數字化，賦能機械裝備行業“專精特新”

2021 年 7 月 30 日，政治局會議首次將發展“專精特新”中小企業上升至國家層面。相關政策有望降低中小企業的創新成本，促進中小企業步入發展的快車道，尤其是長期專注于中高端制造細分領域、有望突破關鍵核心技術的“小巨人”企業。“專精特新”并非是新名詞，早在2012年這一概念便被提出。

根據工信部公布的三批專精特新企業名單，共評選出4762家企業，通過匹配共篩選出298家A股上市公司，其中機械設備71家，占比24%。政策支持專精特新“小巨人”，機械設備為第一大行業。

“專精特新”政策旨在培育具有“專業化、精細化、特色化、新穎化”特征的中小企業。機械裝備制造業作為“專精特新”政策支持的第一大行業，主要是通過對金屬材料物理形狀的改變，和其它零部件組裝成為產品。機械制造業涉及的工業領域主要有機械設備、汽車、造船、飛行器、機車、日用器具等。

機械裝備制造業的4個特點

1、根據客戶要求進行生產，產品工藝經常變更，生產計劃變動頻繁；

2、多品種、小批量的生產，生產方式以訂單為主，市場預測為輔；

3、生產過程主要為機加工、再把各個部件裝配起來，裝配是關鍵，加工設備眾多；

4、半成品、外購件較多，頻繁的出入庫，要求BOM及庫存的精確度較高。

機械裝備制造業的3大管理難點

• 市場競爭激烈，產品個性化需求越來越多，客戶要求的交貨時間越來越短；

• 生產計劃受市場影響大，多品種、小批量的生產模式導致計劃管理任務重，計劃準確性不高，市場難預測。

• 機械制造業生產模式主要是離散為主、流程為輔、裝配為重點。產品生產形式表現為多品種、小批量，存在插單情況，對生產過程的協同要求很高；

• 邊研發、邊生產，存在項目制造生產模式，產品的生產變更頻繁，直接影響了生產成本的管控，特別是項目制核算成本的生產模式，數據的準確性直接影響了項目的成本和企業的盈利；

• 產品生產流程長、質量管控點多，難及時發現問題和缺陷，所以對生產過程和質量的控制能力直接關系到生產效率和產品的質量。

• 機械裝備行業產品結構清晰明確，但產品配置復雜，BOM層次多，導致生產訂單的下達和現場工序的管理復雜；

• 生產現場物料和物流的管理、線邊倉的管控是重點，半成品、外購件較多，對庫存精確度要求較高；

• 原材料、半成品、產成品頻繁出入庫，物料的上料、下料、防呆防錯是提高生產效率和產品質量的關鍵。

機械裝備制造業的2大數字化需求

機械裝備企業需根據市場和客戶需求進行產品的設計、制造和準時交付，而生產過程中存在生產工位比較分散、工藝路線不固定、資源分配隨機等問題，所以對資源的優化利用和合理安排至關重要。需充分考慮市場、供應鏈、制造現場和客戶等因素，編制科學的生產計劃，同時為更好的利用資源，需及時反饋生產現場的信息，為生產決策提供支持。

生產過程中數據的采集、實時統計分析對生產效率、質量控制等都非常重要。對線邊倉的管控，物料需要及時補充，可以隨時叫料；對設備故障、工藝異常、質量報警信息需要快速處理、記錄和分析；充分利用條碼和設備數據采集，減少人工錄入數據操作。

機械裝備制造業的數字化規劃

機械裝備制造業的數字化建設需從三方面做起，首先需從做好企業的計劃源頭開始，二是加強生產管理的精細化管控，三是在現場管理過程中進行全方位的數字化落地。只有貫穿企業的生產計劃、生產管理、現場管控等全方位的數字化建設，才能更高效的實現企業的“專業化”設計、“精細化”管理、“特色化”的產品以及業務“新模式”的創新。

機械裝備制造業也需根據市場預測、銷售計劃、客戶訂單等制定合理的主生產計劃，制訂主生產計劃需綜合考慮庫存信息，并與關鍵資源的能力計劃進行平衡，按照面向訂單、面向庫存、面向裝配的生產策略，以及物料的緊缺性等因素，規劃物料的計劃策略（MPS/MRP）。

物料需求計劃的制訂需綜合考慮庫存信息，并與能力需求計劃進行平衡，保證各部門計劃互相協調，避免出現缺料情況，通過物料替代、定單取消、定單交期提前/推遲等各項建議，解決緊急插單、訂單變更問題，通過多版本MPS/MRP模擬運算結合能力平衡計算，可以從不同角度檢查生產計劃、外購外協計劃制定得合理性，擇其優者而用之。

通過MPS/MRP計劃對各企業的生產作業進行統一協調，各個產品、零部件根據MPS/MRP生產計劃的安排和工藝路線的要求，通過APS的細排產，確定開工的先后順序及他們在不同車間的開工、完成時間，并通過甘特圖的方式進行直觀調整，最后通過MES系統去執行計劃。實現上下游車間之間/工序之間、供應商與企業之間、企業與客戶之間計劃的緊密協調。

如青島奧德精密器械有限公司（以下簡稱“奧德”），一家主要從事壓縮氣壓棒生產的機械制造企業。應用金蝶云·星空ERP的計劃與MES一體化平臺，實現計劃與生產執行環節實時打通，計劃指令及生產實績信息實時共享，PMC安排生產計劃后，生產任務實時下達至車間，車間班組長通過移動PAD即可實時查看生產任務信息，結合生產車間人員、產線情況，實時安排任務并下達至各班組、工序，實時高效指示現場操作人員執行生產，確?，F場按照實際客戶需求執行生產，避免隨意安排生產引起的訂單延誤、在制品堆積，大幅提升了計劃遵守率，實現訂單準確、及時交付。

面對多變的市場環境，企業要對客戶需求做出快速反應。因此緊急插單在機械制造企業就變得非常普遍了。緊急插單往往會打亂現有的生產節奏，如果不能對各種影響因素進行必要的權衡，必然會對原有計劃產生較大沖擊，稍有不慎就會產生重大損失。如何既可以減小對現有計劃的沖擊又可以快速響應市場需求，是機械制造企業在數字化建設過程中必須要考慮的問題。

金蝶云·星空提供的計劃系統，支持“專精特新”企業的ETO/MTO/MTS計劃和生產模式，通過預留功能，支持插單、選單計算，支持分層計劃。從新接到銷售訂單出發，到選單運算，不干擾已計算的銷售訂單。接到緊急訂單，做插單運算，按需求優先級搶占已計算的銷售訂單預留物料。集中計劃支持和滿足制造企業集團集中接單、統一計劃、多工廠協調生產的業務運作需求，可解決組織內及組織間的計劃協同。

機械裝備制造業生產管控過程主要有三種模式，ETO(按設計生產)、MTO(按訂單生產)、MTS（按庫存生產）。各種模式生產過程中，都要基于以下內容進行生產協同管控的數字化建設。

根據客戶的要求進行產品設計，同時為了保證按時交付，設計和生產也需要進行高效協同。邊設計、邊生產，實現E-BOM到P-BOM的集成。變更需要在系統中實現，根據設計和生產規劃進行快速模擬報價。同時生產過程中的工序管理和產能管理是關鍵，直接影響到生產成本的管控，車間的質量管理、庫存管理、工裝模具管理、車間作業調度等都是核心關注的內容。另外，對設備在客戶現場的安裝和調試，需進行統一的項目管理和跟蹤，以提高對成本的管控能力。

需要對原材料和關鍵物料進行合理庫存管控，結合預測和安全庫存，做到用最低的庫存水平同時滿足客戶的交期需求。生產過程注重ECN（工程變更）的管理，另外訂單的變更和插單管理也是頻繁的，對車間作業的調度、缺料分析、例外處理等。

機械裝備企業部分產品是根據市場需求，提供了標準的產品，所以計劃/預測的準確性是關鍵，需要根據市場需求進行生產均衡與市場波動的協同。部分產品和原料會做安全庫存，通過均衡分析，達到用最小的庫存，同時滿足客戶的需求。

機械裝備制造企業根據生產計劃的下達和任務指令的下發，進行生產的過程管理。所以對現場進行多方面管控也提出了更高的要求，如下圖所示：

原材料、半成品、產成品的條碼化/RFID管控是機械裝備行業生產數字化過程中提高生產效率的關鍵之一。通過條碼化管控，為生產的備料、加工、裝配、檢驗全過程高效管控、追溯提供了支撐。

通過加工工藝、加工程序、物料的條碼化/RFID管控，實現了加工過程的防呆防錯。通過任務看板、ESOP、圖紙可視化、設備狀態提示，實現生產過程的可視化管理；通過在制品的開工、報工、轉移和進度跟蹤實現了對生產進度的管控。

通過對自動化設備聯網及狀態監測，實現了對加工數據的實時采集和設備的實時監控，可實現預防性維護；通過設備和智能終端設備的集成，可實現ANDON呼叫和異常管理，進而實現生產過程的數字化、可視化、透明化，為企業提質、降本、增效、賦能。

同樣是青島奧德，通過數字化車間的建設，幫助奧德實現生產過程可視化、透明化，為生產管理人員提供全面的資源信息和數據，改進生產制造過程，構建了靈活響應客戶需求、合理生產安排調度的能力，達到提質、增效、降本的目的。

·  通過運用RFID自動感應，實現了奧德數據的準確高效傳遞。

奧德平均每天生產50-60個工單/批次產品，日均組裝20000只成品，原始手工匯報及條碼打印、掃碼匯報的方式，一方面數據搜集實時性欠缺，無法實時了解生產進度、品質等狀況，另一方面，紙質單據打印及現場操作人員匯報工作量大，影響整體生產效率，尤其紙質單據打印的方式，平均每年需投入數十萬打印紙成本，結合奧德實際情況，在生產現場應用RFID自動感應技術，在領料、開工、完工、成品入庫等各個環節安裝RFID讀寫器，自動獲取關鍵物料信息、訂單完工信息、入庫信息，實現自動生產匯報、入庫等操作，操作簡單快捷，生產數據實時反饋，有效解決了事后補單據，進度、庫存無法實時掌控、等待發貨的問題，大量減少了生產匯報、紙質單據打印工作量。

·  多重防呆防錯，保障奧德產品品質

應用MES系統ESOP功能，圖紙、作業指導書信息實時傳遞至生產現場，操作人員在智慧終端實時查看匹配當前產品型號、工序的產品圖紙、作業指導書，實現指示文件的實時無紙化傳遞，精確指示現場操作人員執行操作，避免因為圖紙等信息不及時、不準確引起的品質問題。

物料配送至生產現場的過程中，通過讀取RFID標簽自動獲取關鍵物料信息，系統自動校驗物料型號、數量是否與當前生產訂單匹配，若不匹配進行報錯提示，有效避免因用錯料導致的生產停滯、生產品質等問題。

·   ANDON呼叫，實現奧德生產現場的異常實時反饋和高效處理

生產現場的異常情況是影響生產連續穩定運行，導致生產停滯的主要原因，異常無法及時處理將極大影響生產效率、品質。為了保障生產現場異常狀況得到高效處理，應用MES系統安燈功能，當生產現場出現異常時，操作人員在工位旁智慧終端上實時進行異常事件反饋，ANDON消息觸發生產現場三色燈報警以定位異常發生位置，同時管理人員辦公室異?？窗鍖崟r呈現異常呼叫信息，并以不同顏色區分異常緊急程度，管理人員看到異常信息及時到生產現場進行處理，處理完成后進行ANDON關閉，實現生產現場異常閉環處理，保證異常狀況可以高效解決，減少因異常引起的等待、損失。

·  生產過程透明化，保障了奧德的靈活生產調度

奧德每日生產數量大、節拍快，先前“黑箱”管理模式無法實時了解生產進度、設備狀態、質量情況等實時生產狀況信息，生產管理人員無法靈活調節生產保證以最小的庫存、最短的交期交付產品。本次項目通過電子看板的應用，在來料區、生產車間、成品庫、車間調度室布置電子看板，通過發料計劃、異常、產量趨勢、工序進度、成品入庫等看板，實現生產現場透明化，生產狀況一目了然，管理人員結合實際情況進行靈活生產調度，如根據產量趨勢情況靈活安排半成品的生產計劃、是否加班等，保障產品能夠準時交付給客戶。

隨著國家對“專精特新”企業支持的力度越來越大，相信不久的將來，機械裝備工業整體基礎能力不強的局面一定會被突破，而機械設備和整機產品的性能、質量、品牌信譽會越來越高，制約我國機械工業，特別是高端機械裝備創新發展和轉型升級的瓶頸將會被打破。未來5-10年，通過數字化建設提升我國機械工業基礎能力和整體發展水平，夯實工業發展基礎，這也是我國“專精特新”政策提出的方向和目標。