生產效率意味著按時交貨和客戶滿意
2020-2-16 來源：山高刀具（上海）有限公司 作者：Patrick de Vos
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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