制造业生产系统的柔性生产与合理布局

制造业生产系统的柔性生产与合理布局在实际生产过程中，并不是每个生产管理人员都能得到高速、灵活和功能强大的先进生产设备而往往只能在有限的预算和简单的设备条件下设法提高产能和质量生产过程中最重要的因素不外乎两个方面：设备和人。随着科技的进步，较复杂的自动化设备得以更多地参与到生产流程中，并替代人对生产进行控制，使整体的效率获得提升和产品质量趋向于稳定。特别是在大规模生产的情况下，手工作业相比于设备化生产，其效率和稳定性根本不可同日而语。但市场也在急剧的变化，科技的发展使产品的种类极大丰富，同时产品更新和淘汰的速度也越来越快。这使得实际生产的规模大大缩水，而生产线变换的频率却急剧地上升。在一般的考虑中，由于设备所占的比重较大，所以解决上述问题时会考虑通过采用更高级的设备来获得柔性和效率的整体提升。但现实的情况却经常是企业的资本能力不足以支持如此大的投资，或者是企业对市场的预期并不支持这一笔支出。并且从另一个角度来说，设备能力的提升往往是有限的。因此，单纯从提升设备能力方面来考虑生产系统的改善，其局限性太大。与其“组合设备”，不如“设备组合”考察设备的工作方式可以看到，表面上设备受控工作按部就班，但实际上设备的工作并不可控，即它基本上不按照我们的意愿做出响应。特别是对于较复杂的设备，由于其运转需要一个稳定期，而且工序转换的效率也较低，因此当产量和品种变化频繁时，设备转换时间占总工序时间的比率就会显著上升，甚至还可能导致损耗的增加。当设备的能力不适合支持小规模生产时，生产能力还可能出现倒退。解决这一问题的关键是在设备的能力与柔性之间寻求一个平衡点。一般说来，可以将设备功能进行分割，然后使用单一或较少功能的“设备组合”来替代所谓的“组合设备”，从而减少生产工序中设备参与的比重，特别是减少必须由设备来完成的工序转换过程。从“组合设备”向“设备组合”的转换，是将原先固化在设备中的转换成本和效率转移到了企业内部，通过人或简单设备的动作来完成。通过这样的转换，整个生产过程中可控和可以自我调整的环节得到增加，这实际上等价于生产系统整体柔性的提升。不仅如此，在同等的设备水平下，“设备组合”所需支付的成本也远低于“组合设备”。但是，这样的转换在生产过程中引入了更多的人的成分。如何科学地对人进行管理，以实现更低的转换成本、更高的效率及品质的稳定，就成为摆在工厂IE面前的新挑战。动态优化生产线比如在一家美资电器产品制造企业，其生产主体是多媒体音箱产品组装流水线。新产品上线前一般都需要对流水线和工人的生产效率进行精确的分析和测算，以确定流水线的具体分工作业。在某款新机型上线前的测算分析结果显示，单条生产线的产能可以达到40台/天，安排加班可以达到60台/天的产能。而实际生产也与预期的状态完全吻合，但由于产能仍然不能满足客户的要求，公司方面决定由专门的IE专家对生产线进行优化。在专家的调整下，仅仅两天的时间，生产线的正常产能达到60台/天，加班产量为80台/天，并很快达到了85台/天。经过一个月的紧张生产，终于按期交货。后来通过分析产能提高的原因，结果发现在原先的设计方案中，所有的效率测量和分析都是建立在静态、分离的生产工序上，而IE专家则是从动态的角度进行测算和分析。专家特别关注的是生产线的流动性，他们认为决定生产线效率的不是每个工序的效率最大化，而是整个流水线流动性的合理化。他们重点调整了首工位，使其尽量保持较稳定的效率，并以一个较稳定的投入频率来保持生产线总体效率的稳定。必要时，还需要适当减少首工位的工作以保证一定的产量。在对后续工位进行调整时，通过测量该工位从产品接收到最终流出(而非单纯的加工)的时间，使整条生产线的流动性获得保证。同样是要求每个工位的作业时间相等，同样是将不同的工作分配的各个工位，但由于专家的调整更加注重于生产线的整体流动性和不同工位的平衡性，因此调整后的生产线基本保持在一种稳定的平衡状态下。平衡状态保持的时间越长，实际上就换来了越高的工作效率。需要注意的是，在实际分配时应该将测量得到的时间增加15%左右的宽放空间，以提高生产线的容错性，使得即使有意外情况发生，生产线也不至于出现停顿或者塞车。生产物流设计在物流方面，科学的设计也同样可能产生惊人的效果。许多生产管理人员认为，更短、更便捷的物流行程就意味着更低的搬运成本和更高的工作效率；但在实际生产线的设计中，这样的考虑往往流于片面。假如某车间有多台不同类型的设备，在作业上存在单工序(由某一台设备单独完成)和多工序(由几台设备分步完成)的作业方式，基本上属于多线式的作业流程。由于作业流程较复杂，就对应的设计了直线式的物流。一般情况下，机台作业员完成产品的加工后，将产品就近摆放在划定的区域内，并在经过检验后由包装人员立即包装并运送到出货区。工作不太忙时，机台作业人员还可以协助工作。从经验来看，这种布局人员利用率较高，物流的实际路程也最短。但随着订单量和产品品种的急剧增加，生产现场就陷入了混乱。针对这样的情况，车间对物流进行了重新整合，设立了专门的包装和检验区域。所有的产品下线后均须运送至包装区进行检验和包装。改变后，虽然产品的品种增加，但并没有出现以前那种产品混淆的现象，而且车间里开始表现得井井有条。更重要的是，虽然物流的路线被拉长，但车间的产能却获得了大幅提升。分析其原因就在于，这种针对专业化分工的物流设计，将因分工不明确导致的低效率作业流程进行了优化整合，用专业化的高效率去抵消物流路线延长所带来的时间消耗。同时，由于分工明确，工作的目标也相应明确，各单位人员的工作积极性和责任感都有所提高，所以产品的品质也获得了提升。关键在于人的管理通过以上说明可以看到，在实际的生产中，人的效率和价值在很多领域还存在很大的改善空间。对应当前市场上产品种类多、更新换代快的特点，人的参与不失为实现柔性生产的一条捷径。由经验可知，合理地设计物流和分工，不仅可以保证工作的绩效，而且可能带来生产流程整体水平的提升。不过从管理的角度来看，人的可控性虽然较强，但受控的持续性却比设备要差得多。关于人的管理如果处理得不好，将不仅不能改善生产，还可能导致管理成本的上升和效率的下降，甚至于影响到产品的品质。如何合理地利用人力资源，尽可能地摆脱设备参与生产所带来的种种限制，已经成为真正解决当前生产所面临的主要问题。设备上的竞争由于技术水平、生产量、产品品种等多方面因素的影响，其差别已经越来越小。真正的价值空间正逐渐转向人力资源方面，人的管理才是生产优化管理的关键和终极目标。生产与测试设备的进步对实现大规模、高密度、高精度和高质量的电子制造业目标至关重要。十年前还是砖头大小的手提电话今天已经可以做得比名片盒还小；过去生产线上大量工人忙碌不停的景象已被井然有序的SMT、AOI，AI，W/S和ICT，FCT等生产测试设备所取代。但由于市场变化剧烈，产品更新和淘汰的速度越来越快，且产品种类呈爆炸增长态势，生产线变换的频率急剧地上升。虽然，可以通过采用更高级的设备来获得柔性和效率的整体提升，但现实的情况却经常是企业的资本能力不足以支持如此大的投资。解决这一问题的关键就是在设备的能力与柔性之间寻求一个平衡点。