在競爭日益激烈的市場環境下，準時化生產(Just In Time，JIT)的理念已為國內外眾多企業普遍接受和倡導。然而，傳統的JIT方式是從豐田汽車公司規模生產的實踐中總結出來的，其理想的生產環境是大批量、重復性生產，與目前多品種、小批量的市場環境大不相同，直接套用顯然不適宜，也不可能取得成功。
要使先進的管理理念成功運用于新的市場環境，必須進行“創新的應用”。將看板技術與信息系統相結合，是目前國內研究和應用的新熱點，國外研究者也對JIT生產方式中的看板技術進行了大量研究；豐田生產方式不適合于多品種小批量生產。但在這些文獻研究中鮮有對多品種、小批量看板方式的深入研究。
本文提出了一種基于可視化看板技術的解決方案，用于解決JIT方式在多品種、小批量生產中的適用性問題。
1 傳統看板用于多品種、小批量生產的弊端
傳統JIT生產方式是從豐田汽車公司規模生產的實踐中總結出來的，以紙質看板為手段、以需求為驅動的“拉動”式生產方式，用于多品種、小批量產品的生產，存在諸多弊端。
1)傳統看板手段的落后，不利于信息管理。傳統看板采用紙質看板，其數據無法直接傳遞給計算機信息系統，不利于信息的處理，導致計劃與預測能力不足。
2)對小批量生產，難以實現傳統的拉動方式。由于批量小、工序周期短，末道工序尚未開始生產，首道工序已完成整個批量的生產，因此現場若無同品種的上批次在制品保留，則無法形成“需求拉動”式的生產。
若要用傳統看板方式實現小批量的“連續的”拉動生產，就必須在生產現場保留各個品種產品的物料和在制品，這樣就造成了大量堆積。故大多數企業的小批量訂單式生產，仍主要采用推式生產方式，即生產指令下達到每道工序，但如此又無法實現及時的按需生產。
3)多品種頻繁交替生產時，傳統看板頻繁切換容易出錯，并且看板的保管也是個問題。對于有些產品，生產一次后間隔很長時間才會再次生產，看板的保管和使用比較麻煩。
4)缺乏對全局看板信息的掌握，無法提供全面的、實時的生產現場看板流程和各工序看板狀態的整體描述，在品種、批次頻繁切換的生產環境下容易出現混亂。
2 實現多品種、小批量JIT生產的解決方案
2.1 可視化看板系統的應用場景
可視化看板系統由信息系統、電子看板和條形碼掃描輸入終端組成。其中的信息系統是融合了精益生產方式的ERP系統，在此基礎上新增了可視化看板模塊。
以電子產品為例，圖1為可視化看板系統在生產現場的應用場景。
圖1 以電子產品生產為例的可視化看板系統應用場景圖
2.2 可視化看板系統運行流程
適用于多品種、小批量訂單生產的可視化看板系統的運行流程如圖2所示，圖中陰影部分為ERP系統中的MRPⅡ投產順序計劃模塊。
以圖1中SMT工序的電子看板為例，其運行流程如下。
1)由MRP-Ⅱ生成自制件(PWBA板)的“投產順序計劃”，安排1周的多品種投產順序和數量。
2)采用可視化看板技術，進行該工序的看板排程，安排工序作業順序。
3)生成新的“空”生產看板(Production Kanban，PK)，通過電子看板下達到工序現場；掃描主件PCB條形碼，開始生產，此時看板狀態為“在制”。
4)當規定數量的制品生產完成，掃描條形碼，則該枚看板的狀態變為“滿”。
5)當“滿”看板枚數達到規定數量時，該看板的生產暫停，直到有新的、補充“空”看板下達才再次起動該看板的生產。與傳統看板不同的是，此時系統可以根據看板排程的順序，接著下達另一訂單的“空”看板，起動其生產。
圖2 可視化電子看板運行流程圖
6)當后道工序“取走”物料，此時若該訂單的總量尚未完成，則自動發行補充數量的新“空”看板；若已完成，則該生產看板的循環全部“結束”，接下來按照排程下達另一訂單的新“空”看板。
7)若后道工序出現異常情況導致對物料的消耗暫停時，看板狀態始終為“滿”，則不會有該物料的新“空”生產看板下達，生產暫停，從而避免了現場在制品的堆積。
工序間取料看板(Withdrawing Kanban，WK)的主要作用是領用補充物料時指示取貨的地點和數量。它通常可以被反復使用，并且取料過程可以不占用工序內時間，因此，可視化看板系統中取料看板的形式仍可以采用打印的、帶條形碼的紙質看板，按照傳統方式運行流轉。當然也可以采用基于RFID的電子看板。
2.3 可視化看板系統的關鍵技術
所謂可視化看板，是采用可視化技術，能實現電子看板的可視化排程管理和看板狀態管理的“信息化”看板，并可以通過看板的狀態直觀地看到零部件和產品的庫存量。可視化看板將精益生產管理與ERP信息系統融合起來，利用圖形技術實現“可視的”看板流轉過程。
1)可視化看板子系統的結構組成。
可視化看板系統的功能結構如圖3所示。由基礎數據設置、看板計算和生成、生產看板排程和看板狀態圖等主要模塊組成，并且與ERP系統中的MRP-Ⅱ投產順序計劃模塊相連接獲取數據。
圖3 可視化看板系統功能結構
2)可視化看板的排程。
可視化看板的排程，主要是以圖形展示生產單元的生產看板排隊順序和日程安排等情況，并能實現人機交互，方便管理人員根據生產現場的實際情況手動進行排程。例如，圖4中所示某生產單元WD02工作日的生產看板排程圖，該單元輪番生產2個看板環路的產品，上午安排了訂單S001的4個看板的生產(其中已完成3個看板，1個看板在制)，下午安排了訂單S002的4個看板的生產。
圖4 可視化看板排程圖
當需要調整看板排程時，管理人員可以通過拖動圖標方便地改變看板的順序；也可以通過點擊下方的圖例按鈕，改變當前位置處的看板狀態。
3)可視化看板的發行與狀態管理。
生產看板以電子看板的形式發布、傳達到各工序，并且根據看板的執行情況，及時變更可視化看板系統中的看板狀態。
如圖5所示，可視化系統中的看板狀態分為3種，分別是空、在制和滿。其中“空”表示新需求的產生，“在制”表示生產單元已啟動生產，“滿”表示看板生產已完成，相當于傳統看板已“掛”在了產品上。
圖5 看板狀態的變更
看板狀態的改變，是由生產現場的條形碼掃描裝置來觸發。當制程開始，掃描條形碼，數據反饋到排程模塊，看板狀態變為“在制”；制程結束，再次掃描，看板狀態變成了“滿”；產品被取走，掃描條碼，看板1次循環結束，完成品數量相應增加。
2.4 可視化看板系統的環境條件
可視化看板系統不僅適用于重復性、穩定性的環境條件下的大批量生產，而且適用于以下環境條件下的多品種、小批量的訂單生產。以電子產品為例，其適用的環境條件如下。
1)產品系列化程度較高。例如某企業生產電話機、交換機、HuB和電腦終端等多種系列的通信類產品。
2)同一系列的電子產品，其工藝路線大同小異。不同系列的電子產品，其工藝的主要差異體現在性能測試和整機的組裝工序，電路板的裝配(PWBA，Printed Wire Board Assembly)工序差異不太大。
3)為縮短生產周期、保持生產的流暢性，生產系統主要采用制造單元的組織形式。對于結構形式差異較大的產品，設置專用的單元進行生產。
4)以產品為導向的制造單元增多，會使設備的重復投入也增多。可以通過關鍵設備的快速移動和接入，來實現同一臺設備在不同單元中的使用。
5)通過增加正式訂單前的“預訂”環節加強需求管理，以應對波動較大的需求。對于極不規則的“插隊”訂單，可采用分批交貨的方式，先視物料庫存和采購情況生產“應急批量”，而后再有計劃地分批交貨，否則實施需求拉動式生產就存在潛在的困難。
3 可視化看板系統的特點
與傳統看板方式相比較，可視化看板系統具有以下特點。
1)能適應產品品種頻繁更替的訂單生產環境。
可視化看板系統借助信息系統，能根據訂單要求快速定義新的看板環路，計算出看板數量，發布電子看板，徹底改變了使用傳統看板時因種類繁多、頻繁變更而難以管理的現象。
2)能實現小批量的拉動式輪番生產。
可視化看板系統可通過排程，“提前”安排和下達物料的需求指令，實現批次交替時物料的連續供應，避免了在制品和物料的過度堆積；同時又可以通過看板的功能，根據需求調整生產的節奏，例如后工序出現異常，沒有及時“取走”制品時，本工序看板始終為“滿”，系統將不會下達新看板，生產暫停。
3)與信息系統相結合，具備模擬和預測功能，提高了計劃能力。
可視化看板與信息系統緊密結合，采用電子看板發布、條碼掃描反饋，數據直接與信息系統相關聯，通過信息系統中的模型，能進行預測、計劃、模擬、統計和全面的分析。
4)看板流程和狀態的透明化、直觀化。
可視化看板采用圖形技術，可以全面、實時地顯示各工序看板的實際狀態；當現場發生變化時，可以通過良好的人機交互界面，調整看板排程，提高應對的有效性。
4 結論
通過上述分析，可以得出以下結論。
1)可視化看板系統通過電子看板、信息系統、條形碼掃描裝置的支持，可以實現看板的快速變換、傳遞、狀態的跟蹤和物料的及時供應，改變了傳統看板難以應對多品種小批量生產的弊病；
2)可視化看板系統采用圖形技術實現看板排程和看板狀態的可視化，使得看板流轉過程透明化、直觀化，實現了對全局看板信息的掌控；
3)可視化看板系統將看板管理技術與ERP信息系統相融合，實現了看板數據的信息化，因而能實現數據的統計、分析、預測、模擬等，克服了紙質看板無法與信息系統相結合的一大缺點。
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