Что такое дискретное производство? Определенное руководство по моделям и методам

В огромной экосистеме промышленного производства слова используются как взаимозаменяемые, что приводит к путанице среди заинтересованных сторон, инвесторов и даже операционных менеджеров. Тем не менее, есть одна разница, которая является самой важной: разрыв между производством отдельных физических объектов и разработкой смесей. Значение дискретного производства В основе первого лежит тип производства, ориентированный на создание отдельных предметов.

Посмотрите на свой офис или дом: почти все, что вы видите - ваш смартфон, эргономичное кресло, автомобиль на дороге, даже электронные устройства вроде кофеварки, - является готовым продуктом дискретного производства. Это метод производства, характеризующийся выпуском отдельных единиц, которые можно пересчитать, потрогать и, что самое главное, разобрать на составные части.

В этом руководстве вы найдете подробное описание дискретного производства. Мы не ограничимся простыми определениями, а обсудим сложные операционные модели, важность спецификации материалов (BOM), технологическую инфраструктуру, необходимую для ее поддержки, и чем она принципиально отличается от технологического производства.

Что такое дискретное производство? Определение и основные характеристики

В своей простейшей форме дискретное производство означает производство отдельных продуктов. Слово “дискретный” означает “отдельный” или “отдельный”. В отличие от производителей технологических процессов, которые имеют дело с формулами, рецептами и объемными количествами (такими как литры краски или тонны природного газа), дискретное производство имеет дело со счетными единицами.

Правило “дотронься и посчитай”

Самый простой лакмусовый тест для такого типа производственного процесса - это счетность. Если вы производите продукцию, которая измеряется в единицах - 100 двигателей, 500 смартфонов, 50 крыльев самолета, - значит, вы работаете в дискретных отраслях производства. Это твердые продукты, состоящие из отдельных частей, которые можно распознать.

Основные характеристики

1. Сборка на основе компонентов:

Процесс дискретного производства - это, по сути, процесс сборки. Он подразумевает сборку различных сырьевых материалов (сталь, пластик) и отдельных компонентов (двигатели, печатные платы) и их соединение. Окончательная сборка осуществляется с помощью ряда последовательных шагов: сварки, болтов, винтов и склеивания.

2. Обратимость (Разборка):

Обратимость - это характеристика, которая отличает дискретное и процессное производство. Когда вы собираете велосипед - классический пример дискретного производства - и допускаете ошибку, вы можете открутить колеса, разобрать раму и руль. Отдельные части не теряют своей идентичности после завершения работы над изделием. В отличие от этого, вы не можете “разложить” торт на составляющие.

3. Высокая сложность Сводная ведомость материалов (BOM):

Дискретное производство основано на многоуровневых ведомостях материалов. Готовое изделие (родительское) состоит из подузлов (дочерних), которые состоят из отдельных компонентов, состоящих из сырья. Ключевая задача дискретного сектора - управление иерархией, историей пересмотра и взаимозависимостью этих компонентов.

4. Ориентированность на маршруты и операции:

Производство определяется “маршрутом”. Это карта, которая сообщает цеху, что деталь A должна попасть на станок с ЧПУ, затем на станцию удаления заусенцев, затем в покрасочную камеру и, наконец, на сборочный конвейер. Отслеживание перемещения этих деталей по производственным операциям очень важно.

Дискретное и технологическое производство: Сравнительный анализ

Для того чтобы получить реальное представление об операционных потребностях дискретного производства, необходимо сравнить его с аналогами Технологическое производство.

Технологические процессы широко распространены в пищевой, фармацевтической, химической и нефтегазовой промышленности. Производство в этих отраслях представляет собой “рецепт” или “формулу”. После завершения производственного процесса отдельные ингредиенты не могут быть отозваны.

Несмотря на то, что обе компании нацелены на эффективное производство товаров, их логика, требования к программному обеспечению и стратегии управления противоположны друг другу.

Матрица сравнения

Разрыв в программном обеспечении

Из-за этих различий универсальная ERP-система вряд ли может быть применима к обеим компаниям.

• Дискретные ERP В центре внимания - логика цепочки поставок, планирование сборки и интеграция САПР.
• Технологические ERP уделять особое внимание масштабированию партий, управлению потенцией, датировке срока годности и управлению весом улова (когда один товар может весить иначе, чем другой).

Серая зона: Навигация по гибридным производственным моделям

Реальный мир не всегда проводит черно-белую линию между дискретными и процессными решениями. Многие современные предприятия работают в режиме Гибридное производство среда, где обе методологии сосуществуют под одной крышей.

Рассмотрим производителя напитков.

1. Жидкость (процесс): Газировка производится путем соединения воды, сахара, газировки и ароматизаторов. Это не что иное, как технологический процесс. В нем задействованы рецепты, чаны и трубы.
2. Бутылка (дискретная): Как только жидкость попадает на линию розлива, работа меняется. Бутылка, крышка, этикетка и картонная упаковка - это отдельные единицы. Акт розлива 10 000 бутылок - это дискретный процесс, включающий высокоскоростную сборку и упаковку.

Задача менеджмента:

Известно, что гибридное производство сложно контролировать. Стандартная “технологическая ERP”, возможно, отлично справится с чанами для смешивания, но, возможно, не сможет отслеживать запасы крышек для бутылок или график обслуживания этикетировочной машины. И наоборот, “дискретная ERP” может отслеживать бутылки, но не учитывать степень порчи жидких ингредиентов.

Специальные программные уровни “второго уровня” или продвинутые модули ERP, которые часто используют эффективные гибридные производители, способны “переключать модальности”, то есть рассматривать первую половину фабрики как непрерывный процесс, а вторую - как дискретную сборочную линию.

Производственные модели дискретного производства: Объяснение моделей MTS, MTO, ATO и ETO

Дискретное производство - это не единое целое. Сложность продукции, изменчивость покупательского спроса и уровень кастомизации, предлагаемый клиенту, - вот ключевые моменты, которые диктуют стратегию, которую примет компания. Эти стратегии обычно подразделяются на четыре основные модели производства.

1. Изготовление на складе (MTS)

• Модель: Продукция производится в соответствии с прогнозами спроса и хранится на складе до получения заказа от клиента.
• Идеально подходит для: Стандартизированная продукция большого объема с предсказуемым спросом (например, бытовая электроника, игрушки, стандартный крепеж).
• Ключевая метрика: Точность прогноза. Если прогноз неверен, у вас будут либо мертвые запасы (избыточные запасы), либо складские запасы (упущенная выгода).
• Рабочий процесс: Производство запускается на основе уровня “страховочного запаса” или прогноза продаж, а не конкретного заказа клиента.

2. Изготовление на заказ (MTO)

• Модель: Производство начинается только после получения подтвержденного заказа клиента.
• Идеально подходит для: Продукты с высокой стоимостью или особыми возможностями настройки (например, автомобили класса люкс, специализированное медицинское оборудование).
• Ключевая метрика: Время ожидания. Клиент готов ждать, но производитель должен сократить время ожидания, чтобы оставаться конкурентоспособным.
• Рабочий процесс: Запасы хранятся в виде сырья. Триггером является заказ на продажу.

3. Сборка под заказ (ATO)

• Модель: Гибридный подход. Производитель производит предварительную сборку узлов (MTS), а затем собирает конечный продукт после получения заказа клиента.
• Идеально подходит для: Компьютеры (где вы выбираете оперативную память и жесткий диск), автомобили (выбираете цвет и отделку).
• Ключевое преимущество: Это сочетание кастомизации MTS и MTO. Продукт, который считается “заказным”, может быть отгружен за несколько дней, а не месяцев, поскольку ключевые детали уже есть на полке.

4. Инженер на заказ (ETO)

• Модель: Продукт не существует до тех пор, пока его не закажет клиент. Это процесс, который требует специального проектирования и дизайна до начала производства.
• Идеально подходит для: Масштабные инфраструктурные проекты, сложное промышленное оборудование, оборонные заказы, прототипы.
• Ключевая задача: Оценка стоимости. Поскольку продукт не был создан ранее, оценка необходимых материалов и трудозатрат - это большой риск.
• Рабочий процесс: Процесс начинается с инженерного отдела, а не с производственного цеха. BOM создается динамически по мере реализации проекта.

Основной рабочий процесс: Сводная ведомость материалов (BOM) и общие отрасли промышленности

Если дискретное производство содержит последовательность ДНК, то это Сводная ведомость материалов (BOM).

BOM - это не просто список ингредиентов; это иерархическая структура, определяющая продукт. Комплексная спецификация включает в себя:

• Номера деталей: Уникальные идентификаторы для каждого винта, провода и панели.
• Количества: Точное количество, необходимое для каждой единицы.
• Уровни:
  • Уровень 0: Готовый товар (например, велосипед).
  • Уровень 1: Основные узлы (руль в сборе, колеса в сборе, рама).
  • Уровень 2: Компоненты узлов (спицы, обода, шины, грипсы, тормозные рычаги).
• Статус пересмотра: Какая версия дизайна находится в производстве в настоящее время.

Критическая роль ECN (Инженерные изменения Уведомления)

В дискретном производстве продукты эволюционируют. Инженеры находят лучший материал, или поставщик прекращает выпуск конкретной микросхемы. Официальная процедура изменения спецификации известна как ECN. ECN - это очень важный вопрос, которым нужно управлять: когда инженерная команда вносит изменения в чертеж, а цех продолжает использовать старую спецификацию, результатом становится брак, переделки и потеря денег.

Распространенные отрасли, в которых используется дискретное производство

Хотя практически любой физический объект может рассматриваться как подкатегория этого зонтика, некоторые отрасли промышленности являются так называемыми “мощными пользователями” дискретных методологий из-за их чрезвычайной структурной сложности и высоких нормативных требований:

1. Автомобиль: Архетипичная дискретная индустрия. Современный автомобиль состоит из более чем 30 000 различных компонентов, включая микроскопические датчики и огромные блоки двигателей. Высшая степень дискретного управления в этом случае - координация глобальных цепочек поставок для обеспечения Только в срок (JIT) и Просто в последовательности (JIS). Это гарантирует, что дверная панель определенного цвета поступит на сборочную станцию именно в то время, когда конкретное шасси будет проходить через линию, что снижает затраты на инвентаризацию на месте.
2. Аэрокосмическая и оборонная промышленность: Этот сектор работает с высокосложными малосерийными моделями (часто ETO или MTO). Помимо сборки, абсолютными требованиями являются прослеживаемость. Все болты и закрылки крыла из композитных материалов должны иметь “цифровое свидетельство о рождении”. В случае отказа какого-либо компонента во время полета дискретные системы должны позволять следователям отследить конкретную деталь до ее теплового номера сырья и техника, который калибровал крутящий момент.
3. Высокие технологии и электроника: Характеризуется массивными спецификациями и невероятно коротким жизненным циклом продукции. Основной проблемой в этой отрасли является контроль над устаревание компонентов и “тактовая частота”. Поскольку вкусы потребителей меняются за считанные месяцы, производители дискретных процессоров должны быть достаточно проворными, чтобы очищать старые детали Rev A и добавлять процессоры Rev B в производственную линию, не останавливая ее и не производя огромных списаний.
4. Промышленное оборудование: Создание роботов, станков с ЧПУ и специализированного оборудования, которое обеспечивает работу других заводов. Как правило, это Инженер на заказ (ETO) среда, в которой этапы проектирования и производства пересекаются. Успех зависит от бесшовной интеграции PLM (Product Lifecycle Management - управление жизненным циклом изделия) и цеха, гарантирующей, что пользовательские инженерные изменения будут отражены в инструкциях по сборке в режиме реального времени.

Стратегические преимущества: Зачем оптимизировать дискретное производство?

Зачем вкладывать миллионы долларов в ERP, автоматизированные линии и консультантов, чтобы оптимизировать свои дискретные процессы? Конкурентные преимущества дискретного производства трудно имитировать, поскольку, будучи оптимизированными, они обеспечивают конкурентные преимущества.

1. Высокая степень контроля затрат

В процессе производства трудно точно сказать, сколько электроэнергии ушло на один конкретный галлон краски. В дискретном производстве вы можете отслеживать затраты до копейки. Вы знаете, что на продукт A ушло 14 минут труда, 12 винтов по $0,05 за штуку и 30 минут машинного времени. Такие подробные данные позволяют разрабатывать точные стратегии ценообразования и анализировать маржу.

2. Ловкость и Персонализация (Массовая персонализация)

Потребители в современном мире стремятся к индивидуальным продуктам. Оптимизация дискретного производства позволяет достичь “массовой кастомизации” - производства персонализированных продуктов с почти массовой эффективностью. С помощью моделей ATO завод может выпускать 1000 вариантов продукции на одной линии без значительных простоев.

3. Прослеживаемость и соответствие

В таких отраслях, как производство медицинского оборудования или автомобилестроение, безопасность не может быть поставлена под угрозу. С помощью систем дискретного производства можно обеспечить сквозную прослеживаемость. Можно отсканировать серийный номер готового кардиостимулятора и просмотреть полную историю всех конденсаторов в нем, узнать, кто его изготовил и когда он был протестирован. Это необходимо для соблюдения нормативных требований и эффективной работы с отзывами продукции.

4. Сокращение отходов (принципы бережливого производства)

Бережливое производство (Производственная система Toyota) зародилось в дискретном производстве. Благодаря разделению деталей отходы (Muda) легче обнаружить. Если вы видите кучу инвентаря, лежащую между двумя станциями, это видимые отходы. Дискретные среды лучше поддаются аудиту для улучшения процессов, чем замкнутые системы трубопроводов в обрабатывающих отраслях.

Оперативные проблемы управления дискретными средами высокой сложности

Несмотря на все преимущества, дискретное производство таит в себе множество минных полей. Сам факт наличия множества движущихся частей, как в прямом, так и в переносном смысле, делает его склонным к сбоям в любой момент, которые могут остановить всю операцию.

• Цепочка поставок Волатильность: Дискретный продукт готов настолько, насколько готова его наименее готовая часть. Вы можете поставлять 99% деталей для сборки автомобиля, но без рулевого колеса вы не сможете осуществить поставку. Такая зависимость от сотен поставщиков делает цепочку поставок слабой.
• Затраты на простой: На высокоскоростной сборочной линии каждая секунда на счету. Если ломается датчик или застревает конвейер, это не только стоимость ремонта, но и тысячи единиц продукции, которые не будут произведены в этот час.
• Качество Последовательность: В отличие от чана с химическими веществами, которые являются однородными, каждый отдельный блок на дискретной линии собирается индивидуально. Это создает риск человеческой ошибки или расхождения компонентов. Выключатель может работать на блоке #500, но выйти из строя на блоке #501.

Масштабирование эффективности с помощью OMCH: Прецизионные компоненты для высокоскоростной сборки

Качество компонентов, управляющих сборочной линией, напрямую связано с надежностью сборочной линии в условиях высоких ставок дискретного производства. Если выходит из строя один датчик приближения или колеблется источник питания, это приводит к незапланированным простоям, браку и пропуску сроков поставки. Именно здесь стратегия использования компонентов превращается из детали закупки в конкурентное преимущество.

ОМЧ зарекомендовала себя как незаменимый помощник для производителей, которые борются с этими сложностями. Компания OMCH, основанная в 1986 году, является не только поставщиком, но и полноценным производителем средств промышленной автоматизации и низковольтной электротехнической продукции. В случае с производителем дискретной продукции сотрудничество с OMCH позволяет решить три болевые точки производства:

1. Снижение сложности закупок (единый магазин):

Производители дискретной техники часто сталкиваются с фрагментарными цепочками поставок, приобретая датчики у одного поставщика, а пневматику - у другого. Компания OMCH предлагает обширный портфель из более чем 3 000 моделей, Охватывая все: от индуктивные и фотоэлектрические датчики на импульсные источники питания, выключатели и пневматические компоненты. Эта возможность “все в одном” упрощает управление спецификацией материалов (BOM) и консолидирует списки поставщиков, оптимизируя процесс закупок.

2. Обеспечение надежности линии:

Предотвращение дефектов важно в отрасли, где обратимость может быть достигнута, но с большими затратами. OMCH располагает модернизированной 8 000 кв. м завод с 7 производственных линий Это означает, что все компоненты производятся в соответствии с высокими международными стандартами. Имея такие сертификаты, как CE, RoHS и ISO9001, OMCH предлагает аппаратную уверенность, необходимую для работы высокоскоростных сборочных линий без опасений, что компоненты могут выйти из строя.

3. Глобальная поддержка бережливых операций:

Компания OMCH удовлетворяет потребности производителей по всему миру в соответствии с принципом "точно в срок" (JIT), а ее клиентская база насчитывает более 72,000 и присутствие в более чем 100 стран. Они посвящены Оперативное реагирование 24/7 и эффективное управление запасами, чтобы независимо от того, работаете ли вы по модели MTO или MTS, элементы автоматизации, необходимые для поддержания линии в рабочем состоянии, никогда не оставались на складе.

Благодаря использованию промышленных систем управления и электрических компонентов, предлагаемых компанией OMCH, производители дискретной продукции получают возможность укрепить “нервную систему” своего производственного цеха, чтобы физическое оборудование могло идти в ногу с цифровым планированием.

Технологический стек: Основные функции ERP и внедрение

Производителям дискретной продукции необходим мощный технологический стек, чтобы справиться с вышеупомянутой сложностью. Современные спецификации и уровни запасов не могут быть обработаны с помощью электронных таблиц Excel. Цифровая основа производителя дискретной продукции - это Планирование ресурсов предприятия (ERP) Система, часто поддерживаемая Система управления производством (МЧС).

Однако не все ERP созданы одинаковыми. При выборе программного обеспечения для дискретного производства нельзя отказываться от некоторых функций:

1. Конечная Вместимость Планирование (FCS)

Стандартное планирование предполагает, что у вас бесконечные возможности. FCS смотрит на реальность: “У вас только 3 станка с ЧПУ и 2 сварщика”. Она планирует производство на основе фактический Ограничения в цехах, предотвращение узких мест до их возникновения.

2. Инженерные изменения Управление (ECM)

Программное обеспечение должно обрабатывать контроль версий. Когда спецификация изменяется с Rev A на Rev B, система должна запускать рабочие процессы:

• Прекратите покупать старые детали.
• Используйте имеющиеся запасы старых деталей (датирование эффективности).
• Обновите рабочие инструкции для сборщиков.

3. Планирование потребностей в материалах (MRP II)

Это и есть калькулятор. Он смотрит на основной производственный график (то, что вы хотите изготовить) и спецификацию (то, что нужно для изготовления) и точно указывает закупщикам, что и когда нужно купить. В дискретном производстве выбор времени очень важен для минимизации денежных средств, связанных с запасами.

4. Управление цехом (SFC)

Эта функция отслеживает состояние производства в режиме реального времени. С помощью штрих-кодов или радиометок она фиксирует время входа рабочего на рабочее место и время выхода с него. Эта информация необходима для определения реальной стоимости труда и предоставления клиентам правильных сроков поставки.

5. Управление жизненным циклом продукта (PLM) Интеграция

В случае с производителями ETO и MTO фаза проектирования включается в срок выполнения заказа. Сочетание программного обеспечения CAD/PLM с ERP гарантирует, что как только инженер утвердит проект, спецификация будет автоматически отправлена в отдел закупок, и не будет ошибок при вводе данных вручную.

Будущее дискретного производства: Интеграция Индустрии 4.0 и ИИ

Времена “тупых” сборочных линий прошли. Что такое дискретная автоматизация в современную эпоху? Это Индустрия 4.0, которая в настоящее время масштабно трансформирует дискретное производство. Слияние физического производства и цифровых технологий, движимое дискретная автоматизация, В настоящее время формируются “умные фабрики”, где центральное место занимают аналитика данных и искусственный интеллект.

1. Сайт Интернет вещей (IoT)

Станки оснащаются датчиками, которые передают данные в режиме реального времени. Это означает, что в дискретной среде станок с ЧПУ может сообщить ERP-системе, что сверло затупилось и требует замены, прежде чем оно сломается и повредит деталь. Таким образом, техническое обслуживание переходит от “реактивного” (чинить, когда сломается) к “предиктивному”.”

2. Искусственный интеллект (ИИ) в Обеспечение качества

Визуальный контроль утомителен и подвержен человеческим ошибкам. В настоящее время для сканирования изделий на сборочной линии используются системы компьютерного зрения на основе искусственного интеллекта. Эти системы способны за миллисекунды выявить микроскопические царапины или отсутствующие винты, что гарантирует контроль качества 100% без остановки линии.

3. Цифровые близнецы

Цифровой двойник - это компьютерная симуляция физического продукта или даже производственной линии.

• Двойник продукта: Инженеры могут смоделировать работу автомобильного двигателя под воздействием тепла еще до того, как будет отлит один кусок металла.
• Производство Twin: Менеджеры могут смоделировать эффект от добавления нового робота на линию. Увеличит ли он пропускную способность или просто создаст узкое место на упаковочной станции? Такая возможность моделирования позволяет проводить оптимизацию без риска.

4. Аддитивное производство (3D-печать)

Хотя 3D-печать начиналась как инструмент для создания прототипов, она переходит в реальное производство для дискретного изготовления. Она позволяет создавать геометрии, которые невозможны при традиционной механической обработке. Кроме того, она позволяет достичь конечной цели - создать полностью индивидуальный продукт по цене серийного.

5. Подключенная цепочка поставок

Дискретное производство в будущем выходит за пределы завода. Интеграция блокчейна и облачных технологий позволяет производителям иметь представление о запасах своих поставщиков. Если у поставщика закончились запасы стали, искусственный интеллект производителя может автоматически перенаправить заказы альтернативному поставщику, и процесс дискретной сборки не будет пропущен.

Заключение

Дискретное производство - двигатель современной экономики, ответственный за инструменты, транспортные средства и устройства, которые определяют нашу повседневную жизнь. Основная идея - собрать отдельные компоненты в единое целое - проста, но сам процесс представляет собой какофонию сложной логистики, инжиниринга и управления данными.

Компании, которые одержат победу в условиях перехода отрасли на крупносерийное и мелкосерийное производство и внедрения новых технологий искусственного интеллекта и IoT, будут теми, кто овладеет основами: надежной спецификацией, сильной стратегией цепочки поставок и способностью адаптировать свои производственные модели к постоянно меняющимся потребностям рынка.