如今，制造商越來越多地執(zhí)行多品種/小批量的生產(chǎn)方案來滿足各種不同的客戶需求。批次大小可能從數(shù)百件到數(shù)件不等。然而，即使車間的所有機床日夜不停地運轉(zhuǎn)，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(chǎn)策略與小批量生產(chǎn)方案的靈活性和復(fù)雜計劃要求相矛盾。
 

　　在當(dāng)前的制造環(huán)境中，生產(chǎn)效率意味著在以下兩方面之間實現(xiàn)靈活的平衡：提高產(chǎn)量與按時履行各種不同的個體客戶訂單。理想結(jié)果為：按時交貨，客戶滿意。
 

　　質(zhì)量控制
 

　　在平衡產(chǎn)量和需求的同時，制造商必須確保產(chǎn)品質(zhì)量。處理質(zhì)量不合格的零件將會打亂生產(chǎn)計劃，耗費時間和金錢，并且造成交貨延期。無序的生產(chǎn)計劃會導(dǎo)致生產(chǎn)停工，機床閑置，同時為了處理停工所造成的不可預(yù)見的問題，車間的勞動力成本也會成倍增加。
 

　　制造業(yè)的工件質(zhì)量一般是指滿足零件尺寸和表面粗糙度要求。質(zhì)量的另一種衡量標準，即按時交貨，可以稱為“流程質(zhì)量”。制造商必須嚴格控制生產(chǎn)流程，確保計劃的生產(chǎn)時間足以完成工作，并在承諾的期限內(nèi)將產(chǎn)品交付給客戶。
 

 

　　效率的核心
 

　　如果用基本生物學(xué)術(shù)語來描述制造效率，那么任何生產(chǎn)作業(yè)的核心(心臟)都是加工流程。
 

　　在制造業(yè)，如果說“心臟”是加工技術(shù)，那么“身體”就是包括工程、業(yè)務(wù)計劃和管理在內(nèi)的整個制造組織。組織的“大腦”是負責(zé)協(xié)調(diào)系統(tǒng)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(dāng)今的數(shù)字技術(shù)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 領(lǐng)域，人們(特別是年輕人)希望掌握有關(guān)控制加工流程的答案和明確規(guī)則。然而事實是，在許多情況下，并沒有合理的規(guī)則，人們必須接受、應(yīng)對和解決加工中出現(xiàn)的意外問題。
 

 

　　意外問題和技術(shù)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(jīng)驗來處理加工流程中出現(xiàn)的意外問題。然而，許多車間管理人員表示很難去培養(yǎng)一支技術(shù)精湛的員工隊伍。盡管培訓(xùn)可以彌補技術(shù)工人的知識短缺，但員工缺乏學(xué)習(xí)新技能的積極心態(tài)，因此這類培訓(xùn)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(yīng)對工作，不需要額外的培訓(xùn)。
 

　　總制造時間
 

　　分析車間的效率并消除浪費通?？梢垣@得額外的加工時間，從而更靈活、更快地響應(yīng)客戶的需求。制造一個零件所需的總時間是許多環(huán)節(jié)的總和，包括實際加工時間、刀具裝卸、工件操控、質(zhì)量檢查、計劃外問題、等待過程、管理任務(wù)等等。
 

　　有些環(huán)節(jié)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(yù)見的情況，例如生產(chǎn)計劃變更、質(zhì)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(huán)節(jié)，以確定每個環(huán)節(jié)消耗的時間量(圖 3)。實際加工時間占總生產(chǎn)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(yè)要求相匹配。
 

 

 

　　省時措施的不可預(yù)見影響
 

　　在進行與上述類似的省時調(diào)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(fā)現(xiàn)，零件產(chǎn)量并沒有得到三倍的回報。
 

　　通過進一步的研究，車間發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致該現(xiàn)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效率較高地去毛刺。但是，當(dāng)把機外去毛刺作業(yè)移到機床上執(zhí)行時，主軸的整體運行時間因執(zhí)行去毛刺作業(yè)而增加了。這種情況表明，在一個方面節(jié)省時間可能會導(dǎo)致在另一個方面增加時間消耗，或?qū)е滦曙@著下降。
 

　　因此必須考慮與整個制造流程相關(guān)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(guī)則。
 

　　改變計劃
 

　　要實現(xiàn)出色的效率和靈活性，需要不斷地適應(yīng)日益變化的生產(chǎn)需求。改變通常源于外部因素，例如客戶修改產(chǎn)品設(shè)計或更改所需的零件數(shù)量。制造車間必須根據(jù)需要改變自身的計劃，但這可能會擾亂車間的整體計劃，導(dǎo)致生產(chǎn)混亂無序，進而引發(fā)更嚴重的生產(chǎn)中斷。
 

　　當(dāng)生產(chǎn)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(chǎn)，并造成諸多問題。這種情況會變成惡性循環(huán)。一旦出現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)能。備用產(chǎn)能的概念對于大多數(shù)車間來說是陌生的，車間的財務(wù)部門可能會支持投資新的加工產(chǎn)能，但要求新的設(shè)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(shè)備只是作為備用產(chǎn)能，并且這些設(shè)備可能會閑置不用，只是偶爾投入生產(chǎn)。但實際上，備用產(chǎn)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(yù)見的問題。
 

　　某些情況下，車間會使用自身的設(shè)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(zé)任就會轉(zhuǎn)移到另一方。由于購買的設(shè)備多就是偶爾使用一下，因此很難說服車間建立備用產(chǎn)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(chǎn)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保證，那么車間可能規(guī)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(chǎn)，以備在工件出現(xiàn)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(chǎn)時間且增加了費用，并且導(dǎo)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(tǒng)實現(xiàn)生產(chǎn)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(yè)轉(zhuǎn)換到另一個作業(yè)，并使用托盤來構(gòu)建和存儲未來的裝夾工具。可以圍繞一臺多功能機床構(gòu)建此類系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(chǎn)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(dān)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(jù)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，將機床安排到多個制造單元內(nèi)，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(xùn)操作工時，應(yīng)著眼于多重任務(wù)的培訓(xùn)，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(nèi)在產(chǎn)能問題。
 

　　總結(jié)
 

 

　　要提升當(dāng)今制造業(yè)的效率，除了尋求佳的零件加工方法外，還應(yīng)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(yōu)化加工操作外，制造商還應(yīng)注意零件和工藝質(zhì)量等問題，從整個制造企業(yè)的角度進行生產(chǎn)規(guī)劃，并持續(xù)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。
 

　　(原標題：制造商如何在按時交貨與盈利需求之間取得良好的平衡？)