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生（shēng）產效率意味著按時交貨和（hé）客（kè）戶滿意

2020-2-1 來源：山高谘（zī）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（jī）加工（gōng）車間力求以最高效的方（fāng）式交付滿足客戶質量要求的零件。傳（chuán）統上，製造企業以投資回報率來衡量效率。衡量成功的標（biāo）準是持續不斷（duàn）地（dì）加工成千上萬的零件，並且保持一台或多台（tái）機床的穩定產量。如果滿足這些條件，那麽製造（zào）零件（jiàn）的機床（chuáng）被認為是高效的（de）。

如今，製造商（shāng）越來越（yuè）多地執行多品種/小批量的生產方案來滿（mǎn）足各（gè）種不同的客戶需（xū）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（kè）戶仍可能需要（yào）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（shēng）產方（fāng）案的靈活性和複雜計劃要求相矛盾。

在當前（qián）的製造環境中，生（shēng）產效率意味著在以下兩方（fāng）麵之間實現靈（líng）活的平（píng）衡：最大限度提高產量與按時（shí）履行各種不同的個體客戶（hù）訂單。理想結果為：按時交貨，客戶滿意。

質量控（kòng）製

在（zài）平衡產量和需求的同時，製造商必須（xū）確（què）保產品質量。處理質量（liàng）不合格的零件將會（huì）打亂生產（chǎn）計劃，耗費時間和金錢，並且造（zào）成交貨延期。無序的生（shēng）產（chǎn）計劃（huá）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（de）問（wèn）題（tí），車間的勞（láo）動力成本也會成倍增加。

製（zhì）造業的工件質量一般是（shì）指（zhǐ）滿足零件（jiàn）尺寸（cùn）和表麵粗糙度要求。質量的另一種衡量標（biāo）準，即按時交貨，可以稱為“流程質量”。製造商必（bì）須嚴格控製生產流程，確保計劃的生（shēng）產時間足以完成工作，並在承諾（nuò）的期限內將產品交付給客戶（hù）。

客戶滿意 VS 利潤收（shōu）入

車間的機床可以晝夜不停（tíng）地（dì）運轉，但如果不能按時交貨，客戶會失望並不再（zài）購買車間的產品，車間就會停工。盡管（guǎn）讓客戶滿意是首要（yào）目標，但僅關注客戶滿意（yì）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，但製造商必須最大限度（dù）地利用自身的設備，同時還要滿（mǎn）足（zú）客戶的零件數（shù）量、質量要求和交貨（huò）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協調。一個團隊負責在（zài）客戶訂購零件時，向客戶作出一些關（guān）於（yú）成本、質量和（hé）交貨時（shí）間的承諾。企業中的（de）其他（tā）團隊，包（bāo）括（kuò）設計、采購、車間工人和管理人員，負責確保這些（xiē）承諾得以遵守。

不同的團隊對效（xiào）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（chǎn）量。技術加工流程之外的其他團隊關注的重點（diǎn）是提高係統的整體性能。他們分（fèn）析整體設備效能 (OEE)、勞動生產率等問題（tí）。

效率的核心

如（rú）果用基本生物學術語來描述製造效率，那麽任何生產作（zuò）業的核心（心髒）都是加工流程。雖然身體的心（xīn）髒是不可或缺的，但它本身並不起作用。除（chú）了心髒外，係統還包括大（dà）腦和身（shēn）體的其餘部分（fèn）。

在製造業，如果說“心髒”是加工技術，那麽“身體”就是包括（kuò）工程、業務計劃和管理在內的整個製造組織（zhī）。組（zǔ）織的“大腦”是負（fù）責協調係（xì）統所有要素的人員（yuán）。然而，大腦不能簡單地讓心髒加速跳動，就像一（yī）個人不能僅僅通過認為心跳會加快來控製自己的心跳一樣。同樣，從理性的角度來看，加工（gōng）流（liú）程並非總是可控的。

在當今（jīn）的數字技術和工業物聯網（wǎng） (IIoT) 領（lǐng）域，人們（men）（特別是年輕人）希望掌握有關控（kòng）製加工（gōng）流（liú）程的答案和明確規則。然而事實是，在許多情況下（xià），並沒有合理的規則，人們必（bì）須接（jiē）受（shòu）、應對和解決加工中出現的意外問（wèn）題（tí）。

意（yì）外問（wèn）題和技（jì）術不熟練的工人

在理想狀況下，車間工人（rén）擁有豐富的知識、技能和（hé）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（lǐ）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（shù）工人的知（zhī）識短（duǎn）缺，但員工缺乏學習新技能的積極心態，因此（cǐ）這類培訓常（cháng）常徒勞（láo）無功。車（chē）間（jiān）管理人員反映（yìng），員工往往認為自己掌握的技能足（zú）以應對工作，不需要額外的培訓。（見附注）

總（zǒng）製造時間

分析（xī）車間的效率（lǜ）並消除浪費通常可以獲（huò）得（dé）額（é）外的（de）加工時間，從而更靈活、更快地響應客（kè）戶（hù）的需求。製造一個零件所需的總時間是（shì）許多環（huán）節的（de）總和，包（bāo）括實際加工時間、刀具（jù）裝卸、工件操控（kòng）、質量檢查、計劃外問題、等待過程、管理任務等（děng）等。

有些環節是必不可少（shǎo）的，例如（rú）換刀和工（gōng）件操控。除（chú）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（jì）劃變（biàn）更、質量問題和等待缺少的刀具或工（gōng）件材料。

在一份案（àn）例中，一個（gè）車間審查了加工（gōng）某個零件所涉及的許多不同環節，以（yǐ）確定每個環節消耗的時間量（圖 3）。實（shí）際加工時間占總生產時間的 15%，機床（chuáng）裝夾和等待過程消耗了四分之一的時間，而計劃外（wài）問題，例如缺少（shǎo）或延遲獲取刀具或（huò）為清除過長的切屑而停（tíng）工，則占 25% 的時間。通過減（jiǎn）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（jiān）增加到總時間的 50%（圖 4）。增加的時間為車（chē）間提（tí）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（de）省時調（diào）查後，另一個車間把主軸有效（xiào）切（qiē）削零件的時間延（yán）長（zhǎng）了三倍。不過，該車間發現，零件產量並沒有得到三倍的回報。

通過（guò）進一步的研究，車間發現了（le）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（bāo）括機外去毛刺。省（shěng）時措施指出，在機床本身（shēn）上可以更高效地去毛刺。但是，當把機外去（qù）毛刺作業移到（dào）機床上執（zhí）行時，主軸的整體（tǐ）運行時間因（yīn）執行去毛刺作業而（ér）增加了。這種（zhǒng）情況表明（míng），在一個方麵節省時間可能會導致在另一個（gè）方（fāng）麵增加（jiā）時間消耗，或導致效率顯著下降。

因此必須考慮與整個製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（wài），沒有任何通用的（de）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（yì）變化的生產需求。改變通常源於外部因素，例如客戶修（xiū）改產品設計或（huò）更改（gǎi）所需的零件（jiàn）數量。製造車間必須根據需要改變自身的計劃（huá），但這可能會擾亂車間（jiān）的（de）整體計劃，導致生產混亂無序（xù），進而引發更嚴重的生產中斷。

當生產計（jì）劃混亂無序時（shí），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，並造成諸多問題。這種情況會變成惡性循環。一旦出現計劃問題，它們便會像（xiàng）病毒一樣蔓延。輕微的幹（gàn）擾很快就會演（yǎn）變成嚴重的混亂。就像人體病毒一樣，這種破壞是（shì）難以解決的（de）。備（bèi）用產能選項

有效提高車間效率和靈活性的一種方法（fǎ）是增加備用加工產能。備用（yòng）產（chǎn）能的概（gài）念對於大多數車間來說是陌（mò）生的，車間的財務部門可（kě）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（tóu）資（zī），無法容忍斥巨（jù）資采（cǎi）購的設備隻（zhī）是作為備用產能，並且這些設備可能會閑置不用，隻是偶爾投入生產。但實際上，備用產（chǎn）能確實起到了一些重要的作（zuò）用：確保讓客戶滿意。這是一種有用的備份，可（kě）以提高車間的靈活性，並且便於車間處理一些不可預見（jiàn）的問題。

某（mǒu）些情況下（xià），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（bú）堪重負而求助於分包商。但是（shì），如果該分包（bāo）商同樣麵臨工作（zuò）量過大、人員不足的問題，那麽責任就（jiù）會轉（zhuǎn）移到另一方。由於購買的設（shè）備最多就是偶爾使用一（yī）下（xià），因此很難說服（fú）車間建（jiàn）立備（bèi）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（shí）間。如（rú）果在正（zhèng）常（cháng）條件下完成一（yī）份製造訂單需要一周的時間，但（dàn）客戶希望（wàng）得到按時交（jiāo）貨的絕對保證，那麽（me）車間可能規定提前兩周交貨，以提供時間緩衝。另一種情況是，如果客戶要求車間在某個日（rì）期之前提供一個成品工件，車間可能（néng）會啟動兩個工件的生產（chǎn），以備在第一個工（gōng）件出現（xiàn）意外情況（kuàng）時使用第（dì）二個工件。這些臨時做法（fǎ）無謂地消耗了生產（chǎn）時間（jiān）且增加了費用（yòng），並且導致（zhì）實際交貨時間越出（chū）了正常交貨時間。

多功能（néng）方案

另一種可以提高車間效（xiào）率和靈活性的方法是，采用多功能機（jī）床（chuáng）和托盤共用係統實現（xiàn）生產的自動化，不過這種方（fāng）法（fǎ）成本較高（gāo）。車間可以快速（sù）地將自（zì）動（dòng）化單元從一個作業轉換到另一個作業，並使用托盤（pán）來構建和存儲未來的裝夾工具。可（kě）以圍繞（rào）一台多功能機床構建此類係統，該係統由多（duō）個工件托盤包圍（wéi），並附有一個包（bāo）含多種刀具的刀具庫（kù），並且所有工作都由一（yī）個機（jī）械手完成。在這種配置中，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（zhè）些零件。然而，這種解決方案有些（xiē）昂貴，並非每家公（gōng）司都能負擔得起。

多功能方案的障礙

多功能方案在組織方麵的障礙是工（gōng）廠通（tōng）常僅會根據（jù）功能來安（ān）排機床，例如建立單獨的銑削部門、車削部門等。在（zài）許多情況下，最好將機床（chuáng）安排到多個製造單元內，使（shǐ）得每（měi）組機床都（dōu）具有某些加工能力，適合加工一組或一係列特定的工件。簡單地按（àn）功能對機床分組也有助於車間工人（例如車床操作工或銑床操作工）以有限的方式描述自（zì）己的加工。培訓操作工時（shí），應著眼（yǎn）於多重任務的培訓，讓其能夠操作不同類型的（de）機床，從而使車（chē）間可以靈活地平衡自身（shēn）的（de）內在產能問題。

總結

要提升當今製造業的效率，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。製造商必（bì）須始終致力於在按時交貨與盈利需求（qiú）之間取得良好（hǎo）的平衡。除了優化加工操作（zuò）外，製造商還應注意零（líng）件和工藝質量（liàng）等問題，從整個製造企業的（de）角度進行生產規劃，並持續分析消（xiāo）耗加工（gōng）時間的（de）因素，從而大幅度增加零件的加工時（shí）間，提高靈活性和效率。

（附注）

支持高效製（zhì）造理（lǐ）念

製造策略的演變對加工（gōng）人員提出了一係（xì）列新的挑戰。高度自動化的機床、直觀的軟件和先（xiān）進的刀具減少了加工（gōng）人員的工作量。然而，在這種先進製造技術的環境下，一些製造人員對自己的工作技（jì）能比較自負。許多（duō）車間管理人員發現，一些員工在接受工作培（péi）訓時並不認真，他們覺得自（zì）己有足夠的技能來應（yīng）對日常工作（zuò）。這些員工缺乏在新的製造環境中成長和進步所需的心態。

在佛蘭德（dé）斯，人們用這樣一句諺語來描述這種心（xīn）態：“如果貓頭鷹不能或不願意（yì）讀書，給它一支蠟燭和一副（fù）眼鏡是沒有（yǒu）用的。”與美國這（zhè）句諺（yàn）語如（rú）出一轍的（de）是，“牽馬到河易，強馬飲水難（nán）。”事實上，工（gōng）廠一般都會為員工提供一切便利措（cuò）施來幫助他們實現目標，但如果員工自身不想參與，那麽這種努力是徒勞的（de），這在世界任何地方都一樣。

在如今大多數（shù）機（jī）加工車間（jiān）裏，硬件、刀具和加工程序都普遍存在，而且功能強（qiáng）大。因（yīn）此，員工成為（wéi）製造效率的關鍵要素。除了具有前瞻性思維外（wài），如今需要的（de）一項特殊技能是能夠讀懂加工流程 — 不是通過使用計算機（jī），而是通（tōng）過站在機床旁聆聽和觀（guān）察加工流程。

一（yī）般來說，觀察流程就能了解加工狀態，就像（xiàng）一個人（rén）可以傾聽自己（jǐ）的內心，感受它是（shì）好是壞一樣。這種意識不是用（yòng）公式計算（suàn）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（gāo）提供（gòng）多種形式的技術培訓、加工知識和（hé）支持服務。當車間員工擁有正確的心態時（shí），山高會幫助他們學習並運用所需（xū）的（de）知識，從而取得成功。

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