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。
本文提出了一种基于可视化看板技术的解决方案，用于解决JIT方式在多品种、小批量生产中的适用性问题。
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生产的解决方案
2.1 可视化看板系统的应用场景
可视化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。
以电子产品为例，图1为可视化看板系统在生产现场的应用场景。
图1 以电子产品生产为例的可视化看板系统应用场景图
2.2 可视化看板系统运行流程
适用于多品种、小批量订单生产的可视化看板系统的运行流程如图2所示，图中阴影部分为ERP系统中的MRPⅡ投产顺序计划模块。
以图1中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。
图2 可视化电子看板运行流程图
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)可视化看板子系统的结构组成。
可视化看板系统的功能结构如图3所示。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。
图3 可视化看板系统功能结构
2)可视化看板的排程。
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。
图4 可视化看板排程图
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)可视化看板的发行与状态管理。
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。
图5 看板状态的变更
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 可视化看板系统的环境条件
可视化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)可视化看板系统将看板管理技术与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。
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