山高刀具：制造商如何在按時交貨與盈利需求之間取得良好的平衡？

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(tǒng)上，制造企業(yè)以投資回報率來衡量效率。衡量成功的標準是持續(xù)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(wěn)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(zhí)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(huán)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(yè)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。

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(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，那么“身體”就是包括工程、業(yè)務計劃和管理在內的整個制造組織。組織的“大腦”是負責協(xié)調系統(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。

在當今的數字技術和工業(yè)物聯(lián)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(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(yǎng)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(tài)，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。

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(huán)節(jié)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(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(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(fā)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(fā)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(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(guī)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(fā)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(huán)。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(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，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(tǒng)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(yè)轉換到另一個作業(yè)，并使用托盤來構建和存儲未來的裝夾工具?？梢試@一臺多功能機床構建此類系統(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(yè)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(yōu)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(yè)的角度進行生產規(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。