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如果一條生產線存在著大量的停機時間或非生產時間,將大幅削減企業的效率與競爭力。工廠管理人員應積極找出導致停機的主要原因,消除生產瓶頸,縮短非生產時間造成的浪費,這樣才能提高效率,獲取最大的利潤。
從生產效率的角度上講,非生產時間完全是多餘的,應當盡量縮短。如果PCB裝配線上的工人只是坐著而沒有線上路板上貼放元件,則意味著企業的成本上升而收入卻沒有增加。簡單地說,非生產時間就是人員工時與實際工作(貼片)時間之差,這個的貼片時間根據高速貼片機(相對於速度較慢的高精度貼片機而言)實際貼片小時數來定。
通常工廠產能不可能得到百分之百利用,因為工作任務無法使設備與人員每周、每天或每小時都滿負荷運轉。除了需求波動外,場地也得滿足客戶要求,包括季末高峰期,以及難以預料的需求增加,所以必須要有足夠的產能和藉由培訓的員工以適應市場的變化。儘管對這種變化管理人員無能為力,但是縮短停工時間消除生產瓶頸卻是管理層可以做得到的。
評測樣本
按照上面提到的標準,我們選擇了19家組裝廠進行評測,其中包括12家合約電子製造商(CEM)和7家原始設備製造商(OEM),這些工廠每年組裝約1,500萬個線路板(PCA),總共用到近40億個零組件。我們對其中100條表面黏著生產線的性能進行了詳細分析。
參加測評的OEM廠商按市場分類,兩家屬於電腦,兩家屬於通訊,另三家屬於儀表和工業控制領域,共計27條表面黏著生產線。 OEM的運營模式是將組裝外包,但把大量OEM合作廠商都算進來進行評估會使測評工作變得複雜,藉由比較只對參加CEM廠商的72條表面黏著生產線進行統計。平均算起來,CEM一條生產線每年裝配3,700萬個元件,而OEM每年要裝配3,900萬個元件。
在組裝規模上,19家工廠分佈如下:7家中型企業(年裝配元件不到1億個)和12家大型企業(每年超過1億個元件);大企業中有一家每年裝配10億個元件,另有一家裝配將近20億個元件,不過後者只對幾條選做為代表的生產線統計其實際裝配數量。
總而言之,所選樣本在業界具有相當代表性,而且比較傾向於大型CEM。除了一家中型和一家小型企業之外,其他CEM都是世界上非常大並且非常有名的,這些公司的表現已成為全球業界的楷模。
停工時間
樣本中100條表面黏著生產線的非生產時間平均佔人員工時48%,相當於高速自動貼片機平均只用52%的時間貼放元件。這個平均數並不是世界一流水平,但是考慮到參與這項評估的企業,這個數位也顯示了業界領先企業的實際狀況,它清楚地顯示還可以進行改進。對所有生產線來講,在大產量多品種情況下,非生產時間最佳比例應低於35%,參與這次評測中表現最好的企業可以實現這個目標。
造成停工有三個主要原因,分別是新生產準備(21%)、元件短缺(18%)以及設備的計劃外維護(18%)(表1)。這三種停工加起來佔總停工時間近60%,但藉由完善的管理可將其大幅度減少。
新生產準備應是一個近乎透明的活動,其中生產線準備可以在前一批最後幾塊電路板裝配的同時進行(這樣生產線準備時貼片中斷不會超過15~30分鐘),然後對新生產的第一塊電路板立刻進行線上測試(ICT)以確認設置正確,這也是流水線組裝的優點之一。
要在一條有四五台機器的典型表面黏著生產線上進行快速設置需要有良好的作業規程、訓練有素的人員並且有效利用車間人力資源,這在沒有昂貴設備的情況下是必需的。在兩條共有五六台貼片機的生產線上,設置一塊新電路板可能會中斷生產時間1~1.5小時。
材料短缺常常有一部份是外部因素引起,工廠管理人員對此也無能為力,如交貨延遲、元件還在分發中或者客戶很晚了才下很急的定單等。假設採購部門運作正常,那麼元件短缺就可能是庫存不準確造成(如果倉庫管理不嚴格的話),進貨發貨數量點錯、元件編號標簽打錯、物料資源規劃 (MRP)/企業資源規劃(ERP)系統輸入錯誤以及位置放錯等等都是倉庫造成元件短缺的常見原因,這種零組件短缺不能藉由增加庫存量及相應減少每年庫存周轉數解決。由於元件短缺是造成停工的一個主要原因,因此管理人員必須詳細研究此類問題的根源。
設備計劃外維護造成的停工比預計要長,從評測樣本來看,世界級水平是4%,這是對三個大批量和兩個多品種生產企業的停工時間統計後得出的,對每周運轉120~140小時的設備進行全面預防性保養可以把計劃外維護造成的停工時間減少到人員工時的3%以下。
生產瓶頸
除了停工時間,還有一個因素會降低生產線效率,即工廠內部和裝配線上的瓶頸。廠內瓶頸將使生產放慢或中斷,裝配線瓶頸則是由於最慢的工序導致其它工位空閒。產能往往取決於最慢的工位。
拿評測的19個工廠來說,最常見的瓶頸包括有高精度貼片機(32%)、大容量貼片機(21%)以及ICT與功能測試(分別佔 16%)(表2)。在工廠內有53%的參與企業認為貼片是最常見的瓶頸,其中高精度貼片機被CEM列為最大的瓶頸(42%),而29%的OEM廠商則認為是大容量貼片機和ICT。
在生產線上增加一台貼片機能解決瓶頸問題加大產量,這種做法可增高產能,並提供更多供料位置使生產線更加平衡,同時又不會增加生產管理的複雜程度。問題是在生產率達到每個PCA 2~2.5分鐘時,測試通常又會成為廠內瓶頸,參加測評的工廠有32%將ICT和功能測試列為其主要瓶頸。
本文結論
在考慮工廠生產率時,生產線效率是一個有意義的衡量標準,測算非生產時間是一種非常有用的方法。PCA製造商都應充分認識到,表面黏著生產線平均起來有48%的人員工時沒有用在零組件的貼放上,生產線效率仍存在著極大的改進空間。
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