生產效率意味著按時交貨和客戶滿意
2020-2-1 來源：山高咨詢部門業務開發經理兼技術培訓經理 作者：Patrick de Vos
上海, 2020 年 01 月 - 機加工車間力求以最高效的方式交付滿足客戶質量要求的零件。傳統上，制造企業以投資回報率來衡量效率。衡量成功的標準是持續不斷地加工成千上萬的零件，并且保持一臺或多臺機床的穩定產量。如果滿足這些條件，那么制造零件的機床被認為是高效的。
如今，制造商越來越多地執行多品種/小批量的生產方案來滿足各種不同的客戶需求。批次大小可能從數百件到數件不等。然而，即使車間的所有機床日夜不停地運轉，客戶仍可能需要排起長龍，翹首以待他們訂購的零件。大批量生產策略與小批量生產方案的靈活性和復雜計劃要求相矛盾。
在當前的制造環境中，生產效率意味著在以下兩方面之間實現靈活的平衡：最大限度提高產量與按時履行各種不同的個體客戶訂單。理想結果為：按時交貨，客戶滿意。
質量控制
在平衡產量和需求的同時，制造商必須確保產品質量。處理質量不合格的零件將會打亂生產計劃，耗費時間和金錢，并且造成交貨延期。無序的生產計劃會導致生產停工，機床閑置，同時為了處理停工所造成的不可預見的問題，車間的勞動力成本也會成倍增加。
制造業的工件質量一般是指滿足零件尺寸和表面粗糙度要求。質量的另一種衡量標準，即按時交貨，可以稱為“流程質量”。制造商必須嚴格控制生產流程，確保計劃的生產時間足以完成工作，并在承諾的期限內將產品交付給客戶。
客戶滿意 VS 利潤收入
車間的機床可以晝夜不停地運轉，但如果不能按時交貨，客戶會失望并不再購買車間的產品，車間就會停工。盡管讓客戶滿意是首要目標，但僅關注客戶滿意度可能會危及車間的盈利能力。關注客戶無疑是至關重要的，但制造商必須最大限度地利用自身的設備，同時還要滿足客戶的零件數量、質量要求和交貨要求。
承諾和計劃
成功的制造涉及到制造企業中多個團隊的相互協調。一個團隊負責在客戶訂購零件時，向客戶作出一些關于成本、質量和交貨時間的承諾。企業中的其他團隊，包括設計、采購、車間工人和管理人員，負責確保這些承諾得以遵守。
不同的團隊對效率的看法有所不同。加工人員希望優化單個加工流程以獲得最大產量。技術加工流程之外的其他團隊關注的重點是提高系統的整體性能。他們分析整體設備效能 (OEE)、勞動生產率等問題。
效率的核心
如果用基本生物學術語來描述制造效率，那么任何生產作業的核心（心臟）都是加工流程。雖然身體的心臟是不可或缺的，但它本身并不起作用。除了心臟外，系統還包括大腦和身體的其余部分。
在制造業，如果說“心臟”是加工技術，那么“身體”就是包括工程、業務計劃和管理在內的整個制造組織。組織的“大腦”是負責協調系統所有要素的人員。然而，大腦不能簡單地讓心臟加速跳動，就像一個人不能僅僅通過認為心跳會加快來控制自己的心跳一樣。同樣，從理性的角度來看，加工流程并非總是可控的。
在當今的數字技術和工業物聯網 (IIoT) 領域，人們（特別是年輕人）希望掌握有關控制加工流程的答案和明確規則。然而事實是，在許多情況下，并沒有合理的規則，人們必須接受、應對和解決加工中出現的意外問題。
意外問題和技術不熟練的工人
在理想狀況下，車間工人擁有豐富的知識、技能和經驗來處理加工流程中出現的意外問題。然而，許多車間管理人員表示很難去培養一支技術精湛的員工隊伍。盡管培訓可以彌補技術工人的知識短缺，但員工缺乏學習新技能的積極心態，因此這類培訓常常徒勞無功。車間管理人員反映，員工往往認為自己掌握的技能足以應對工作，不需要額外的培訓。（見附注）
總制造時間
分析車間的效率并消除浪費通常可以獲得額外的加工時間，從而更靈活、更快地響應客戶的需求。制造一個零件所需的總時間是許多環節的總和，包括實際加工時間、刀具裝卸、工件操控、質量檢查、計劃外問題、等待過程、管理任務等等。
有些環節是必不可少的，例如換刀和工件操控。除了必要的流程外，車間還需要花時間處理不可預見的情況，例如生產計劃變更、質量問題和等待缺少的刀具或工件材料。
在一份案例中，一個車間審查了加工某個零件所涉及的許多不同環節，以確定每個環節消耗的時間量（圖 3）。實際加工時間占總生產時間的 15%，機床裝夾和等待過程消耗了四分之一的時間，而計劃外問題，例如缺少或延遲獲取刀具或為清除過長的切屑而停工，則占 25% 的時間。通過減少計劃外問題、機床裝夾時間、刀具裝卸、等待和管理所需的時間，實際加工時間增加到總時間的 50%（圖 4）。增加的時間為車間提供了更大的靈活性，可使加工操作與客戶的具體作業要求相匹配。
省時措施的不可預見影響
在進行與上述類似的省時調查后，另一個車間把主軸有效切削零件的時間延長了三倍。不過，該車間發現，零件產量并沒有得到三倍的回報。
通過進一步的研究，車間發現了導致該現象的一些問題。一個主要問題是，原來的加工時間包括機外去毛刺。省時措施指出，在機床本身上可以更高效地去毛刺。但是，當把機外去毛刺作業移到機床上執行時，主軸的整體運行時間因執行去毛刺作業而增加了。這種情況表明，在一個方面節省時間可能會導致在另一個方面增加時間消耗，或導致效率顯著下降。
因此必須考慮與整個制造流程相關的操作變化。這是一個難以達成的平衡，除了盡可能有效地利用可用的時間外，沒有任何通用的規則。
改變計劃
要實現出色的效率和靈活性，需要不斷地適應日益變化的生產需求。改變通常源于外部因素，例如客戶修改產品設計或更改所需的零件數量。制造車間必須根據需要改變自身的計劃，但這可能會擾亂車間的整體計劃，導致生產混亂無序，進而引發更嚴重的生產中斷。
當生產計劃混亂無序時，一些車間會隨意地安排工件加工，他們在任何可用的機床上開展生產，并造成諸多問題。這種情況會變成惡性循環。一旦出現計劃問題，它們便會像病毒一樣蔓延。輕微的干擾很快就會演變成嚴重的混亂。就像人體病毒一樣，這種破壞是難以解決的。備用產能選項
有效提高車間效率和靈活性的一種方法是增加備用加工產能。備用產能的概念對于大多數車間來說是陌生的，車間的財務部門可能會支持投資新的加工產能，但要求新的設備不能閑置。他們把機床視為一兩百萬歐元（或美元）的投資，無法容忍斥巨資采購的設備只是作為備用產能，并且這些設備可能會閑置不用，只是偶爾投入生產。但實際上，備用產能確實起到了一些重要的作用：確保讓客戶滿意。這是一種有用的備份，可以提高車間的靈活性，并且便于車間處理一些不可預見的問題。
某些情況下，車間會使用自身的設備，而不是購買備用機床，直到車間因不堪重負而求助于分包商。但是，如果該分包商同樣面臨工作量過大、人員不足的問題，那么責任就會轉移到另一方。由于購買的設備最多就是偶爾使用一下，因此很難說服車間建立備用產能。
長交貨期 VS 按時交貨
按時交貨的壓力可能會增加實際生產時間。如果在正常條件下完成一份制造訂單需要一周的時間，但客戶希望得到按時交貨的絕對保證，那么車間可能規定提前兩周交貨，以提供時間緩沖。另一種情況是，如果客戶要求車間在某個日期之前提供一個成品工件，車間可能會啟動兩個工件的生產，以備在第一個工件出現意外情況時使用第二個工件。這些臨時做法無謂地消耗了生產時間且增加了費用，并且導致實際交貨時間越出了正常交貨時間。
多功能方案
另一種可以提高車間效率和靈活性的方法是，采用多功能機床和托盤共用系統實現生產的自動化，不過這種方法成本較高。車間可以快速地將自動化單元從一個作業轉換到另一個作業，并使用托盤來構建和存儲未來的裝夾工具。可以圍繞一臺多功能機床構建此類系統，該系統由多個工件托盤包圍，并附有一個包含多種刀具的刀具庫，并且所有工作都由一個機械手完成。在這種配置中，白班工人可以裝夾用于加工各種零件的機床和托盤，而夜班工人可以生產這些零件。然而，這種解決方案有些昂貴，并非每家公司都能負擔得起。
多功能方案的障礙
多功能方案在組織方面的障礙是工廠通常僅會根據功能來安排機床，例如建立單獨的銑削部門、車削部門等。在許多情況下，最好將機床安排到多個制造單元內，使得每組機床都具有某些加工能力，適合加工一組或一系列特定的工件。簡單地按功能對機床分組也有助于車間工人（例如車床操作工或銑床操作工）以有限的方式描述自己的加工。培訓操作工時，應著眼于多重任務的培訓，讓其能夠操作不同類型的機床，從而使車間可以靈活地平衡自身的內在產能問題。
總結
要提升當今制造業的效率，除了尋找最佳的零件加工方法外，還應高度重視客戶滿意度。制造商必須始終致力于在按時交貨與盈利需求之間取得良好的平衡。除了優化加工操作外，制造商還應注意零件和工藝質量等問題，從整個制造企業的角度進行生產規劃，并持續分析消耗加工時間的因素，從而大幅度增加零件的加工時間，提高靈活性和效率。
（附注）
支持高效制造理念
制造策略的演變對加工人員提出了一系列新的挑戰。高度自動化的機床、直觀的軟件和先進的刀具減少了加工人員的工作量。然而，在這種先進制造技術的環境下，一些制造人員對自己的工作技能比較自負。許多車間管理人員發現，一些員工在接受工作培訓時并不認真，他們覺得自己有足夠的技能來應對日常工作。這些員工缺乏在新的制造環境中成長和進步所需的心態。
在佛蘭德斯，人們用這樣一句諺語來描述這種心態：“如果貓頭鷹不能或不愿意讀書，給它一支蠟燭和一副眼鏡是沒有用的。”與美國這句諺語如出一轍的是，“牽馬到河易，強馬飲水難。”事實上，工廠一般都會為員工提供一切便利措施來幫助他們實現目標，但如果員工自身不想參與，那么這種努力是徒勞的，這在世界任何地方都一樣。
在如今大多數機加工車間里，硬件、刀具和加工程序都普遍存在，而且功能強大。因此，員工成為制造效率的關鍵要素。除了具有前瞻性思維外，如今需要的一項特殊技能是能夠讀懂加工流程 — 不是通過使用計算機，而是通過站在機床旁聆聽和觀察加工流程。
一般來說，觀察流程就能了解加工狀態，就像一個人可以傾聽自己的內心，感受它是好是壞一樣。這種意識不是用公式計算出來的。了解加工環境中應注意的問題和有利因素是非常重要的。山高提供多種形式的技術培訓、加工知識和支持服務。當車間員工擁有正確的心態時，山高會幫助他們學習并運用所需的知識，從而取得成功。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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