数字化，赋能机械装备行业“专精特新”

2021 年 7 月 30 日，政治局会议首次将发展“专精特新”中小企业上升至国家层面。相关政策有望降低中小企业的创新成本，促进中小企业步入发展的快车道，尤其是长期专注于中高端制造细分领域、有望突破关键核心技术的“小巨人”企业。“专精特新”并非是新名词，早在2012年这一概念便被提出。

根据工信部公布的三批专精特新企业名单，共评选出4762家企业，通过匹配共筛选出298家A股上市公司，其中机械设备71家，占比24%。政策支持专精特新“小巨人”，机械设备为第一大行业。

“专精特新”政策旨在培育具有“专业化、精细化、特色化、新颖化”特征的中小企业。机械装备制造业作为“专精特新”政策支持的第一大行业，主要是通过对金属材料物理形状的改变，和其它零部件组装成为产品。机械制造业涉及的工业领域主要有机械设备、汽车、造船、飞行器、机车、日用器具等。

机械装备制造业的4个特点

1、根据客户要求进行生产，产品工艺经常变更，生产计划变动频繁；

2、多品种、小批量的生产，生产方式以订单为主，市场预测为辅；

3、生产过程主要为机加工、再把各个部件装配起来，装配是关键，加工设备众多；

4、半成品、外购件较多，频繁的出入库，要求BOM及库存的精确度较高。

机械装备制造业的3大管理难点

• 市场竞争激烈，产品个性化需求越来越多，客户要求的交货时间越来越短；

• 生产计划受市场影响大，多品种、小批量的生产模式导致计划管理任务重，计划准确性不高，市场难预测。

• 机械制造业生产模式主要是离散为主、流程为辅、装配为重点。产品生产形式表现为多品种、小批量，存在插单情况，对生产过程的协同要求很高；

• 边研发、边生产，存在项目制造生产模式，产品的生产变更频繁，直接影响了生产成本的管控，特别是项目制核算成本的生产模式，数据的准确性直接影响了项目的成本和企业的盈利；

• 产品生产流程长、质量管控点多，难及时发现问题和缺陷，所以对生产过程和质量的控制能力直接关系到生产效率和产品的质量。

• 机械装备行业产品结构清晰明确，但产品配置复杂，BOM层次多，导致生产订单的下达和现场工序的管理复杂；

• 生产现场物料和物流的管理、线边仓的管控是重点，半成品、外购件较多，对库存精确度要求较高；

• 原材料、半成品、产成品频繁出入库，物料的上料、下料、防呆防错是提高生产效率和产品质量的关键。

机械装备制造业的2大数字化需求

机械装备企业需根据市场和客户需求进行产品的设计、制造和准时交付，而生产过程中存在生产工位比较分散、工艺路线不固定、资源分配随机等问题，所以对资源的优化利用和合理安排至关重要。需充分考虑市场、供应链、制造现场和客户等因素，编制科学的生产计划，同时为更好的利用资源，需及时反馈生产现场的信息，为生产决策提供支持。

生产过程中数据的采集、实时统计分析对生产效率、质量控制等都非常重要。对线边仓的管控，物料需要及时补充，可以随时叫料；对设备故障、工艺异常、质量报警信息需要快速处理、记录和分析；充分利用条码和设备数据采集，减少人工录入数据操作。

机械装备制造业的数字化规划

机械装备制造业的数字化建设需从三方面做起，首先需从做好企业的计划源头开始，二是加强生产管理的精细化管控，三是在现场管理过程中进行全方位的数字化落地。只有贯穿企业的生产计划、生产管理、现场管控等全方位的数字化建设，才能更高效的实现企业的“专业化”设计、“精细化”管理、“特色化”的产品以及业务“新模式”的创新。

机械装备制造业也需根据市场预测、销售计划、客户订单等制定合理的主生产计划，制订主生产计划需综合考虑库存信息，并与关键资源的能力计划进行平衡，按照面向订单、面向库存、面向装配的生产策略，以及物料的紧缺性等因素，规划物料的计划策略（MPS/MRP）。

物料需求计划的制订需综合考虑库存信息，并与能力需求计划进行平衡，保证各部门计划互相协调，避免出现缺料情况，通过物料替代、定单取消、定单交期提前/推迟等各项建议，解决紧急插单、订单变更问题，通过多版本MPS/MRP模拟运算结合能力平衡计算，可以从不同角度检查生产计划、外购外协计划制定得合理性，择其优者而用之。

通过MPS/MRP计划对各企业的生产作业进行统一协调，各个产品、零部件根据MPS/MRP生产计划的安排和工艺路线的要求，通过APS的细排产，确定开工的先后顺序及他们在不同车间的开工、完成时间，并通过甘特图的方式进行直观调整，最后通过MES系统去执行计划。实现上下游车间之间/工序之间、供应商与企业之间、企业与客户之间计划的紧密协调。

如青岛奥德精密器械有限公司（以下简称“奥德”），一家主要从事压缩气压棒生产的机械制造企业。应用金蝶云·星空ERP的计划与MES一体化平台，实现计划与生产执行环节实时打通，计划指令及生产实绩信息实时共享，PMC安排生产计划后，生产任务实时下达至车间，车间班组长通过移动PAD即可实时查看生产任务信息，结合生产车间人员、产线情况，实时安排任务并下达至各班组、工序，实时高效指示现场操作人员执行生产，确保现场按照实际客户需求执行生产，避免随意安排生产引起的订单延误、在制品堆积，大幅提升了计划遵守率，实现订单准确、及时交付。

面对多变的市场环境，企业要对客户需求做出快速反应。因此紧急插单在机械制造企业就变得非常普遍了。紧急插单往往会打乱现有的生产节奏，如果不能对各种影响因素进行必要的权衡，必然会对原有计划产生较大冲击，稍有不慎就会产生重大损失。如何既可以减小对现有计划的冲击又可以快速响应市场需求，是机械制造企业在数字化建设过程中必须要考虑的问题。

金蝶云·星空提供的计划系统，支持“专精特新”企业的ETO/MTO/MTS计划和生产模式，通过预留功能，支持插单、选单计算，支持分层计划。从新接到销售订单出发，到选单运算，不干扰已计算的销售订单。接到紧急订单，做插单运算，按需求优先级抢占已计算的销售订单预留物料。集中计划支持和满足制造企业集团集中接单、统一计划、多工厂协调生产的业务运作需求，可解决组织内及组织间的计划协同。

机械装备制造业生产管控过程主要有三种模式，ETO(按设计生产)、MTO(按订单生产)、MTS（按库存生产）。各种模式生产过程中，都要基于以下内容进行生产协同管控的数字化建设。

根据客户的要求进行产品设计，同时为了保证按时交付，设计和生产也需要进行高效协同。边设计、边生产，实现E-BOM到P-BOM的集成。变更需要在系统中实现，根据设计和生产规划进行快速模拟报价。同时生产过程中的工序管理和产能管理是关键，直接影响到生产成本的管控，车间的质量管理、库存管理、工装模具管理、车间作业调度等都是核心关注的内容。另外，对设备在客户现场的安装和调试，需进行统一的项目管理和跟踪，以提高对成本的管控能力。

需要对原材料和关键物料进行合理库存管控，结合预测和安全库存，做到用最低的库存水平同时满足客户的交期需求。生产过程注重ECN（工程变更）的管理，另外订单的变更和插单管理也是频繁的，对车间作业的调度、缺料分析、例外处理等。

机械装备企业部分产品是根据市场需求，提供了标准的产品，所以计划/预测的准确性是关键，需要根据市场需求进行生产均衡与市场波动的协同。部分产品和原料会做安全库存，通过均衡分析，达到用最小的库存，同时满足客户的需求。

机械装备制造企业根据生产计划的下达和任务指令的下发，进行生产的过程管理。所以对现场进行多方面管控也提出了更高的要求，如下图所示：

原材料、半成品、产成品的条码化/RFID管控是机械装备行业生产数字化过程中提高生产效率的关键之一。通过条码化管控，为生产的备料、加工、装配、检验全过程高效管控、追溯提供了支撑。

通过加工工艺、加工程序、物料的条码化/RFID管控，实现了加工过程的防呆防错。通过任务看板、ESOP、图纸可视化、设备状态提示，实现生产过程的可视化管理；通过在制品的开工、报工、转移和进度跟踪实现了对生产进度的管控。

通过对自动化设备联网及状态监测，实现了对加工数据的实时采集和设备的实时监控，可实现预防性维护；通过设备和智能终端设备的集成，可实现ANDON呼叫和异常管理，进而实现生产过程的数字化、可视化、透明化，为企业提质、降本、增效、赋能。

同样是青岛奥德，通过数字化车间的建设，帮助奥德实现生产过程可视化、透明化，为生产管理人员提供全面的资源信息和数据，改进生产制造过程，构建了灵活响应客户需求、合理生产安排调度的能力，达到提质、增效、降本的目的。

·  通过运用RFID自动感应，实现了奥德数据的准确高效传递。

奥德平均每天生产50-60个工单/批次产品，日均组装20000只成品，原始手工汇报及条码打印、扫码汇报的方式，一方面数据搜集实时性欠缺，无法实时了解生产进度、品质等状况，另一方面，纸质单据打印及现场操作人员汇报工作量大，影响整体生产效率，尤其纸质单据打印的方式，平均每年需投入数十万打印纸成本，结合奥德实际情况，在生产现场应用RFID自动感应技术，在领料、开工、完工、成品入库等各个环节安装RFID读写器，自动获取关键物料信息、订单完工信息、入库信息，实现自动生产汇报、入库等操作，操作简单快捷，生产数据实时反馈，有效解决了事后补单据，进度、库存无法实时掌控、等待发货的问题，大量减少了生产汇报、纸质单据打印工作量。

·  多重防呆防错，保障奥德产品品质

应用MES系统ESOP功能，图纸、作业指导书信息实时传递至生产现场，操作人员在智慧终端实时查看匹配当前产品型号、工序的产品图纸、作业指导书，实现指示文件的实时无纸化传递，精确指示现场操作人员执行操作，避免因为图纸等信息不及时、不准确引起的品质问题。

物料配送至生产现场的过程中，通过读取RFID标签自动获取关键物料信息，系统自动校验物料型号、数量是否与当前生产订单匹配，若不匹配进行报错提示，有效避免因用错料导致的生产停滞、生产品质等问题。

·   ANDON呼叫，实现奥德生产现场的异常实时反馈和高效处理

生产现场的异常情况是影响生产连续稳定运行，导致生产停滞的主要原因，异常无法及时处理将极大影响生产效率、品质。为了保障生产现场异常状况得到高效处理，应用MES系统安灯功能，当生产现场出现异常时，操作人员在工位旁智慧终端上实时进行异常事件反馈，ANDON消息触发生产现场三色灯报警以定位异常发生位置，同时管理人员办公室异常看板实时呈现异常呼叫信息，并以不同颜色区分异常紧急程度，管理人员看到异常信息及时到生产现场进行处理，处理完成后进行ANDON关闭，实现生产现场异常闭环处理，保证异常状况可以高效解决，减少因异常引起的等待、损失。

·  生产过程透明化，保障了奥德的灵活生产调度

奥德每日生产数量大、节拍快，先前“黑箱”管理模式无法实时了解生产进度、设备状态、质量情况等实时生产状况信息，生产管理人员无法灵活调节生产保证以最小的库存、最短的交期交付产品。本次项目通过电子看板的应用，在来料区、生产车间、成品库、车间调度室布置电子看板，通过发料计划、异常、产量趋势、工序进度、成品入库等看板，实现生产现场透明化，生产状况一目了然，管理人员结合实际情况进行灵活生产调度，如根据产量趋势情况灵活安排半成品的生产计划、是否加班等，保障产品能够准时交付给客户。

随着国家对“专精特新”企业支持的力度越来越大，相信不久的将来，机械装备工业整体基础能力不强的局面一定会被突破，而机械设备和整机产品的性能、质量、品牌信誉会越来越高，制约我国机械工业，特别是高端机械装备创新发展和转型升级的瓶颈将会被打破。未来5-10年，通过数字化建设提升我国机械工业基础能力和整体发展水平，夯实工业发展基础，这也是我国“专精特新”政策提出的方向和目标。