制造企业能否实现WCM水准？

根据哈佛商学院 Steven C. Wheelwright 和 Robert H. Hayes 的定义，达到世界级制造 (WCM) 水平的企业应该投资于工艺改进、开发了创新设备、关注整个制造基础设施的集成，并将产品设计与制造工艺关联。

因此，准备好位于行业先进地位并宣称达到 WCM 水平的制造企业有一些共同特点：他们投资于集成系统和共享数据程序。

本文探讨了什么是世界级制造，它是如何分阶段实现的，以及向自动化迁移的重要性。

本文将探讨下列内容：

• 世界级制造的定义。
• 达到世界级制造水平。
• 与线缆制造的相关性。
• 专用软件如何助力制造企业达到世界级工厂水平。

简介

20 世纪 80 年代，西方国家的学者和制造企业将目光投向日本制造业的奇迹。具体来说，是日本制造业的低成本、高质量和低库存。当时，日本产品成功进入西方市场，被视为世界级产品。

世界级制造的定义

1985 年 1 月，哈佛商学院的 Steven C. Wheelwright 和 Robert H. Hayes 在《哈佛商业评论》上发表了一篇影响巨大的文章《通过制造竞争》。该文章针对制造在企业中发挥的战略作用，提出了四个演变阶段。 

在前三个阶段，制造的作用从不妨碍组织发挥竞争优势（第 1 阶段），发展为可以支持企业的增长和发展愿景（第 3 阶段）。从第 1 阶段迁移到第 3 阶段被视为“制造的自我修复”。

第 4 阶段为达到世界级制造 (WCM) 水平奠定了基础。要从第 3 阶段转变到第 4 阶段，需要“在转型方向和转型深度方面都付出更大的努力”。

进入第 4 阶段后，就“需要改变组织其他部门对制造的看法以及他们与制造互动的方式”。第 4 阶段的制造运营将“重点关注自动化以提升工艺精度和产品质量”，而不仅仅是降低成本。

第 4 阶段企业的管理层有可靠的技术骨干，了解产品、市场和流程如何相互作用，以及如何管理各个职能之间的相互作用。可以从四个维度检验公司对制造在第 4 阶段所能带来的竞争优势的态度：

• 对工艺改进的投资
• 创新设备的开发
• 对整个制造基础设施集成的关注
• 产品设计与制造工艺设计之间的关联

达到第 4 阶段的企业具有以下特征：

• 客户忠诚度——卓越的制造绩效带来的结果。
• 员工完全控制其工艺，有更大的灵活性来运行若干台不同机器，管理物料流，并可视化地执行工单交付。
• 故障更少。
• 保证提供可制造的设计。
• 制定战略时，制造领导层的地位同样重要。

达到世界级制造水平

20 世纪 80 年代的大部分时间，人们都在关注中层管理人员和操作员可用来改善控制，找出不合格并做出反应的车间工具。例如，1982 年，一位制造业研究员兼作家 Richard J Schonberger 发表了他对日本制造企业成功原因的观察结果。他强调，不应“仅仅统计数字”，而是要提供数据，通过质问了解问题的根本原因。

Schonberger 在他的“良好制造管理”原则中总结道，良好的管理是明确负责制造的人员应该做什么，并确认他们能够出色地完成。最终，这是达到 WCM 水平的基础。此外，他认为将密切相关的制造、营销、采购和设计策略整合成一个统一策略是关键的推动因素。

集成系统和共享数据

在整个 20 世纪 70 年代和 80 年代，随着财务、物料需求规划和计算机辅助设计等需求的发展，各种业务流程的计算机化开始变得越来越受欢迎。生产机器也变得越来越精密，并开始由计算机控制。但是，这些机器本质上仍是独立的，因为它们不相互通信或共享公共数据。

1987 年，Thomas G. Gunn 出版了一本名为《通过制造实现竞争优势——成为世界级制造企业》的书籍，该书为正在发展的各种系统相关技术定义了标准术语，展示了这些技术如何或将如何集成，并将这些技术统称为计算机集成制造 (CIM)。

CIM 取决于产品和工艺设计、规划和控制以及制造工艺。这三个流程各自的构成元素如下：

• 产品和工艺设计——产品设计（CAD 和 CAE）、工艺设计（CAPP 和 CNC/NC）、成组技术、工程控制（文件发布、变更控制、配置管理）。
• 规划和控制——生产和物料规划与调度（MRP、DRP、看板）。成本管理、制造规划和支持（模拟和优化、预防性维护）。
• 制造工艺——生产设备（NC/CNC/DNC、FMS、成组技术/单元）、物料处理（机器人、AGV）、质量和过程控制（PLC、SPC、设备）。

这些流程与数据库管理系统中的过程数据相关联以传递信息。借此，制造企业可定义、收集、储存、操作和传达数据以形成信息。

采用相关业务职能都可访问和使用的共享数据，并基于集成系统运营制造设施，这是实现 21 世纪 WCM 战略的核心。

世界级制造水平与线缆制造的相关性

用来描述世界级制造的多个示例集中于少数几个行业：

• 汽车
• 计算机制造
• 家用电器
• 家庭娱乐设备

一直以来，此类最终产品大多都需要手工组装组件，这些组件可能内部制造，也可能从第三方采购。

多个示例有个共同的侧重点，那就是都想简化多技能员工操作的工作单元的布局和流程，并使用简单的控制措施来管理库存，例如，看板就是一个常用的工作流程管理方法。当工作流程管理融合了员工参与和监督后，就为达到世界级建立了基础。在过去几十年中，随着机器人和自动化的不断进步，技术在生产中发挥的作用也越来越大。

线缆制造并非易事

线缆制造工厂由一系列离散、复杂且通常昂贵的制造工艺组成，每个工艺都有特定的技术特性，因为一个工艺的产出构成了下一个工艺的输入之一，所以这些技术特性是相互关联的。

管理有关数据和工艺限制时，应保证设计方案可实现，工艺过程合规，可以记录所需数据以实现完整的可追溯性，并能以尽可能少的浪费满足质量参数，这些要求表明线缆制造过程错综复杂，并容易出现各种问题。

建立线缆工厂是为了制造特定类型的产品，包括光学、数据、低压、中压和高压产品。有些工厂会使用专用生产单元来生产这些类型的产品，也有些会使用共享生产工艺。无论如何，工厂里面的职能架构一般都大同小异，通常会有财务、IT、销售、营销、线缆设计、工艺设计、采购、生产、质量、仓储和发货。

每种线缆和设施类型都有对应的规格标准、机器能力要求和限制条件。这种数据集互相影响，十分复杂，可以通过专业线缆设计和工艺设计系统（如 CableBuilder）进行有效管理。

多年来，计算机化的发展形成了自动化孤岛，因为来自纸质系统、设计表、工作卡、操作员黑皮书、工艺表、轴具票证和检查报告的数据流和记录无法有效联动。面对海量且无法访问的数据，管理人员可能无法进行有效管理，而通信的人工性质又可能会造成延迟。这些因素叠加，导致效率低下，并且容易出现差错和不合格。要解决这些问题，必须组建一支经验丰富、技术熟练的工作小组，这是非常有必要的，因为大部分知识并不是业务部门直接掌握的。

材料成本通常占线缆生产总成本的 70% 至 80%，这很可能会成为问题，尤其在很容易因产品不合格而浪费原材料的情况下。因此，在投资线缆工厂的任何系统之前，必须确认该系统是否有助于材料和质量的管控，这一点，是投资决策的大前提。

要为生产管理和工程部门提供必要数据，来识别和解决问题，就必须提供统计过程控制的设备，来记录产品尺寸和所有废料和废弃物。与制造有关的大部分数据基础设施都是孤立的，通常需要人工操作，这是一个根本性的弱点，如果不加以解决，企业最多只能停留在上述 Wheelwright 和 Hayes 模型的第 3 阶段。

Gunn 提出的三个 CIM 流程（产品和工艺设计、规划和控制以及制造工艺及其子过程）必须集成运行，利用产品和过程参数的单一数据源来实现 WCM 绩效。子过程是否需要使用复杂软件（例如有限生产调度）则取决于生产的产品和取得的效益。

获取数据的具体方法（包括操作员输入、从 PLC 和设备获取、条形码扫描或上述方法的组合）应纳入企业制造战略；这会影响到所有固定资产的采购政策。

生产管理人员和生产操作员的关键职责之一是充分利用昂贵的固定资产。因此，与停机时间、过程速度与计划速度、良好生产与不良生产比例有关的数据对于监控和管理资产生产率至关重要。

为企业提供集成的基础设施，以促进 Schonberger 所强调的“良好制造管理”和“员工参与”，这对于实现 WCM 非常重要。这反过来又能助力确认他所列出的所有支持性人员能获得解决问题和提高绩效所需的信息。使制造工人能够迅速有效地履行职责的系统是实现 WCM 的关键。

线缆企业通过这种 CIM 方法，可以有助于实现从 Wheelwright 和 Hayes 提出的成熟度矩阵的第 3 阶段到第 4 阶段的转变。

已确定的四个维度将成为检验公司对竞争优势态度的试金石：

• 对工艺改进的投资
• 创新设备的开发
• 对整个制造基础设施集成的关注
• 产品设计与制造工艺设计之间的关联

之后，线缆企业将处于这样的水平：

• 客户因其优异的制造水平而购买其产品。
• 员工完全控制其工艺并能游刃有余地运行若干台不同机器，管理物料流，并可视化地执行工单交付。
• 故障很少发生。
• 保证设计方案可在制造中落地。
• 制造领导层在制定战略时拥有同等权重。

对于线缆企业来说，WCM 是可以实现的，绝不是遥不可及的梦想。

为何选择 CableBuilder 和 CableMES？

控制和灵活性

实施可定制的灵活线缆设计和报价软件解决方案（例如 CableBuilder Enterprise）可有助于确认按工厂的具体要求进行量身定制。此外，设计、报价、制造和 QA 模块之间的模块化许可有助于确认线缆企业拥有与其日常流程契合的系统。

CableBuilder 的灵活性和强大功能使工程师和设计师掌握控制权。因此，工程师和制造部门在制造工艺开始之前就了解制造线缆需要什么。

CableBuilder 有助于应用实时数据准确地创建设计和进行成本计算，有助于减少甚至避免定价过高或过低。可微调单个设计的假设条件，让最终客户了解不同的假设会产生的影响，如材料或工艺路线改变。

在相关设计中进行批量更新的功能带来了额外的好处，CableBuilder Enterprise 的“一次设计，全球制造”功能也是如此。

当采用专为线缆制造业设计的 CableMES 时，就可实现更显著的效益和卓越的控制能力。

订单执行功能是指 CableMES 将管控工厂中所有生产订单的进度，涵盖从原材料到成品的所有阶段。这组复杂的任务需要考虑许多因素，但巨大的挑战在于长度的管理。

没有 MES 的线缆工厂也有自己的订单执行管理方法，可能是纸质系统，也可能是自有解决方案。但是，无论工厂目前采用何种解决方案，引入 CableMES 的目的都有助于改善订单执行流程，以确认是否：

• 按时交货
• 减少生产长度过短
• 减少在制品 (WIP)
• 减少浪费

提升产品质量

CableBuilder Enterprise 系统可提供完整的功能，助力创建和维护设计、报价、质量记录和个性化规则的制造模拟，使工程师和设计师能够：

• 在一套系统中就能够准确地设计和报价，无需多种设计工具。
• 可快速轻松地进行产品设计的大规模更新。
• 还可将技术报告和数据表链接到客户报价，助力保障对客户问询的快速和完整响应。

通过在易用的系统中预配置设置和自动规则，可轻松快速地创建准确的设计，从而加快设计过程。

技术细节和产品数据表可根据国际设计标准设置和自动化生成，不需要离线制作这些内容。此外，产品手册可根据产品类型进行设置，不需要使用外部公司来制作手册。

提升的效率反过来又直接影响响应客户的速度。加快响应速度有助于建立更好的客户关系，这意义巨大。

CableMES 能真正助力线缆企业实现产品质量优化，并节省材料、时间和成本。

CableMES 提供单一信息存储库，能存储相关质量检查记录，且具有完整的审计跟踪功能，有助于妥善保护线缆企业的声誉。质量保证模块让用户能够系统地跟踪和审核生产质量，管理不合格品，并生成测试证书。

随着竞争加剧，利润率已经很微薄，如果又因为返工或延迟交货罚款而导致销售成本增加，这对线缆企业来说是难以承受的。而且，如果没有 MES，生产团队几乎难以及时发现不合格问题，等他们发现时，往往为时已晚：可能已经到了后道工艺，甚至产品都已经离开了工厂。

如果客户对供应商丧失信心，不再信任他们可以满足合同要求，则可会造成代价高昂的长期影响。

结合不合格警报，CableMES 的 WIP 优先级排定功能可让工厂将精力集中在时间紧迫的高附加值产品的生产上，并快速识别产能瓶颈、设备运维滞后、未充分利用的资源和隐藏的潜在产能。CableMES 还可确认相关轮班的权责明确，实现连续交接。

CableMES 带来的质量效益：

• 通过 CableBuilder Enterprise 自动生成质量计划
• 不合格品的完全可追溯性
• 质量记录自动化
• 实时警报和历史趋势
• 相关轮班的权责明确

CableMES 批量管理订单

生产调度员将合并生产类似产品的订单，以尽可能提高效率，延长机器运行时间，减少启动和工单切换浪费。

为了提高产量，生产控制员还可以将生产订单分配给不同的机器。在某些情况下，机器操作员将自行决定如何优化批量生产订单的调度，以提高机器运行效率。

CableMES 提供有关必需工具，确认只有高质量的产品方可通过工厂检查。

与 CableBuilder 集成后，CableMES 可控制生产阶段的质量计划。需要测试/检查的相关参数以及上下公差，将在正确的时间以正确的频率自动显示给操作员。而与 AVEVA 系统平台集成后，如果机器上的设备具有相关功能，则可以自动获取质量计划结果。通过 CableMES，可确认有关流程的质量计划保持一致，并通过合理方法收集质量计划数据。

此外，与 CableBuilder 集成后，CableMES 让机器操作员能够直接查看特定机器所制造产品的最新制造指令卡。这意味着操作员将始终了解在其机器上生产的产品的最新技术信息。

线缆制造时会使用许多不同类型和等级的材料。特定材料通常专用于特定产品，不能互换。

CableMES 了解每个阶段所需的物料清单，并对输入的物料进行条码扫描，因此可助力大幅减少甚至避免错用物料。

通过集成制造和互联数据实现稳健的业务战略

CableBuilder Enterprise 可集成到多种 ERP 系统中，包括行业中专业的 SAP、Oracle、Aptean Metals 和 CableERP 以及更多的小众部署和定制系统。根据主机系统的功能和客户的要求，可使用不同的方法进行集成。

通过与 ERP 系统集成，CableMES 可收集生产的每根线缆的过程警报数据，同时会记录每个过程警报对应的存储轴具的开始和结束长度。还可配置过程警报，使其自动判定不符合质量计划。

CableMES 具有操作员检查功能，允许操作员手动报告疑似不合格的线缆长度，以及质量计划和过程警报发现的缺陷。

有了 CableMES，可以助力立即识别不良产品，并隔离含有不良质量产品的轴具。后续流程将无法再使用隔离的轴具。由此，不良产品被阻挡，大大减少其进入到工厂的后续流程，进而节省了额外的加工和材料成本，并大幅降低了将劣质产品交付给客户的可能性。

CableBuilder Enterprise——适于线缆设计、报价和成本计算

从初始概念设计到直接向 ERP 系统提供完整物料清单，该过程涉及复杂的线缆设计数据管理，为了助力线缆行业简化这种数据管理需求，CableBuilder Enterprise 应运而生。

CableBuilder Enterprise 让线缆企业能够通过设计、客户报价、订购、生产、质量保证和 ERP 系统等典型工作流里程碑连续管理线缆产品数据。通过高效处理产品数据，确认整个线缆生命周期的连续性和数据完整性，可显著提高生产效率。

CableBuilder Enterprise 是一款功能丰富的应用程序，可助力您减少设计和维护时间，生成专业的 3D/2D 图纸、数据表和目录，改进工作指令卡，助力减少返工和废料。

CableBuilder Enterprise 是模块化软件，根据功能进行分段。灵活性是这款软件的一大关键优势。您可部署核心设计模块，并根据需要和需求灵活引入其他模块。

CableMES——用于管理整个线缆生产过程的专业制造执行系统

CableMES 是专门为线缆制造业设计的制造执行系统 (MES)，可切实助力您加快实现投资回报。它可助力提高工厂产量，改善产品质量，减少库存并确认准时交货。

关键优势包括：

• 通过精确的生产订单有效管理资源，系统将考虑客户订单日期、长度、库存可用性和制造生产能力。
• 通过条形码跟踪库存的移动和可用性，以提供可见性，并助力确认按位置或货品进行准确的库存管理，协助实现从原材料到发运产品的全过程追溯。
• 根据生产的长度和消耗的材料跟踪生产进度。
• 可从测试设备自动获取测试数据并标记不合格品。
• 用户可以构建反映其职责范围的机器控制面板，从一个屏幕上实时管理生产问题。
• 监测实时和长期整体设备效能 (OEE)。

总结和关键要点

制造所包含的这三个不同流程（产品和工艺设计、规划和控制以及制造工艺）有很多必须整合的元素，所需产品和流程参数都必须使用单一数据源。

提供单一数据源有助于及时有效地履行职责，访问准确数据可协助解决问题并提高效率和生产率。

采用相关业务职能都可访问和使用的共享数据，并基于集成系统运营制造设施，这是实现 21 世纪世界级制造水平战略的核心。

通过实施线缆设计和报价软件以及线缆专用的 MES 系统，可以出色地执行订单、高效地管理材料并助力提升产品质量，从而有助于增加竞争优势和世界级制造水平。

智能工厂软件解决方案，助力实现世界级制造水平：