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生產效率意味著按時交貨和客戶滿意

2020-2-16 來源（yuán）：山高刀具（上海）有限公司作（zuò）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（liàng）要求的零件。傳統上，製造企（qǐ）業以投資回報率來（lái）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（jiàn），並且保持一台或多台機床的穩定產（chǎn）量（liàng）。如果滿足這些條件，那麽製造零件（jiàn）的機床被認（rèn）為是高效的。

如今，製造商越來越多地執行多品種/小批量的生產方（fāng）案來滿足各種不同（tóng）的客戶需求。批次（cì）大小可能從（cóng）數百件到數件不等。然而，即（jí）使車間的所有機床（chuáng）日夜（yè）不停地運轉，客戶仍可能需（xū）要排（pái）起長龍，翹首以待他們（men）訂購的零件。大批量生（shēng）產策略與小批量生產方案的靈活性和複雜計劃要求相（xiàng）矛盾。

在當前的製造環境中，生產效率意味著在（zài）以下兩（liǎng）方麵之間實現（xiàn）靈（líng）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（huò），客戶（hù）滿意。

質（zhì）量控製

在平衡產量（liàng）和需求的同時，製造商必須確保產品（pǐn）質量。處（chù）理質量（liàng）不合格（gé）的零件將會打亂生產計劃，耗費時間和金錢，並且造成交貨延期。無（wú）序的生產計劃會導致生產（chǎn）停工，機床閑置，同時為了處理停工所造成的不可（kě）預見的問題，車間（jiān）的勞動力成本也會成倍增（zēng）加（jiā）。

製造業的工件質量一（yī）般是指滿足零件尺寸和表麵粗糙（cāo）度要求。質量的另一種衡量標準，即按時交（jiāo）貨，可以稱為“流程質量”。製（zhì）造商必須嚴格控製生產（chǎn）流程，確保計劃的生產時間足以完成工作，並在承諾的期限內（nèi）將產品交付給客戶。

客戶滿意 VS 利潤收入

車間的（de）機床可以晝夜不（bú）停地運轉，但如果不能按時交貨，客戶（hù）會（huì）失望並不再購買（mǎi）車間的（de）產品，車（chē）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（chē）間的盈利能力。關注客戶無疑（yí）是至關重要的，但製造商必須最大限度地利用自身（shēn）的設備，同時還（hái）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（chéng）功的製造涉及到製造企業中多個團隊的相互（hù）協（xié）調。一（yī）個團隊（duì）負責在客戶訂購零件時，向客戶（hù）作出一些關於成本（běn）、質量和交貨時間的承諾。企業中的其他（tā）團隊，包括設（shè）計、采（cǎi）購、車間工（gōng）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（kàn）法有所不同（tóng）。加工人員希望優化單個加工流程以獲得最大產（chǎn）量。技術加工流程之外的其他團隊關注的重點是提高係統的整體性能。他們分析整體設備效能（néng） (OEE)、勞動生產率（lǜ）等問題。

效率的核心

如果用基本生物學術語來描述製造效（xiào）率，那麽任何生產作業的核心（心髒）都是加工流程。雖然身體的心髒是不可（kě）或缺的，但它本（běn）身並不起作用。除了心髒外，係統還包括大腦和身體的其餘部分。

在（zài）製造（zào）業，如果說“心髒”是加工技術（shù），那麽“身體”就是包括工程、業務計劃和管理在內的整個製造組織。組織的“大腦”是負責協調係統所有要素的人員。然而，大腦不能簡（jiǎn）單地讓心髒（zāng）加速跳動，就像一個人（rén）不能僅僅通過認為心跳會加快來控製自己的心跳一樣。同（tóng）樣，從理性的角（jiǎo）度來看，加工流程並非總是可控的。

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）希望掌握有關控製加工流程的答案和明確規則。然而事實是（shì），在（zài）許多情（qíng）況下，並沒有合理的規則，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（xià），車間工人（rén）擁有豐富的知識、技能和經驗來處理加工流程中出現的意（yì）外問題（tí）。然而，許多車間管理人員表示（shì）很（hěn）難去培養一支技術精湛的員工（gōng）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（lèi）培訓（xùn）常常徒勞無功。車間管理人員反映，員（yuán）工往往認為自己掌握的（de）技能足以應對工作，不需（xū）要額外的培訓。（見附注）

總製造時間（jiān）

分析車間的效（xiào）率並消除浪費通常可以獲得額外的加工時間，從而（ér）更靈（líng）活、更快地響應客戶（hù）的需求。製造一個零件所需的總時（shí）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（chéng）、管理任務等等。

有些環節是必（bì）不可少的，例如換刀和工件操控（kòng）。除了（le）必要的（de）流程外，車間還需（xū）要花時間（jiān）處理不可預（yù）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（zhōng），一個車（chē）間審查了加工某個零件所涉及的許多不同環（huán）節，以確定每個環節消（xiāo）耗的時間量（圖 3）。實際（jì）加工（gōng）時（shí）間占（zhàn）總生產時間的 15%，機床裝夾和等待過程消耗（hào）了四分之一的時間，而計劃外問題，例如（rú）缺少或延遲獲取刀具或為清除（chú）過長的切（qiē）屑而停工，則（zé）占（zhàn） 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（zēng）加到總時間的 50%（圖 4）。增加的時間為車間提供了（le）更大的靈（líng）活性，可使加工操作與客戶的具（jù）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（sì）的省時調查後，另一個車（chē）間把主軸（zhóu）有效切（qiē）削零件的時間延長了三倍。不過，該車間發現，零件產量並沒有得（dé）到三倍的回報。

通過進一（yī）步的研究，車間發現了導致該現象的一些問題。一個主要（yào）問題（tí）是，原來（lái）的（de）加工（gōng）時間包括機外去毛刺。省時措施指出，在機床本身上可以更（gèng）高效地去毛刺（cì）。但是，當把機外去毛（máo）刺作業移（yí）到機床上執行時，主軸的整體（tǐ）運行時間因執行去毛刺作業而增加了。這（zhè）種情況（kuàng）表（biǎo）明，在一個方麵節省時（shí）間可能會（huì）導致在另一個方麵增加（jiā）時間消耗，或導致效（xiào）率顯著下降。

因此必須考慮與（yǔ）整（zhěng）個製造流程相關的操作變化（huà）。這是一個難以達成的（de）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（de）規（guī）則。

改變計劃

要實現出色的效率和靈（líng）活性，需（xū）要不斷地適應（yīng）日益變化的生產需求。改變通常源（yuán）於外部因素，例如（rú）客戶修（xiū）改（gǎi）產品設計或更改所需的零件數量。製造車間必須根據需要改變自身的計劃，但這可能（néng）會擾亂車間的整體計劃，導致生產混亂無序，進而引發（fā）更嚴重的生產中斷。

當生（shēng）產計劃混亂無序時，一些車間會隨（suí）意地安排工件（jiàn）加工，他們在（zài）任何可用的機床上開展生產，並造成（chéng）諸多問題。這種情況會變成惡（è）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（de）幹擾很快就會演變成嚴重的混亂。就像人體（tǐ）病毒一樣，這種破壞是難以解決的。

備用（yòng）產能選項

有效提高車間效率和靈活性的一種方法是增（zēng）加備用加工產能。備用（yòng）產能的概念對於大多數車間來說是陌生的，車間（jiān）的財務部門可能會（huì）支持（chí）投資（zī）新的加工產能，但（dàn）要求新（xīn）的設（shè）備不能閑置。他們把機床視為一兩百萬歐元（yuán）（或（huò）美元）的投資（zī），無法容忍斥巨資采購（gòu）的設備隻是作（zuò）為備用產能，並且這些（xiē）設備可能會閑置（zhì）不用，隻是（shì）偶爾投（tóu）入生（shēng）產。但（dàn）實際上，備用產能確實起到了一些重要的作用（yòng）：確保（bǎo）讓客戶滿意。這是一種有用的備份，可以提高車間（jiān）的靈活性，並且便於車間處理一些不（bú）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（jī）床，直到車間因不堪重負而求（qiú）助於分包商。但（dàn）是，如（rú）果該分包商同樣麵臨工作量過大、人員不足的問題，那麽責任就會轉移到（dào）另一方。由於（yú）購買的設備最多就是偶爾（ěr）使用（yòng）一下，因（yīn）此（cǐ）很難說服車（chē）間建立備用產能。

長交貨期（qī） VS 按時交貨（huò）

按（àn）時交（jiāo）貨的壓力（lì）可能會增加實（shí）際生產時（shí）間。如果在（zài）正（zhèng）常條件（jiàn）下完成一份製造訂單需要一周的時間，但客戶（hù）希（xī）望得到按時交貨的絕對保證，那麽車間可能規定提前兩周交貨，以（yǐ）提供（gòng）時間緩衝。另一種（zhǒng）情（qíng）況是，如果客（kè）戶（hù）要求車間在某個日期之（zhī）前提供一個成品工件，車間可能（néng）會啟動兩個工件的生產，以（yǐ）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（wèi）地消耗了生產時間且增加了費用，並且導致實際交（jiāo）貨時間越出（chū）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（fǎ）是，采用多功能機床和托盤共用係統實現生產的自動化，不過這（zhè）種方法成本較高。車間（jiān）可以快速地將自動化單元（yuán）從一個作業轉換到另一個作業，並使用托盤來構建和存儲未來的（de）裝夾工具（jù）。可以圍繞一台（tái）多功能機床構（gòu）建此類係統，該（gāi）係統（tǒng）由多個工件托盤包（bāo）圍，並附有一個包含多種刀具（jù）的刀具庫，並且所有工作都由一個機械手完成。在這種配（pèi）置中，白班工人可以裝夾用於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（ér），這種解決方案有些昂貴，並（bìng）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（fāng）麵的（de）障礙是工廠通（tōng）常僅會根據功（gōng）能來安（ān）排（pái）機床，例（lì）如建立（lì）單獨的銑削部門、車削部門等。在許多情況下，最好將機床安（ān）排到多個製造單元內，使得每組（zǔ）機床都具有某些加工能力，適合加工（gōng）一組或（huò）一係列特定的工件。簡單地按功能對機床分組也有助於（yú）車間工人（例如車床操作工或銑床操作（zuò）工）以有（yǒu）限的方式描述（shù）自己的加工。培訓操作工時，應著眼於多重任務的培訓，讓其能夠操作不同類型的機床，從而使車間可以靈活地平（píng）衡自身的內（nèi）在產能問（wèn）題。

總結

要提升當今製造業的（de）效（xiào）率（lǜ），除了尋找最佳的零件加工方（fāng）法（fǎ）外，還應高（gāo）度重視客戶滿意度。製造商必須（xū）始終致力於在按時交貨與（yǔ）盈利需求之間取得良好的平衡。除了優化加工操（cāo）作外，製（zhì）造商還應注意零（líng）件和工藝質量等問題，從整個製造企業的角度進行生產規劃，並持續分（fèn）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）

支持高效製造理念

製造策略（luè）的演變對加工人員提出了一係列新的挑戰。高度（dù）自動化的機床、直觀的軟件和先進的刀（dāo）具減少了加工人員的工作量。然而，在（zài）這種先進（jìn）製造技術的環境下（xià），一些製造人員（yuán）對自己的工作技能比較自負。

許多車（chē）間管理人員發現（xiàn），一些員工在接（jiē）受工作培訓時（shí）並不認真，他們覺得自己（jǐ）有足夠的技能來（lái）應對日常工作（zuò）。這些員工缺乏在新（xīn）的製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（lái）描述這種（zhǒng）心態：“如果貓頭鷹不能（néng）或（huò）不（bú）願意讀書，給它一支蠟燭和一副眼（yǎn）鏡是沒（méi）有用（yòng）的。”與美國這句諺語如出一轍的是，“牽馬到河易，強馬（mǎ）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（shí）現目標，但如果員（yuán）工自身（shēn）不想參與（yǔ），那麽這種（zhǒng）努力是徒勞的，這在（zài）世界任何地方都一樣。

在如（rú）今大多數機加工車間裏，硬件、刀具和加工程序都普遍存在，而（ér）且功能強大。因此，員工成為製造效率的關鍵要素。除了具有前瞻（zhān）性思維外，如（rú）今（jīn）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（shuō），觀察流（liú）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（shì）用公式計算出來的。了解加工環境中應（yīng）注意的（de）問題和（hé）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（chē）間員工擁有正（zhèng）確（què）的心態時，山高會幫助他們學習並運用所（suǒ）需的知識，從而取得成功。

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