，其工艺的主要差异体现在性能测试和整机的组装工序，电路板的装配(PWBA，Printed Wire Board Assembly)工序差异不太大。
3)为缩短生产周期、保持生产的流畅性，生产系统主要采用制造单元的组织形式。对于结构形式差异较大的产品，设置专用的单元进行生产。
4)以产品为导向的制造单元增多，会使设备的重复投入也增多。可以通过关键设备的快速移动和接入，来实现同一台设备在不同单元中的使用。
5)通过增加正式订单前的“预订”环节加强需求管理，以应对波动较大的需求。对于极不规则的“插队”订单，可采用分批交货的方式，先视物料库存和采购情况生产“应急批量”，而后再有计划地分批交货，否则实施需求拉动式生产就存在潜在的困难。
3、可视化电子看板系统的特点
与传统看板方式相比较，可视化看板系统具有以下特点。
1)能适应产品品种频繁更替的订单生产环境。
可视化电子看板系统借助信息系统，能根据订单要求快速定义新的看板环路，计算出看板数量，发布电子看板，彻底改变了使用传统看板时因种类繁多、频繁变更而难以管理的现象。
2)能实现小批量的拉动式轮番生产。
可视化电子看板系统可通过排程，“提前”安排和下达物料的需求指令，实现批次交替时物料的连续供应，避免了在制品和物料的过度堆积；同时又可以通过看板的功能，根据需求调整生产的节奏，例如后工序出现异常，没有及时“取走”制品时，本工序看板始终为“满”，系统将不会下达新看板，生产暂停。
3)与信息系统相结合，具备模拟和预测功能，提高了计划能力。
可视化看板与信息系统紧密结合，采用电子看板发布、条码扫描反馈，数据直接与信息系统相关联，通过信息系统中的模型，能进行预测、计划、模拟、统计和全面的分析。
4)看板流程和状态的透明化、直观化。
可视化看板采用图形技术，可以全面、实时地显示各工序看板的实际状态；当现场发生变化时，可以通过良好的人机交互界面，调整看板排程，提高应对的有效性。
4、结论
通过上述分析，可以得出以下结论。
1)可视化电子看板系统通过电子看板、信息系统、条形码扫描装置的支持，可以实现看板的快速变换、传递、状态的跟踪和物料的及时供应，改变了传统看板难以应对多品种小批量生产的弊病；
2)可视化电子看板系统采用图形技术实现看板排程和看板状态的可视化，使得看板流转过程透明化、直观化，实现了对全局看板信息的掌控；
3)可视化电子看板系统将看板管理技术与 MES系统、ERP信息系统相融合，实现了看板数据的信息化，因而能实现数据的统计、分析、预测、模拟等，克服了纸质看板无法与信息系统相结合的一大缺点。
作者：hzjuxadmin
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