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MES和WMS的真正需求

2019/11/15 16:02:41 标签:       浏览:626

制造执行系统(MES)和仓储管理系统(WMS)起源于20世纪80年代前后。近年来,尽管我国大陆的工业和拉丁美洲、东欧以及其他亚洲国家的工业一样高速发展,但是MES和WMS还只是在北美、西欧和日本这些 发达国家得到了广泛应用。难道这就表明我国大陆和其他一些发展中国家真的不需要类似的软件吗?或者,在不久的将来,我们能看到MES和WMS软件在发展中国家得到普及应用吗?
 
  我国制造业企业面临挑战
 
  在20世纪80年代早期,我国制造业基本上是从无到有,其工业增加值每年以0.7万亿美元的速度增长,在2001年测量的购买力水平,已接近美国总量的40%,并以平均每年26%的速度增长。但我国制造业的劳动力资源比西方更密集。以2001年的统计为依据,我国平均每个制造业企业有331个职工,而在美国平均每个企业的员工只有46人,我国每个职工的工资和所创造的制造业增加值只有美国的1/10。
 
  尽管如此,我国制造业还是出现了快速发展势头。从2001年起,我国制造业企业的人均制造业增加值达到了24%的年增长率,而同时职工人数每年只增长了2%。简而言之,虽然制造业的就业人数在连续扩张,而劳动生产率增长也是明显的,已经占到了我国工业增加值的90%还多。为什么我国制造业在表面上看似乎拥有无穷的廉价劳动力资源的情况下,还要把提高劳动生产率作为长远发展的关键因素呢?这是因为我国制造业企业面临如下挑战:
 
  我国国有企业和集体企业自发地进行了重组,增加了活力。那些依靠政府补助和配额驱动的大规模生产的劣等产品的时代已经过去。效率低下的国有企业和集体企业都面临着改组或者破产的压力。为适应形势发展,大多数企业放弃了按照标准(或者降低标准)的大规模生产,执行全面质量管理(TQM)以提高质量,解雇缺乏技术的老工人,关闭了不能产生效益的业务,这样企业就逐渐盈利。
 
  进口原材料的涨价,暴露出了发展过程中的不足。我国是世界上最大的工业品进口国之一。从石油、钢材到水泥,这些原材料的上涨抬高了全球市场的现货价格。西方制造厂商批评我国人为地将人民币保持低的价值,来保护我国出口企业的竞争优势,但这种流通汇率也使得进口变得相对昂贵,使周边地区都感到压力。
 
  劳动力成本的增长,在城市出现了劳动力市场吃紧。尽管按照西方标准来看,我国的劳动力工资水平处于一个很低的水平,但是制造业工人的工资增长水平仍比国民生产总值(GDP)的增长速度高很多,这应归因于劳动力增长缓慢。在我国内陆和沿海地区,新工厂的急剧增加,新工人出现严重短缺,同时农村的生活条件也得到了改善,从而减少农村流入城市的人口数量。
 
  价格竞争不断加剧。国外企业在自身高速发展的同时,私人投资的新工厂也加速了国内竞争。结果迫使我国的制造业企业不能用涨价去克服因原材料和劳动力的上升而带来的成本增长的影响。
 
  我国制造业企业需要提高劳动生产率
 
  如此看来,在我国无论何时都不可能立即采用西方的自动化模式。这是因为我国的劳动力成本只占西方劳动力成本的一小部分。同样,我国的私营企业由于缺乏银行信贷的支持,它们需要支付更多的融资费用,这是因为基础建设项目和国有制造业企业吸收了大量的投资资本,而且他们不用国家税收进行投资,而是用从国有银行的借款进行投资。
 
  简而言之,我国制造业企业不能真正投资于“自动化”,不会将MES和WMS系统作为企业的核心系统。尽管利用MES和WMS系统可以将人类的智慧传递给机器和设备,允许一个操作员管理许多机器,却不存在产品缺陷的风险。此外自动化非常适合于高产量/低混合的生产,当产品生命周期很长时就更适合了。但它可能被禁止应用于低产量/高混合的、价值高的产品,尤其是产品生命周期很短的产品。然而,低产量、高混合、产品生命周期短是当今工业所面临的无法更改的事实,特别是在我国处于领先的汽车和高科技产业更是如此。
 
  我国的制造业企业大约正在寻找让工人工作更有效的方法,由人而不用可编程逻辑控制器(PLC)系统来控制机器、设备和输送带。这就是为什么在当今我国车间和仓库中很难发现任何一个PLC系统或自动仓储和提货系统(ASRS)的原因。
 
  案例研究1:耐久生活消费品制造业企业的原材料补给线
 
  举一个例子,在许多西方工厂中的齿条进给高速流程生产线中,使用自动传感部件来保持原材料传输和产品生产的节拍同步。当原材料快用完时就产生补给需求,这样在WMS中就追加交货单。在仓库或收货一方,自动拾取放置设备将原材料放进手提中,然后将手提交给输送带以履行这些交货单。WMS与每个输送带的条码设备相连,在物料传输过程中,输送带扫描手提上的条码,然后把手提交给正确的、流动的物料架上。PLC设备控制这个流动的物料架、拾取放置设备和输送带。少数工人监视这些操作,出现的大部分问题由WMS处理。
 
  在我国,同样的输送带系统送料的高速产品生产线,大多数是由人工在输送带的一端把需要补给的原材料放上去,然后再将原材料从输送带的另一端取下来放到产品生产线上。但是由于我国典型的工厂是有多种复杂背景的制造业,接受和仓储作业占用的场地与产品线的场地不相邻,输送带一端的工人不可能知道另一端进展到什么程度了。结果,即使产品线中断了,仓库工人也不知道,而是继续按不确定的数量添加原材料直到输送带没有空间为止。当多条产品线共享同一个输送系统时,由于输送带的空间不足可能导致一些产品线因为主要原材料不足而停工,而另一些生产线出现原材料堆积。结果是产品生产率减小,仓库工人的生产率也会降低。
 
  不过,我国某大型空调制造商就建立了一套不但能解决这个问题而且又成本低廉的方案,就是设置一些触摸屏和无线设备,工人在输送带的每端操作这些设备。生产线工人记录原材料需求的成分,以及下一步要生产的产品,当需要补给时,在WMS系统中就产生交货单,仓库或接受方的工人就依照WMS的指示添加原材料到输送带上。这样就最优化地利用输送带的可用空间,而且减少共享同样输送系统的产品线出现原材料不足的可能性。而且这样的成效是在这个企业没有在PLC系统、流动的物料架、分拣设备上作任何投资的情况下获得的。
 
  案例研究2:电子生产厂家的质量控制和义务
 
  我国制造商和西方的竞争对手一样都非常注重质量控制,但西方制造商使用MES记录制造产品的系谱,并详细记录某个系列或某批产品的一些重要的产品部件。一般情况下,放置机械或工业机器人在总装配期间扫描装配件及其双亲的条码,条码信息立即反馈到计算机数据库。制造商可以用产品系谱快速查明和隔离那些可能有缺陷的产品,这些产品缺陷是由于有缺陷的部件所引起的。例如,当供应商通知他们的客户召回指定产品时,就可以利用保留下来的产品系谱检查每一个产品单元。
 
  而我国制造商虽然在纸上记录下了曾经的失败教训,但一般还是不会记录产品系谱的。当我国制造商收到供应商的召回通知时,就需要查找所有保留下来的产品详细目录,检查每一个产品单元,尽管这些工作仅仅是为了查出极少数有缺陷的产品单元。或者更坏的情况是,他们为了查出少数有缺陷的产品,还需要从他们的客户中召回所有产品。这就大大增加了质量成本,降低了劳动生产率。
 
  不过,即使是在我国具有市场领先地位的电视机和移动通信制造商也不会在短期内投资用于建立产品系谱的工业机器人或放置机械。他们所需要的是一个条码打印机和一些触摸屏,或者是为生产线上某些特殊装配工位的工人配备无线设备而已。他们需要供应商把条码贴到他们想要追踪的部件上。装配工人扫描装配件及其双亲的条码,条码信息就如同工业机器人或放置机械一样立即反馈到计算机数据库。
 
  案例研究3:印刷工厂的故障检修
 
  第三个案例是,有PLC控制的机器在运转过程中可以自动报告缺陷,并将缺陷诊断信息反馈给MES系统,以指导人们立即采取正确的故障检修。然而在我国,人们要操作许多机器,如果一台机器出现故障,操作工人就必须召集机修工来诊断问题,然后进行故障检修。我国南方的一个印刷厂给每个印刷工人发一个触摸屏,当印刷机故障时,要求他们立即对机器输送故障码,这就可以保留机器出现故障时的环境,便于诊断,从而减少了印刷停工。从表面看来似乎没有什么,但这些减少的停工时间加起来可达到劳动生产率的10%,这样一年一年地进行改进,总体设备效能(OEE)水平竟超过了全球标准。