模块化生产模式在工厂持续发展过程中的应用研究

时间：2024-08-31

高理远

(上海机电股份有限公司，上海 200135)

0 前言

传统化石能源电站设备生产企业在经历了21世纪初火电市场大爆发时代，产能大幅度扩张之后，又面临当前中国积极推进碳达峰、碳中和的大环境。尤其是近年来光伏、风电等新能源技术的兴起，对传统化石能源的替代趋势已经不可避免。国内火电设备市场不可避免地面临需求急剧降温，竞争日趋激烈的局面。

随着市场的波动，所有的电站行业主流生产厂家都面临产能快速攀升之后又缩减产能的困局。在销售规模的高速增长的背后，企业的生产模式、管理水平却没有随着产能规模的大幅增长而相应调整、提高。走到今天，在竞争日趋激烈的环境下，电站行业各主流生产厂家又面临着压缩产能的任务。如何巩固既有的市场地位？如何寻找新的增长空间？如何克服持续走高的人力资源成本，实现持续快速的发展？这些都是传统化石能源企业亟须解决的问题。

市场情况并不以企业的意志所转变，这就需要企业从外部和内部同时着力，寻找持续发展的路径。就外部而言，积极利用现有的技术，寻找市场上新的应用场景，通过一定的市场转型来寻找新的订单。就内部而言，还可以通过改进企业生产组织模式，将传统的单件小批量生产模式向柔性化较强的模块化生产模式进行转变，以提升企业的可持续发展能力。

本文着重探讨了企业改进生产组织模式的路径，为传统能源电站设备生产企业寻找可持续发展的路径。

1 单件小批生产模式介绍

生产模式是指企业生产管理、生产计划、组织落实运作的模式。企业的生产模式必须立足本企业的实际情况并结合市场环境和竞争对手的变化，这不仅关系整个生产供应链的正常运转，而且关系到整个企业的兴衰成败。

单件小批生产是典型的订货型生产，一般而言，大部分电站设备生产厂的生产均为单件小批生产模式。

2 单件小批生产模式形成的原因以及存在的问题

由于电站设备的技术始终处在日新月异的过程中。从新中国成立初期到20世纪80年代的技术水平相比今天，还不够成熟。在当时的背景下，每套产品都必须单独研究、设计，在不断的生产中摸索，创新，精工细作，创造品牌。但是，走到今天，当电站产品的技术已经相当成熟，形成系列，且产量已经是当年的几十倍时，原有的“大而全，一件产品一套图纸”的生产模式已经不利于工厂的长期发展，对于产品初期的投标报价，中期制造成本的降低、核算，生产管理，外包协作均有不利的影响，导致了目前制造成本缺乏有效控制、计划执行力度不够、抗风险能力缺乏等一系列问题。

随着产量大规模的上升，企业生产管理水平、装备能力没有相应地上台阶，导致了企业生产场地空前紧张、大型装备缺乏，产量、质量和交货期存在差距，员工思想也还没有及时转变，主要体现在如下几个方面：

(1)生产柔性不够，导致产品满足交货期存在差距。

由于单件小批量产品的零部件都是一件一图，因此在生产过程中，通用性和可调度性较差。生产过程中，遇到的问题又是多种多样，有质量问题、有各零部件采购进厂的进度匹配问题等。产品零部件通用性差、可调度性差，就会导致生产实际进度和生产计划之间始终存在差异，无形中拉长生产周期，给按时交货带来较大的难度。

尤其是一些短周期的紧急产品，BOM清单上每项物资都需单独采购，这给工厂满足交货期带来了更大的难度。

(2)制造成本缺乏有效控制。

同样的原因，由于单件小批量产品的零部件都是一件一图，给供应链管理也带来了较大的难度，一方面是无法通过大批量的采购和外协来降低采购价格。另一方面，生产周期难以缩短，库存周期较长，也给存货周转次数的提升带来难度，这会降低资金使用效率，增加工厂的运行成本。

(3)生产质量难以持续提高。

由于每台产品虽然结构大同小异，但是大部分零部件都有差异，这导致供应商以及车间每次制造一台产品都需要消化图纸，每件产品都是新产品。这就给生产控制质量带来了难度，车间生产质量难以持续提高。

以上这些在企业快速发展中出现的问题，在严峻的外部市场环境下，造成了许多工厂所面临的不利局面：新增订单开始减少，中标价格又由于激烈竞争呈下降趋势；工厂现金流比较紧张；降本压力更加突出；产能扩张受到约束等。

3 模块化生产的内涵和优势分析

根据以上分析，本文认为可以采用模块化生产，逐步向精细化管理靠拢的方式，逐步改进单件小批量的生产模式。

模块化生产即是将产品原有的多样化的零件以部件的形式结合在一起。以面向组装的设计理念，基于产品部件的相似性、通用性，设计出通用的、标准化的模块，从而降低产品内部零件的多样性，减少零部件的总数，降低生产线的组装成本和组装时间。

采用模块化生产方式可以抵御风险，降低成本，提高柔性生产的能力。

经过近20年火电设备大发展，各电站设备的生产厂家已经具备产品的模块化设计能力。传统产品完全可以被分解为一个个功能模块，或相互之间各自被分解成一个个功能模块，技术部门在设计中可利用模块的相似性来减少产品结构和制造结构的变化，最终借助模块的选择和模块间的组合实现产品的多样性，加快产品的生产节奏，控制产品成本。

以最常见的封头为例，一个封头的工艺流程如图1所示。

图1 封头加工工艺流程

一个封头生产有13个生产节点，涉及采购、质保2个职能部门、车间3个、外协厂1个，其原材料采购、仓储周期不少于4个月。若将封头按照模块化、通用化进行设计，可使封头的生产不再进入产品生产的关键路径，各产品之间封头可以相互调配，大幅度降低产品的生产周期并提高生产柔性。

通过多年的政策扶持，各生产厂家已经培育了一批稳定的、专业的模块供应商和分包商，且它们彼此竞争，正不断优化供应链。

以ERP系统为代表的信息系统的建立成为可靠的信息流通渠道。通过搭建信息网络平台，实现信息共享，空间、时间距离被打破，客户的个性化需要、供应链信息能得到快速响应(如图2所示)。

图2 ERP系统信息网络平台

与传统的生产模式相比，模块化生产模式优势明显。

资源整合形成合力。模块化生产突破了单个企业的限制，在更大范围内实现资源整合，各个模块制造商和模块整合商为了在竞争中取胜，都专注于提高各自模块的核心竞争力，集中力量，不断提高产品质量、缩短制造周期。

显著降低成本。传统的柔性生产模式往往是通过设备来提升生产能力，但是，由于所加工的零件存在差异，其规模、经济水平不可能比加工完全标准化的零件高，而且，由于这些高度自动化的设备本身的投资成本就非常高昂，分摊到单个产品中后，产品的成本仍然不会低。在模块化生产方式下，产品的成本能得到显著的控制。模块产品成为关注的重点，而产品的制造过程则被放到了关注的次要位置，简化了生产环节，降低了零部件成本，从而降低了产品的整体成本。

市场化更为彻底。在柔性生产模式下，由于生产流程的特点，如果要进行客户个性化的设计，往往会极大地增加企业成本;在模块化生产模式下，大量设计都是所谓的“模块化操作”，即分离、替代、增加、归纳等，不会或者只会少量增加企业成本。客户的需要上升为产品价值链的开端，这种需要首先传到模块组合企业的设计部门，设计部门根据客户的需要量身定做产品，再分解到各个模块供应商分别制造，产品价值链的整个过程都有客户参与，从而客户的个性化需要能够得到及时、彻底的体现。因此，在以客户价值最大化为导向的今天，模块化生产能更全面地反映客户个性化的需要，在竞争中占据有利地位。

模块化生产模式可使企业达到精益生产的目标，从而提升产能、提升效益，尤其是在当前外部经济环境复杂多变的情况下，勤练内功，逐步向精细化管理靠拢，提高管理水平，有极其重要的意义。

模块化生产模式及时制造，减少生产停滞和生产浪费，向零缺陷、零库存的精细化管理目标迈进。以改善基础管理为手段，通过逐步改善基础管理来实现成本控制、科学考核，为勤劳、优秀的员工创造更高的效益，从而提高员工的劳动积极性，最终达到提高企业产能的积极效果。

提升计划管理水平。提高企业内部技术保障力度，进行产品分类管理、职责落实到人，完善工装、设备保养。逐步完善供应链体系，实现网上共享材料、外协加工件信息，以加强生产计划的科学性、及时性和系统性。企业也可以立足现有产地和设备，优化制造场地配置，进一步整合和优化工艺流程，使整体硬件能力得以提升。

现场科学管理。通过 “6S”现场管理减少安全隐患，加快现场场地周转和工作效率，从而进一步提高生产能力，提高现场管理水平。

抵抗风险。应对当前不可避免的新能源替代大趋势，通过模块化生产，实现对风险的控制也是向精细化生产靠拢的必要条件之一。应对风险的关键在于适应市场变化的要求。市场经济中，变化是常态、是主流，在经济危机早已向实体经济蔓延的今天，企业更要以科学发展的观念牢固树立风险意识，将项目风险控制的关口前移，制定详细的抗风险措施和项目调整应急预案，主动做好应变工作也是十分重要的。