离散制造模式包括3种基本类型:单机型;流线型重复离散制造;混流离散加工制造。
(1)单机型加工车间计划和执行。
最典型是注塑车间,部件在模具中一次成型,然后经过简单的检验和去毛刺就可以入在制品库。笔者服务过的一家制造花洒的企业,其注塑车间拥有超过100台注塑机台,由计划部直接进行注塑机台排产。计划部的主计划员排出滚动的主生产计划,然后注塑计划员直接将工单安排到机台。在这么大规模的工厂中,注塑机往往按精度以及吨位分为各种加工中心,高精度的德国进口注塑机往往用于生产与流道相关的部件,国产的如海天注塑机用于生产手柄等小件。注塑机台的开/合模时间是工艺规定的,利用率是经验值,工时相对准确,排产的管理重点是生产批量和切换,车间希望批量越大越好,但会造成很多在制品。而且虽然有100台设备,但要生产的小件却超过1000种,合并批次以满足交期,切换是计调员最主要的考虑。基本的逻辑是将零件分为AB类、C类以及待退市部件,A类一次注塑一周的用量,主要是一些体积大,价值高的部件。B类可以根据预测一次生产一个月的用量。C类是按照固定的批量生产。待退市部件严格按照下市计划的数量并考虑良率波动。
(2)重复制造的车间计划和执行。
重复制造是指不同部件的工艺路线类似的离散制造模式,例如半导体封装行业,电子工厂的电装车间,大批量的五金生产工厂如小家电企业,开水煲外壳的生产就是这种类型。虽然大体工艺类似,但不同产品的具体工序的工时可能会差异很大。
以半导体封装生产为例,其主要包含粘片、打线、塑封、粘球、切割、外观测试等几个主要工序。在早期时,同种封装形式下的产品的线数,体积差异不大,排产相对容易,可以认为一个产品族下的不同产品在同一个工序下具有相同的工时。这类排产的关键是要将产品划分为产品族,针对每个产品族排产,尽量要求主计划部一段时间内一个产品族的周订单数量稳定化。表6-6是某公司的产能表。对于多个产品族的共享设备,会安排非整台数。我们可以观测到例如WAFER MOUNT设备给产线安排的就是0.2台。每个工序的设备利用率不同,从73%到85%不等。
表6-6某公司的产能表
但到了BGA封装的时代,产品种类变化很大,产品的线数从50~500,意味着同样是一颗产品在打线工序,工时差异就是10倍的关系,排产的核心是进行能力测算,能力测算可以采用产品特征值方法进行测算,例如在粘片工序按照个数核算产能,在打线工序按照线数测算,在塑封工序按照每条的个数。
(3)混流离散制造的车间计划和执行。
英文中这种生产模式被称为 JOB SHOP,笔者一直没找到特别合适的中文对应。机械加工厂中这种模式非常多。以笔者服务过的一家五金龙头企业为例,其机加工车间产品有超过100种龙头,这些产品最简单的有单把/双孔水龙头,只需要粗加工断面,精加工2个位置;最复杂的欧式水龙头,需要粗加工断面,精加工11个位置。车间有接近60台机加设备,包含十几个型号。有只能加工一个位置的圆盘机;有能加工2~4个位置的多工位设备,还有能加工多达8个工位的CNC机台。
圆盘机每台需要1个员工操作,但切削效率极高,能达到CNC机台的6倍,但只能单工序,一个产品要经过几个机台生产;但从一个型号到另外的型号切换困难,只适合大批量的产品;CNC机台1名作业员可以操控2个机台,而且一个复杂产品可以在一个CNC机台上一次完成。大部分的产品可以安排在圆盘机/多工位设备/CNC上生产,由于工艺路线是多变的,工程部排的标准工艺路线与实际生产的路线是完全不同的,自然标准工时也是缺失的,没有人能够讲清楚机台排产逻辑以及产能测算,经常看到一些机台是空的未安排生产而车间又不能按照计划部的指令交付。
产能测算是第一步,最初生产部的能力测算模式是按照每月1万套来测算的,根本不管产品组合的变化,车间对此有异议,但自己也提不出合适的测量方法。最初时,客户的调度员喜欢将一些量大的产品相对固定在一些设备上,然后随时调整量小的产品到不同设备上以满足交期的要求。笔者给出的建议是将所有的量小的产品预先规划到不同的设备组上,然后当需求波动大时,只要针对几种量大的产品进行工艺路线调整就可以。通过这种思路测定了工时,开发了周能力-设备需求测算表,并优化了车间派工逻辑。
这类混流车间中最复杂的情况是模具/工夹具制造车间,每套工夹具的材质,工艺路线,工时都不相同,很多又是一次性设计并生产,没法按照大批量生产那样制定详细的工艺路线表,基本上都是现场有经验的班组长依据经验进行派工,交期和效率都很难保障,这类公司很难做大,因为缺少标准化,所以老板必须很懂行,很多事情都要亲力亲为。笔者见得多的是按照吨位、材质、曲面的复杂程度制定一个工单的难度系数,不同的难度系数对应不同的工分用于分配。