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柔性制造系統(tǒng)

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1.柔性自動(dòng)化的興起

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類社會(huì)對(duì)產(chǎn)品的功能與質(zhì)量的要求越來越高,產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短,產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之增高,傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式受到了挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)不僅對(duì)中小企業(yè)形成了威脅,而且也困擾著國有大中型企業(yè)。因?yàn)?,在大批量生產(chǎn)方式中,柔性和生產(chǎn)率是相互矛盾的。眾所周知,只有品種單一、批量大、設(shè)備專用、工藝穩(wěn)定、效率高,才能構(gòu)成規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益;反之,多品種、小批量生產(chǎn),設(shè)備的專用性低,在加工形式相似的情況下,頻繁的調(diào)整工夾具,工藝穩(wěn)定難度增大,生產(chǎn)效率勢(shì)必受到影響。為了同時(shí)提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效率,使之在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期,降低產(chǎn)品成本,是終使中小批量生產(chǎn)能與大批量生產(chǎn)抗衡,柔性自動(dòng)化系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。

自從1954年美國麻省理工學(xué)院第一臺(tái)數(shù)字控制銑床誕生后,70年代初柔性自動(dòng)化進(jìn)入了生產(chǎn)實(shí)用階段。幾十年來,從單臺(tái)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用逐漸發(fā)展到加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),使柔性自動(dòng)化得到了迅速發(fā)展。

2.柔性制造系統(tǒng)的概念

柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成,能適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng),英文縮寫為FMS。FMS的工藝基礎(chǔ)是成組技術(shù),它按照成組的加工對(duì)象確定工藝過程,選擇相適應(yīng)的數(shù)控加工設(shè)備和工件、工具等物料的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng),并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。故能自動(dòng)調(diào)整并實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)多種工件的成批高效生產(chǎn),并能及時(shí)地改變產(chǎn)品以滿足市場(chǎng)需求。FMS兼有加工制造和部分生產(chǎn)管理兩種功能,因此能綜合地提高生產(chǎn)效益。FMS的工藝范圍正在不斷擴(kuò)大,包括毛坯制造、機(jī)械加工、裝配和質(zhì)量檢驗(yàn)等。

柔性制造系統(tǒng)是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動(dòng)化的系統(tǒng),它將微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)工程等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來,理想和圓滿地解決了機(jī)械制造高自動(dòng)化與高柔性化之間的矛盾。它具有設(shè)備利用率高、生產(chǎn)能力相對(duì)穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量高、運(yùn)行靈活和產(chǎn)品應(yīng)變能力大的優(yōu)點(diǎn)。

3.柔性制造系統(tǒng)基本組成部分

就機(jī)械制造業(yè)的柔性制造系統(tǒng)而言,其基本組成部分有:

1.自動(dòng)加工系統(tǒng)。自動(dòng)加工系統(tǒng),指以成組技術(shù)為基礎(chǔ),把外形尺寸(形狀不必完全一致)、重量大致相似,材料相同,工藝相似的零件集中在一臺(tái)或數(shù)臺(tái)數(shù)控機(jī)床或?qū)S脵C(jī)床等設(shè)備上加工的系統(tǒng)。

2.物流系統(tǒng)。物流系統(tǒng),指由多種運(yùn)輸裝置構(gòu)成,如傳送帶、軌道一轉(zhuǎn)盤以及機(jī)械手等,完成工件、刀具等的供給與傳送的系統(tǒng),它是柔性制造系統(tǒng)主要的組成部分。

3.信息系統(tǒng)。信息系統(tǒng),指對(duì)加工和運(yùn)輸過程中所需各種信息收集、處理、反饋,并通過電子計(jì)算機(jī)或其他控制裝置(液壓、氣壓裝置等),對(duì)機(jī)床或運(yùn)輸設(shè)備實(shí)行分級(jí)控制的系統(tǒng)。

4.軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng),指保證柔性制造系統(tǒng)用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效管理的必不可少的組成部分。它包括設(shè)計(jì)、規(guī)劃、生產(chǎn)控制和系統(tǒng)監(jiān)督等軟件。柔性制造系統(tǒng)適合于年產(chǎn)量1000~100,000件之間的中小批量生產(chǎn)。

4.柔性制造系統(tǒng)的類型

1.柔性制造單元。柔性制造單元由一臺(tái)或數(shù)臺(tái)數(shù)控機(jī)床或加工中心構(gòu)成的加工單元。該單元根據(jù)需要可以自動(dòng)更換刀具和夾具,加工不同的工件。柔性制造單元適合加工形狀復(fù)雜,加工工序簡(jiǎn)單,加工工時(shí)較長(zhǎng),批量小的零件。它有較大的設(shè)備柔性,但人員和加工柔性低。

2.柔性制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)是以數(shù)控機(jī)床或加工中心為基礎(chǔ),配以物料傳送裝置組成的生產(chǎn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由電子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,能在不停機(jī)的情況下,滿足多品種的加工。柔性制造系統(tǒng)適合加工形狀復(fù)雜,加工工序多,批量大的零件。其加工和物料傳送柔性大,但人員柔性仍然較低。

3.柔性自動(dòng)生產(chǎn)線。柔性自動(dòng)生產(chǎn)線是把多臺(tái)可以調(diào)整的機(jī)床(多為專用機(jī)床)聯(lián)結(jié)起來,配以自動(dòng)運(yùn)送裝置組成的生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線可以加工批量較大的不同規(guī)格零件。柔性程度低的柔性自動(dòng)生產(chǎn)線,在性能上接近大批量生產(chǎn)用的自動(dòng)生產(chǎn)線;柔性程度高的柔性自動(dòng)生產(chǎn)線,則接近于小批量、多品種生產(chǎn)用的柔性制造系統(tǒng)。

5.柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

柔性制造系統(tǒng)是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動(dòng)化的系統(tǒng),它將微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)工程等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來,理想和圓滿地解決了機(jī)械制造高自動(dòng)化與高柔性化之間的矛盾。具體優(yōu)點(diǎn)如下。

第一,設(shè)備利用率高。一組機(jī)床編入柔性制造系統(tǒng)后,產(chǎn)量比這組機(jī)床在分散單機(jī)作業(yè)時(shí)的產(chǎn)量提高數(shù)倍。

第二,在制品減少80%左右。

第三,生產(chǎn)能力相對(duì)穩(wěn)定。自動(dòng)加工系統(tǒng)由一自或多臺(tái)機(jī)床組成,發(fā)生故障時(shí),有降級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力,物料傳送系統(tǒng)也有自行繞過故障機(jī)床的能力。

第四,產(chǎn)品質(zhì)量高。零件在加工過程中,裝卸一次完成,加工精度嵩,加工形式穩(wěn)定。

第五,運(yùn)行靈活。有些柔性制造系統(tǒng)的檢驗(yàn)、裝卡和維護(hù)工作可在第一班完成,第二、第三班可在無人照看下正常生產(chǎn)。在理想的柔性制造系統(tǒng)中,其監(jiān)控系統(tǒng)還能處理諸如刀具的磨損調(diào)換、物流的堵塞疏通等運(yùn)行過程中不可預(yù)料的問題。

第六,產(chǎn)品應(yīng)變能力大。刀具、夾具及物料運(yùn)輸裝置具有可調(diào)性,且系統(tǒng)平面布置合理,便于增減設(shè)備,滿足市場(chǎng)需要。

6.柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)大致有兩個(gè)方面。

柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)一方面是與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)扣輔助制造系統(tǒng)相結(jié)合,利用原有產(chǎn)品系列的典型工藝資料,組合設(shè)計(jì)不同模塊,構(gòu)成各種不同形式的具有物料流和信息流的模塊化柔性系統(tǒng)。

柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)另一方面是實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到銷售的整個(gè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化,特別是管理層次自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。在這個(gè)大系統(tǒng)中,柔性制造系統(tǒng)只是它的一個(gè)組成部分。

1.模塊化的柔性制造系統(tǒng)

為了保證系統(tǒng)工作的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,可將其主要組成部分標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化。加工件的輸送模塊,有感應(yīng)線導(dǎo)軌小車輸送和有軌小車輸送;刀具的輸送和調(diào)換模塊,有刀具交換機(jī)器人和與工件共用輸送小車的刀盒輸送方式等。利用不同的模塊組合,構(gòu)成不同形式的具有物料流和信息流的柔性制造系統(tǒng),自動(dòng)地完成不同要求的全部加工過程。圖1是典型模塊化柔性制造系統(tǒng)特征圖。由圖1可見,刀具的供給方式、工件的輸送存儲(chǔ)和交換方式,是影響系統(tǒng)復(fù)雜程度的最大因素。

Image:柔性制造系統(tǒng)1.jpg

2.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)

據(jù)統(tǒng)計(jì),從1870~1970年的100年中,加工過程的效率提高了2000%,而生產(chǎn)管理的效率只提高了80%,產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率僅提高了20% 左右。顯然,后兩種的效率已成為進(jìn)一步發(fā)展生產(chǎn)的制約因素。因此,制造技術(shù)的發(fā)展就不能局限在車間制造過程的自動(dòng)化,而要全面實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)到銷售的整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化,特別是管理層次工作的自動(dòng)化。這樣集成的一個(gè)完整的生產(chǎn)系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)。

CIMS的主要特征是集成化與智能化。集成化即自動(dòng)化的廣度,它把系統(tǒng)的空間擴(kuò)展到市場(chǎng)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、檢驗(yàn)、銷售和為用戶眼務(wù)等全部過程;智能化的自動(dòng)化朝深度,不僅包含物料流的自動(dòng)化,而且還包括信息流的自動(dòng)化。

Image:柔性制造系統(tǒng)2.gif

圖2是CIMS的模型。決策層是企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu),通過管理信息系統(tǒng)掌握扔連接各部門的信息。虛框內(nèi)是產(chǎn)品制造過程的信息流。生產(chǎn)活動(dòng)的信息源來自生產(chǎn)對(duì)象——產(chǎn)品的訂貨。根據(jù)用戶對(duì)產(chǎn)品功能的要求,CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))系統(tǒng)提供有關(guān)產(chǎn)品的全部信息和數(shù)據(jù)。產(chǎn)品原始數(shù)據(jù)是企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)初始的信息源,所以,智能化的CAD系統(tǒng)是CIMS的基礎(chǔ)。CAPP(計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì))系統(tǒng)不僅要編制工藝規(guī)程,設(shè)計(jì)工夾量具,確定工時(shí)和工序費(fèi)用,還要與CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)連接,為數(shù)控機(jī)床提供工藝數(shù)據(jù),為生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)調(diào)度、質(zhì)量管理成本核算提供數(shù)據(jù),井將諸如制造可能性和成本等信息反饋至CAD系統(tǒng),生產(chǎn)計(jì)劃與控制系統(tǒng)是全廠的生產(chǎn)指揮樞紐。為使生產(chǎn)有條不紊地進(jìn)行,必須相應(yīng)建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)來集系統(tǒng),以此構(gòu)成一個(gè)能反映生產(chǎn)過程真實(shí)情況的信息反饋系統(tǒng)。

7.精益生產(chǎn)新動(dòng)向:柔性制造

某世界500強(qiáng)R公司在追求柔性制造的過程中,實(shí)現(xiàn)了多種生產(chǎn)方式并存,取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效果,在同樣的廠房設(shè)備條件下,復(fù)印機(jī)生產(chǎn)能力提高到原設(shè)計(jì)能力的3.5倍以上。另一家高科技跨國公司X公司在分析一條示范生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)原流水線的60%是多余的,通過去除這些多余的部分并對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行重新組合,短短四個(gè)月就使得場(chǎng)地利用率提高80%,同時(shí)通過利用拆下的設(shè)備復(fù)制出比現(xiàn)狀高出一倍的生產(chǎn)能力,節(jié)省大量的擴(kuò)大再生產(chǎn)投資

今天,企業(yè)面臨經(jīng)營(yíng)環(huán)境不斷變化的挑戰(zhàn),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的全球化、顧客和市場(chǎng)需求的多樣化和不確定性、產(chǎn)品壽命的縮短、價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的加劇等等都給企業(yè)現(xiàn)存的生產(chǎn)方式提出新的、更高的要求。為了在殘酷的競(jìng)爭(zhēng)中生存和發(fā)展,企業(yè)就必須研究一些低成本并且能夠快速反應(yīng)的制造方法,柔性制造(或柔性生產(chǎn))就是這些方法的總稱。因此,與其說柔性制造是一種生產(chǎn)方式,還不如說是一種全新的制造理念。

我們?cè)谂c客戶接觸的過程中,經(jīng)常能夠聽到這樣的抱怨:

“現(xiàn)在生產(chǎn)的產(chǎn)品品種越來越多,用在換線的時(shí)間越來越長(zhǎng),因此生產(chǎn)效率低,庫存量也大?!?

“現(xiàn)在的客戶都是提早兩天發(fā)指示,第三天就要出貨,兩天時(shí)間根本就出不了產(chǎn)品,只能增加產(chǎn)品庫存來滿足客戶的需要?”

“我們每臺(tái)機(jī)器的最小生產(chǎn)批量是200公斤,而客戶的訂單卻越來越小,有時(shí)候甚至是1、2公斤,這樣的訂單每做一次就會(huì)增加剩余庫存,而且越積越多,只能增加倉庫來應(yīng)對(duì)?!?

總之,當(dāng)面對(duì)客戶需求變化的時(shí)候,看起來企業(yè)可選擇的余地并不大,很多時(shí)候只能被動(dòng)接受,以增加庫存來解決問題。難道就真的沒有辦法更好地應(yīng)對(duì)了嗎?這是一個(gè)需要我們認(rèn)真思考的問題。否則,是以增加庫存和增加成本為代價(jià)來滿足客戶需要的話,那么企業(yè)的生存終將受到挑戰(zhàn)。

最近兩年,我們作為管理顧問輔導(dǎo)過和正在輔導(dǎo)多家大型企業(yè),如富士、施樂公司、ALPS公司以及美麗華公司等進(jìn)行生產(chǎn)變革,具體實(shí)踐了柔性制造的變革過程。事實(shí)證明,只要我們以柔性制造的理念出發(fā),具體研究解決問題的辦法,就能夠在不付出成本代價(jià)的條件下提高快速反應(yīng)能力,滿足客戶的需要。

我們可以用幾個(gè)具體的案例來說明柔性制造的理念和實(shí)現(xiàn)的方法。

Image:柔性制造案例.jpg

為了讓讀者能夠更好地理解柔性制造的意義,了解實(shí)現(xiàn)柔性制造的新思路,以下就一些有代表性的柔性制造方法進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。

1、細(xì)胞生產(chǎn)方式:與傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式比較,細(xì)胞生產(chǎn)方式有兩個(gè)特點(diǎn),一個(gè)是規(guī)模小(生產(chǎn)線短,操作人員少),另一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)化之后的小生產(chǎn)細(xì)胞可以簡(jiǎn)單復(fù)制。由于這兩個(gè)特點(diǎn),細(xì)胞生產(chǎn)方式能夠?qū)崿F(xiàn)(1)簡(jiǎn)單應(yīng)對(duì)產(chǎn)量的變化,通過復(fù)制一個(gè)或以上的細(xì)胞就能夠滿足細(xì)胞生產(chǎn)能力整數(shù)倍的生產(chǎn)需求;(2)減少場(chǎng)地占用,細(xì)胞是可以簡(jiǎn)單復(fù)制的(細(xì)胞生產(chǎn)線可以在一天內(nèi)搭建完成),因此不需要的時(shí)候可以簡(jiǎn)單拆除,節(jié)省場(chǎng)地;(3)每一個(gè)細(xì)胞的作業(yè)人數(shù)少,降低了平衡工位間作業(yè)時(shí)間的難度,工位間作業(yè)時(shí)間差異小,生產(chǎn)效率高;(4)通過合理組合員工,即由能力相當(dāng)?shù)膯T工組合成細(xì)胞,可以發(fā)揮員工最高的作業(yè)能力水平。如果能夠根據(jù)每一個(gè)細(xì)胞的產(chǎn)能給予相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì),還有利于促成細(xì)胞間的良性競(jìng)爭(zhēng)。細(xì)胞生產(chǎn)線的形式是多樣的,有O 形,也有U形,有餐臺(tái)形,也有推車形等等。

2、一人生產(chǎn)方式:我們看到過這樣的情形,某產(chǎn)品的裝配時(shí)間總共不足10分鐘,但是它還是被安排在一條數(shù)十米長(zhǎng)的流水線上,而裝配工作則由線上的數(shù)十人來完成,每個(gè)人的作業(yè)時(shí)間不過10、20秒。針對(duì)這樣一些作業(yè)時(shí)間相對(duì)較短、產(chǎn)量不大的產(chǎn)品,如果能夠打破常規(guī)(流水線生產(chǎn)),改由每一個(gè)員工單獨(dú)完成整個(gè)產(chǎn)品裝配任務(wù)的話,我們將獲得意想不到的效果。同時(shí),由于工作績(jī)效(品質(zhì)、效率、成本)與員工個(gè)人直接相關(guān),一人生產(chǎn)方式除了具有細(xì)胞生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)之外,還能夠大大地提高員工的品質(zhì)意識(shí)成本意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí),促進(jìn)員工成長(zhǎng)。

3、一個(gè)流生產(chǎn)方式:一個(gè)流生產(chǎn)方式是這樣實(shí)現(xiàn)的,即取消機(jī)器間的臺(tái)車,并通過合理的工序安排和機(jī)器間滑板的設(shè)置讓產(chǎn)品在機(jī)器間單個(gè)流動(dòng)起來。它的好處是,(1)極大地減少了中間產(chǎn)品庫存,減少資金和場(chǎng)地的占用;(2)消除機(jī)器間的無謂搬運(yùn),減少對(duì)搬運(yùn)工具的依賴;(3)當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生品質(zhì)問題時(shí),可以及時(shí)將信息反饋到前部,避免造成大量中間產(chǎn)品的報(bào)廢。一個(gè)流生產(chǎn)方式不僅適用于機(jī)械加工,也適用于產(chǎn)品裝配的過程。

4、柔性設(shè)備的利用:一種叫做柔性管的產(chǎn)品(有塑膠的也有金屬的)開始受到青睞。從前,許多企業(yè)都會(huì)外購標(biāo)準(zhǔn)流水線用作生產(chǎn),現(xiàn)在卻逐步被自己拼裝的簡(jiǎn)易柔性生產(chǎn)線取代。比較而言,柔性生產(chǎn)線首先可降低設(shè)備投資70-90%以上,其次,設(shè)備安裝不需要專業(yè)人員,一般員工即可快速地在一個(gè)周末完成安裝,第三,不需要時(shí)可以隨時(shí)拆除,提高場(chǎng)地利用效率。

5、臺(tái)車生產(chǎn)方式:我們經(jīng)??吹揭粋€(gè)產(chǎn)品在制造過程中,從一條線上轉(zhuǎn)移到另一條線上,轉(zhuǎn)移工具就是臺(tái)車。著眼于搬動(dòng)及轉(zhuǎn)移過程中的損耗,有人提出了臺(tái)車生產(chǎn)線,即在臺(tái)車上完成所有的裝配任務(wù)。

6、固定線和變動(dòng)線方式:根據(jù)某產(chǎn)品產(chǎn)量的變動(dòng)情況,設(shè)置兩類生產(chǎn)線,一類是滿足某一相對(duì)固定最的固定生產(chǎn)線,另一類是用來滿足變動(dòng)部分的變動(dòng)生產(chǎn)線。通常,傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備被用作固定線,而柔性設(shè)備或細(xì)胞生產(chǎn)方式等被用作變動(dòng)生產(chǎn)線。為了徹底降低成本,在日本變動(dòng)線往往招用勞務(wù)公司派遣的零時(shí)工(Part-Time)來應(yīng)對(duì),不需要時(shí)可以隨時(shí)退回。

柔性制造總的趨勢(shì)是,生產(chǎn)線越來越短,越來越簡(jiǎn),設(shè)備投資越來越少;中間庫存越來越少,場(chǎng)地利用率越來越高,成本越來越低;生產(chǎn)周期越來越短,交貨速度越來越快;各類損耗越來越少,效率越來越高。可見,實(shí)現(xiàn)柔性制造可以大大地降低生產(chǎn)成本,強(qiáng)化企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。既然柔性制造是一種全新的和高境界的制造理念,因此它值得我們以持續(xù)改善的精神去思考去創(chuàng)造。

8.柔性制造:跨世紀(jì)的生產(chǎn)力革命

在日本發(fā)源的柔性制造,由日資公司引進(jìn)了中國。理光(深圳)公司實(shí)現(xiàn)了多種生產(chǎn)方式并存,在同樣的生產(chǎn)廠房設(shè)備條件下,總體生產(chǎn)能力提高到原設(shè)計(jì)能力的3.5倍以上。

FX高科技公司發(fā)現(xiàn)一條流水線的70%是多余的,通過去除這些多余的部分并對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行重新組合,短短四個(gè)月就使得場(chǎng)地利用率提高一倍多;而且拆下的設(shè)備可以復(fù)制出比現(xiàn)狀高一倍的生產(chǎn)能力,為擴(kuò)大再生產(chǎn)準(zhǔn)備的近千萬美元的投資不需要了。

柔性制造正在掀起一場(chǎng)跨世紀(jì)的生產(chǎn)力革命。

精益生產(chǎn)凸顯柔性制造

精益生產(chǎn)(Lean Production)方式最早產(chǎn)生于日本,是日本豐田汽車公司在上個(gè)世紀(jì)六、七十年代總結(jié)出來的一套成功的生產(chǎn)模式,也叫JIT( Just In Time ):在需要的時(shí)候,按照需要的數(shù)量,生產(chǎn)出需要的產(chǎn)品。精益生產(chǎn)方式與從前的大批量生產(chǎn)方式相對(duì)應(yīng),基本特點(diǎn)是零庫存、低成本和快速反應(yīng)。如果說,上個(gè)世紀(jì)的精益生產(chǎn)更多追求零庫存的話,那么,今天開始了對(duì)制造過程進(jìn)行徹底變革的追求,柔性制造成了精益生產(chǎn)的最核心內(nèi)容。

在進(jìn)入21世紀(jì)之后,企業(yè)經(jīng)營(yíng)環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了根本的變化。由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)全球化、顧客和市場(chǎng)需求多樣化、個(gè)性化以及生產(chǎn)的相對(duì)過剩,使得產(chǎn)品壽命趨短,價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)加劇。為了在殘酷的競(jìng)爭(zhēng)中生存和發(fā)展,企業(yè)就必須研究一些低成本并且能夠快速反應(yīng)的制造方法,柔性制造就是這些方法的總稱。因此,與其說柔性制造是一種生產(chǎn)方式,還不如說柔性制造是一種全新的制造理念。

批量生產(chǎn)導(dǎo)致效率損耗

讓我們來看一看傳統(tǒng)大批量生產(chǎn)方式存在的問題。某大型辦公設(shè)備制造企業(yè)R公司,在上個(gè)世紀(jì)90年代投資600萬美元引進(jìn)了一條200米長(zhǎng)的生產(chǎn)線,每月生產(chǎn)A款打印機(jī)兩萬臺(tái),線上配置近200名工人,大批量生產(chǎn)方式顯示了巨大的威力。之后,A款機(jī)的銷售量逐年減少,R公司為了確保市場(chǎng)占有率,又陸續(xù)投入了大小不同的B、C、D、E等多款產(chǎn)品。

只要稍加分析,我們便能夠認(rèn)識(shí)到這樣一些典型的效率損耗問題:

工位時(shí)間差或速度差損耗:200人的生產(chǎn)線,要100%均衡地分解裝配時(shí)間是絕對(duì)不可能的。生產(chǎn)線速度是由某一個(gè)瓶頸工位(時(shí)間最長(zhǎng)工位)或作業(yè)者(速度最慢或熟練度最差的人)決定的,效率損耗顯而易見。

工位變更損耗:當(dāng)生產(chǎn)量發(fā)生變更的時(shí)候,傳統(tǒng)的做法是重新進(jìn)行工位設(shè)定,調(diào)整線上人數(shù)和各工位作業(yè)時(shí)間,重新進(jìn)行員工訓(xùn)練使之適應(yīng)新的要求。整個(gè)變更過程以及變更后對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)過程都伴隨著大量的效率損耗。頻繁換線損耗:A、B、C、D、E等各個(gè)產(chǎn)品之間的變換,都需要進(jìn)行換線準(zhǔn)備工作,而且在換線過程中只能按照裝配速度較慢的機(jī)型進(jìn)行生產(chǎn),效率的損耗可想而知。

場(chǎng)地?fù)p耗:即使產(chǎn)量降到一半甚至更低,生產(chǎn)線同樣占用那份場(chǎng)地。

另一家大型金屬加工企業(yè)M公司,車間里數(shù)十臺(tái)沖壓機(jī)一字排開很是壯觀。每一臺(tái)機(jī)器的后面是大量的中間品,最常見的是兩輛大臺(tái)車,一輛裝著前工序加工后的中間品,另一輛裝著自己加工后的產(chǎn)品或中間品。這種生產(chǎn)方式的損耗也是顯而易見的:大量的中間產(chǎn)品庫存,占用資金和場(chǎng)地;中間產(chǎn)品在機(jī)器間的無謂搬運(yùn)以及搬運(yùn)工具的大量使用;某一工序的質(zhì)量問題可能造成大量中間產(chǎn)品的報(bào)廢。

多種方式進(jìn)行柔性制造

柔性制造恰好能解決傳統(tǒng)生產(chǎn)中存在的這些問題,以下一些有代表性的柔性制造方法能幫助我們很好地認(rèn)識(shí)柔性制造的意義和實(shí)現(xiàn)柔性制造的新思路。

細(xì)胞生產(chǎn)方式:與傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式比較,細(xì)胞生產(chǎn)方式有兩個(gè)特點(diǎn),一個(gè)是規(guī)模小(生產(chǎn)線短,操作人員少),另一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)化之后的小生產(chǎn)細(xì)胞可以簡(jiǎn)單復(fù)制。由于這兩個(gè)特點(diǎn),細(xì)胞生產(chǎn)方式能夠?qū)崿F(xiàn):(1)簡(jiǎn)單應(yīng)對(duì)產(chǎn)量的變化,通過復(fù)制一個(gè)或以上的細(xì)胞就能夠滿足細(xì)胞生產(chǎn)能力整數(shù)倍的生產(chǎn)需求;(2)減少場(chǎng)地占用,細(xì)胞是可以進(jìn)行簡(jiǎn)單復(fù)制的(細(xì)胞生產(chǎn)線可以在一天內(nèi)搭建完成),因此不需要的時(shí)候,可以簡(jiǎn)單拆除,節(jié)省場(chǎng)地;(3)每一個(gè)細(xì)胞的作業(yè)人數(shù)少,降低了平衡工位間作業(yè)時(shí)間的難度,工位間作業(yè)時(shí)間差異小,生產(chǎn)效率高;(4)通過合理組合員工,即由能力相當(dāng)?shù)膯T工組合成細(xì)胞,可以充分發(fā)揮員工最高的作業(yè)能力水平。如果能夠根據(jù)每一個(gè)細(xì)胞的產(chǎn)能給予員工相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì),還有利于促成細(xì)胞間的良性競(jìng)爭(zhēng)。

一人生產(chǎn)方式:我們看到過這樣的情形,某產(chǎn)品的裝配時(shí)間總共不足10分鐘,但是它還是被安排在一條數(shù)十米長(zhǎng)的流水線上,而裝配工作則由線上的數(shù)十人來完成,每個(gè)人的作業(yè)時(shí)間不過10、20秒。針對(duì)這樣一些作業(yè)時(shí)間相對(duì)較短的產(chǎn)品,如果我們能夠打破常規(guī)(流水線生產(chǎn)),改由每一個(gè)員工單獨(dú)完成整個(gè)產(chǎn)品裝配任務(wù)的話,我們將獲得意想不到的效果。

一個(gè)流生產(chǎn)方式:上面提到的M公司的一個(gè)流生產(chǎn)方式是這樣實(shí)現(xiàn)的:取消機(jī)器間的臺(tái)車,并通過合理的工序安排和機(jī)器間滑板的設(shè)置讓產(chǎn)品在機(jī)器間單個(gè)流動(dòng)起來。它的好處是,(1)極大地減少了中間產(chǎn)品庫存,減少資金和場(chǎng)地的占用;(2)消除機(jī)器間的無謂搬運(yùn),減少對(duì)搬運(yùn)工具的依賴;(3)當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生品質(zhì)問題時(shí),可以及時(shí)將信息反饋到前部,避免造成大量中間產(chǎn)品的報(bào)廢。一個(gè)流生產(chǎn)方式不僅適用于機(jī)械加工,也適用于產(chǎn)品裝配的過程。

柔性設(shè)備的利用:一種叫做柔性管的產(chǎn)品(有塑膠的也有金屬的)開始受到青睞。從前,許多企業(yè)都會(huì)外購標(biāo)準(zhǔn)流水線用作生產(chǎn),現(xiàn)在卻逐步被自己拼裝的簡(jiǎn)易柔性生產(chǎn)線取代。比較而言,柔性生產(chǎn)線首先可降低設(shè)備投資70-90%以上,其次,設(shè)備安裝不需要專業(yè)人員,一般員工即可快速地在一個(gè)周末完成安裝,第三,不需要時(shí)可以隨時(shí)拆除,提高場(chǎng)地利用效率。

臺(tái)車生產(chǎn)方式:我們經(jīng)??吹揭粋€(gè)產(chǎn)品在制造過程中,從一條線上轉(zhuǎn)移到另一條線上,移載工具就是臺(tái)車。著眼于搬動(dòng)及移載過程中的損耗,有人發(fā)明了臺(tái)車生產(chǎn)線,即在臺(tái)車上完成所有的裝配任務(wù)。這樣做,不僅省去了生產(chǎn)線,而且搬運(yùn)和移載效率大大提高。

固定線和變動(dòng)線方式:根據(jù)某產(chǎn)品產(chǎn)量的變動(dòng)情況,設(shè)置兩類生產(chǎn)線,一類是滿足最小批量的固定生產(chǎn)線,另一類是用來滿足變動(dòng)部分的變動(dòng)生產(chǎn)線。通常,傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備被用作固定線,而柔性設(shè)備或細(xì)胞生產(chǎn)方式等被用作變動(dòng)生產(chǎn)線。為了徹底降低成本,在日本變動(dòng)線往往招用勞務(wù)公司派遣的零時(shí)工(Part -Time)來應(yīng)對(duì),不需要時(shí)可以隨時(shí)退回。

柔性制造總的趨勢(shì)是:生產(chǎn)線越來越短,越來越簡(jiǎn),設(shè)備投資越來越少;中間庫存越來越少,場(chǎng)地利用率越來越高;生產(chǎn)周期越來越短,交貨速度越來越快;各類損耗越來越少,效率越來越高??梢?,實(shí)現(xiàn)柔性制造可以大大降低生產(chǎn)成本,強(qiáng)化企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

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