工廠自動化的目標(biāo)

在考慮“自動化”或“自動化制造”時，你會想到什么?你可能會想象高度機(jī)械化的流程，也許會有機(jī)器人將零件產(chǎn)品從一個工作站轉(zhuǎn)移到另一個工作站。

位于堪薩斯州肖尼的C&R Manufacturing的Ron Wosel卻看到不同的景象。數(shù)小時無人值守生產(chǎn)的希望在他十幾年前首次探索自動化時可能一時成為他的目標(biāo)。但他很快發(fā)現(xiàn)了自動化的另一個用途，并塑造了他現(xiàn)在的價值觀。他說，無人值守生產(chǎn)并不是關(guān)鍵。在他看來，自動化需要很多人。

如今，車間一般會有機(jī)器在夜晚運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)“無人值守”制造，沒有任何員工看守。在車間配備托盤共用系統(tǒng)的臥式機(jī)械加工中心尤其如此。但對C&R來說，這種無人生產(chǎn)僅代表工廠自動化系統(tǒng)的一部分好處。自動化的主要好處是在有人值守時實(shí)現(xiàn)的。Wosel及其子女Andrea和Brian(已經(jīng)進(jìn)入公司領(lǐng)導(dǎo)層)主要將自動化視為讓員工做更多工作的一種方式。持續(xù)擴(kuò)大員工可以監(jiān)督的生產(chǎn)量使公司輸出量增長，同時保持較少的員工數(shù)量。

Mike Faltermeier負(fù)責(zé)監(jiān)督托盤共用臥式加工中心，是另一種對工廠非常重要的機(jī)床

家族成員稱，對自動化應(yīng)用的關(guān)注具有多種含義。首先，多年以來，工廠自動機(jī)械的意義已經(jīng)衰減。C&R在十幾年前買入兩個自動機(jī)械，現(xiàn)在仍在使用，但并未進(jìn)行升級，也沒有繼續(xù)增加。工廠的員工認(rèn)為自動化重點(diǎn)是自動化位于機(jī)器內(nèi)比位于機(jī)器旁更具價值。

工廠的員工關(guān)注自動化方法的第二種含義是需要適應(yīng)員工的觀點(diǎn)、規(guī)劃和習(xí)慣。在一個像這樣的工廠，一個小團(tuán)隊在執(zhí)行多種且不斷變化的工作時，員工是非常需要自我指導(dǎo)的。這意味著，員工本身需要了解自動化，以便實(shí)現(xiàn)其價值。Wosel稱，對此沒辦法強(qiáng)制，他們需要自身具備這種渴望。但是他需要鼓勵他們的員工，他在這個工廠執(zhí)行一種系統(tǒng)，經(jīng)證明有利于自動化的發(fā)展，Wosel家族一直以來不斷改進(jìn)這個系統(tǒng)。這個系統(tǒng)和機(jī)械或電氣無關(guān)，而是關(guān)于經(jīng)濟(jì)。在C&R，通過員工工資激勵自動化的使用。

自動化形式

Wosel并沒有開始自動化。他一直關(guān)注業(yè)務(wù)。1986年(工廠當(dāng)時要小的多，對于其正在進(jìn)行的工作也不勝明確)，一個特定工作的利潤率非常低，Wosel不得不發(fā)揮想象力，尋找一種方式，以不虧損的形式制造零件。他找到的方法包括使用程序利用一個設(shè)置加工大部分零件。

該措施成功地節(jié)約了成本，使他意識到他應(yīng)該也在其他工作中以相同的方式節(jié)約成本。

C&R的自動化越來越關(guān)注允許完整加工整個零件并自動從一個零件進(jìn)行到另一個零件的機(jī)器類型。車削中心在此視為由棒料進(jìn)給器供應(yīng)

自動機(jī)械是下一項措施。多年來，實(shí)際上，自動機(jī)械促進(jìn)了工廠的成功。有些長期工作在自動機(jī)械加料的模式下穩(wěn)定運(yùn)行，同時，Wosel和他的員工將注意力轉(zhuǎn)移到附近的其他機(jī)器上。但是C&R的客戶開始變更以往熟悉的方式，長期工作的客戶開始將制造外包海外，采購那些零件。C&R承接的工作很雜，大多數(shù)是短期或小批量生產(chǎn)。工廠仍需要自動化，采用自動化進(jìn)行生產(chǎn)同時保持員工忙碌才是正確之路。區(qū)別在于，工廠現(xiàn)在需要便于將一個工作過渡到另一個工作的自動化，而不是自動機(jī)械加料機(jī)床。工廠需要具備一種能力，可以完整地、無人值守地加工一個零件，完全在機(jī)器內(nèi)部完成，而不是在機(jī)器旁具備一個自動機(jī)械，作為第二個裝置，要滿足變更到新工作的需要。

如今，C&R的生產(chǎn)自動化主要包括三種形式：以一個周期運(yùn)行車削以及銑銷和鉆孔的動力刀具車窗;連續(xù)運(yùn)行不同工作的托盤共用系統(tǒng)臥式加工中心;可以加工給定零件的多個面的五軸立式機(jī)械加工中心。這些機(jī)器的共同之處在于有潛力以一種設(shè)置加工一個零件。然而，還需要深謀遠(yuǎn)慮才能實(shí)現(xiàn)這一潛能。在專用員工激勵系統(tǒng)獲得成功前，需要專用員工進(jìn)行此類加工工作。

較少&許多

C&R目前擁有18個員工，這個數(shù)量已經(jīng)至少五年沒變了。公司不想增加員工，除非看到了新的或擴(kuò)展業(yè)務(wù)機(jī)會，可以保證需求長期增長而不是短期繁榮。這是因為增加新員工一般是一種長期議題。

為了較早地發(fā)現(xiàn)人才，并根據(jù)其方法和文化進(jìn)行培養(yǎng)，C&R通常傾向于從不具備任何技能的新員工開始從內(nèi)部培養(yǎng)技術(shù)熟練的工人。公司通過尋找因為數(shù)學(xué)能力和機(jī)械天資突出的候選人確認(rèn)這類員工，并且通常雇傭剛從高校畢業(yè)的人員。這些員工將接受工作培訓(xùn)，然后再和他們討論自身的預(yù)期，如下所示：在五年后，他們將可以設(shè)置和編程數(shù)控機(jī)器。

事實(shí)上，對于已經(jīng)工作了這么長時間的員工，通常會期待他們可以設(shè)置和編程多種數(shù)控機(jī)器，并保持其同時運(yùn)行。C&R一個最基本的理念元素是，多機(jī)器，少員工。每個技術(shù)熟練的加工員工一般會保持一個或多個機(jī)器運(yùn)行和生產(chǎn)，同時設(shè)置另一個機(jī)器上的工作。這就是設(shè)備自動化能力的利用方式，也是自動化價值的實(shí)現(xiàn)方式。

而加工中心由托盤共用系統(tǒng)服務(wù)。兩種機(jī)器均允許員工讓一批零件運(yùn)行同時將注意力轉(zhuǎn)移到設(shè)置另一個機(jī)器

隨著Andrea Wosel的成長，這種文化也漸漸深入公司。隨著她開始明白家族的企業(yè)，便接受了這種機(jī)械加工生產(chǎn)方式。目前公司的18個員工在一次班中監(jiān)督25個數(shù)控機(jī)器可實(shí)現(xiàn)500萬美元的銷售額。她說，當(dāng)她有機(jī)會參觀采用非常不同的模式的另一個工廠時，她睜大了眼睛。在這個工廠，30個員工在三班監(jiān)督12個數(shù)控機(jī)器可實(shí)現(xiàn)類似的銷售額。

相比于這個工廠，C&R的員工做的工作更多。除了設(shè)置和編程外，每個員工也充當(dāng)單元經(jīng)理，監(jiān)督多個機(jī)器和相關(guān)資源。每個員工本質(zhì)上都是工藝工程師，可以嘗試采用最有效的零件制造形式。

雖然存在這種自主權(quán)，工廠運(yùn)行地非常和諧，總經(jīng)理Dick Marx發(fā)揮了很大作用。他負(fù)責(zé)給不同員工安排工作，分配任務(wù)。他稱，每個員工需要做混合的工作，這是成功的重要因素。短期工作與長期工作搭配，使一個人同時并有效地進(jìn)行兩種工作。這也是人工進(jìn)行計劃的一個原因。另一個原因是這種規(guī)劃存在一個需要解決的個人問題。Marx安排員工在工廠的不同設(shè)備上工作，使其接受交叉培訓(xùn)，員工想要進(jìn)行他們最熟悉的工作或者在他們最了解的機(jī)器上工作。原因是他們不想發(fā)生事故：公司的支付標(biāo)準(zhǔn)是獎勵生產(chǎn)。

激勵和回應(yīng)

C&R的支付標(biāo)準(zhǔn)包括基本工資加上獎金，直接與員工的產(chǎn)量掛鉤。支付標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計上的一個特定目的是鼓勵員工利用工廠具備的自動化資源保持多個工作同時運(yùn)行。

Wosel在20年前就運(yùn)行這種支付系統(tǒng)，或者更早就有此想法。然而，多年來系統(tǒng)一直在改進(jìn)，以便實(shí)現(xiàn)最恰當(dāng)?shù)男问?。添加了各種規(guī)定，以避免員工對激勵額響應(yīng)方式產(chǎn)生計劃外的后果。任何有力的激勵系統(tǒng)傾向于在其激勵的行為中存在計劃外的后果，Wosels對于一個又一個計劃外后果的成功解決是他們不希望詳細(xì)討論激勵系統(tǒng)的一個原因。其詳情似乎已經(jīng)構(gòu)成了一種重要的專利知識體系。但以下有一些基本信息：

基本工資比同一地區(qū)內(nèi)其他工廠的低。因此，從其他工廠來C&R的員工(大多數(shù)員工在此開始他們的職業(yè)生涯，但不是全部)又是非常不愿意接受這種基本工資加獎金的系統(tǒng)。然而，在業(yè)務(wù)比較好的年頭，有經(jīng)驗的員工(已經(jīng)在車間工作至少六到八年的員工)會發(fā)現(xiàn)獎金在收入中占很大一部分。

獎金是根據(jù)交付的質(zhì)量良好的工件數(shù)量計算的，這是一項嚴(yán)肅而又重要的要求。若零件被客戶返回需要返工，員工可能需要以多種方式對此進(jìn)行補(bǔ)償。與該零件相關(guān)的獎金也會受影響，員工也會損失時間，本來可以利用該時間贏得更多的獎金收入，現(xiàn)在他不得不用來為客戶糾正零件。若因為錯誤而浪費(fèi)材料，也會影響?yīng)劷?。所以，在制造高質(zhì)量零件從而獲得獎金的系統(tǒng)激勵下，員工盡可能地提高了生產(chǎn)力。

他們會發(fā)現(xiàn)多種方式提高生產(chǎn)力。由于員工是程序員，例如，他們可以(根據(jù)管理層許可)增加本身負(fù)責(zé)運(yùn)行的任何工作的進(jìn)給速率。他們也可以申請變更某項工作的切割刀具或固定裝置，若理由足夠具有說服力，令領(lǐng)導(dǎo)層相信會節(jié)約成本提高輸入，則將得到批準(zhǔn)。在有些情況下，員工也會申請變更零件的原材料尺寸，以減少加工周期時間。

Andrea Wosel記得有一種情況，員工成為自己的人體工程學(xué)顧問。這名員工發(fā)現(xiàn)他生產(chǎn)一個循環(huán)零件的步驟太多。為了減少每個零件需要的時間，他重新設(shè)計了自身單元的布局。

這種補(bǔ)償系統(tǒng)可行的原因是使用了更多自動化機(jī)床。工廠的幾個重點(diǎn)機(jī)器類型——五軸機(jī)床、托盤共用系統(tǒng)臥式機(jī)床和動力刀具車床一般都用來進(jìn)行一站式加工。在每種情況下，一般不需要等待其他機(jī)床上的零件。若存在排隊的現(xiàn)象，一般是在同一員工同時監(jiān)督的某個機(jī)床上。由于這種一站式機(jī)床或一站式員工工作流程，當(dāng)工作高效運(yùn)行時，工廠非常清楚該獎勵誰。

這種一站式加工通常看起來像工廠的一個五軸加工中心的操作。以同一周期加工不同工件的多個側(cè)面使機(jī)器到達(dá)零件的每一個面，保證每個周期會產(chǎn)生一個成件

然而，仍然有三種潛在的一站式機(jī)床是無法完全比擬的。他們在功能上不一樣，因為有一個重大不同之處：動力刀具車床配備了一個棒料進(jìn)給器，可以一個工件接一個工件地連續(xù)運(yùn)行，無需員工干預(yù)，而托盤共用系統(tǒng)臥式加工中心可以一個工作接一個工作地連續(xù)運(yùn)行，無需員工驅(qū)動進(jìn)程，五軸加工中心無法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要在每個周期完成后手動重新加載工件。

公司創(chuàng)始人Ron Wosel稱，這種機(jī)器可能很快會具備遙控設(shè)備

Wosel稱，員工意識到了這種限制，指出了采用自動化的下一個目標(biāo)。這種機(jī)床也需要連續(xù)運(yùn)行的能力，以便該區(qū)域的員工可以更自由地設(shè)置其他同時進(jìn)行的工作。而給予該機(jī)床這種能力的方式看上去很平淡。若良好的業(yè)務(wù)條件足夠持久，使工廠具備采購現(xiàn)金，則長達(dá)十余年的沒有新自動機(jī)械的情況就可以改變了。工廠自動化的下一個目標(biāo)是至少為一個五軸立式機(jī)床配備機(jī)械自動化。