文/郭麗霞 洛陽惠中生物技術(shù)有限公司

梅清晨 河南工程學(xué)院管理工程學(xué)院

近年來，隨著國內(nèi)外市場競爭環(huán)境的變化以及智能制造技術(shù)的進一步發(fā)展和成熟，制造型企業(yè)對智能工廠的內(nèi)生需求在逐步增強，智能工廠建設(shè)如火如荼。但是，很多制造型企業(yè)在智能工廠建成投用后卻發(fā)現(xiàn)，智能工廠的投用并沒有給企業(yè)在原有問題改善和制造能力提升等方面帶來預(yù)期的效果。

究其原因，主要是沒有應(yīng)用科學(xué)的工廠規(guī)劃設(shè)計方法進行智能工廠規(guī)劃設(shè)計。傳統(tǒng)的單純以“工藝流程實現(xiàn)、設(shè)備及制造技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)能實現(xiàn)”為關(guān)注點的工廠規(guī)劃設(shè)計方法已不適用于智能工廠的規(guī)劃設(shè)計，亟須一種新型工廠規(guī)劃設(shè)計方法。

本文提出的基于價值流分析的智能工廠規(guī)劃設(shè)計方法，是一種以“現(xiàn)有問題解決和未來制造能力提升”為設(shè)計導(dǎo)向的新型工廠規(guī)劃設(shè)計方法，可以有效提高智能工廠規(guī)劃設(shè)計的合理性、適用性和實用性，能夠顯著提升智能工廠的價值創(chuàng)造能力。

價值流分析方法概述

價值流分析，是一種利用繪制企業(yè)生產(chǎn)全過程價值流程圖，對企業(yè)生產(chǎn)全過程中的物料流動情況和信息流動情況進行全面分析，以識別判定物料流動和信息流動過程中存在哪些增值活動與非增值活動的方法。價值流分析具有全局化、可視化、數(shù)據(jù)化等特征，被廣泛應(yīng)用于精益生產(chǎn)改善中的浪費識別與浪費消除效果的驗證。

價值流分析主要從“最終為客戶創(chuàng)造價值”的角度出發(fā)，關(guān)注企業(yè)生產(chǎn)全過程中的物料流動和信息流動是否流暢、是否準時、是否增值；它既從宏觀的角度關(guān)注企業(yè)整個生產(chǎn)系統(tǒng)的運營效率，又從微觀的角度關(guān)注企業(yè)生產(chǎn)全過程中的每一個環(huán)節(jié)和作業(yè)活動；其目標聚焦于提升企業(yè)生產(chǎn)全過程中為客戶價值創(chuàng)造的能力。以上這些特點，使其在助力智能工廠發(fā)揮為企業(yè)“現(xiàn)有問題解決和未來制造能力提升”作用方面具備了良好的方法基礎(chǔ)和應(yīng)用前景。

基于價值流分析的智能工廠規(guī)劃設(shè)計方法

（1）調(diào)研采集企業(yè)生產(chǎn)全過程信息數(shù)據(jù)，為繪制企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)價值流圖提供客觀依據(jù)。

企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)下的生產(chǎn)全過程信息數(shù)據(jù)，是進行企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)價值流圖繪制與分析的前提條件和根本依據(jù)。因此，在繪制企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)價值流圖之前，做好企業(yè)生產(chǎn)全過程信息數(shù)據(jù)的調(diào)研采集，保證企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)下的生產(chǎn)全過程信息數(shù)據(jù)的全面性、完整性和真實性，尤為重要。

為確?？陀^真實、數(shù)據(jù)詳實地獲取到企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)下的生產(chǎn)全過程信息數(shù)據(jù)，必須要采用科學(xué)、高效的調(diào)研采集步驟與方法。首先，信息數(shù)據(jù)采集者必須先系統(tǒng)性地了解企業(yè)生產(chǎn)全過程，即從客戶訂單需求流程開始到客戶訂單交付流程結(jié)束，對企業(yè)生產(chǎn)全過程的了解有助于信息數(shù)據(jù)采集者建立“全局觀念”，保障信息數(shù)據(jù)的全面性；其次，信息數(shù)據(jù)采集者要對企業(yè)生產(chǎn)全過程中的各個工序進行辨識和分類，并根據(jù)各個工序的特點針對性地制定出各個工序的數(shù)據(jù)信息收集格式化列表，以免有漏項，保障信息數(shù)據(jù)的完整性；最后，信息數(shù)據(jù)采集者必須親臨現(xiàn)場，親自調(diào)研采集信息數(shù)據(jù)（比如：親自訪談?wù){(diào)研對象、親自用秒表到現(xiàn)場測時等），保障信息數(shù)據(jù)的真實性。

（2）繪制企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)價值流圖，辨識出當(dāng)前狀態(tài)下影響企業(yè)生產(chǎn)全過程價值流動的主要因素。

利用調(diào)研采集到的企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)下的生產(chǎn)全過程信息數(shù)據(jù)，可以繪制出企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)價值流圖。企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)價值流圖，能夠以圖示的方式清晰、直觀地描述出企業(yè)生產(chǎn)全過程價值流動的現(xiàn)狀。通過對企業(yè)生產(chǎn)全過程價值流動現(xiàn)狀的診斷分析，可以精準識別出當(dāng)前狀態(tài)下影響企業(yè)價值流動的主要因素。

制造型企業(yè)生產(chǎn)全過程價值流動主要包括物料（含半成品、成品）流動和信息流動兩個方面。因此，對企業(yè)生產(chǎn)全過程價值流動現(xiàn)狀的診斷分析一般從物料流動和信息流動兩個方面分別開展。

通過對企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)價值流圖進行診斷分析，可以直觀地辨識出企業(yè)物料流動中是否存在以下不暢現(xiàn)象：生產(chǎn)過程中是否有待料現(xiàn)象；生產(chǎn)現(xiàn)場是否有呆料現(xiàn)象；工序之間作業(yè)是否有等待現(xiàn)象；工序間在制品是否較多；作業(yè)質(zhì)量狀況是否穩(wěn)定；設(shè)備運行狀態(tài)是否穩(wěn)定；換模次數(shù)是否頻繁等。針對這些現(xiàn)象，再從工廠規(guī)劃設(shè)計的角度分析其存在的主要因素，見表1。

表1 企業(yè)物料流動不暢常見問題及影響因素分析

通過對企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)價值流圖進行診斷分析，可以直觀地辨識出企業(yè)信息流動中是否存在以下不暢現(xiàn)象：因物料延遲導(dǎo)致生產(chǎn)計劃變更頻繁；現(xiàn)場物料不齊套，無法準時開工；現(xiàn)場斷料，頻繁停工；上下道工序生產(chǎn)計劃不同步；生產(chǎn)過程信息人工傳遞，及時性差、效率低；質(zhì)量信息數(shù)據(jù)采集人工為主，準確性差、效率低；設(shè)備異常信息人工記錄傳遞，有效性差、效率低等。針對這些現(xiàn)象，再從工廠規(guī)劃設(shè)計的角度分析其存在的主要因素，見表2。

表2 企業(yè)信息流動不暢常見問題及影響因素分析

通過對企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)價值流圖的診斷分析，精準辨識出當(dāng)前狀態(tài)下影響企業(yè)物料流動和信息流動的各種主要因素，從而為智能工廠規(guī)劃設(shè)計找到清晰、明確的方向。

（3）對識別出的影響企業(yè)生產(chǎn)全過程價值流動的各種要素，精準匹配相關(guān)智能制造技術(shù)，開展智能工廠規(guī)劃設(shè)計，輸出初版智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案。

根據(jù)基于企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)價值流圖診斷分析識別出的影響企業(yè)生產(chǎn)全過程價值流動的各種主要因素，精準匹配相關(guān)智能制造技術(shù)，開展智能工廠規(guī)劃設(shè)計，可以從根本上有效解決影響企業(yè)生產(chǎn)全過程價值流動不暢的各種問題。

針對影響企業(yè)生產(chǎn)全過程價值流動的各種主要因素，以“現(xiàn)有問題解決和未來制造能力提升”為導(dǎo)向，進行智能制造技術(shù)的精準匹配，以提升智能工廠的價值創(chuàng)造能力。

在智能工廠規(guī)劃設(shè)計中，針對影響企業(yè)物料流動的主要因素，主要匹配以下智能制造技術(shù)來解決，見表3。

表3 物料流動不暢主要因素與智能制造技術(shù)匹配表

在智能工廠規(guī)劃設(shè)計中，針對影響企業(yè)信息流動的主要因素，主要匹配以下智能制造技術(shù)來解決，見表4。

表4 信息流動不暢主要因素與智能制造技術(shù)匹配表

針對影響企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)下生產(chǎn)全過程價值流動的主要因素，完成智能制造技術(shù)的精準匹配后，將精準匹配的智能制造技術(shù)應(yīng)用到智能工廠規(guī)劃設(shè)計當(dāng)中，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計輸出《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（初版）》，可以有效保障《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（初版）》的合理性、適用性和實用性。

（4）設(shè)計繪制智能工廠未來狀態(tài)價值流圖，推演驗證初版智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案效果。

為了避免《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（初版）》存在漏洞或缺陷，需要設(shè)計繪制智能工廠未來狀態(tài)價值流圖對《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（初版）》的合理性、適用性和實用性進行推演驗證。

智能工廠未來狀態(tài)價值流圖，是指按照《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（初版）》設(shè)計繪制，用來展示智能工廠建成后企業(yè)生產(chǎn)全過程價值流動情況的虛擬價值流圖。利用該虛擬價值流圖，可以推演驗證《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（初版）》是否精準應(yīng)用了相關(guān)智能制造技術(shù)、是否通過智能制造技術(shù)的應(yīng)用消除了影響企業(yè)生產(chǎn)全過程價值流動的主要因素、是否通過消除影響企業(yè)生產(chǎn)全過程價值流動的主要因素提升了企業(yè)的價值創(chuàng)造能力。

在未來智能工廠物料流動情況方面，利用智能工廠未來狀態(tài)價值流圖可以推算出原材料庫存種類及數(shù)量、物流距離、物料配送種類及頻次、上下游各車間產(chǎn)能平衡情況、各生產(chǎn)線平衡率、各工序之間所需在制品種類及數(shù)量、換模時間及頻次、人員配置數(shù)量、智能化工序占比、制造周期、人均產(chǎn)出率等評價企業(yè)物料流動水平的核心指標，將推算結(jié)果與通過企業(yè)當(dāng)前價值流圖計算出來的同類指標結(jié)果進行對比，可以清晰、準確地評判出《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（初版）》中的物料流設(shè)計方案的效果。

在未來智能工廠信息流動情況方面，利用智能工廠未來狀態(tài)價值流圖可以推演出在信息流架構(gòu)、邏輯和流程優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上實施制造信息化后，因物料延遲導(dǎo)致生產(chǎn)計劃變更頻繁、因現(xiàn)場物料不齊套導(dǎo)致生產(chǎn)無法開工、因現(xiàn)場斷料導(dǎo)致頻繁停工、因上下道工序生產(chǎn)計劃不同步導(dǎo)致在制品積壓、生產(chǎn)過程信息及時性差、質(zhì)量信息數(shù)據(jù)采集準確性差、設(shè)備異常信息記錄傳遞有效性差等方面的改善效果，將推演結(jié)果與通過企業(yè)當(dāng)前價值流圖評估出來的同類內(nèi)容結(jié)果進行對比，可以直觀、清晰地評判出《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（初版）》中的信息流設(shè)計方案的效果。

通過利用智能工廠未來狀態(tài)價值流圖對《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（初版）》的合理性、適用性和實用性的推演驗證，能夠及時查找出《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（初版）》中可能存在的漏洞或缺陷，為智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案的迭代優(yōu)化提供輸入。

（5）根據(jù)初版智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案推演驗證結(jié)果，改進并輸出終版智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案。

根據(jù)利用智能工廠未來狀態(tài)價值流圖對《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（初版）》的推演驗證結(jié)論，對《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（初版）》中存在的漏洞或缺陷進行迭代改進優(yōu)化，最終輸出《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（終版）》。

智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案每次迭代優(yōu)化后，同樣需要設(shè)計繪制新的智能工廠未來狀態(tài)價值流圖，并對迭代優(yōu)化后的智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案的合理性、適用性和實用性再次進行推演驗證。實際工作中，往往需要很多次的迭代優(yōu)化，才能確定《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（終版）》。

《智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案（終版）》是由一系列的設(shè)計輸出物組成的。物料流方面的設(shè)計輸出物一般包括智能工廠整體規(guī)劃設(shè)計圖樣、倉庫布局規(guī)劃設(shè)計圖樣、廠房及生產(chǎn)車間布局規(guī)劃設(shè)計圖樣、生產(chǎn)線布局規(guī)劃設(shè)計圖樣、物流路徑規(guī)劃設(shè)計圖樣、生產(chǎn)線布局規(guī)劃設(shè)計圖樣、生產(chǎn)設(shè)備選型及技術(shù)要求清單、倉儲設(shè)備選型及技術(shù)要求清單、物流設(shè)備選型及技術(shù)要求清單、人員配置清單等；信息流方面的設(shè)計輸出物一般包括智能工廠信息化建設(shè)藍圖、信息化架構(gòu)、各模塊信息化流程、信息化硬件選型及技術(shù)要求清單等。

經(jīng)過多次迭代優(yōu)化后，智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案的合理性、適用性和實用性水平都將得到較大的提升，智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案也將更加科學(xué)和完善。在此基礎(chǔ)上，整理出智能工廠規(guī)劃設(shè)計方案的各類設(shè)計輸出物，智能工廠規(guī)劃設(shè)計工作才算完成。

智能生產(chǎn)線

結(jié)語