制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)和倉儲管理系統(tǒng)(WMS)起源于20世紀(jì)80年代前后。近年來,盡管我國大陸的工業(yè)和拉丁美洲、東歐以及其他亞洲國家的工業(yè)一樣高速發(fā)展,但是MES和WMS還只是在北美、西歐和日本這些 發(fā)達(dá)國家得到了廣泛應(yīng)用。難道這就表明我國大陸和其他一些發(fā)展中國家真的不需要類似的軟件嗎?或者,在不久的將來,我們能看到MES和WMS軟件在發(fā)展中國家得到普及應(yīng)用嗎?
我國制造業(yè)企業(yè)面臨挑戰(zhàn)
在20世紀(jì)80年代早期,我國制造業(yè)基本上是從無到有,其工業(yè)增加值每年以0.7萬億美元的速度增長,在2001年測量的購買力水平,已接近美國總量的40%,并以平均每年26%的速度增長。但我國制造業(yè)的勞動力資源比西方更密集。以2001年的統(tǒng)計為依據(jù),我國平均每個制造業(yè)企業(yè)有331個職工,而在美國平均每個企業(yè)的員工只有46人,我國每個職工的工資和所創(chuàng)造的制造業(yè)增加值只有美國的1/10。
盡管如此,我國制造業(yè)還是出現(xiàn)了快速發(fā)展勢頭。從2001年起,我國制造業(yè)企業(yè)的人均制造業(yè)增加值達(dá)到了24%的年增長率,而同時職工人數(shù)每年只增長了2%。簡而言之,雖然制造業(yè)的就業(yè)人數(shù)在連續(xù)擴(kuò)張,而勞動生產(chǎn)率增長也是明顯的,已經(jīng)占到了我國工業(yè)增加值的90%還多。為什么我國制造業(yè)在表面上看似乎擁有無窮的廉價勞動力資源的情況下,還要把提高勞動生產(chǎn)率作為長遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵因素呢?這是因?yàn)槲覈圃鞓I(yè)企業(yè)面臨如下挑戰(zhàn):
我國國有企業(yè)和集體企業(yè)自發(fā)地進(jìn)行了重組,增加了活力。那些依靠政府補(bǔ)助和配額驅(qū)動的大規(guī)模生產(chǎn)的劣等產(chǎn)品的時代已經(jīng)過去。效率低下的國有企業(yè)和集體企業(yè)都面臨著改組或者破產(chǎn)的壓力。為適應(yīng)形勢發(fā)展,大多數(shù)企業(yè)放棄了按照標(biāo)準(zhǔn)(或者降低標(biāo)準(zhǔn))的大規(guī)模生產(chǎn),執(zhí)行全面質(zhì)量管理(TQM)以提高質(zhì)量,解雇缺乏技術(shù)的老工人,關(guān)閉了不能產(chǎn)生效益的業(yè)務(wù),這樣企業(yè)就逐漸盈利。
進(jìn)口原材料的漲價,暴露出了發(fā)展過程中的不足。我國是世界上最大的工業(yè)品進(jìn)口國之一。從石油、鋼材到水泥,這些原材料的上漲抬高了全球市場的現(xiàn)貨價格。西方制造廠商批評我國人為地將人民幣保持低的價值,來保護(hù)我國出口企業(yè)的競爭優(yōu)勢,但這種流通匯率也使得進(jìn)口變得相對昂貴,使周邊地區(qū)都感到壓力。
勞動力成本的增長,在城市出現(xiàn)了勞動力市場吃緊。盡管按照西方標(biāo)準(zhǔn)來看,我國的勞動力工資水平處于一個很低的水平,但是制造業(yè)工人的工資增長水平仍比國民生產(chǎn)總值(GDP)的增長速度高很多,這應(yīng)歸因于勞動力增長緩慢。在我國內(nèi)陸和沿海地區(qū),新工廠的急劇增加,新工人出現(xiàn)嚴(yán)重短缺,同時農(nóng)村的生活條件也得到了改善,從而減少農(nóng)村流入城市的人口數(shù)量。
價格競爭不斷加劇。國外企業(yè)在自身高速發(fā)展的同時,私人投資的新工廠也加速了國內(nèi)競爭。結(jié)果迫使我國的制造業(yè)企業(yè)不能用漲價去克服因原材料和勞動力的上升而帶來的成本增長的影響。
我國制造業(yè)企業(yè)需要提高勞動生產(chǎn)率
如此看來,在我國無論何時都不可能立即采用西方的自動化模式。這是因?yàn)槲覈膭趧恿Τ杀局徽嘉鞣絼趧恿Τ杀镜囊恍〔糠帧M瑯?,我國的私營企業(yè)由于缺乏銀行信貸的支持,它們需要支付更多的融資費(fèi)用,這是因?yàn)榛A(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目和國有制造業(yè)企業(yè)吸收了大量的投資資本,而且他們不用國家稅收進(jìn)行投資,而是用從國有銀行的借款進(jìn)行投資。
簡而言之,我國制造業(yè)企業(yè)不能真正投資于“自動化”,不會將MES和WMS系統(tǒng)作為企業(yè)的核心系統(tǒng)。盡管利用MES和WMS系統(tǒng)可以將人類的智慧傳遞給機(jī)器和設(shè)備,允許一個操作員管理許多機(jī)器,卻不存在產(chǎn)品缺陷的風(fēng)險。此外自動化非常適合于高產(chǎn)量/低混合的生產(chǎn),當(dāng)產(chǎn)品生命周期很長時就更適合了。但它可能被禁止應(yīng)用于低產(chǎn)量/高混合的、價值高的產(chǎn)品,尤其是產(chǎn)品生命周期很短的產(chǎn)品。然而,低產(chǎn)量、高混合、產(chǎn)品生命周期短是當(dāng)今工業(yè)所面臨的無法更改的事實(shí),特別是在我國處于領(lǐng)先的汽車和高科技產(chǎn)業(yè)更是如此。
我國的制造業(yè)企業(yè)大約正在尋找讓工人工作更有效的方法,由人而不用可編程邏輯控制器(PLC)系統(tǒng)來控制機(jī)器、設(shè)備和輸送帶。這就是為什么在當(dāng)今我國車間和倉庫中很難發(fā)現(xiàn)任何一個PLC系統(tǒng)或自動倉儲和提貨系統(tǒng)(ASRS)的原因。
案例研究1:耐久生活消費(fèi)品制造業(yè)企業(yè)的原材料補(bǔ)給線
舉一個例子,在許多西方工廠中的齒條進(jìn)給高速流程生產(chǎn)線中,使用自動傳感部件來保持原材料傳輸和產(chǎn)品生產(chǎn)的節(jié)拍同步。當(dāng)原材料快用完時就產(chǎn)生補(bǔ)給需求,這樣在WMS中就追加交貨單。在倉庫或收貨一方,自動拾取放置設(shè)備將原材料放進(jìn)手提中,然后將手提交給輸送帶以履行這些交貨單。WMS與每個輸送帶的條碼設(shè)備相連,在物料傳輸過程中,輸送帶掃描手提上的條碼,然后把手提交給正確的、流動的物料架上。PLC設(shè)備控制這個流動的物料架、拾取放置設(shè)備和輸送帶。少數(shù)工人監(jiān)視這些操作,出現(xiàn)的大部分問題由WMS處理。
在我國,同樣的輸送帶系統(tǒng)送料的高速產(chǎn)品生產(chǎn)線,大多數(shù)是由人工在輸送帶的一端把需要補(bǔ)給的原材料放上去,然后再將原材料從輸送帶的另一端取下來放到產(chǎn)品生產(chǎn)線上。但是由于我國典型的工廠是有多種復(fù)雜背景的制造業(yè),接受和倉儲作業(yè)占用的場地與產(chǎn)品線的場地不相鄰,輸送帶一端的工人不可能知道另一端進(jìn)展到什么程度了。結(jié)果,即使產(chǎn)品線中斷了,倉庫工人也不知道,而是繼續(xù)按不確定的數(shù)量添加原材料直到輸送帶沒有空間為止。當(dāng)多條產(chǎn)品線共享同一個輸送系統(tǒng)時,由于輸送帶的空間不足可能導(dǎo)致一些產(chǎn)品線因?yàn)橹饕牧喜蛔愣9?,而另一些生產(chǎn)線出現(xiàn)原材料堆積。結(jié)果是產(chǎn)品生產(chǎn)率減小,倉庫工人的生產(chǎn)率也會降低。
不過,我國某大型空調(diào)制造商就建立了一套不但能解決這個問題而且又成本低廉的方案,就是設(shè)置一些觸摸屏和無線設(shè)備,工人在輸送帶的每端操作這些設(shè)備。生產(chǎn)線工人記錄原材料需求的成分,以及下一步要生產(chǎn)的產(chǎn)品,當(dāng)需要補(bǔ)給時,在WMS系統(tǒng)中就產(chǎn)生交貨單,倉庫或接受方的工人就依照WMS的指示添加原材料到輸送帶上。這樣就最優(yōu)化地利用輸送帶的可用空間,而且減少共享同樣輸送系統(tǒng)的產(chǎn)品線出現(xiàn)原材料不足的可能性。而且這樣的成效是在這個企業(yè)沒有在PLC系統(tǒng)、流動的物料架、分揀設(shè)備上作任何投資的情況下獲得的。
案例研究2:電子生產(chǎn)廠家的質(zhì)量控制和義務(wù)
我國制造商和西方的競爭對手一樣都非常注重質(zhì)量控制,但西方制造商使用MES記錄制造產(chǎn)品的系譜,并詳細(xì)記錄某個系列或某批產(chǎn)品的一些重要的產(chǎn)品部件。一般情況下,放置機(jī)械或工業(yè)機(jī)器人在總裝配期間掃描裝配件及其雙親的條碼,條碼信息立即反饋到計算機(jī)數(shù)據(jù)庫。制造商可以用產(chǎn)品系譜快速查明和隔離那些可能有缺陷的產(chǎn)品,這些產(chǎn)品缺陷是由于有缺陷的部件所引起的。例如,當(dāng)供應(yīng)商通知他們的客戶召回指定產(chǎn)品時,就可以利用保留下來的產(chǎn)品系譜檢查每一個產(chǎn)品單元。
而我國制造商雖然在紙上記錄下了曾經(jīng)的失敗教訓(xùn),但一般還是不會記錄產(chǎn)品系譜的。當(dāng)我國制造商收到供應(yīng)商的召回通知時,就需要查找所有保留下來的產(chǎn)品詳細(xì)目錄,檢查每一個產(chǎn)品單元,盡管這些工作僅僅是為了查出極少數(shù)有缺陷的產(chǎn)品單元。或者更壞的情況是,他們?yōu)榱瞬槌錾贁?shù)有缺陷的產(chǎn)品,還需要從他們的客戶中召回所有產(chǎn)品。這就大大增加了質(zhì)量成本,降低了勞動生產(chǎn)率。
不過,即使是在我國具有市場領(lǐng)先地位的電視機(jī)和移動通信制造商也不會在短期內(nèi)投資用于建立產(chǎn)品系譜的工業(yè)機(jī)器人或放置機(jī)械。他們所需要的是一個條碼打印機(jī)和一些觸摸屏,或者是為生產(chǎn)線上某些特殊裝配工位的工人配備無線設(shè)備而已。他們需要供應(yīng)商把條碼貼到他們想要追蹤的部件上。裝配工人掃描裝配件及其雙親的條碼,條碼信息就如同工業(yè)機(jī)器人或放置機(jī)械一樣立即反饋到計算機(jī)數(shù)據(jù)庫。
案例研究3:印刷工廠的故障檢修
第三個案例是,有PLC控制的機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可以自動報告缺陷,并將缺陷診斷信息反饋給MES系統(tǒng),以指導(dǎo)人們立即采取正確的故障檢修。然而在我國,人們要操作許多機(jī)器,如果一臺機(jī)器出現(xiàn)故障,操作工人就必須召集機(jī)修工來診斷問題,然后進(jìn)行故障檢修。我國南方的一個印刷廠給每個印刷工人發(fā)一個觸摸屏,當(dāng)印刷機(jī)故障時,要求他們立即對機(jī)器輸送故障碼,這就可以保留機(jī)器出現(xiàn)故障時的環(huán)境,便于診斷,從而減少了印刷停工。從表面看來似乎沒有什么,但這些減少的停工時間加起來可達(dá)到勞動生產(chǎn)率的10%,這樣一年一年地進(jìn)行改進(jìn),總體設(shè)備效能(OEE)水平竟超過了全球標(biāo)準(zhǔn)。