第10章 车间管理
车间管理处于ERP的计划执行与控制层，其管理目标是按物料需求计划的要求，按时、按质、按量与低成本地完成加工制造任务。车间管理的过程主要是依据MRP、制造工艺路线与各工序的能力编排工序加工计划，下达车间生产任务单，并控制计划进度，最终完工入库。
10.1 车间管理概述
10.1.1 车间管理工作
车间管理工作的主要内容分述如下。
1.按MRP（或FAS）生成车间任务
MRP提供的是各种物料的计划需求日期（也可以有开始投入日期），有的物料可由多条加工路线、多个车间完成。车间接收的MRP订单是生产计划员根据理想状态的资料制订的，所以在投放前要仔细核实车间的实际情况，要检查工作中心、工具、物料及生产提前期等的有效性，解决计划与实际间存在的问题，最后建立和落实车间任务，做出各物料加工的车间进度计划（加工单）。物料短缺报告说明了物料在任务单上的短缺量，帮助管理人员及时掌握有关情况、采取相应措施并及时加以解决。
2.生成各工作中心的加工任务与进行作业排序
工作中心的加工任务也称为工作中心进度表，工作中心进度表是根据工作中心的正在加工情况、已经进入该工作中心（排队等候）的情况、上工序（即将到达的加工任务）的加工情况，做出工作中心的任务计划，以控制生产过程中任务的流动和优先级。它说明了在某个工作中心将要或正在生产什么订单的物品，已完成的数量和未完成的数量，计划、生产、准备和加工时间，以及订单的优先级。
3.下达生产指令，进行生产调度、生产进度控制与生产作业控制
常见的生产指令有生产工票（或称为生产工单）。每个任务可以下达一张工票，也可以下达多张工票，可以对应一道工序或多道工序。通常是一个任务对应一张工票，再流经多道工序。
生产进度控制贯穿了整个生产过程，有的企业的进度控制的主要对象是客户需求产品的最终完工进度，但完整的进度控制包括投入进度控制、工序在制进度控制和产出进度控制。
生产控制活动在制造业的生产管理中占据非常重要的位置。车间生产管理人员的大部分工作都是对生产的控制活动。生产计划一旦下达并实施，生产制造的控制活动就同时开始运作。生产控制的主要内容是进度控制、质量控制、车间物流控制与成本控制。影响生产经营活动的主要因素有人、设备、物料、计划、资金与过程的各种信息流，车间管理子系统的集成为企业的生产控制提供了良好的管理平台与解决方案。
4.进行能力的投入产出控制
调度与控制投入、产出的工作量，平衡与充分发挥各工序能力，同时控制投入、产出的物品流动，控制在制品（Work in Product，WIP）库存量，保持物流平衡、有序。
5.登记加工信息
根据加工任务、工票记录的加工信息，一般加工工票记录与说明了任务单在工艺路线中每道工序的情况：发放到工序上的数量，在工序上加工的数量，已经加工完成的数量，已转下道工序的数量，在工序中报废的数量，工序计划开始与结束的时间，实际加工的开始与结束时间，物料的计划和实际发放量，以及加工工作中心、加工人员或班组、加工工时、台时、完工数量、完工时间、废品数量和费用等。收集车间数据有助于计划和控制生产活动，保证产品质量，记录实际生产成本。车间数据包括人工数据、生产数据、质量控制数据和物料移动数据。数据收集的频率取决于企业的具体生产方法。
6.管理在制品
在制品管理也是车间管理的一项重要的工作内容。由于物料占用了企业的大量资金，是生产成本的主要构成部分，车间必须对车间原材料、半成品及成品加以严格管理，要有科学合理的管理方法。对车间物料要定期组织盘点，对盘盈或盘亏的物料和在制品要在得到有关部门确认后及时进行调整，并要总结分析以便加以预防、控制。
7.统计分析
对车间生产过程的各种信息进行统计与分析，以改进车间管理工作。统计分析的数据有进度分析、在制物流分析、投入产出分析、工作效率分析、车间成本分析及车间人员考勤分析等。
车间作业管理子系统帮助车间管理人员监督和控制车间生产活动，同时帮助企业提高劳动生产率，减少车间在制品，提高产品质量。车间管理类型大致有两类：单件小批生产和大批量流水生产。单件小批生产指产品品种规格较多，生产数量较少，生产作业按照任务单所下达的批量在不同的生产车间和工作中心移动，即采用离散型生产管理。大批量流水生产也叫连续式生产，指产品品种较少，产品系列的生产数量较多，生产作业按照某一生产节拍以固定的顺序流动，企业中的设备常是按加工顺序（或生产线）组织的。本章所叙述的车间作业管理采用离散型生产方式，连续式生产方式（JIT生产管理）将在下一章讨论。
10.1.2 车间管理子系统
车间管理子系统的业务流程如图10.1所示。
图10.1 车间管理子系统的业务流程
车间管理子系统与其他子系统的关系如图10.2所示。
图10.2 车间管理子系统与其他子系统的关系
10.2 车间工作任务
MRP生成并确认后，就进入了计划控制层。建立车间任务就是要把MRP中的物料制造任务下达给车间。一般来说，由于企业的不同车间有时可以完成相同的加工任务，而且不同的车间可能有不同的加工工艺路线，因而必须把物料需求计划明确下达给某个车间，当然也允许把同一个物料需求计划分配给不同的车间。因此，车间任务可以由MRP自动生成，也可以由手工建立，或进行MRP任务分配（建立、分割等）。有时车间还会涉及一些临时任务，如返工、翻修和改装等。一般的报表形式见表10.1。
表10.1 车间任务
建立、确认车间任务后，要对任务的物料再次进行落实，也就是对车间任务进行物料分配，完成物料分配后就可以下达任务，确保任务的执行。物料分配后会影响库存物料的可分配量（已分配量），当然各种软件的处理流程与方式会有些差别。车间任务下达流程如图10.3所示。
图10.3 车间任务下达流程
10.3 加工单
在建立车间工作任务后，系统生成该任务的工序作业计划，即面向物料的加工说明文件或称为加工单。它会说明某任务（如加工某物料）的加工工序、工作中心、工作进度及相关工装设备等。由于加工单是针对物料的加工计划，因此，各个物料的加工计划有时也称为物料加工单，也相当于手工管理中的加工传票。而此后的加工信息则对应各个加工单。进行维护与登录加工信息，习惯上也叫登录工票信息。一般来说，在工序作业计划中还要说明工序的物料完工传递方式，如平行作业、交叉作业等。加工单生成的流程如图10.4所示。
图10.4 加工单生成的流程
其报表形式如表10.2所示。
表10.2 加工单
10.4 派工单与作业排序
生成物料的加工单后，根据各个工作中心的当前加工任务与排队任务等生产情况，进行各个工序的作业安排，即下达派工单。派工单是面向工序（或工作中心）的任务说明文件。计划员进行派工时，充分考虑各个任务物料的优先级、工序能力（或工作中心能力）、任务物料的用料分配等情况，进行作业排序与派工。
10.4.1 派工单
派工单（Dispatch List）是说明某时段（如周、月）内工作中心的加工任务与各任务优先级别的文件。它的作用是安排加工任务，使任务的执行状态为“开工”。它的形式也是多种多样的，现举一种形式，如表10.3所示。
表10.3 派工单
说明
●剩余天数：如果最早开工日期＞系统日期，则剩余天数=最早开工日期-系统日期。
●拖后天数：如果最迟开工日期＜系统日期，则拖后天数=系统日期-最迟开工日期。
●优先级别是说明物料的加工先后顺序，数字越小一般说明加工级别越高。计算方法也较多，一般考虑优先级别时主要考虑订单完成日期、至完成日期剩余的时间、剩余的工序数等。示例如下：
①优先级=最迟完工日期-系统日期；
②优先级=（最迟完工日期-系统日期）/（最迟完工日期-最迟开工日期）；
③优先级=交货剩余时间（天数）-完工剩余时间（天数）。
10.4.2 作业排序
作业排序的目的：
（1）将作业任务按优先级编排；
（2）按能力（如设备能力、人力）分配任务；
（3）保证任务如期完成；
（4）完成任务时间最短。
各种任务的组合编排是比较复杂的，企业一般要设置自己的排序方案，企业可根据需求进行适当的二次开发。作业排序方案的评价一般有以下一些常见标准。
（1）工件流程时间：从工件可以开始加工至完工的时间。
（2）全部完工时间。
（3）延迟：用比预定完工时间延迟了的时间部分来表示，也可以用未按预定时间完工的工件数占总工件数的百分比来表示。
（4）在制品（WIP）库存。
（5）总库存：总库存是计划入库量与现有库存量的总和。
（6）有效工作效率：机器或工人的有效生产时间占总工作时间的百分比。
在作业排序中，常用到甘特图。甘特图是由Henry L. Gantt于1917年提出的。图10.5是某车间的几种物品加工进度的甘特图。
图10.5 物品加工进度甘特图
10.5 投入产出控制
投入产出控制（或称为输入/输出控制，Input/Output Control）是衡量能力执行情况的一种方法。投入产出报告，是一个计划与实际投入以及计划与实际产出的控制报告。投入产出计算主要生成某一时间段内各工作中心的计划投入工时（台时、能力标准）、计划产出工时（台时、能力标准）和其他信息（如初始队列等），用户可在每期初用本程序进行计算。实际输入工时（台时、能力标准）和实际输出工时（台时、能力标准）的数据由车间按实际进行录入维护。投入产出报告的数据一般有计划投入、实际投入、计划产出、实际产出、计划排队时间、实际排队时间和偏差等。比较计划投入与实际投入可以分析出输入到工作中心的订单流动情况。比较实际投入与实际产出可以看出工作中心是否正在加工所有到达的负荷，它可以指出工作中心的实际拖欠及排队情况。比较计划产出和实际产出可以得到工作中心执行计划的情况如何。表10.4是一种常见的投入产出报表形式。
表10.4 投入产出报表
以下是对表中项目的解释。
●计划投入：工作中心的计划订单与已下达订单所需的工时（台时）。
●计划产出：计划要求完成的任务的工时（台时）。
●实际投入：工作中心实际接收任务的工时（台时）。
●实际产出：实际完成任务的工时（台时）。
●累计投入偏差：等于实际投入减计划投入的累计。
●累计产出偏差：等于实际产出减计划产出的累计。
●计划排队：工作中心的任务的计划排队工时（台时）。
●实际排队：工作中心的任务的实际排队工时（台时）。
由于负荷是由加工物料所引起的，负荷与物料的对应关系也可转化为产品的定额工作量（工时、台时），因此投入产出的统计报表也可以对在制品的流动进行分析。分析方法参考表10.5。并根据结果控制物料的排队。排队时间计算如下：
时段末的排队时间=时段初的排队时间+投入量-产出量
因此，控制投入产出量可以控制车间物流的排队时间，避免物料积压、排队时间过长。可是，当能力需求增加时，则应采取适当的措施，进行补救、调节，如图10.6所示。
图10.6 投入产出的物流控制模型
表10.5 投入产出报表分析
续表
10.6 成组技术
据有关统计，批量小于50件的机械产品，其成本要比大批量生产同样的产品高出10～30倍。各个行业都会存在这样一个事实：小批量的产品制造成本比大批量的制造成本要高出许多。如何降低小批量产品的制造成本，一直是小批量生产企业的研究课题。成组制造技术吸收了大批量生产的优点，为小批量生产企业提供了一个解决方案。
成组技术的原理是识别加工产品的相似性，根据这些相似特性，按照一定的工艺特点进行分类与分组，生产时将这样相似的一组加工件安排加工，以达到高效生产的目的。据分析统计，在机械制造业经常会有相似的加工件，相似件的比例会达到70%～75%，这些相似件所采用的设备、工装夹具有很多的相似点，加工工艺路线也较为相似。因此，利用成组技术，可以加快工艺设计的速度，并可以提高工艺设计水平。在组织生产时组成成组制造单元，加大了制造批量，减少了生产准备时间、传送时间甚至加工时间，从而提高生产效率，图10.7所示是其中一种类型的示例。
成组技术的基本工作是对物品分类编码，分类编码系统以完成物品分类编码为目的。各种分类编码系统的分类方法会有所不同，例如，按工艺特点分类、按物品结构分类（外形、BOM结构等）。ERP系统一般在物品编码资料中或在工艺路线中可以设置成组技术码，这样就可以按成组技术安排生产计划。现场生产组织按加工件分组原则选择设备、工装夹具与场地，这样就组成成组加工单元，详细的内容可参考有关资料。
图10.7 成组制造单元
B—刨床，X—铣床，C—车床，Z—钻床，T—镗床，M—磨床
思考题
1. 概述车间管理的工作内容。
2. 车间管理处于ERP的什么层次？
3. 绘制车间管理子系统的业务流程。
4. 理解系统中的生产任务状态（如计划、确认、下达与完工）吗？
5. 如何生成派工单？
6. 加工单与派工单有何不同？
7. 什么是任务优先级？企业车间任务如何编排？
8. 车间的投入与产出有什么作用？如何控制？
9. 你能解释能力的投入产出与车间物流的关系吗？