OEM電子產(chǎn)品制造的均衡生產(chǎn)方式

金 青

JIN Qing

（常州工學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，常州 213022）

0 引言

隨著市場需求個(gè)性化、多樣化、快速化程度的不斷提高，OEM（Orignal Equipment Manufactucer）電子產(chǎn)品制造企業(yè)面臨的是品種的不斷增多、批量時(shí)大時(shí)小和生產(chǎn)周期愈加縮短的“不安定”的生存環(huán)境。如何以一種相對穩(wěn)定的生產(chǎn)率、穩(wěn)定的質(zhì)量和穩(wěn)定的作業(yè)者應(yīng)對市場需求的不斷變化，是眾多OEM電子產(chǎn)品制造企業(yè)迫切希望解決的問題。

在解決生產(chǎn)穩(wěn)定性問題上，精益生產(chǎn)方式提出了均衡生產(chǎn)的理念，在汽車生產(chǎn)、煤炭、煉鋼等大批大量生產(chǎn)型企業(yè)已有不少成功的案例；國內(nèi)也有不少學(xué)者從事過這方面的研究[1～14]，鮮有針對電子產(chǎn)品制造的均衡生產(chǎn)方式研究。若將其中的經(jīng)驗(yàn)遷移至OEM電子產(chǎn)品制造企業(yè)并不適宜。本文將分析OEM電子產(chǎn)品制造的特點(diǎn)，提出一種適合于多品種、中小批量電子產(chǎn)品制造的均衡生產(chǎn)方式。

1 OEM電子產(chǎn)品的均衡生產(chǎn)與汽車類產(chǎn)品的均衡生產(chǎn)的不同點(diǎn)

豐田汽車均衡生產(chǎn)方式，之所以不能直接應(yīng)用于OEM電子產(chǎn)品的制造，是因?yàn)檫@兩類產(chǎn)品的生產(chǎn)在以下三方面存在較多的不同點(diǎn)：

1）用戶需求方面的不同。由于OEM電子產(chǎn)品的品種更加繁多，造成同一品種的訂單不持續(xù)性更加明顯；批量時(shí)大時(shí)小，造成所需生產(chǎn)能力波動(dòng)很大；此外，突發(fā)性的用戶需求（也稱短期插單）也較多，因此，保證一段時(shí)期內(nèi)生產(chǎn)總量均衡、實(shí)施均衡生產(chǎn)的難度更大。

2）適合實(shí)施混流生產(chǎn)的工序不同。混流生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)不同品種間均衡生產(chǎn)的首選生產(chǎn)方式，特別是對于使用了大型設(shè)備的工序。OEM電子產(chǎn)品的PWBA（Printed Wired Board Assembly，印制線路板組裝）工藝階段的多道工序如SMT（Surface Mount Technology，表面貼裝）、自動(dòng)插裝、波峰焊等，都使用了大型設(shè)備，因此，對于OEM電子產(chǎn)品的制造，實(shí)施混流生產(chǎn)的工序應(yīng)該以前道PWBA組裝線為主，而不是最后的本機(jī)組裝線。末道的本機(jī)組裝線由于不同系列的產(chǎn)品之間結(jié)構(gòu)差異較大，工序間不容易平衡，并不適合采用混流生產(chǎn)。這一點(diǎn)不同于汽車類產(chǎn)品。

3）混流生產(chǎn)的產(chǎn)品單元不同。以SMT工序?yàn)槔?，其生產(chǎn)單位產(chǎn)品的節(jié)拍時(shí)間（CT，Cycle Time）遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于品種切換時(shí)間。這就使得基于“單件”產(chǎn)品的混流生產(chǎn)不太可行，只能是基于“最小分割批量”的混合生產(chǎn)。所謂“分割批量”，是指將計(jì)劃生產(chǎn)批量，分割成若干小批量投入生產(chǎn)。

2 OEM電子產(chǎn)品均衡生產(chǎn)方式

2.1 采用預(yù)定系統(tǒng)，解決用戶需求不均衡問題

OEM電子產(chǎn)品的用戶需求比汽車類產(chǎn)品更加不均衡。因此，要實(shí)現(xiàn)均衡生產(chǎn)，前提是必須對用戶需求進(jìn)行有效的管理以減少大的波動(dòng)，這就是采用需求“預(yù)定系統(tǒng)”。

用戶需求呈現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài)是難免的，但過度的波動(dòng)是可以避免的。建立需求“預(yù)定系統(tǒng)”，可以使用戶受益于等候時(shí)間的減少和保證隨時(shí)的產(chǎn)品供給，更可以使企業(yè)大部分的生產(chǎn)能力得到預(yù)先的“均衡”的安排，實(shí)現(xiàn)“追蹤策略”和“恒定策略”的相互結(jié)合，避免生產(chǎn)能力的過度波動(dòng)。

企業(yè)應(yīng)該通過預(yù)定系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對80%以上訂單的預(yù)先確定，減少計(jì)劃期內(nèi)突發(fā)性訂單的數(shù)量，尤其是突發(fā)性大訂單即長期生產(chǎn)周期的插入訂單（簡稱“長期插單”）的數(shù)量。

2.2 混流生產(chǎn)與單元生產(chǎn)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的均衡化和同步化

OEM電子產(chǎn)品的制造，從PWBA工藝階段到本機(jī)組裝工藝階段，不能只采用一種生產(chǎn)組織方式。

1）PWBA階段以混流生產(chǎn)方式為主

盡管OEM電子產(chǎn)品的種類比汽車類機(jī)械產(chǎn)品的種類更加繁多，但在PWBA階段的工藝過程大同小異。因此，為了提高作業(yè)效率，多道工序使用了大型設(shè)備，如表面貼裝工序、自動(dòng)插裝工序、波峰焊工序等。目前，大多數(shù)企業(yè)在這個(gè)階段的生產(chǎn)方式是采用不同品種間按批量“輪番生產(chǎn)”。然而，這種生產(chǎn)方式帶來的是生產(chǎn)能力的不均衡和在制品數(shù)量的居高不下。

筆者認(rèn)為，在PWBA工藝階段，特別是采用大型設(shè)備的工序，非常適合采用混流生產(chǎn)方式來實(shí)現(xiàn)同步化的、均衡生產(chǎn)。這是因?yàn)椋?/p>

（1）對于采用自動(dòng)化設(shè)備的工序，其作業(yè)的內(nèi)容和方式是由程序控制的，調(diào)用不同的程序就可以實(shí)現(xiàn)品種的切換，因此機(jī)器切換起來非常方便。以SMT工序?yàn)槔?，如果能解決物料的快速切換問題，在不同品種間頻繁切換生產(chǎn)是完全可行的，如圖1所示。

圖1 SMT工序的多品種混合生產(chǎn)方式

（2）即便是某些人工裝配工序，例如插裝工序，由于裝配作業(yè)項(xiàng)目多，每項(xiàng)作業(yè)的時(shí)間短，便于進(jìn)行工序作業(yè)內(nèi)容的劃分，易實(shí)現(xiàn)多品種混合插裝線的工序間負(fù)荷平衡。

然而，由于混流生產(chǎn)所需要的生產(chǎn)準(zhǔn)備更加精細(xì)、計(jì)劃更加準(zhǔn)確周密、管理技術(shù)更加復(fù)雜，所以并沒有得到企業(yè)的廣泛的運(yùn)用。為此，只需要解決混流最小分割批量、混流生產(chǎn)的管理方式、物料的快速切換方式、計(jì)劃外短期插單的處理等主要問題，就可以在PWBA階段實(shí)施混流生產(chǎn)。

2）本機(jī)組裝階段以單元生產(chǎn)方式為主

本機(jī)組裝即產(chǎn)成品裝配，多數(shù)為人工作業(yè)。由于裝配作業(yè)項(xiàng)少，作業(yè)時(shí)間長，特別是某些測試作業(yè)的不可分，造成多產(chǎn)品混流生產(chǎn)時(shí)工序間負(fù)荷不容易平衡，故更適合采用單元制造方式。

2.3 最小混流分割批量的確定方法

如上文所述，電子產(chǎn)品的混流生產(chǎn)只能是基于“最小分割批量”的混合生產(chǎn)。最小分割批量的大小由三方面因素決定：

1）主生產(chǎn)計(jì)劃批量的大小。它決定了混合生產(chǎn)品種之間的數(shù)量比例；

2）品種間切換時(shí)間的長短。它決定了最小分割量的大小，最小分割批量的生產(chǎn)時(shí)間至少應(yīng)不小于一次切換時(shí)間；

3）切換效率，即切換時(shí)間占有效工作時(shí)間的百分率。一般最好在10% 15%以內(nèi)。

式中：

Q0i——第i種產(chǎn)品的分割批量，件；

Qi——第i種產(chǎn)品的平均日生產(chǎn)量，件；

ni——第i種產(chǎn)品的日切換次數(shù)，次；

m——日生產(chǎn)產(chǎn)品品種數(shù)，種；

Te——日有效工作時(shí)間，min/天；

ti——第i種產(chǎn)品的工序加工時(shí)間，min/件；

tse——加權(quán)平均準(zhǔn)備時(shí)間，min/次。

tsei——第i種產(chǎn)品的切換時(shí)間，min/次；

Ki——第i種產(chǎn)品的勞動(dòng)量比例。

以SMT工序?yàn)槔?為其生產(chǎn)電路板的定額數(shù)據(jù)。若品種間切換次數(shù)取相同，則計(jì)算可得：n=2次，最小分割批量分別為Q0A＝140件、Q0B＝100件、Q0C＝50件，切換時(shí)間占有效工作時(shí)間的百分率＝18.8%，偏高。

表1 SMT工序的生產(chǎn)定額數(shù)據(jù)

若能采取措施，將一部分內(nèi)部切換時(shí)間轉(zhuǎn)化為外部切換時(shí)間，使得內(nèi)部切換時(shí)間由原來的15min/次降低為5min/次，則不僅可以使SMT工序的平均日產(chǎn)量有所增加，而且使得生產(chǎn)更加均衡、高效，如表2所示，切換時(shí)間占有效工作時(shí)間的百分率為12.5%。以A產(chǎn)品為例，改善前后均衡生產(chǎn)情況如圖2所示，橫坐標(biāo)為改善后的投產(chǎn)順序。

表2 SMT工序改善后生產(chǎn)數(shù)據(jù)

圖2 SMT切換時(shí)間改善前后A產(chǎn)品均衡生產(chǎn)情況

2.4 混流生產(chǎn)的現(xiàn)場管理方式

混流生產(chǎn)的投產(chǎn)批量和投產(chǎn)順序，必須通過一種有效的管理方式來下達(dá)和執(zhí)行。這種管理方式應(yīng)做到操作簡單、快速、透明，以方便現(xiàn)場實(shí)施。

在生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)置如圖3(a)所示的均衡柜，是一種非常方便、有效的管理方式。生產(chǎn)管理者按投產(chǎn)順序往均衡柜中插入各產(chǎn)品的分割批量任務(wù)單（或看板），操作者從左至右依次抽取任務(wù)單（或看板）進(jìn)行生產(chǎn)。

圖3 均衡柜

2.5 計(jì)劃外短期插單的處置

如2.1所述，由于電子產(chǎn)品的品種和用戶的繁多，即便采用了預(yù)定系統(tǒng)，突發(fā)性用戶需求還是會(huì)偶爾發(fā)生。因此，在均衡生產(chǎn)過程中必須采取有效的應(yīng)對措施解決這類問題。

對于批量大、生產(chǎn)周期長的“長期插單”，主要還是通過安排或調(diào)整下一期的MPS計(jì)劃（Master Production Planning，主生產(chǎn)計(jì)劃），來實(shí)現(xiàn)均衡生產(chǎn)，不影響當(dāng)前期的MPS計(jì)劃；但對于批量較小的“短期插單”，則必須插入到當(dāng)前期計(jì)劃中完成。

在這種情況下，為了不打亂正常生產(chǎn)的秩序，更需要“見縫插針”地安排混流生產(chǎn)。通過臨時(shí)性地增加生產(chǎn)能力（例如加班等），以每日生產(chǎn)能力的均衡“微調(diào)”，來消解“突增”的一大項(xiàng)能力需求。如圖3(b)所示，在均衡柜中“插入”了兩次D產(chǎn)品的投放，可以通過臨時(shí)加班來完成。

3 結(jié)論

1）OEM電子產(chǎn)品的制造有其自身的特點(diǎn)，實(shí)施均衡生產(chǎn)的方式也會(huì)與一般汽車、機(jī)械類產(chǎn)品不同，宜在不同工序采用混流生產(chǎn)、單元生產(chǎn)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的均衡化、同步化生產(chǎn)；

2）對于實(shí)施混流生產(chǎn)的工序，確定最小分割批量的大小是關(guān)鍵。本文提出的計(jì)算方法是基于生產(chǎn)均衡性和效率兩方面的考慮而制定的；

3）要實(shí)施均衡生產(chǎn)，還必須采用一種有效的、方便、透明的管理手段——均衡柜，將分割批量、生產(chǎn)順序等任務(wù)信息下達(dá)至各工位；

4）電子產(chǎn)品的突發(fā)性用戶需求是不可避免的，若要既實(shí)現(xiàn)均衡生產(chǎn)，又滿足用戶需求，就必須做好需求預(yù)定和短期插單的“消解”兩方面工作。本文中提出的有關(guān)這兩方面的解決方案，是切實(shí)可行的。

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