上海, 2017 年 06 月 - 制造商們一直在追求生產(chǎn)力最大化和效率最大化。如今，制造商們往往會借助于云計(jì)算、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的制造、信息物理系統(tǒng)、工業(yè) 4.0 等新一代信息技術(shù)。這些先進(jìn)的理念無疑將會拉動(dòng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。然而，與之相悖的是制造業(yè)的現(xiàn)狀，制造環(huán)節(jié)中存在不少浪費(fèi)現(xiàn)象，亟需加以控制。在討論數(shù)字化和優(yōu)化之前，制造商們有必要仔細(xì)檢查自身的操作流程，確定存在浪費(fèi)的領(lǐng)域，并制定行之有效的方法來減少或消除浪費(fèi)。控制浪費(fèi)是制造企業(yè)準(zhǔn)備采用先進(jìn)智能制造戰(zhàn)略的第一步。
 
　　圖 1 - 制造工廠中各種要素及其相互關(guān)系的匯總圖(NEXT STEP 模型和概念)。
 

 
　　生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性基礎(chǔ)
 
　　制造由一系列轉(zhuǎn)化過程構(gòu)成。車間通過一系列單獨(dú)的轉(zhuǎn)化工序(例如鍛造、焊接或加工)，將原材料加工成成品或半成品。每個(gè)工序包括許多單獨(dú)的要素。加工的基本要素包括刀具、機(jī)床、夾具、冷卻液供應(yīng)等。這些要素共同構(gòu)成了一個(gè)從生產(chǎn)系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備和組件獲得支持的加工系統(tǒng)。
 
　　規(guī)劃、編程和經(jīng)濟(jì)管理職能部門以生產(chǎn)系統(tǒng)為中心，構(gòu)成生產(chǎn)環(huán)境。生產(chǎn)環(huán)境的核心要素是人。盡管今天的制造業(yè)廣泛采用計(jì)算機(jī)、機(jī)器人和其他先進(jìn)技術(shù)，但控制整體環(huán)境的決策者是人。
 
　　加工工藝以一系列涉及刀具選擇、切削工況、編程、工件材料和工裝夾具的技術(shù)應(yīng)用細(xì)節(jié)為基礎(chǔ)。其他關(guān)鍵細(xì)節(jié)包括產(chǎn)量要求和成品工件的規(guī)定質(zhì)量等級。
 
　　這些技術(shù)應(yīng)用細(xì)節(jié)與經(jīng)濟(jì)效應(yīng)之間的關(guān)系及其發(fā)展變化規(guī)律，稱為生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)是平衡所有涉及的因素。技術(shù)要素旨在工件質(zhì)量、數(shù)量和及時(shí)交貨方面產(chǎn)生令人滿意的結(jié)果，但同時(shí)，為了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須控制運(yùn)營成本。
 
　　加工工藝中產(chǎn)量與成本之間的平衡可以通過三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)。第一階段是制定可靠的加工工藝流程。這對盡量減少意外事件(例如刀具斷裂、切屑不受控制以及由此產(chǎn)生的工件損壞)至關(guān)重要。通過選擇有能力滿足或超過加工工藝中產(chǎn)生的機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷、化學(xué)負(fù)荷和摩擦負(fù)荷的刀具，可確保車間操作的可靠性。
 
　　圖 2 - STEP 中開發(fā)的整體可加工性模型。
 

 
　　實(shí)現(xiàn)平衡生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的第二階段涉及選擇切削工況，反映了現(xiàn)實(shí)情況對加工工藝的限制。理論上，切削刀具的適用性非常廣泛。然而，車間的特定現(xiàn)實(shí)情況限制了有效應(yīng)用參數(shù)的范圍。
 
　　例如，刀具的能力和性能會受以下因素影響：裝配該刀具的機(jī)床的功率大小、工件材料的加工特性、以及零件配置是否容易引起振動(dòng)或變形。盡管在理論上可以選擇廣泛的切削工況，但事實(shí)上，刀具的選擇范圍是受現(xiàn)實(shí)限制的。
 
　　圖 3 顯示，結(jié)合特定切削應(yīng)用場合的現(xiàn)實(shí)情況，適用的切削速度、切削深度和進(jìn)給量選擇已縮減。
 
　　圖 3 - 三維示圖顯示了可在切削環(huán)境限制下使用的所有切削工況組合。
 

 
　　應(yīng)用特定場合的應(yīng)用限制范圍之外的切削工況將會產(chǎn)生負(fù)面經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，導(dǎo)致成本增加、生產(chǎn)率降低。加工工藝中大約 90% 的問題都源于未重視車間現(xiàn)實(shí)情況對切削工藝的限制。
 
　　當(dāng)切削工況未超出車間應(yīng)用限制范圍時(shí)，從技術(shù)層面上來說，操作是安全的。然而，技術(shù)性安全的切削工況組合并不會產(chǎn)生相同的經(jīng)濟(jì)效益。切削工況改變時(shí)，加工工藝成本也會隨之變化。移向更激進(jìn)但技術(shù)上仍安全的切削工況時(shí)，成品工件的產(chǎn)量會增加，但在到達(dá)某一點(diǎn)后，生產(chǎn)率便會下降，因?yàn)榧みM(jìn)的切削參數(shù)會導(dǎo)致刀具壽命縮短。隨著時(shí)間的推移，由于換刀會花費(fèi)更多的時(shí)間，零件產(chǎn)量也會下降。
 
　　切削工況組合在某一點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和制造成本的平衡。圖 4 顯示了切削工況、生產(chǎn)率以及刀具和機(jī)床成本之間的關(guān)系。(圖形僅關(guān)注受切削工況影響的要素 - 不包括材料成本、間接成本以及管理和工程成本。)軸的右側(cè)是更為激進(jìn)的切削工況，并在頂點(diǎn)獲得更高的生產(chǎn)率。圖形中間的淡藍(lán)色區(qū)域標(biāo)志著能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)率(最高產(chǎn)量)和經(jīng)濟(jì)性(最低成本)平衡的切削工況組合。
 
　　圖 4 – 切削工況、生產(chǎn)率和加工成本之間的關(guān)系。這是一個(gè)簡化的模型，未考慮浪費(fèi)因素。
 

 
　　因此，實(shí)現(xiàn)平衡生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的第三階段涉及在給定條件下確定切削工況的最佳組合。需要考慮加工操作中的所有因素，采用可以實(shí)現(xiàn)所需生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的切削參數(shù)。
 
　　浪費(fèi)對生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的影響
 
　　然而，制造系統(tǒng)中的浪費(fèi)會干擾平衡生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的作用機(jī)制。制造系統(tǒng)中存在各種形式的浪費(fèi)，這種浪費(fèi)會破壞平衡。例如，在一個(gè)僅需 15kW 的連續(xù)切削應(yīng)用場合中使用 60kW 的機(jī)床就是一種能源和電力浪費(fèi)。再比如，當(dāng)成品工件未達(dá)到要求的質(zhì)量等級時(shí)，由于產(chǎn)品不合格，加工工藝中投入的時(shí)間、金錢和資源就是種浪費(fèi)。同樣，當(dāng)制造工件非必要地高出所需的質(zhì)量等級時(shí)，也是種浪費(fèi)，因?yàn)楦叩馁|(zhì)量意味著更多的成本投入。不充分利用或?yàn)E用智力資源也是種浪費(fèi)，這種浪費(fèi)往往未受到重視。公司某些員工可能擁有能夠幫助公司發(fā)展的知識或技能，但由于缺乏溝通、公司內(nèi)部政治等原因，其知識和技能未得到充分利用，因此浪費(fèi)掉了。
 
　　減少浪費(fèi)的工具
 
　　在確定浪費(fèi)行為并進(jìn)行分類后，車間應(yīng)制定一個(gè)減少或消除浪費(fèi)的計(jì)劃。制造商可以借助于很多工具來查明、量化并盡量減少浪費(fèi)行為。例如，對刀具使用、操作和性能下降的分析將有助于找出存在問題的環(huán)節(jié)。
 
　　這類分析已表明，在某些情況下，多達(dá) 20% 至 30% 的刀具被工作人員錯(cuò)誤地判定為報(bào)廢，而實(shí)際上它們?nèi)匀豢梢允褂?- 剩余的刀具壽命就被浪費(fèi)掉了。通過制定明確的刀具報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)并將標(biāo)準(zhǔn)傳達(dá)給車間工作人員，可以大大減少刀具壽命的浪費(fèi)。
 
　　同樣，機(jī)床停機(jī)時(shí)間分析可以量化刀具裝夾、編程和換刀等活動(dòng)所花費(fèi)的時(shí)間。這些分析往往表明，通過更好地理解、執(zhí)行和協(xié)調(diào)這些必要但耗時(shí)的活動(dòng)，可以避免多達(dá) 50% 至 60% 的停機(jī)時(shí)間。
 
　　借助采訪、調(diào)查和培訓(xùn)計(jì)劃，可以在處理那些導(dǎo)致智力資源和知識技能被浪費(fèi)的人事問題時(shí)，發(fā)現(xiàn)很多有用的信息。由此，員工可以更好地開展工作，并培養(yǎng)自身的能力，從而最大限度地提高生產(chǎn)率。
 
　　管理增值活動(dòng)、價(jià)值支持活動(dòng)和非必要活動(dòng)
 
　　20世紀(jì)初，美國機(jī)械工程師 Fredrick Taylor 對車間操作進(jìn)行了大量研究，提出通過消除生產(chǎn)環(huán)節(jié)中不會為最終產(chǎn)品增加價(jià)值的活動(dòng)來推動(dòng)生產(chǎn)率的提高。現(xiàn)代“精益生產(chǎn)”原則遵循了同樣的理念。
 
　　在加工操作中，只有當(dāng)?shù)毒邔?shí)際切削金屬并生成切屑時(shí)，才會發(fā)生真正的增值活動(dòng)。其他例如零件裝載和固定等行為，稱為“價(jià)值支持活動(dòng)”，這些活動(dòng)不會直接增加產(chǎn)品的價(jià)值，但卻是實(shí)現(xiàn)增值所必須的活動(dòng)。
 
　　加工系統(tǒng)中的第三種活動(dòng)是非必要活動(dòng)。這些活動(dòng)既不創(chuàng)造價(jià)值，也不支持創(chuàng)造價(jià)值，相反消耗資源，不會帶來任何效益。純粹屬于浪費(fèi)行為。解決問題就是一種非必要活動(dòng)。如果起初就合理地設(shè)計(jì)并控制加工工藝，那么就不會產(chǎn)生問題，也無需浪費(fèi)時(shí)間來解決。
 
　　圖 5 - 加工車間以及所有相關(guān)要素的示意圖。
 

 
    結(jié)論

　　過去，非必要活動(dòng)往往被視為制造工藝的一部分，而非干擾生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性平衡的主要因素。如今，人們開始關(guān)注消除或盡可能減少非必要活動(dòng)。生產(chǎn)率和產(chǎn)能規(guī)劃的重點(diǎn)在于消除非必要活動(dòng)，盡可能減少價(jià)值支持活動(dòng)，并優(yōu)化增值活動(dòng)。(參見圖 6)
 
　　圖6 - 增值活動(dòng)(橙色)、價(jià)值支持活動(dòng)(藍(lán)色)和浪費(fèi)活動(dòng)(紅色)概覽。人力(灰色)是實(shí)現(xiàn)最佳制造績效的關(guān)鍵因素。
 

 
　　消除浪費(fèi)后，理論上的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性就能得以實(shí)現(xiàn)。在這一點(diǎn)上，生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的進(jìn)步可以直接應(yīng)用于公司。然而，在努力消除每種浪費(fèi)時(shí)，必須小心謹(jǐn)慎。關(guān)鍵是要量化浪費(fèi)減少活動(dòng)的投資回報(bào)。徹底消除浪費(fèi)可能會涉及非常大的投資，從經(jīng)濟(jì)的角度來看，接受浪費(fèi)或部分浪費(fèi)并與之共存可能是更妥善的選擇。在做出此類決策時(shí)，需要遵從適當(dāng)?shù)亩糠治觯緝?nèi)部也需要平衡利弊。
 
　　附注：              山高咨詢服務(wù)
 
　　隨著產(chǎn)品制造變得越來越復(fù)雜，用戶需要更多應(yīng)用協(xié)助，從而從新技術(shù)中獲得最大利益。在加工中，初級協(xié)助是指導(dǎo)用戶為某一操作選擇合適的刀具。選擇刀具后，在選擇最佳切削工況、冷卻液的使用和其他考慮因素時(shí)，用戶需要進(jìn)一步的指導(dǎo)建議。然后，如果刀具在該操作中不能發(fā)揮預(yù)期性能，刀具供應(yīng)商可以提供故障排除幫助。這三種協(xié)助模式構(gòu)成了傳統(tǒng)的刀具服務(wù)。
 
　　當(dāng)?shù)毒叻?wù)從單一應(yīng)用擴(kuò)展到涵蓋一臺或多臺機(jī)床對工件進(jìn)行多項(xiàng)加工的工藝時(shí)，最終用戶需要獲得有關(guān)安排工序、工件操作和其他方面的指導(dǎo)，從而最大限度地提高效率和生產(chǎn)率。這種協(xié)助等級被稱為“工程服務(wù)”。制造商們越來越頻繁地尋求有關(guān)改善整個(gè)車間或企業(yè)的職能、產(chǎn)量和成本控制方面的指導(dǎo)。在這種情況下，一些獨(dú)立的咨詢公司開始開展所謂的“管理或制造咨詢”業(yè)務(wù)。然而，要對一家制造企業(yè)進(jìn)行真正的評估，就必須全面理解該企業(yè)的核心業(yè)務(wù)。
 
　　數(shù)十年來，憑借長期積累且廣泛的加工工藝及刀具知識，山高一直致力于提供傳統(tǒng)的刀具服務(wù)、工程服務(wù)，并在某種程度上還提供了更大規(guī)模的咨詢服務(wù)。這些都是在特定情況下為客戶提供的協(xié)助性服務(wù)，但在 2016年，山高組建了自己的咨詢服務(wù)部門，從而為客戶提供一系列更精簡、更快速的制造服務(wù)。
 
　　山高咨詢服務(wù)包括廣泛的專業(yè)資源和交付方法。刀具選擇和應(yīng)用協(xié)助通過在線方式全天候?yàn)榭蛻籼峁詽M足車間希望快速提高生產(chǎn)率的需求。
 
　　工程服務(wù)可以通過電子通訊提供，并在必要時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場查看。山高咨詢服務(wù)還包括對車間各職能部門的操作進(jìn)行綜合全面的分析和指導(dǎo)，以及有關(guān)機(jī)床維護(hù)、車間布局、物流和組織職能的咨詢。此外，還可就以下方面提供咨詢：人員技能和知識問題，以及企業(yè)生產(chǎn)戰(zhàn)略中制造技術(shù)與成本之間的關(guān)系。
 
　　所有山高咨詢關(guān)系都基于 NEXT STEP 概念，并且根據(jù)企業(yè)客戶的具體需求進(jìn)行定制。此外，這也是山高和客戶的對話平臺，旨在實(shí)現(xiàn)共同目標(biāo)。
 
　　山高總部設(shè)在瑞典法格斯塔市，在超過 45 個(gè)國家/地區(qū)設(shè)有辦事處，是為銑削、車削、孔加工和螺紋加工領(lǐng)域提供全面金屬切削解決方案的全球最大供應(yīng)商之一。另外，80 多年來，公司一直與各行各業(yè)的制造商密切合作，提供他們所需的刀具、工藝和服務(wù)，幫助他們獲得最高的生產(chǎn)率和最大的利潤率。

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