當前，制造業(yè)面臨市場轉(zhuǎn)型、競爭加劇、成本增加、邊際贏收下降、市場需求個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)通過對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、運行方式和市場供求等方面的變革，使生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)用戶需求的變化，并精簡生產(chǎn)過程中一切無用、多余的東西，最終實現(xiàn)生產(chǎn)過程最優(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“一個流”生產(chǎn)、單元生產(chǎn)(Cell Production)等精益生產(chǎn)組織形式。
由于機床產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定制需求明顯、訂貨批量小、工藝過程復(fù)雜等特點，因此機床生產(chǎn)的組織方式屬于一種離散型生產(chǎn)，機床企業(yè)大多采用定點裝配方式進行機床的單臺定位組裝 ，但受用工成本、利率匯率、能源原材料價格以及市場需求等多重因素影響，目前機床行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營難度加大，單臺定位式機床生產(chǎn)面臨著生產(chǎn)周期長、節(jié)奏不明確、學習周期長等主要問題。
因此，定點裝配方式已不能滿足機床企業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展要求。對于大多數(shù)中小機床企業(yè)而言，考慮到機床生產(chǎn)量較小，但品種規(guī)格較多，機床生產(chǎn)流水線的投入巨大等因素，不具備大量生產(chǎn)方式(流水線生產(chǎn))的應(yīng)用條件。因此，尋找一種適合機床行業(yè)和機床產(chǎn)品特點的機床生產(chǎn)組織模式具有現(xiàn)實意義。
浙江某機床制造企業(yè)也因存在上述狀況，特邀請天行健咨詢顧問前來輔導(dǎo)，通過機床精益方式的創(chuàng)新實施，提出了機床模組化生產(chǎn)的思想與實現(xiàn)方法，并對機床模組化生產(chǎn)方式進行了應(yīng)用。
1、機床精益模組化概念的提出
機床模組化生產(chǎn)是指將機床裝配流程和作業(yè)者進行單元化拆分，并對生產(chǎn)線進行以機床為對象的模組化生產(chǎn)組織與物料供給，以實現(xiàn)模組內(nèi)部高效、交叉循環(huán)作業(yè)的一種機床生產(chǎn)模式。
機床模組化生產(chǎn)時首先進行工藝模組化。工藝模組化是根據(jù)機床企業(yè)的產(chǎn)品品種、產(chǎn)量、產(chǎn)能等特點，對機床標準化作業(yè)時間和工序平衡率分析，將機床裝配工藝分解重排為若干單元，以此實現(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)單元間的標準作業(yè)時間基本平衡，每一作業(yè)單元由專門作業(yè)者負責完成。作業(yè)平衡是交叉循環(huán)作業(yè)的基礎(chǔ)。
2、機床模組化生產(chǎn)的特點
機床模組化生產(chǎn)是一種新的機床生產(chǎn)組織形式。
①生產(chǎn)柔性化
調(diào)節(jié)工藝細分程度，可以加快產(chǎn)品流速，適應(yīng)市場變化。例如，可以把工藝拆成8份或更細，來擴大產(chǎn)出，滿足市場常規(guī)機型的大量需求；對特殊機型可以進行2臺份的模組化生產(chǎn)，以滿足特殊機型的多種小量市場需求。這樣，既能解決單臺定點裝配生產(chǎn)效率低、產(chǎn)量上不去的問題，又能解決流水線生產(chǎn)所面臨的風險大、在制品和庫存高、不能適應(yīng)市場變化等問題。
②節(jié)奏均衡化
機床模組化生產(chǎn)實現(xiàn)了一種有節(jié)拍的拉動式機床流動，把機床生產(chǎn)負荷能力的波動和順序思維降到最小，有助于制訂準確的生產(chǎn)計劃和采購細部計劃，實現(xiàn)物料JIT供給。
③異常目視化
機床模組化生產(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題，對異常問題的處理具有一定的強制性，使管理者重視異常并加以改善，以縮減等待時間，提高生產(chǎn)效率。
④學習周期短
將機床裝配工藝流程拆分為不同的作業(yè)單元，由專門作業(yè)者完成作業(yè)單元，減少了員工所需學習的技能，縮短了員工從培訓(xùn)到獨立操作的學習時間，同時又能避免流水線單一作業(yè)因重復(fù)而容易疲勞的問題，能快速響應(yīng)市場變化，提高作業(yè)效率。
3、機床模組化生產(chǎn)與單臺定位生產(chǎn)、流水線生產(chǎn)方式的比較
下表對單臺定位生產(chǎn)、流水線生產(chǎn)與模組化生產(chǎn)3種生產(chǎn)方式進行了比較。通過比較，我們可以發(fā)現(xiàn)，機床模組化生產(chǎn)克服了單臺定位機床生產(chǎn)模式的生產(chǎn)周期長等缺點，又避免了機床流水線生產(chǎn)模式對場地要求高、投資大、重大異常處理困難等問題，對市場的變化可以及時進行調(diào)整。但是，機床模組化生產(chǎn)對生產(chǎn)節(jié)拍和異常問題的處理并不具備流水線生產(chǎn)的高強制性，所以對現(xiàn)場的管理和品質(zhì)意識提出了更高的要求。
單臺定位生產(chǎn)、流水線生產(chǎn)及模組化生產(chǎn)比較表
1、實施內(nèi)容
機床精益模組化生產(chǎn)是對傳統(tǒng)機床生產(chǎn)方式的一種變革，不僅是對管理者和員工思想的一次洗禮，也是對現(xiàn)有生產(chǎn)模式、組織架構(gòu)、物料供給等提出的挑戰(zhàn)。機床精益模組化生產(chǎn)實施流程包括精益培訓(xùn)、精益意識引導(dǎo)和變革、確立組織，精心計劃和6S推行等。
機床精益模組化生產(chǎn)的實施體系包含5個模塊，如圖1所示。其中，如何實現(xiàn)均衡化生產(chǎn)和物料的JIT供給是機床模組化生產(chǎn)的關(guān)鍵問題。
圖1 機床精益模組化生產(chǎn)模式實施體系
2、工藝模組化
工藝模組化是機床精益模組化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。對機床裝配工藝流程進行合理拆分和排程，消除生產(chǎn)中的等待及不均衡所產(chǎn)生的浪費和負荷，實現(xiàn)流程化和均衡化生產(chǎn)是工藝模組化的目標。
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、鐳射等作業(yè)是由不同部門完成的，天行健咨詢顧問根據(jù)機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)部門之間的配合等因素來綜合確定作業(yè)分配表和作業(yè)排程表。
②確認和現(xiàn)場編排
生產(chǎn)主管、IE部門、現(xiàn)場員工等一起討論和確認排程表的合理性，并確定具體的裝配作業(yè)者、物流動線和工具等，確認完成后在現(xiàn)場進行相關(guān)的安排。
③現(xiàn)場優(yōu)化調(diào)整
對機床模組化實施中出現(xiàn)的瓶頸工序、作業(yè)不平衡等問題，天行健咨詢顧問利用IE分析手法和工具，對作業(yè)時間和排程表進行優(yōu)化調(diào)整。
④總結(jié)與持續(xù)改善
對現(xiàn)場實施的數(shù)據(jù)進行分析總結(jié)，并通過收集整理數(shù)據(jù)來積累經(jīng)驗。通過動作分析、ECRS、PDCA等手法，明確差異后設(shè)定新目標，創(chuàng)新思維，進一步優(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、工藝模組化的實施
通過工藝模組化流程對機床裝配工藝和作業(yè)員進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/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)時間，實現(xiàn)均衡化生產(chǎn)。根據(jù)工藝模組化的上述步驟方法，運用Excel進行工藝排程優(yōu)化，天行健咨詢顧問綜合考慮到現(xiàn)場生產(chǎn)的實際狀況，如不同工藝由不同部門參與完成、人機組合作業(yè)時問安排以及工序的平衡，運用Excel進行工序排程，并對排程后的工序平衡進行了評價和選擇。以4臺機床模組化為實例進行的的工藝拆分排程如圖2所示。
圖2 4臺模組化生產(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)者分別負責不同的作業(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器空閑時間，還需要通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程、動作分析等IE手法做進一步改善，以便實現(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)實現(xiàn)了對機床精益模組化生產(chǎn)中的過程信息采集與處理，并且實現(xiàn)了與企業(yè)ERP系統(tǒng)的集成。ERP的月生產(chǎn)計劃和周生產(chǎn)計劃可以自動導(dǎo)入ALC，可實現(xiàn)加工生產(chǎn)和交貨指示。ALC可以將ERP的日生產(chǎn)進度表轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)指示信息，實時發(fā)送到機床生產(chǎn)現(xiàn)場。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，實現(xiàn)JIT供料。此外，ALC能夠自動采集機床生產(chǎn)的現(xiàn)場信息(如工時信息)，并與ERP相關(guān)模塊進行數(shù)據(jù)集成，完成成本核算。同時，對ALC現(xiàn)場信息的分析處理，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)運作流程如圖3所示。
圖3 ALC生產(chǎn)處理系統(tǒng)運作示意圖
從圖3可以看出，根據(jù)機床生產(chǎn)工藝流程和物料類型，ALC送料位差表可自動確定模組內(nèi)部各單元所需物料的內(nèi)容及備料時間；根據(jù)SPS指示和供料看板等可實現(xiàn)對電控箱、護罩等大物的JIT供料；而對刀塔、主軸頭等中物采用中物車兩臺份JIT發(fā)料；根據(jù)物料需求時間點可對鈑金件進行JIT進料，如每日按產(chǎn)量臺份配套送料，從貨車直接放置于鈑金車上，放置于備料區(qū)。在機床模組化生產(chǎn)時，ALC實現(xiàn)了差異化物料的JIT供應(yīng)。
此外，ALC可實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集與分析處理，能夠?qū)C床生產(chǎn)過程中的各種異常生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行及時分析，并第一時間通知相關(guān)部門進行解決，實現(xiàn)了機床模組化生產(chǎn)異常處理的及時性和強制性。ALC可定期對異常工時進行統(tǒng)計，確定異常成本，以便于企業(yè)對隱性浪費進行分析處理。例如，通過ALC對每月生產(chǎn)異常狀況進行采集整理后，品質(zhì)改善小組對相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，可確定重點改善項目，實現(xiàn)均衡化和節(jié)拍化生產(chǎn)。
機床精益模組化生產(chǎn)方式是精益思想在機床行業(yè)的一種實踐探索和創(chuàng)新，是單元生產(chǎn)方式的發(fā)展與升華。機床模組化生產(chǎn)方式既具有對流水線生產(chǎn)中的工藝工位的拆分、突顯節(jié)拍和流速的優(yōu)點，同時能夠克服流水線投資大和遇到重大問題時難以處理的問題。
天行健咨詢顧問以該機床制造企業(yè)T系列數(shù)控車床和V系列數(shù)控銑床為實施對象，實現(xiàn)了機床精益模組化生產(chǎn)。采用機床精益模組化生產(chǎn)后，得到的效果如下：
1、機床平均裝配時間由22d縮短至14d；
2、兩個模組化生產(chǎn)主線的員工由22人減少到18人；
3、機床裝配的標準工時由220h下降至16Oh。
因此，機床精益模組化生產(chǎn)為機床柔性生產(chǎn)模式變革提供了一種新的實現(xiàn)思路。
機床模組化生產(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行進一步研究與完善。
（本案例來自天行健咨詢公司，由于涉及隱私問題，本案例不一定為完整版本，可能部分省略，敬請諒解！）