小批量定制產(chǎn)品交貨期改善研究

□ 范鄭卿,陸志強

(同濟大學 機械與能源工程學院，上海 201904)

1 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，產(chǎn)品種類越來越豐富，而定制型生產(chǎn)方式也越來越普遍。尤其對于機械加工設備的生產(chǎn)企業(yè)來說，客戶需求越來越多樣化，每種產(chǎn)品批次生產(chǎn)的數(shù)量減少，甚至要量身定做，只生產(chǎn)單件產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)相比，小批量多品種沒有規(guī)模經(jīng)濟的優(yōu)勢，要面對計劃和工序多變性和高效性的挑戰(zhàn)。縮短交貨期，是中小型訂制企業(yè)形成競爭優(yōu)勢的重要因素。

目前，對于縮短交貨期的決策研究主要集中在供應鏈管理、如何確定最佳交貨期等方面，研究對象以大規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)居多，可以使用精益生產(chǎn)等手段來規(guī)?；a(chǎn)，而小批量定制產(chǎn)品的中小型制造企業(yè)因為產(chǎn)品的規(guī)格多、數(shù)量小等特征，很難規(guī)?；鳂I(yè)。本文從影響交貨期的重要節(jié)點進行研究，并以R公司一款自動切割機為例，討論了模塊化設計、適時采購、適時加工、組件備庫等措施在改善小批量定制型產(chǎn)品交貨期的應用可行性。

2 問題提出

R公司成立近10年，主要生產(chǎn)數(shù)控切割機，包括五大系列、上百種規(guī)格，其中，主營產(chǎn)品為RTC系列自動切割機。其機身由平臺、橫梁組成；機頭由安裝架和切割刀具組成，部分機型的機身和機頭可以互換搭配。公司規(guī)定標準品交貨周期為30天，非標產(chǎn)品30～45天。其中，生產(chǎn)周期包括設計、采購、加工、裝配，合計占交貨期的80%，主要受到以下現(xiàn)狀影響：

①設計周期較長。沒有模塊化的零部件及設計規(guī)范做基礎，設計員幾乎每個零部件都從頭設計，導致出圖時間過長,幾乎占據(jù)整個交貨周期的1/3時間。

②采購周期較長。供貨商管理不善，由于小批量采購單不受供應商重視，且設計出圖慢，經(jīng)常需要采購加急處理，導致很難尋找合適的供應商，且采購成本較高。

③加工周期長。生產(chǎn)計劃的不確定性，直接導致計劃排程受到影響，并且經(jīng)常由于設計、采購等問題導致次品率高，需要返工、導致加工周期長、效率低。

④裝配周期長。由于關鍵部件不能及時到位，裝配一般都是部件幾乎全部生產(chǎn)采購完成才開始安排組裝。組裝時才發(fā)現(xiàn)個別零部件設計有誤或者來料不良，導致返工。

3 解決方案

針對上述問題，挑選RTC機型進行改善研究。其機身平臺、橫梁部分僅長寬高尺寸根據(jù)客戶需要改變，而接頭的安裝架和切割刀具是自動切割機的關鍵部分：機頭的穩(wěn)定性、刀具的功能性直接影響到客戶的選擇。市場上的切割刀具有震動刀、轉刀、拖刀、飛刀等。產(chǎn)品更新?lián)Q代大約4～5年，主要在于刀具部分的升級和性能的提升，根據(jù)客戶需要進行設計，連接不同的刀頭，但安裝座部件包括與刀具配合的套筒都變化不大。

根據(jù)這一特點，首先將刀具與機頭的連接鎖緊部分進行模塊化設計，來減少刀具的變動對機頭及連接部分的影響，進一步縮短設計周期；用推拉結合的庫存控制模式合理安排采購、加工節(jié)點，預先組件備庫，以縮短采購、加工、裝配等周期。

3.1 模塊化設計

模塊化設計的宗旨是開發(fā)具有多種功能的不同產(chǎn)品，不必對每種產(chǎn)品單獨設計，而是精心設計出多種模塊，通過不同的方式組合構成不同的產(chǎn)品，以解決產(chǎn)品品種、規(guī)格、設計制造周期、成本之間的矛盾[1]。

對于小批量訂制型企業(yè)來說，復雜的定制產(chǎn)品會增加工序和材料品種，最終導致交期的延長和不確定性。我們需要尋找產(chǎn)品的相似結構，將產(chǎn)品系列化，部件模塊化，從而提高設計的準確度和通用性，縮短研發(fā)設計出圖的時間，也使部分零件和環(huán)節(jié)達到批量作業(yè)，既可以通過工作研究來提高單件生產(chǎn)效率，穩(wěn)定了產(chǎn)品的質量，也提高了生產(chǎn)計劃對工期的可控性。

以安裝架和刀具連接鎖緊部分為例：此部分由套筒、帶輪、軸承、鎖緊螺母等零部件構成，對穩(wěn)定性和轉動精度要求較高，刀具裝入套筒，用鎖緊螺母鎖緊，實現(xiàn)刀具與套筒同步轉動。則可以將連接鎖緊部分設計為一個模組，進行模塊化設計。

圖1 機頭連接鎖緊部分示意圖

由于刀頭功能差別，不同的刀具是針對不同的客戶定制，一旦客戶調整需求，就需要重新設計刀具本體。舊款刀具本體有凸臺部分，需使用分度盤等設備加工，造成加工難度高，工時較長、工費昂貴。

圖2 刀具本體凸臺改善前后示意圖

如果能將難加工的連接凸臺設計為與刀具本體用螺絲連接。連接凸臺可以進行標準化設計，便于計劃排程進行批量生產(chǎn)，提前備庫；本體部分加工難度降低，僅普通車銑即可完成，可以接到訂單之后再安排生產(chǎn)，降低了庫存風險。

3.2 適時采購

設計方案確定后，要合理制定采購計劃，不同的零部件，安排不同的采購節(jié)點。

對于一些像電機、帶輪等需要定制、或采購到貨很慢的零部件，需要適當提前訂貨、備庫，設置安全庫存，避免出現(xiàn)因缺少關鍵零部件而影響產(chǎn)品交期的現(xiàn)象；對于像軸承、鍵、銷等采購周期較短，供貨品質穩(wěn)定的通用件，極少存在店家缺貨的情況，可在裝配計劃制訂時，通過網(wǎng)絡或就近采購，甚至可以提前一天進行采購，品檢后直接進入裝配環(huán)節(jié)。采購節(jié)點安排合理，可以大幅縮短采購周期及出入庫時間。

圖3 三個采購節(jié)點安排采購

采購計劃的決策信息不止來自企業(yè)內部，還來自供應鏈上的不同企業(yè)，彼此之間要協(xié)調溝通。如果不考慮供應商及分銷商的實際情況，不確定性對采購和庫存的影響較大，庫存控制策略也難以發(fā)揮作用[2]。

3.3 適時加工

因為客戶訂單的不確定性，當多個項目并行時，產(chǎn)品零件種類繁多，生產(chǎn)過程較為復雜，生產(chǎn)計劃難以合理控制，很容易造成資源分配不合理，出現(xiàn)瓶頸環(huán)節(jié)，影響均衡生產(chǎn)。所以，定制機型的非標零部件可以在模塊化基礎上柔性設計，在客戶確認下單之后再生產(chǎn)，既便于接到訂單后在短期內加工組裝完成，及時出貨，又避免了高庫存。

因為R公司設備能力及人力資源等產(chǎn)能限制，凸臺和轉換座工藝要求較高的關鍵零部件，需外協(xié)且加工時間較長，可以預先生產(chǎn)、適量備庫，制定外發(fā)加工計劃來控制加工商的加工時間與質量。

圖4 不同生產(chǎn)節(jié)點安排生產(chǎn)

為縮短外發(fā)加工時間，應盡量就近選擇加工商，并且對外協(xié)加工商進行分類管理，建立快速反應機制。當生產(chǎn)計劃制訂后，可以分別詢價和交期，在制造費用和交期之間進行權衡。如有異常，生產(chǎn)計劃必須快速作出應變，部分瓶頸環(huán)節(jié)通過安排加班來調節(jié)產(chǎn)能。

3.4 組件備庫

備庫零部件不但包括軸承、螺絲等國標的通用件，更要研究產(chǎn)品組件的生產(chǎn)和預組裝。整臺機器的組裝可以在收到客戶訂單后開始進行，但模塊化的部件可以在訂單接到之前預組裝完成，放入半成品區(qū)備用，接到訂單可以快速響應。

如已經(jīng)模塊化設計的機頭部分可以在訂單的空窗期進行生產(chǎn)和預組裝完成，檢測合格后入半成品倉庫。一旦接到訂單，即可按客戶的要求快速組裝到所需的橫梁上，從而縮短交貨期。

公司內部車間的生產(chǎn)和組裝，在生產(chǎn)計劃制定后應盡快做好生產(chǎn)準備，如物料準備、作業(yè)指導書、產(chǎn)品檢驗準備等。生產(chǎn)計劃的執(zhí)行要按人員、時間進行分解。無論自制、外協(xié)、外購，都要從最初的工序、工作環(huán)節(jié)開始，作為重點進行組織和控制[3]。

通過以上類似的模塊化設計和采購、生產(chǎn)節(jié)點的控制，實現(xiàn)RTC系列機頭及刀具部分重要零部件的備庫數(shù)量合理分配、生產(chǎn)計劃準確制訂。既可以提高準時交貨率、減少庫存成本，又充分滿足客戶的特殊需求，適應市場的多元化。

4 效益分析

此次研究分析，從RTC系列機型的設計、采購、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)尋找問題、進行改善。

從整體效益上看，雖然工廠在未接到訂單前對機頭、刀具等付出的設計、加工組裝時間延長，但是刀具本體加工難度降低，工時節(jié)省；提前預組裝好的套筒組件可以在接到訂單之后直接調用，使接單之后的生產(chǎn)組裝時間大幅縮短。并且在預組裝時能及早發(fā)現(xiàn)問題，減少了生產(chǎn)返工，同時，提高了公司應對緊急訂單的能力。

①交貨周期縮短20%～30%，按時交貨率半年內達90%以上，客戶滿意度得到很大提高;

②工廠庫存得到有效減少，加快了企業(yè)資金流動;

③員工加班減少1/3以上，提高自身效率，降低產(chǎn)品制造成本。

5 結語

為滿足客戶的個性化需求，加強企業(yè)競爭力，小批量定制型企業(yè)必須努力提高產(chǎn)品的質量的同時盡可能縮短產(chǎn)品交貨期。經(jīng)過調查統(tǒng)計，做出市場預測，然后模塊化設計，在合適的采購節(jié)點進行采購、加工和預裝。在接到非標訂單之后，可以根據(jù)客戶需求在模塊化的基礎上快速設計、在預組裝的基礎上改制等措施快速完成生產(chǎn)環(huán)節(jié)。這些措施可以很大程度上改善小批量定制企業(yè)的交貨準時率，以快速響應來提高客戶滿意度。只要能持續(xù)改善，不斷改進，企業(yè)一定可以進入良性循環(huán)，得到更多發(fā)展機會。