當(dāng)前，制造業(yè)面臨市場(chǎng)轉(zhuǎn)型、競(jìng)爭(zhēng)加劇、成本增加、邊際贏收下降、市場(chǎng)需求個(gè)性化和多樣化等多重挑戰(zhàn)。精益生產(chǎn)作為一種生產(chǎn)組織體系和方式，能夠有效實(shí)現(xiàn)多品種、小批量混合生產(chǎn)條件下的高質(zhì)量、低消耗生產(chǎn)。精益生產(chǎn)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、運(yùn)行方式和市場(chǎng)供求等方面的變革，使生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)用戶(hù)需求的變化，并精簡(jiǎn)生產(chǎn)過(guò)程中一切無(wú)用、多余的東西，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程最優(yōu)。精益生產(chǎn)隨著生產(chǎn)管理水平的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了“一個(gè)流”生產(chǎn)、單元生產(chǎn)(Cell Production)等精益生產(chǎn)組織形式。
由于機(jī)床產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定制需求明顯、訂貨批量小、工藝過(guò)程復(fù)雜等特點(diǎn)，因此機(jī)床生產(chǎn)的組織方式屬于一種離散型生產(chǎn)，機(jī)床企業(yè)大多采用定點(diǎn)裝配方式進(jìn)行機(jī)床的單臺(tái)定位組裝 ，但受用工成本、利率匯率、能源原材料價(jià)格以及市場(chǎng)需求等多重因素影響，目前機(jī)床行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)難度加大，單臺(tái)定位式機(jī)床生產(chǎn)面臨著生產(chǎn)周期長(zhǎng)、節(jié)奏不明確、學(xué)習(xí)周期長(zhǎng)等主要問(wèn)題。
因此，定點(diǎn)裝配方式已不能滿(mǎn)足機(jī)床企業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展要求。對(duì)于大多數(shù)中小機(jī)床企業(yè)而言，考慮到機(jī)床生產(chǎn)量較小，但品種規(guī)格較多，機(jī)床生產(chǎn)流水線(xiàn)的投入巨大等因素，不具備大量生產(chǎn)方式(流水線(xiàn)生產(chǎn))的應(yīng)用條件。因此，尋找一種適合機(jī)床行業(yè)和機(jī)床產(chǎn)品特點(diǎn)的機(jī)床生產(chǎn)組織模式具有現(xiàn)實(shí)意義。
浙江某機(jī)床制造企業(yè)也因存在上述狀況，特邀請(qǐng)天行健咨詢(xún)顧問(wèn)前來(lái)輔導(dǎo)，通過(guò)機(jī)床精益方式的創(chuàng)新實(shí)施，提出了機(jī)床模組化生產(chǎn)的思想與實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)機(jī)床模組化生產(chǎn)方式進(jìn)行了應(yīng)用。
1、機(jī)床精益模組化概念的提出
機(jī)床模組化生產(chǎn)是指將機(jī)床裝配流程和作業(yè)者進(jìn)行單元化拆分，并對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行以機(jī)床為對(duì)象的模組化生產(chǎn)組織與物料供給，以實(shí)現(xiàn)模組內(nèi)部高效、交叉循環(huán)作業(yè)的一種機(jī)床生產(chǎn)模式。
機(jī)床模組化生產(chǎn)時(shí)首先進(jìn)行工藝模組化。工藝模組化是根據(jù)機(jī)床企業(yè)的產(chǎn)品品種、產(chǎn)量、產(chǎn)能等特點(diǎn)，對(duì)機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)時(shí)間和工序平衡率分析，將機(jī)床裝配工藝分解重排為若干單元，以此實(shí)現(xiàn)模組內(nèi)各作業(yè)者之間的作業(yè)平衡。模組化工藝由固定的若干工序集合(作業(yè)單元)組成，作業(yè)單元間的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)時(shí)間基本平衡，每一作業(yè)單元由專(zhuān)門(mén)作業(yè)者負(fù)責(zé)完成。作業(yè)平衡是交叉循環(huán)作業(yè)的基礎(chǔ)。
2、機(jī)床模組化生產(chǎn)的特點(diǎn)
機(jī)床模組化生產(chǎn)是一種新的機(jī)床生產(chǎn)組織形式。
①生產(chǎn)柔性化
調(diào)節(jié)工藝細(xì)分程度，可以加快產(chǎn)品流速，適應(yīng)市場(chǎng)變化。例如，可以把工藝拆成8份或更細(xì)，來(lái)擴(kuò)大產(chǎn)出，滿(mǎn)足市場(chǎng)常規(guī)機(jī)型的大量需求；對(duì)特殊機(jī)型可以進(jìn)行2臺(tái)份的模組化生產(chǎn)，以滿(mǎn)足特殊機(jī)型的多種小量市場(chǎng)需求。這樣，既能解決單臺(tái)定點(diǎn)裝配生產(chǎn)效率低、產(chǎn)量上不去的問(wèn)題，又能解決流水線(xiàn)生產(chǎn)所面臨的風(fēng)險(xiǎn)大、在制品和庫(kù)存高、不能適應(yīng)市場(chǎng)變化等問(wèn)題。
②節(jié)奏均衡化
機(jī)床模組化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了一種有節(jié)拍的拉動(dòng)式機(jī)床流動(dòng)，把機(jī)床生產(chǎn)負(fù)荷能力的波動(dòng)和順序思維降到最小，有助于制訂準(zhǔn)確的生產(chǎn)計(jì)劃和采購(gòu)細(xì)部計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)物料JIT供給。
③異常目視化
機(jī)床模組化生產(chǎn)的交叉循環(huán)生產(chǎn)方式能夠突顯生產(chǎn)中隱藏和被忽視的問(wèn)題，對(duì)異常問(wèn)題的處理具有一定的強(qiáng)制性，使管理者重視異常并加以改善，以縮減等待時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
④學(xué)習(xí)周期短
將機(jī)床裝配工藝流程拆分為不同的作業(yè)單元，由專(zhuān)門(mén)作業(yè)者完成作業(yè)單元，減少了員工所需學(xué)習(xí)的技能，縮短了員工從培訓(xùn)到獨(dú)立操作的學(xué)習(xí)時(shí)間，同時(shí)又能避免流水線(xiàn)單一作業(yè)因重復(fù)而容易疲勞的問(wèn)題，能快速響應(yīng)市場(chǎng)變化，提高作業(yè)效率。
3、機(jī)床模組化生產(chǎn)與單臺(tái)定位生產(chǎn)、流水線(xiàn)生產(chǎn)方式的比較
下表對(duì)單臺(tái)定位生產(chǎn)、流水線(xiàn)生產(chǎn)與模組化生產(chǎn)3種生產(chǎn)方式進(jìn)行了比較。通過(guò)比較，我們可以發(fā)現(xiàn)，機(jī)床模組化生產(chǎn)克服了單臺(tái)定位機(jī)床生產(chǎn)模式的生產(chǎn)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，又避免了機(jī)床流水線(xiàn)生產(chǎn)模式對(duì)場(chǎng)地要求高、投資大、重大異常處理困難等問(wèn)題，對(duì)市場(chǎng)的變化可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。但是，機(jī)床模組化生產(chǎn)對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍和異常問(wèn)題的處理并不具備流水線(xiàn)生產(chǎn)的高強(qiáng)制性，所以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的管理和品質(zhì)意識(shí)提出了更高的要求。
單臺(tái)定位生產(chǎn)、流水線(xiàn)生產(chǎn)及模組化生產(chǎn)比較表
1、實(shí)施內(nèi)容
機(jī)床精益模組化生產(chǎn)是對(duì)傳統(tǒng)機(jī)床生產(chǎn)方式的一種變革，不僅是對(duì)管理者和員工思想的一次洗禮，也是對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)模式、組織架構(gòu)、物料供給等提出的挑戰(zhàn)。機(jī)床精益模組化生產(chǎn)實(shí)施流程包括精益培訓(xùn)、精益意識(shí)引導(dǎo)和變革、確立組織，精心計(jì)劃和6S推行等。
機(jī)床精益模組化生產(chǎn)的實(shí)施體系包含5個(gè)模塊，如圖1所示。其中，如何實(shí)現(xiàn)均衡化生產(chǎn)和物料的JIT供給是機(jī)床模組化生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題。
圖1 機(jī)床精益模組化生產(chǎn)模式實(shí)施體系
2、工藝模組化
工藝模組化是機(jī)床精益模組化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。對(duì)機(jī)床裝配工藝流程進(jìn)行合理拆分和排程，消除生產(chǎn)中的等待及不均衡所產(chǎn)生的浪費(fèi)和負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)流程化和均衡化生產(chǎn)是工藝模組化的目標(biāo)。
3、工藝模組化流程
①確定工序人員排程表
考慮到裝配中檢驗(yàn)、鐳射等作業(yè)是由不同部門(mén)完成的，天行健咨詢(xún)顧問(wèn)根據(jù)機(jī)床裝配不同工序的復(fù)雜程度、不同作業(yè)者的技能水平、工藝流程和各作業(yè)部門(mén)之間的配合等因素來(lái)綜合確定作業(yè)分配表和作業(yè)排程表。
②確認(rèn)和現(xiàn)場(chǎng)編排
生產(chǎn)主管、IE部門(mén)、現(xiàn)場(chǎng)員工等一起討論和確認(rèn)排程表的合理性，并確定具體的裝配作業(yè)者、物流動(dòng)線(xiàn)和工具等，確認(rèn)完成后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)的安排。
③現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化調(diào)整
對(duì)機(jī)床模組化實(shí)施中出現(xiàn)的瓶頸工序、作業(yè)不平衡等問(wèn)題，天行健咨詢(xún)顧問(wèn)利用IE分析手法和工具，對(duì)作業(yè)時(shí)間和排程表進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。
④總結(jié)與持續(xù)改善
對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，并通過(guò)收集整理數(shù)據(jù)來(lái)積累經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)動(dòng)作分析、ECRS、PDCA等手法，明確差異后設(shè)定新目標(biāo)，創(chuàng)新思維，進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)工序和流程，確保生產(chǎn)效率不斷提升和持續(xù)改善。
4、工藝模組化的實(shí)施
通過(guò)工藝模組化流程對(duì)機(jī)床裝配工藝和作業(yè)員進(jìn)行合理的工序排程和人員安排，我們可正確掌握模組內(nèi)部(生產(chǎn)線(xiàn)/作業(yè)單元)的工作量，分析確定需要改善的瓶頸工序，使各單元作業(yè)者充分有效地利用作業(yè)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)均衡化生產(chǎn)。根據(jù)工藝模組化的上述步驟方法，運(yùn)用Excel進(jìn)行工藝排程優(yōu)化，天行健咨詢(xún)顧問(wèn)綜合考慮到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際狀況，如不同工藝由不同部門(mén)參與完成、人機(jī)組合作業(yè)時(shí)問(wèn)安排以及工序的平衡，運(yùn)用Excel進(jìn)行工序排程，并對(duì)排程后的工序平衡進(jìn)行了評(píng)價(jià)和選擇。以4臺(tái)機(jī)床模組化為實(shí)例進(jìn)行的的工藝拆分排程如圖2所示。
圖2 4臺(tái)模組化生產(chǎn)工藝拆分排程圖
圖2中：A/B為主作業(yè)；C/D為輔助作業(yè)；4位作業(yè)者分別負(fù)責(zé)不同的作業(yè)單元，每作業(yè)單元由若干道工序組成。我們從圖3還可以看出，這樣的工藝拆分排程還存在著人員等待和機(jī)器空閑時(shí)間，還需要通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程、動(dòng)作分析等IE手法做進(jìn)一步改善，以便實(shí)現(xiàn)單元內(nèi)部的均衡化生產(chǎn)。
5、ALC生產(chǎn)控制系統(tǒng)
ALC生產(chǎn)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)床精益模組化生產(chǎn)中的過(guò)程信息采集與處理，并且實(shí)現(xiàn)了與企業(yè)ERP系統(tǒng)的集成。ERP的月生產(chǎn)計(jì)劃和周生產(chǎn)計(jì)劃可以自動(dòng)導(dǎo)入ALC，可實(shí)現(xiàn)加工生產(chǎn)和交貨指示。ALC可以將ERP的日生產(chǎn)進(jìn)度表轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)指示信息，實(shí)時(shí)發(fā)送到機(jī)床生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。在物料供應(yīng)方面，我們可以利用ALC的送料深度管控表和SPS(Set Parts Supply)指示，實(shí)現(xiàn)JIT供料。此外，ALC能夠自動(dòng)采集機(jī)床生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)信息(如工時(shí)信息)，并與ERP相關(guān)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，完成成本核算。同時(shí)，對(duì)ALC現(xiàn)場(chǎng)信息的分析處理，還有助于優(yōu)化生產(chǎn)L/T及提高有效作業(yè)率，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化工藝拆分，提高模組內(nèi)部的作業(yè)平衡率。ALC的生產(chǎn)控制系統(tǒng)運(yùn)作流程如圖3所示。
圖3 ALC生產(chǎn)處理系統(tǒng)運(yùn)作示意圖
從圖3可以看出，根據(jù)機(jī)床生產(chǎn)工藝流程和物料類(lèi)型，ALC送料位差表可自動(dòng)確定模組內(nèi)部各單元所需物料的內(nèi)容及備料時(shí)間；根據(jù)SPS指示和供料看板等可實(shí)現(xiàn)對(duì)電控箱、護(hù)罩等大物的JIT供料；而對(duì)刀塔、主軸頭等中物采用中物車(chē)兩臺(tái)份JIT發(fā)料；根據(jù)物料需求時(shí)間點(diǎn)可對(duì)鈑金件進(jìn)行JIT進(jìn)料，如每日按產(chǎn)量臺(tái)份配套送料，從貨車(chē)直接放置于鈑金車(chē)上，放置于備料區(qū)。在機(jī)床模組化生產(chǎn)時(shí)，ALC實(shí)現(xiàn)了差異化物料的JIT供應(yīng)。
此外，ALC可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與分析處理，能夠?qū)C(jī)床生產(chǎn)過(guò)程中的各種異常生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)分析，并第一時(shí)間通知相關(guān)部門(mén)進(jìn)行解決，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床模組化生產(chǎn)異常處理的及時(shí)性和強(qiáng)制性。ALC可定期對(duì)異常工時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定異常成本，以便于企業(yè)對(duì)隱性浪費(fèi)進(jìn)行分析處理。例如，通過(guò)ALC對(duì)每月生產(chǎn)異常狀況進(jìn)行采集整理后，品質(zhì)改善小組對(duì)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可確定重點(diǎn)改善項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)均衡化和節(jié)拍化生產(chǎn)。
機(jī)床精益模組化生產(chǎn)方式是精益思想在機(jī)床行業(yè)的一種實(shí)踐探索和創(chuàng)新，是單元生產(chǎn)方式的發(fā)展與升華。機(jī)床模組化生產(chǎn)方式既具有對(duì)流水線(xiàn)生產(chǎn)中的工藝工位的拆分、突顯節(jié)拍和流速的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠克服流水線(xiàn)投資大和遇到重大問(wèn)題時(shí)難以處理的問(wèn)題。
天行健咨詢(xún)顧問(wèn)以該機(jī)床制造企業(yè)T系列數(shù)控車(chē)床和V系列數(shù)控銑床為實(shí)施對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床精益模組化生產(chǎn)。采用機(jī)床精益模組化生產(chǎn)后，得到的效果如下：
1、機(jī)床平均裝配時(shí)間由22d縮短至14d；
2、兩個(gè)模組化生產(chǎn)主線(xiàn)的員工由22人減少到18人；
3、機(jī)床裝配的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)由220h下降至16Oh。
因此，機(jī)床精益模組化生產(chǎn)為機(jī)床柔性生產(chǎn)模式變革提供了一種新的實(shí)現(xiàn)思路。
機(jī)床模組化生產(chǎn)的不斷推廣和持續(xù)精益改善，還需要從工序平衡、物料JIT供給、工藝流程拆分及排程等方面進(jìn)行進(jìn)一步研究與完善。
（本案例來(lái)自天行健咨詢(xún)公司，由于涉及隱私問(wèn)題，本案例不一定為完整版本，可能部分省略，敬請(qǐng)諒解！）