离散制造企业面向订单装配（ATO）模式下柔性装配生产计划的研究

由于科学技术的不断进步和经济的高速发展，全球信息化和市场化大大加快了技术革新的步伐，市场竞争日趋激烈。企业面临着不断提供多样化品种、缩短交货期、提高产品质量、改进服务及降低成本的压力。这就使得企业只有不断适应市场的变化，做出快捷的响应，源源不断地生产出满足客户需求的产品才能在市场中立于不败之地。然而制造企业怎样快捷的满足市场的需求并且最大程度的适应客户需求的变化呢?

对于离散型制造企业来说，其生产特点是通过对原材料物理形状的改变，经过一系列并不连续的工序最终组装成为产品，使其增值。典型的机械制造业就属于离散制造企业。其业务流程由以下几个主要业务组成：生产用料采购、物料储存、零部件加工、装配、产品销售等。

离散制造企业有两种典型的生产模式：1、面向库存大批量生产模式(简称MTS)，客户对最终产品规格的确定没有什么建议或要求，一般按照标准化、通用化产品模式进行生产。其产品的标准化程度高、加工及装配工艺简单、单件产品成本价值相对较低，适合于大规模量产。2、面向订单装配的生产模式(简称ATO)，客户对零部件或产品的某配置给出要求，生产厂商根据客户的要求提供定制的产品。其产品的的标准化程度较低，装配工艺复杂，单件产品成本较高，生产周期相对较长。

在面向订单装配的生产模式下，产品加工一旦到了关键的装配环节，企业往往面临各种难以避免的问题，比如：客户需求时间变化、客户的多样性需求(对产品设计的变化)、装配计划的可执行性较弱(以经验和调度组织生产)、物料的配送模式粗放(缺少物料的配送计划)。基于以上的问题，企业怎样缩短装配的周期，使得订单装配在一个有计划的、可控的范围内良性的运转呢?我们参考了多家企业的装配模式后提出了“柔性装配”(Flexible assembly)的概念。

组织柔性装配的目的是将多个具备独立加工能力的生产单元(设备和人员)联合起来，在订单产品装配阶段，实现单件产品在各个生产单元的按节奏有序流转。它可以依靠ERP软件进行辅助管理，根据实际生产能力灵活调整装配任务的生产计划，从而能够有效发挥装配的产能，降低生产的成本、缩短装配的周期、更快捷地适应市场的变化。

图1 柔性装配模拟示意图

上图1为柔性装配现场模拟示意图，在装配车间，最终产品A出厂之前需要由部件B、C和采购件D经过A10、A20、A30三个装配工位进行组装，每个工位的加工时间按照固定的时间节拍(如2天)。以此类推，部件B和C也有自己的装配工艺，在其相应的装配工位上都按照节拍进行装配。这样，在整个装配车间，如果每级部件的装配都可以在各工位上按照特定的节拍进行的话，A产品的产出就可以保持一定的节拍。以A产品的产出时间(客户的需求时间)进行倒推，即可编制出各级子部件在每个工位上的装配计划，以及各采购、外协物资的配送时间。上游机加工车间的零件以及不能确定特定节拍的装配部件，可以以预投生产的方式，设置一定规模的库存保有数量，以备装配的需求。从上图可以看出，每个订单产品在装配过程中以“一个流”的生产模式在各工位上以固定的节拍顺序流转。

由于在实际过程中每个工位的装配加工能力是有限的，如果同时有多个订单的产品先后需要装配出厂的话，可能在某些工位就会出现“负荷”大于“能力”的现象，其生产计划就不能按照“理想状态”的无限能力执行，势必会导致计划的可执行性差。所以，柔性装配的生产计划是按照每个单件产品编制每个工位的有限能力计划。

“有限能力”体现在工位上设备和人员的数量，换个角度来说，即此工位同时可装配任务的数量。下图所示工位01的能力不能同时满足订单1与订单2在8月2日到3日两天的时间段内的生产负荷，所以，在编制生产计划时，自动将订单2在部装工位01的生产计划向前推移2天，移至该工位的空闲时间段。

图2 装配工位计划有限能力编制

由于客户需求的变化，订单产品的需求时间发生变化时，整个单件产品在各个工位的计划都得做出相应调整。如图3所示，产品产出工位的生产计划进行调整之后，拉动上游各工位的生产计划随之进行调整，整个订单的生产计划进行了重新的编排。

图3 工位计划“拉动式”调整

在实际生产过程中，如果某个工位出现了“异常”情况，如：物料供应不及时、机器故障、人为拖期等，导致该工位生产计划进行了调整，那么，整个单件产品在下游各个工位的生产计划也会相应的进行推动式调整。如图4所示。

图4 工位计划“推动式”调整

综上所述，柔性装配生产计划的模式体现了以下几方面的特点和优势，对于面向订单装配的生产模式更具适应性和灵活性。

1. 车间资源在装配计划的指导下发挥了最大的利用价值，实现了资源的有限能力排产;

2. 在计划层面将装配任务与机加工零件的生产任务区别对待，实现了单独排产;

3. 按照单机编制柔性装配计划，各工位计划按照订单产品的最终完工日期进行“拉动”式排产，严格按照装配节拍，考虑各工位的实际生产能力，使得计划的执行更加准确。实现“一个流”在部装线上以固定的节拍进行装配。

4. 物料按照产品加工的工艺顺序在特定的需求时间配送到车间的指定单元，减少了车间传统生产模式下大量的在制品积压问题;

5. 库房、上游车间、供应商的物料配送机制更加完善，配送时间、地点更加精确;

6. 减少了物料的闲置与停工待料的现象;

7. 装配计划、装配节拍、装配资源能力能够灵活调整，使生产更具“柔性”。