多品種共線生產過程防錯提效方案探討

中國電子科技集團公司第二十四研究所 鄒 佳

多品種共線的生產穩(wěn)定性管控是企業(yè)永恒的話題。如何開展生產過程中的防錯提效工作從而實現(xiàn)產品質量和管理水平的穩(wěn)定和提升，最終實現(xiàn)企業(yè)突破性的發(fā)展，是每個企業(yè)必須要面臨和解決的問題。本文以幾個典型環(huán)節(jié)為例進行了防錯提效方案的分析，提出了對策及建議。

引言：多品種共線生產的特點是品種繁雜、批量小、變動因素多、非標設計多的產品在一條生產線上生產，要想實現(xiàn)生產全過程的穩(wěn)定受控是非常困難的，雖然隨著自動化設備的逐步應用發(fā)生了革命性的變化，但基礎工藝技術水平及生產過程管控能力若跟不上，這種革命性的變化并不能最大化的發(fā)揮其作用。本文從物料配送及準備、自動設備應用、工藝檢測手段、試驗線體的剝離幾個方面提出了防錯提效的方案，供借鑒及參考。

1.調整物料準備及配送方案

物料的準備和配送是直接影響生產節(jié)拍的龍頭工序。多品種共線產品所需物料品種、數(shù)量繁多，以往傳統(tǒng)的存放及配送模式已無法滿足批產加工的質量管控及產能需求，并且物料場地占用日漸龐大，物料人員工作效率極低，已成為制約生產線投入產出的瓶頸。

伊萊休.魯特在對柯爾特六發(fā)左輪手槍的生產過程中，提出了“分工和多種輸出”的理念，他將操作劃分為基本單元使得裝配能更加快速且出錯幾率得以明顯減少，操作培訓的上崗時間更短，更有效和柔性。日本將這種單元生產方式稱之為細胞生產方式?；谶@種理念，可將產品編號、管殼預處理等裝配前的物料準備工作從生產線裝配工序中剝離，離線準備，這樣才能實現(xiàn)裝配基本單元的縮小，有效提升生產效率。但在這個過程中，還需重點關注生產計劃的準確性和變更率控制，這將直接影響到物料準備的準確率。

隨著國家提出的“數(shù)字工廠”推進，元器件倉儲最終應為類似于速遞易的倉儲方式，終端操作，快捷實現(xiàn)出入庫、盤點和查詢，自動開柜和自動計數(shù)的理想模式，但這個目標并不能一蹴而就，企業(yè)可結合自身條件和資源采取物料坐標庫位存放的方式進行逐漸過渡。同時，采用整盤整車發(fā)料到對應裝配工序的配送方案，能有效避免元器件在分發(fā)過程中可能對物料引入的二次損傷，顯著降低因人工錯誤或返工返修導致的反復補發(fā)料頻率。這種無散料的卷盤物料能快速上料架，滿足自動設備的快速上機需求，同時也降低了交接和準備工作耗時。

2.開展基于自動設備的工藝攻關

2.1 圍繞內外需求，提升設備能力

自動設備取代人工實現(xiàn)操作，這只是對其基本功能的需求。在這一基礎上，重點應在自動設備加工窗口的擴展及能力提升方面開展工作，而工作目標的設定來源于內部和外部兩個方面。內部即生產過程中的典型不合格品及效率低下問題；外部即市場及用戶需求。綜合內外部問題可形成具體的工作目標。圍繞這一目標，即可針對性的開展攻關工作。

例如，部分產品常會使用到尺寸較高的元器件以及腔體較深的管殼，導致自動貼片設備出現(xiàn)無法貼裝的現(xiàn)象。通過對貼片機吸嘴的改良，同時優(yōu)化設計規(guī)則，即可提升設備對高障礙物附近元件的加工能力。再如，通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，某自動設備在識別過程中報錯率極高，非常影響運行效率，通過對報錯現(xiàn)象的分析，采取優(yōu)化設備的元件識別方式、調整設備操作順序、確定不易識別元件的附近參考定位點、建立專用元件庫等方式予以解決，較大程度地降低了設備的報錯率。

2.2 設計通用夾具，減少裝夾周轉

產品在生產過程中需要經歷多個不同工序，各工序由于加工方式、設備接口等差異，會采用不同夾具進行產品裝夾。在不同的夾具上反復裝夾的過程可能導致產品異常損傷，同時也可能導致產品流轉不暢以及產能降低。因此，應對生產線不同設備的供料接口進行整合優(yōu)化，設計能兼容使用的通用夾具。在設計通用夾具的過程中，還可同時兼顧提高裝載量、減少設備報錯率、產品定位、提供標識載體等夾具用途。

通用夾具的設計可基于產品流轉流程及工序特點進行總體規(guī)劃，如按工藝流程可設計 “焊膏印刷-自動貼片-回流焊-清洗”通用夾具，按工序特點可設計“導電膠組裝芯片-電路元件加固”通用夾具。只有通過對工序間通用夾具的設計摸索和應用驗證，最終才有望實現(xiàn)整線通用的夾具，從而提升整線生產效率。

2.3 銜接及轉換環(huán)節(jié)不容忽視

很多情況下，成本最低的制造方法通常是自動設備與人工操作相結合的方式，該種方式追求的是人與機器之間的互補互助與動態(tài)平衡，是“生產關系”的和諧。因此，設備之間、設備與人工之間的銜接和轉換環(huán)節(jié)管控不容忽視。

例如，產品從設計研發(fā)到投入生產進行貼片通常要經歷以下流程：建立原理圖→根據原理圖生成版圖→對版圖進行優(yōu)化，包括更改元件布局，更改元件值→優(yōu)化后的版圖定稿，擬制裝配圖→根據定稿的版圖，制作貼片程序→貼片程序用于貼片機貼裝元件。但往往在對版圖進行優(yōu)化的過程中，為了“省事”，利用圖像編輯工具修改裝配圖中某一位置元件的值，而未采用“先更新版圖，再重新出裝配圖”的流程，往往就會導致版圖中的值與裝配圖中的值不一致，若使用的貼片機只有激光識別功能，無圖像識別功能，就無法發(fā)現(xiàn)上述問題，所以通常會到裝配后檢驗才會發(fā)現(xiàn)元件值不一致的問題，導致生產停滯或產品報損。

再如，產品從一臺自動設備轉換到另一臺同類型設備上加工，涉及到程序的備份移植，移植后的程序通常會根據設備和產品的具體情況進行微調，但由于備份移植前的原程序曾確認過，因此往往會忽略微調后的程序再確認工作，由此引發(fā)的裝配質量問題也不少見。

3.根據產品特點確定工藝檢測手段

隨著產品結構的日趨復雜、集成度越來越高，評估工藝檢測手段的有效性顯得尤為重要。但在實際工作中，由于存在對產品電性能檢測以及篩選考核把關的依賴性，對于工藝檢測的有效性評估極易忽視。

分析近年來的失效案例不難看出，工藝規(guī)范規(guī)定的鏡檢方式僅能覆蓋常規(guī)產品，并不適用于所有產品，應根據產品個體的特點制定工藝檢測方案。例如，某嵌入式封帽結構的產品，對接觸面平整度要求較高，封帽環(huán)邊緣被沾污導致螺釘封帽后蓋板一角傾斜，安裝不到位。而工藝規(guī)范中“蓋板與管殼裝配后的間隙不得超過0.15mm，檢驗時采用0.15mm的塞尺進行驗證，以不能通過間隙為合格”的要求只適用于蓋板平放于管殼臺階上的產品，對于此類嵌入式封帽結構的產品，根本無法實施，工藝檢測要求形同虛設。

其次，設定產品工藝流程時，應根據產品的工藝加工特點設置檢測環(huán)節(jié)。如某產品采取基板套孔手工燒焊入殼，由于手工操作的質量一致性主要依賴于操作者自身技能的穩(wěn)定性，因此手工燒焊時個別操作人員因按壓不當導致產品引出端與管殼之間有焊膏溢出造成短路。由于該產品的流程中未設置入殼后的短路測試步驟，而設置的人工鏡檢環(huán)節(jié)并無法有效識別和發(fā)現(xiàn)，最終產品在流出工藝線后問題才得以暴露。

誠然，產品的質量是生產出來的，而不是靠檢驗而來。但工藝檢測手段的有效性卻直接關乎最終成品質量及企業(yè)的質量聲譽，一旦失控就會錯失及早發(fā)現(xiàn)并糾正剔除的機會。

4.剝離試驗線，落實職責

設立試驗工廠或線體在各大型裝配工廠中已成為標準模式，他們通常采用相同的工具、模具、成形設備、測量設備以及工藝方法，在實際批量生產前進行試生產并進行方案復驗、糾偏。

對于多品種共線的生產線，尤其需要推行從批產生產線中剝離出試驗線這一模式。但需注意的是，試驗線的操作工人技能水平應能代表整個生產線的平均操作水平，切忌集結各工序操作技能高超的操作工人，否則就會出現(xiàn)試驗過程問題無一顯現(xiàn)，到了批產階段問題層出不窮的局面。

有些企業(yè)雖剝離了試驗線，但未能將試驗線的職責落實到位。試驗線除了加工試驗產品外，還有一個更重要的職責就是將試生產過程中發(fā)現(xiàn)的各類問題提煉出來，包括工藝方案可行性、可操作性、夾具模板適用性、文件的可指導性、工藝細節(jié)、風險預估及對策等等，批產前進行逐一檢查落實和固化，可考慮與生產前的狀態(tài)檢查合并開展，這樣才能真正向防錯提效的目標邁進。

5.結論

開展生產過程中的防錯提效工作對產品實物質量和管理水平的穩(wěn)定和提升起著至關重要的作用。但是，企業(yè)如何結合自身特點，找到防錯提效的著力點，開展技術攻關和管理改進，使其真正成為自己系統(tǒng)性的PDCA管理方法，是需要在實踐中不斷探索、積累和深化應用的。在面對更為復雜的生產環(huán)境時，采取的管控方案應因地制宜、因時制宜。并且，在評估一項防錯提效工作的改進效果時，不應僅關注單個工序、單個措施的效果，更應重點關注其對整個生產線的作用力以及對其他工序的副作用。