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1、制造业生产异常的形成、现状及处理方法流程一、引言企业的管理包括正常情况的维持和异常情况的处置管理，而 异常情况的发生及延迟解决不仅造成企业经营成本的上升，而且也影 响企业的长远发展。异常管理的实施和完善在很大程度上保证了企业 更好地满足客户，提升公司经营绩效，最大限度地降低了异常给企业 带来的损失。随着市场竞争的日益激烈，现代制造企业需要不断提高 对不确定性因素的快速反应和处理能力，以维持和提高企业综合竞争 力。在理想状态下，所有生产任务都将按照工序的详细生产计划顺利 平滑完成。但是在实际生产过程中，由于生产任务品种多、批量小和 质量要求高等特点，致使生产过程环境的复杂性大大提高，容易引起 生
2、产异常。当前，制造企业面对的不确定性因素越来越多，这些因素 包括企业内部条件变化的不确定性和企业外部环境变化的不确定性 两大方面。对于大多制造企业来说，车间生产过程的复杂性和不可预 测性导致物料异常、设备异常、人员变更、生产计划变更和紧急任务 插入等异常情况时有发生。车间异常事件的发生时常会造成生产停工 甚至长时间停产，从而影响企业生产任务的执行和产品质量及订单交 货期。因此，现代制造企业迫切需要一种对车间生产异常事件进行有 效管理的实时管理系统，以实现对生产异常事件的监控、采集、传递、 预警、处置、评价等一体化集成运行，从而提高企业对异常事件的快 速反应和处理能力。目前国内外的专家和学者已经
3、对车间现场的生产 异常事件进行了不少的研究和探讨，其中主要包括以下三个方面。（一）车间生产设备异常事件管理的研究现状 车间现场的生产设备是企业进行生产活动的主要生产因素之 一，对于制造企业来说，对其车间生产设备异常事件进行有效的管理 与监控以保证生产设备的正常运行显得尤为重要。东南大学陈丽娟等 人以电厂为背景，提出了 MES 系统数据仓库的双层体系结构，给出 了电厂MES系统数据仓库的概念模型和数据模型，并介绍了 MES系 统数据仓库在电厂设备故障预报警方面的应用。（二）车间生产过程中质量异常事件管理的研究现状 车间生产过程中质量异常事件管理是产品质量管理的重要环节，也是产品质量管理方面问题的
4、主要来源之一。目前国内外许多专 家和学者对车间生产过程中质量异常事件的管理和监管进行了大量 的 研究， 已经取得了 许多有价值的 研 究 成 果 。 如 ： ShankarChakraborty、DigantaTah提出了一种咨询决策支持系统，该系 统能帮助收集质量统计数据，并能对其进行分析，从而能实现与质量 相关的决策支持。（三）生产异常管理趋势 当前，国内外已有不少专家和学者在车间生产现场信息管理和监控方面进行了大量的研究，并取得了可喜的成果。近年来，随着 计算机技术、网络技术的迅速发展和先进的制造思想的提出， MES 得到了长足的发展，结合 MES 等先进管理思想和理念对车间生产现 场经
5、常出现的生产异常事件进行有效管理，提升企业的快速反应能力 已经成为一种新的发展趋势。目前，这些研究成果为车间生产过程信息的管理和监控能力 的提升提供了有力的支持，本文旨在构建一种能支持生产异常事件信 息的动态采集、实时传递、快速处理和综合查询分析的车间 （生产 过程）生产异常事件实时管理系统。二、生产异常的形成与类型（一）生产异常的形成 生产管理是公司经营管理的重点，是达成企业经营宗旨和盈 利目标的重要途径。生产管理一般包括三个部分：生产组织活动、生 产计划活动和生产控制活动。通过不断优化生产管理系统，企业可以 达成这样一种生产方式，它技术和经济上具备可行性、物质和环境条 件所允许，能够迅速调
6、整在生产过程中发生的各种关系，使之符合所 制定的产能计划的需求，从而实现生产活动的目标，保证产品质量可 靠、产量交期让客户满意。正常的生产程序下，所产出的成品，均会呈现稳定的分布情 形，然而，经过长时间的生产过程，难免会产生一些不良品。造成不 良品的原因，一种是机遇性原因，是不可避免的，也是无法控制的； 另一种是非机遇性原因，又称异常原因，属于人为因素，它会对我们 的生产和品质产生严重的影响，所以必须采取有效的管理和预防措施 进行异常分析和处理，唯有如此，才能保证持续地大规模生产和取得 长期的持续改善。车间现场管理是在生产第一线进行的综合管理，就是要把生 产活动中的五个要素，即人、设备工装、加
7、工方法、材料物资和信息 有机协调地组织起来，以保证优质、高效、低耗、均衡、安全地进行 生产。车间现场管理是通过现场的生产管理者来进行的。产品生产过 程由一系列生产环节组成，一般包含加工制造过程、检验过程、运输 过程和停歇过程等。不论由于何种原因造成的产品生产过程的中断， 均属停歇过程。在生产现场，这种停歇过程多被称为生产异常，管理 人员每天、每时都要进行有效的协调，以消除生产活动中的障碍，发 掘生产中的潜力，完成生产任务。异常问题处理得好坏，不仅直接影 响产品的质量，而且还涉及整个车间乃至整个企业生产的有效性及经 济性。异常多数是指事物向不好的方向发展。生产异常是指因生产 流程、作业方法、机器
8、设备、研发设计、材料等因素而造成的生产线 上不合格品数量上升或生产效能下降的情况，是生产过程中造成的进 度延迟或生产停工现象，它会造成生产浪费，并严重影响企业的生产 能力。如果生产过程处于异常波动时，我们称之为生产工序处于失控 状态。本文所指的生产异常是指造成制造部门停工、生产进度延迟、 造成制程品质的影响等情形，由此造成的无效工时，亦称为异常工时。 按照工业工程方法进行生产异常处理的流程大致为：了解实际生产状 况，取样分析结果，以文字表达在异常联络单上经部门主管核实后， 通知制造生产部门和品质管理部门处理结果。而当生产发生异常时， 一般都是从处理流程、异常工时计算和责任处理三大内容来进行考虑
9、 以便制定适时的应对办法。（二）生产异常的主要类型对异常事件的分类管理是车间生产异常事件管理和预警的基 础。由于企业性质及生产类型不同，对生产异常的分类侧重点也不尽 相同，如有的企业将制程异常视为主要的生产异常，而有的企业则将 计划、物料、品质等异常视为主要生产异常。产品生产制造过程中， 由于人、设备、材料、质量、工艺、技术等的不稳定性，容易产生缺 料、设备异常、材料异常等情况。按实际生产过程造成生产异常的原 因不同可以将生产异常分为五种主要类型，包括计划异常、物料异常、 设备异常、制程品质异常、设计工艺异常、水电异常等，以便找到及 时判断异常产生的标准、依据和处理方法。生产车间经常出现的生产
10、 异常主要包括设备故障、实际进度提前或滞后以及紧急任务插入等。 而这些异常均能导致任务的计划进度发生改变，为使任务满足交货期 要求或提高设备利用率，必须对这些异常扰动事件做出正确处理。对 异常的排除应从如表-1 所示的几个方面着手。三、生产异常的现状分析生产线上的设备、工艺、环境、操作人员以及所加工零部件 的材料等因素一个或多个发生变化时，系统故障就发生了。（一）生产的正常波动与异常波动由一些偶然性生产因素产生的质量波动现象称为正常波动。 偶然性生产因素是指在产品生产中经常对质量起作用的因素，例如生 产设备受外面影响引起的微小震动，工人在生产操作过程中的微小的 技术变化，不均匀的材料硬度，生产
11、刀具的正常磨损，生产工艺参数 随时间的微小变化等。这些偶然性变化对产品质量影响很小，而且其 质量波动现象是随机的，没有规律的，在技术上很难消除，在生产中 难以预测并査明。如果生产过程中处于正常波动时，我们称此生产工 序处于受控状态。由系统性生产因素（异常的因素）产生的质量波动 现象称为异常波动。例如生产设备调整不恰当，夹具定位不准，员工 操作违反作业规程，材料牌号与要求生产的产品不符，外界环境变化 较大不利于生产等。这些系统性生产因素的变化对产品质量影响很大 但是，这些系统性因素在一定时间、一定条件下，其变化是有规律可 循的，并通过一些检测手段可以测量的，能够采取一定的有效措施避 免和消除或减
12、少其影响的，使生产工序处于可控制状态。（二） 生产现场管理方面存在着许多问题 例如：生产常用报表的数据收集、传送仍采用人工方式，易 造成资料的准确性和及时性的缺陷；管理人员对现场生产状况掌握不 够及时或不够准确；生产异常处理的单据 （如制程异常联络单）需 人工跑单作业，效率低下；设备损失工时偏高，生产效率低；产品不 良率、报废率有待降低，单位产品成本还较大；随着客户对产品质量、 交期、弹性的要求越来越高，生产现场现有管理模式渐渐不能满足客 户需求。（三）生产异常的处置过度依赖于经验判断 信息滞后导致管理人员桌台摆放的往往是昨天或更早时间的 汇报单和异常处理申请。从信息论的观点来看，过程的各种参
13、数检测 数据和表观现象是系统内部的各种反应表现出来的 “ 信息 ”。由于生产过程的异常诊断长期以来都是依赖熟练操作人员的 经验进行的，操作人员在长期生产实践中，积累了大量丰富的异常诊 断经验。然而，最困难的是获取和整理那些仅存于专家头脑中，遇不 同状况能随机应变的知识，即专家自己尚未进行过条理性组织的启发 性知识。典型的如&Idquo;遇到什么现象，采取什么措施”的知 识，这些知识本身可能是不完备的，甚至不同专家的知识有相互矛盾 的地方，但它们对实际问题的求解却非常有效。（四）传统处理方式不能适应现代制造业生产的要求 车间生产异常事件的处理往往需要各个部门之
14、间的通力协作， 传统制造企业异常事件的处理是按照从车间生产异常事件发生到异 常事件处理结束的串行方式进行管理的，整个处理过程中的信息流主 要依靠传统的人工、电话、报表等信息传递方式，这种方式采集和传 递效率低、信息出错率高、汇总分析能力差、速度慢且易失真，难以 及时做到部门的有效协调，使得相关管理人员不能及时、准确地响应 异常事件，容易造成资源浪费和内部矛盾，严重降低企业生产效率和 利润率，更难以及时做出处理并对生产异常事件进行有效的预测与防 控，甚至在操作人员或管理人员拿到数据报表时情况可能就已对生产 造成了新的影响。五） 现实中缺乏异常事件处理的信息化智能化平台当车间生产异常事件发生时，由
15、于缺少一个支持异常事件处 理的信息化平台，管理人员与生产现场事件处理人员和操作工人之间 难以实时地进行信息交互和业务协同，以致难以对异常事件及时做出 响应和快速制定出有效解决方案。信息、报表数据滞后，导致企业反 应迟钝，无法及时避免和应对错误。信息不能共享，各部门之间缺乏 及时必要的沟通，各自为政，极易造成&Idquo;信息孤岛”,并 且造成许多工作的重复进行。企业要提高综合竞争力，需要突破异常 事件信息传递的瓶颈，需要一个支持异常事件信息快速传递的系统应 用到日常生产实际中。（六）降低生产异常成本及其损失的使命要求 制造过程中的异常具有不确定性、不稳定、随机发生和异常种类多等特点
16、。由于生产异常，如质量异常造成的返工、返修、报废 等质量成本上升；设备故障之后的维修费用增加；异常的发生消耗了 有效的生产时间；组织内异常处理速度慢，导致现场在制品减少；设 备故障、物料短缺、质量问题等都会造成部分工序暂停或生产计划变 更，进而造成现场在制品增多、在制库存积压等等，这些都会给企业 带来不同程度的经济损失，降低企业效益。因此，避免、减少和缩短 生产异常的发生，就是相应提高了时间和资源的利用率，提高了企业 的生产力和经济效益，对于创建环境友好型和资源节约型社会具有普 遍意义。（七）大数据时代为解决生产异常提供了智力支持 由于车间现场的复杂性和许多不可预测的影响因素，生产及 其装配过程中各环节都可能会出现导致生产中断的异常现象，这些异 常影响了整个车间乃至企业的生产效益，针对企业因订单改变、物料 供应短缺等原因造成物料加工中断，进而导致生产计划滚动和重排而 出现停滞的现象。而一旦车间发生异常事件，管理人员及高层领导又 往往不能在第一时间准确、及时地撷取
