工序分析对单个产品进行优化组合

2024-01-08 理论教育版权反馈

【摘要】：2.4.2 单个产品工序分析整体上的工序分析制定了生产线的硬件框架,因此对于单个产品,在进行工序分析时,就必须在这个框架范围内进行优化组合。

工序分析是基于产品工艺及产量需求,在既定的空间、设备、物料等条件下,对产品工序进行优化组合,以合理的成本生产出合格质量的产品。因此,工序分析是进行生产安排的基础,如果不进行工序分析就进行生产安排,那可能使生产出现投资过剩或不足,生产安排不均衡,工作安排不合理,搬运过多,延迟交货,无法充分利用空间,甚至会出现产品品质无法保证等现象。因此产品投入生产之前首先要进行详细工序分析。我们以M公司产品的工艺流程为例,首先从整体上对所有产品的工序分析,以决定单个生产线硬件设计和布局,生产线的物料流动和库存空间。然后再从局部上介绍单个产品工序分析的步骤、主要内容、分析问题的难点及其解决办法等。

2.4.1 整体工序分析

通过整体工序分析,找出产品的共同点和不同点,进而综合考虑这些因素,然后进行生产线设计,可以从整体上得到优化组合的空间、设备、人力等。M公司每年都在同时生产十几二十个产品,因此要对所有产品进行整体的工序分析,首先需从端到端分析整个生产流程,而不针对某个具体工作站、具体岗位、生产环节。M公司所有产品,整体工艺流程基本都是一样的,所不同的是工序内容的复杂程度不一样,下面我们用一个共用的工序流程图来描述M公司产品整个工序步骤,如图2-6所示。

图2-6

产品生产流程包含了很多的工序内容,由于受到产品工艺特点、不同功能块、工厂空间大小、客户定制化、生产效率等限制,并不适合把所有工序都连成一线进行生产,而需要断开分成几个小的单元块。M公司是根据测试位为节点进行区分,分别为主板模块、机芯模块、整机模块等。再根据组合不同分为流水线和单元线两种类型。

生产模式确定后,需要根据产品工序特点进行生产线布局和硬件方面的设计。比如前面生产模式章节描述的机芯模块生产线、高速包装线、精益装配线布局就是通过整体工序分析后,设计出的适合M公司产品工序要求的生产线。在这里,工序分析就要综合考虑众多产品工序特点、产能要求、空间限制、物料摆放等方面,提供一个设计框架要求,然后根据这些要求对生产线布局和硬件进行设计,以确保产品之间可以很容易地进行转换。

我们还需要分析库存情况。主板模块和机芯模块生产以库存生产制的方式进行生产(Make to stock),库存多少合适呢?这需要综合考虑产品生产交付周期、生产线产能、生产班次安排、转线时间等因素。M公司产品生产交付周期一般为6小时,生产线产能一般为每天12k,生产班次按每班次12小时安排,转线时间需要8小时。因此,M公司综合考虑这些因素后对这两个生产模式制定了1个班次即12小时的库存。高速包装线和精益装配线是订单制生产方式(Make to order),根据订单情况和物料到料情况,再结合实际生产进行安排。M公司一般是根据订单出货日期最多提前3天进行生产。

2.4.2 单个产品工序分析

整体上的工序分析制定了生产线的硬件框架,因此对于单个产品,在进行工序分析时,就必须在这个框架范围内进行优化组合。通过对产品整个制造过程详细的分析,将会制定出产品工序标准时间、生产流程、生产设备及夹具配置、生产布局,操作方法等,如图2-7所示。而其中的标准时间是工

图2-7

序分析的重中之重,我们在后面将会详细分析标准时间的制定和运用。

产品工序分析需要制定一些原则,有些可能还有一些指标进行评估,比如我们根据M公司的具体情况制定了以下几项原则:

1.充分考虑线的物理结构,以能够确保物料摆放和夹具工具摆放能够方便员工操作,一般来说,站立操作员工操作范围不超过90cm,坐着操作范围不超过40cm。

2.测定工序步骤的操作时间时,尽量细分工序步骤,这样在合并或重排工序时,可以充分利用ECRS工具(注:ECRS,即取消(Eliminate)、合并(Combine)、调整顺序(Rearrange)、简化(Simplify)。)ECRS分析法,是工业工程学中程序分析的四大原则,用于对生产工序进行优化,以减少不必要的工序,达到更高的生产效率。

3.组合工序时综合考虑工序复杂度、物料摆放和人员操作等因素。

4.以设备为主的生产线,一般要优先考虑设备利用率。

5.以人员操作为主的生产线,则要优先考虑人员利用效率,一般不会让人等设备的情况出现。

下面,我们通过一个例子来阐述产品的工序分析,比如前面说到的B产品,其机芯模块和整机模块在单元线上生产,并用秒表法对工序步骤进行观测得到如表2-3的数据。

表2-3 B产品工序步骤数据

根据产品的工艺步骤绘制了工艺流程,这样能够清晰知道各个工序步骤顺序和限制条件。图2-8是机芯模块和整机模块生产的整个生产工艺流程,包括了装配流程、测试和包装流程。

图2-8

根据产品设计的工艺流程,用ECRS原则分析工序,并综合考虑了产品工序安排原则、产能需求(每天产能需要做2.5k以上)、工序操作人员的线平衡等因素,进行工序安排,如表2-4所示:

表2-4 工序安排

单元线安排了7个工序,瓶颈为OP3,对工序安排进行评估如下:

1.生产节奏控制,每个工序时间在0.32分钟左右,相对于M公司单元线,操作速度比较适中;

2.在产能需求条件下对24个工序步骤已经进行比较优化的组合;

3.每个工序的物料为2~3个,夹具和工具最多1个,员工可以方便地拿取和操作;

4.产线平衡描述如图2-9所示。

图2-9

根据线平衡公式:

线平衡=Sum(工序时间)/(OP#×瓶颈工序时间)

=(0.38+0.37+0.41+0.35+0.32+0.32+0.38)/(7×0.41)×100%=88%(注:OP#指员工数量)

因此,线平衡率为88%,达到了M公司制定的85%的目标。

这样,B产品在单元线的工序就这样安排即可。接下来我们就可以计算单元线的产品产能,但要计算单元线产品产能,还需从测试工程师那里拿到测试工序的时间。

1.机芯测试时间:25秒;

2.整机测试时间:120秒。

这样,我们根据测试信息、工序时间、员工工作时间、工序坏品率、设备故障率等因素来计算单元线的产能,当然,测试夹具和装配夹具的数量也同时可以计算出来,计算表格如表2-5所示。

表2-5 单元线产能计算B产品

单元线是以人员操作为主的生产单元,其产品产能的计算要综合评估考虑以下几个因素:

1.测试设备产能要尽量比手工操作的工位高,便于以后优化工序后有提升产能的空间,又或在需要提升产能的时候可以临时加手动工位来提升产能,这样可以在一定程度上满足客户需求的波动,这个后面章节将会有介绍。

2.新产品产能计算时,最好留有一定的缓冲,因为在生产过程中或多或少会出现一些意想不到的问题,可能刚开始无法达到设计产能,比如产品品质、物料品质、测试台故障超标等。需要留多少缓冲可能不同的公司有所不同,M公司在考虑工序坏品率和97%的拉利用率后,还要额外的留5%左右的缓冲。

B产品在单元线的产能是每天2.6k,达到每天2.5k的需求。这样每天2.6k的产能就是我们对这个单元线的设计产能。但很多公司往往不直接用产能来评估生产效率和监控日常生产状况,M公司用UPPH来评估生产效率,用UPH来监控日常生产进程。

1)UPPH:人均单位小时产出,计算公式如下:

UPPH=Capacity/(OP#×Paid hr)=2 600/(7×22)=16.88

在这里员工的每天工作时间虽然只有20.27小时,但我们付工资的时间是22小时,所以使用22小时来计算UPPH。

2)UPH:单位小时的产出,计算公式如下:

UPH=Capacity/Working hr=2 600/20.27=128 (www.chuimin.cn)

由于员工每天工作时间只有20.27小时,所以用20.27小时来计算。UPH可以用来监控每条线的每个小时的产出,也可监控每个产品多条线的产出,甚至可以监控整个工厂的单位小时产出。

下面我们介绍生产线的布局(Layout),产品生产线的布局主要是给技术人员设置生产线工位的参考文件,同时也是生产安排的参考文件,因此要包括如下几个方面的内容,如图2-10所示。

图2-10

1.工位安排,在既定的生产线框架里工位的安排;

2.工位需要的夹具和工具及其数量;

3.夹具和工具的参数;

4.夹具和工具放置的位置。

当然,做完生产线布局图后,还需要准备工序流程给到生产线,以便给生产线组长安排员工做指导。这样,生产安排按设计的标准来操作,对产品品质提升、产能达到目标提供了保证。工序流程图如图2-11所示:

当然,我们还需要操作指引来指导生产,操作指引分为装配操作指引和包装操作指引,M公司同一产品的装配操作指引基本都一样,因此一个产品一般做一份就足够了。但对于包装操作指引,不同的客户不一样,这就需要根据客户的需求变化而变化。下面我们分别做介绍。

图2-11

一、装配操作指引

装配操作指引,是指导员工用给定的夹具和工具,在指定的工位里按工序设定的要求和顺序来完成产品质量要求的操作。因此,在完成装配操作指引时有如下要求:

1.产品相关信息;

2.具体描述操作步骤顺序及要求;

3.操作图示参考;

4.工具参数要求;

5.注意事项要求;

6.其他要求。

图2-12是一个工序的操作指引。

二、包装操作指引

包装操作指引具有客户定制化的特点,像M公司的产品出口到世界各地,包装的规格要求也就千差万别。在这种情况下如何把客户需求的信息准确无误地呈现出来,给到生产线进行生产指导,是一个浩大的工程。在这里我们不过多地介绍怎样获取客户需求信息,这种信息有专门的部门会跟客户沟通,然后放到BOM(Bill of Material,物料清单)里,我们只要查BOM就可以得到。因此我们着重介绍的是在这么多已知信息的情况下,如何把这些信息组合起来,并且这些信息正是客户所需要的,完整无误呈现给生产线。我们首先介绍BOM的生成流程如图2-13所示。

图2-12

图2-13

在BOM生成后,就可以根据BOM的物料清单,定义各种物料的放置方法、操作方法等。这基本就算完成该客户的包装指引。这个看起来似乎挺简单的,是的,如果只做几个客户那实在是简单不过了。但是,对于一个产品,我们面对的一般都有几百个甚至上千个客户。怎样把他们区分开来,使生产线在生产到某个客户时,很快就可以导出该客户的信息,并且是唯一的正确的?在这里M公司用一个系统来管理,其系统操作如图2-14所示。

图2-14

因此,要把几百个上千个客户信息导入系统里,并做一定的关联,使系统导出的信息正好与输入的订单号所代表的客户信息相符。这里难点就在于要把几百上千个客户信息输入系统,不但工作繁多,而且很容易出错。这里介绍M公司的做法,或许能够提供一些方法作为参考。

首先,系统先导入客户Code、BOM等信息,以作为基准文件。

其次,根据BOM信息筛选出哪些信息是特殊的,哪些信息是所有客户都一样的,对相同信息的只做一份文件即可,比如放附件,对于所有客户其操作方法都一样,不一样的是有的客户需要的说明书多些,而有的少些,这不会影响到实际操作。

再次,重新评估客户的特殊信息,这些信息是某些客户独有的,所以要把这些信息都找出来。比如M公司里的彩盒、充电器、贴在彩盒上的标贴、贴到手机上的标贴、纸箱、纸箱上的标贴、运输用的卡板等。

然后,找到这些特殊信息的区分点,运用这些区分点作为链接,做一份文件存到系统里。在这里我们一般用物料编号或国家信息作为区分点。这样当做到某客户时,系统就会检查BOM,如果BOM里有作为链接的物料编号或国家信息,那么系统就会调用这份文件。

最后,就这样把通用的和特殊的信息都做成一个个子文件存到系统,系统会根据需要调用不同的文件来满足客户的需求。这样,虽然我们面对的客户很多,但由于有很多客户需要的信息有很多相同的部分,做一份文件就可以囊括了,有时可能100个客户只需做10份文件即可。

我们举一个简单的例子来描述这个过程,比如B产品售出到欧洲,欧洲有很多国家,每个国家需求都有些差异。我们的工作流程如图2-15所示。

图2-15

筛选出来的特殊信息是:彩盒、彩盒标贴、充电器、纸箱、卡板等信息。在这里我们以卡板信息为例子做一份文件实例:

B产品的卡板信息是,分为以下几种:

1.俄罗斯;

2.乌克兰、土耳其、阿塞拜疆;

3.法国;

4.意大利;

5.其他欧洲国家。

这样,我们可以用国家来作为链接进行筛选,每一项根据客户的要求做一份文件。到第5项时,根据彩盒的特殊性链接,把前4项的国家排除即可。

产品工序分析后得出产能信息、生产布局、操作指引等程序文件。这些文件是使生产任务能够保质保量完成的指导性文件。因此,对于这些方面我们需要注意到如下几个方面:

1.在产能制定上,需要做到合理,不能太松也不能太紧,太松则可能会浪费资源,太紧如达不到设计产能,则可能无法满足订单需求;

2.在生产线布局上,要充分考虑人机工程,这样将保证生产和物流运作更顺畅;

3.对于操作指引,需要细致,这份文件不但要教导员工如何一步步完成正确的操作,而且还要指出容易出错的地方,并且告诉员工如何避免它。

总之,工序分析是IE在现场中的基础性工作,但分析后的结果对整个工厂运营来说非常重要,直接影响到整个工厂布局规划、计划部门的接单、生产安排、物料安排,人力资源部的员工招聘计划等,同时也给财务提供了计算运营成本的基础数据。

工序分析对单个产品进行优化组合

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