定制金属加工中的精炼生产控制

定制制造商如何通过一种新的生产控制来改善流程

制造商2019年3月

通过赫斯顿

图1
这显示了一个作业包和位于k单元的垃圾箱。U/K卡显示部件的来源(单元格U)。K/V卡显示工作的进展(单元格V)。

拉式生产理论上听起来不错,在金属板制造业也并非闻所未闻。客户需求,内部和外部,“拉动”下游产品,最终,到客户的收货台。

对于特定的产品来说,这可以非常好地工作。事实上,访问制造商并看到专门针对一个主要客户的多流程单元并不罕见。可回收集装箱从客户处运抵,刺激细胞的活动。如果容器不在那里,需求不存在,所以细胞不产生这种产物,而是转移到另一种(通常是相似的)产物。这是对长期用于精益制造的看板补充概念的简单改编。

但是你看看制造车间的其他部分。它是按流程组织的,就像一个典型的工作场所。您可以看到进程之间的进程缓冲区中有大量工作。然后就是一个典型的混乱:一个大客户打电话,并且需要一个零件,一个加急者开始行动。

一个定制的制造者不生产可以被拉入价值流的产品,因为没有一个产品有专门的价值流和专门的设备。一个典型的定制制造商每年可能生产数千种不同的零件号,所有这些都是低数量的,而且往往是以不可预测的间隔进行的。

这就是说,对于大容量,反复订购的产品,看板工作得很好。它背后的想法是否能适应高产品组合?小体积制造商,小批量定制产品的“长尾”生产控制解决方案?

Rajan Suri就是这么做的,他写了一本关于它的书:《波尔卡医生指南》.发音像舞蹈,波尔卡是通气细胞o压花L面向对象程序设计CARDS与最佳化。不是一言为定,一旦您了解了系统的基本知识,这个名称就会变得非常具有描述性。

在其核心,Polca以卡片的形式提供信号。这些信号没有指明对产品的需求,作为看板做。而是表示可用容量。独自一人,系统根本不需要软件,但它可以用于现有的软件平台,无论是企业资源规划(ERP)系统,还是自制的Microsoft Excel或Access工作表。

正如许多定制制造商所说,他们的业务不销售产品;他们出售可用容量。考虑到这一点,具有实时容量信号,在工厂车间和办公室,可能有很大的潜力。

某些语境

苏瑞是威斯康星-麦迪逊大学快速反应制造中心(QRM)的创始人。他开发了QRM作为一种低容量的改进方法,高产品组合操作—在给定时间段内可以生产数千种不同零件号的操作。

在他关于波尔卡的书中,苏瑞从未说过,采用QRM原则是生产控制系统的要求,但其中的某些元素,包括使用多道工序制造单元,特别适合它。如他其他书中所述,Suri开发了Polca来支持他更广泛的QRM概念。

图2
每个电池都有一个波尔卡板。下游单元向该板传送卡片,表示它们具有容量。

这就是说,了解一些关于QRM的知识会提供一些背景。QRM专注于缩短交货期(简称“QR”),专注于整个制造时间,Suri称之为制造关键路径时间,或MCT。它遵循一个产品的所有复杂流程:从材料供应商到仓库,机器对机器,细胞对细胞,向服务供应商(如粉末涂层和电镀)提供服务,然后回来,直到工作到达客户的接收站。QRM还包括与采购部件相关的时间,不管是从街上的机器厂还是在中国的铸造厂。

QRM的重点不是机器的正常运行时间或利用率,而是缩短MCT。毕竟,机器的正常运行时间指标绝对是惊人的,但是如果更多的产品不能在更短的时间内发货出去,一个制造者赚不到更多的钱。(除此之外,以或接近容量运行机器可能导致严重的交通堵塞,因此,QRM将重点放在远低于最大容量水平的运行上。)

QRM提倡分析产品组合并确定系列,分组成苏里所说的重点目标细分市场(FTMSs)可将FTMS与特定客户联系起来,但它也可以专注于工作或部分属性的数量;需求趋势;板材或板材厚度范围;路由或处理要求;或者需要特定设备的特定零件尺寸,像带特定工具或床长的压力制动器。

在建立了这些FTMS之后,一项行动设计了多功能电池。单元只能处理一个ftms,一些,或全部,根据单元中的操作和工作性质(如数量和需求趋势),车间制造。

考虑一个定制制造商,生产稳定数量的一些农业设备产品,以及一个小批量定制工作的长尾相对不可预测的需求。那家商店可能有五个FTMS,一个用于大容量工作,另四个用于小容量工作:(1)用于平板,(2)纸张,(3)铝和不锈钢,(四)对异常工作或者有严格公差要求的客户。

在这种情况下,一个多功能“规划单元”—一个经过交叉训练的团队,估计,工程师,与采购部合作,为楼层准备工作可以集中在大容量的FTM上。另一个计划小组可以专注于其他四个部门(真正的工作场所部分的业务)。

地板上的细胞呢?再一次,具体情况完全取决于制造商及其产品组合,但为了遵循我们假设的例子,该制造商可能决定有一个专用于激光切割和冲压的单元,它反过来给一组多进程单元提供压力制动器,硬件插入,磨削,焊接全部专用于一个或多个FTMS。

QRM中的细胞需要共定位,但所有这些过程可能不太协调,从零件流程或质量保证的角度。英国williamhill对于激光切割机来说,焊接产生的灰尘是有问题的,例如。因此,车间可以将设备分成两个单元:一个单元配有压力制动器和五金件插入式压力机,另一个单元配有焊接机。磨削,以及抛光或油漆处理。

无论如何,这些电池中的人和机器将能够制造出FTMS的整个产品系列。就像办公室里的计划小组一样,地板上的牢房里的工人将接受交叉训练,能够在需要的地方移动以保持流动。

仍然,布置一个满是多进程单元的车间可能无法单独维持流程。不管一个制造者是如何“细胞化”的,工人们仍然需要知道下一步要做什么,这就是波尔卡的用武之地。

图3
图表中的箭头详细说明了从单元格A到B到G的流向,而回路底部(无箭头)表示容量控制卡的返回跳闸。这些循环在单元B处重叠。

波尔卡的基本知识

再一次,波尔卡是带授权卡的成对单元重叠环.当然,它不会从舌头上脱落,但是将这个名称分解有助于描述系统是如何工作的。

成对细胞。在一家工厂,无电池(或机器或工作中心,在真空中工作。该单元通常将工作发送到一个或多个下游单元。例如,弯曲硬件插入单元向焊接研磨单元发送一些工作,也许还有其他的工作要做。“配对”概念将焦点从单元的“本地效率”(机器正常运行时间,每小时的零件数)。如果工作不能顺利地从一个单元流到下一个单元,这项行动没有成效。

卡。“重叠循环”在名称的后面,但要理解这一点,了解卡片的作用很有帮助(参见图1)卡片作为容量信号。假设你有一个细胞A,把工作输入细胞B。为了控制这两个单元之间的工作流程,工人将使用一定数量的“A/B卡”。当A单元的工人完成一项工作时,他们将一张或多张A/B卡(取决于作业的大小)连接到它,并将其发送到单元B。在那一点上,英国williamhill如果A单元的工人看到他们没有A/B卡,他们不能开始任何为B单元准备的工作。他们可以为其他单元工作(遵循某些规则,稍后描述)但不是细胞B。

与此同时,B单元的工人保留这些A/B卡,直到完成卡的相关工作。只有当他们完成一项工作后,他们才能将这些A/B卡送回A单元,有效地向A单元的人发出B单元有可用容量的信号。

重叠循环。把那张卡发回去会产生一个循环。有卡片的工作从A单元流到B单元。一旦电池B完成,A/B卡循环回到单元A。“重叠”一词的出现是因为,当然,很少有产品只通过两个单元或工作站。复杂的工艺路线可能需要十几个或更多的制造步骤(参见图3

这就形成了苏里所说的波尔卡.图3显示了一条链,其中单元格A为单元格B提供数据,给G细胞供料。单元格B是A/B循环与B/G循环重叠的位置。这决定了员工在开始工作时需要什么样的卡片。再一次,为了让工人开始工作,他们需要知道下游细胞有可用的容量。

假设你在B区工作,看到一份工作带着A/B卡到达,你需要把工作送到G单元。开始工作前,您需要确保单元格G具有可用的容量。你看你手机里的一块板(suri称之为polca板),看看是否有B/G卡可用。但是在拿到卡片并把它放进工作包之前,A/B卡旁边(其中,再一次,在作业完成之前不会发送回单元格A)。你还需要做一件事。事实上,你得先做这个,甚至在看到任何在细胞前排队的物质之前。您需要查看授权列表。

授权。“授权”是polca名称的关键部分。每个单元的授权列表显示每个人,不是作业到期时,而是作业可以启动时,基于从车间现有ERP软件或其他系统的现有调度数据得出的预计流量时间(参见图4

落后于计划的工作在过去会有一个授权日期;他们排在第一位。正如苏瑞在书中解释的那样,这并不一定意味着一份工作会迟交。授权日期将强制作业位于或接近每个下游单元的每个授权列表的顶部。这可以有效地通过路由的其余部分加速工作,而不会显著中断其他工作的流程。

中的授权列表图5按计划显示单元格A和下一个单元格的作业。是1月1日。15,你看到工作的材料到了R2D2.其授权日期,简。13,是过去,所以你知道它有权运行。这项工作的目的地是D单元,所以波尔卡董事会需要一张A/D卡。如果你看到了,你抓住它,把它附在工作包上,开始工作。

图4
调度根据来自ERP或其他调度系统的可用数据确定授权日期。在这里,每个单元都有几个工作中心操作,它们加起来有一定的天数。授权日期可以随着时间的推移进行微调。

如果你看不到A/D卡,对于列表中的其他作业,您将执行相同的过程。再一次,奔跑,需要授权,它需要一个卡信号在小区下游的可用容量。如果你浏览了一天的全部清单,却什么都没有准备好,然后,您可以执行改进活动,或者移动到其他地方以帮助释放瓶颈。

苏里把这总结成他所谓的“决策时间流程图”:

  1. 授权列表上的下一个工作是什么?如果没有更多的工作,去不去。4。
  2. 完成这项工作所需的材料到了吗?这包括来自上游单元的材料,以及对于某些操作,如装配,购买的组件。如果不是,回到没有。1。
  3. 你有适合这份工作的波尔卡吗?如果是的话,将作业启动到单元中。如果不是,回到没有。1。
  4. 如果没有可以启动的作业,根据准备好的清单开展二次活动,直到一个事件(如上游到达的材料或下游的Polca卡)触发另一个决策时间。

苏瑞解释说,这将焦点从本地效率(机器正常运行时间,每小时生产的零件)和流向。如果一台机器生产出下游工序无法处理的零件,它只是建立WIP并增加浪费。

此外,如果一个细胞利用这种能力生产下游细胞无法处理的产品,那么,晶圆厂就不能将这一能力用于更紧迫的工作,而这些工作是为具有可用能力的下游工艺而进行的。把它放在工作间的条件下,定制制造商销售能力,不是产品。如果它使用了下游流程无法处理的容量,它浪费了容量,因此,不能把这种能力卖给别人。POLCA规则确保上游电池容量得到合理利用。

Polca链和外包流程

每个工作不需要有一个横跨整个工厂的Polca链,从办公室到船坞。有时这样做是不切实际的。如果工作是,说,送到外面进行热处理或粉末涂层,这一步真的不可能是波尔卡链上的另一个“细胞”。如果是,然后,一张卡片必须与作业一起发送给热处理方。工人需要收到下游可用容量的信号(即,正确的波尔卡)。所以如果每个人都遵守波尔卡规则,但是,从车间移除容量信号(通过将卡发送给热处理器)会有效地“移除”可用容量,当然,事实上,容量显然是可用的。

图6显示了除镀锌以外的大多数内部操作的作业。苏里建议,需要外部服务的工作可以通过两个Polca链流动。一个从计划开始,最后是分包计划团队(可能与初始计划团队相同)。然后,分包团队充当第二个链的开始。当它派一份工作去镀锌时,它发送一张波尔卡(在这种情况下,一张FM/SUC卡)返回精加工单元。几天后工作回来,这个团队把这份工作放进第二个波尔卡连锁店。

事情发生了:安全卡

遵循波尔卡规则,当材料不可用时,您只需转到授权列表中的下一个作业。但是如果材料不见了呢?或者从外部供应商处购买的部件迟到了?或者是质量问题,是否与零件或工具(为工作指定的错误工具,还是设置或通信问题?

这就是安全卡发挥作用的地方。这项工作被取消生产,上面有一张安全卡,正常的polca卡被返回到相应的单元。这使得Polca链可以像管理者一样正常运作,监督者,采购人员负责解决问题。

例如,主管可能会看到一个零件的图纸,该零件不可能由压力机制动器操作员使用可用的工具制造。制动操作员可以“使其工作”,但这需要时间,可以增加不一致性,在水流上设置一个巨大的阻尼器。所以把它从波尔卡链中拉出来更有意义,在上面贴上安全卡,允许员工在生产之外解决问题(例如,说,在工程或原型车间)。

当然,理想情况下,这个问题应该在工程中解决,而零件的短缺应该在工作发布前通过采购来解决。但是,再一次,事情发生了。在书中,Suri描述了如何在持续改进工作中使用这些安全卡跟踪和分析这些问题。随着时间的推移,操作也在改进,商店需要的安全卡应该越来越少。

图5
一个单元的典型授权列表给出了作业标识符,当它被授权运行时,下一个注定要去的牢房。

关于安全卡的最后一个注意事项是:SURI不建议在机器意外故障时使用它们。只有当工作卡卡在牢房里时,安全卡才起作用。然而,细胞仍然有能力;问题在于工作本身,不是工具或机械。

有时这里有一条细线。例如,比如说一个工作因为一个有挑战性的刹车装置而陷入困境。只要有足够的时间,制动操作员就能使其工作,但是,再一次,它也会严重阻碍水流。如果当前的工作计划得当(正确的工具,半径,安装文件);弯曲不会花那么长时间。制动单元仍有能力有效地生产其他工作,只是不是现在的那个,所以使用安全卡是有意义的。

但是如果压闸机坏了,那是不同的。问题出在机器上,不是工作,而故障排除了可用的容量。如果维修速度快,并且没有严重干扰流量,有时候等待是最容易的;在此期间,工人可以进行二次活动并提出改进意见(不4.在苏瑞的“决策时间”流程图中)。如果延迟足够长,经理可以决定将工作移回计划单元,可以重新启动或外包工作。

一种加速选择

苏瑞说,波尔卡减少了火灾。增加的流速将过去的“热门工作”变成了“下一个工作”——至少在大多数情况下是这样。但生产商知道事情会发生,尽管他们尽了最大努力,有些工作只需要通过系统来完成。在这些(理想情况下)罕见的情况下,波尔卡有办法适应。

如果作业在发布前延迟,经理可以重新协商交货日期,并更改Polca链中的授权日期。如果在发布到Polca链后发现延迟的工作(或者如果到期日重新协商不是一种选择)。然后,经理或主管可以从数量有限的所谓“子弹”卡中抽出一张。具有项目符号卡的作业优先于所有其他作业。一到牢房,它成为“下一个工作”,无论是什么,都会立即发送到下一个单元格。

比如说你在一个压力制动室工作,看到一个有子弹卡的工作来了。在决定下一步工作时,你先去干活,不管怎样,即使下游电池没有发送容量信号卡。实际上,子弹卡允许一个工作通过它的整个polca链“对接”。

苏瑞告诫说:然而,车间经理必须谨慎使用子弹卡,并有有限的可用数量,这就足够了。只有一个是理想的。这些卡基本上在流中发送一个涟漪,当子弹卡穿过波尔卡链时,延迟其他工作。子弹卡完成了任务,但这确实是最后的出路。如果几十个工作都拿到子弹卡,你有混乱,而容量控制则分崩离析。

一个不同但简单的系统

再一次,制造商无需采用QRM的所有要素来采用POLCA。在大多数情况下,拥有多进程单元是最好的方法,但在任何情况下都不是完全必要的。书中的一些例子确定了特定过程周围的单元,比如热处理或精加工。书中描述的一家小店suri将“cell”定义为“机器”,正如他解释的那样,如果一家商店的机器数量有限,这就可以工作。但是如果机器的数量是几十个,这种方法很快就变得笨拙了。

无论如何,据作者介绍,实施Polca并不需要很长时间。他的书中有一半是客座作者的案例研究,描述了他们自己公司的Polca实现,从高产品组合的金属制造商到为制药行业服务的公司。一本书的章节(由客座作家阿纳思·克里希纳穆斯撰写,苏瑞在威斯康星大学麦迪逊分校的同事)描述了如何在三天内在一家商店实施Polca。

这本书涵盖了更多的细节,例如,如何处理循环中的Polca链,研磨和去毛刺,焊接,硬件,然后回到研磨和去毛刺,在进行精加工和装配之前。

图6
视情况而定,没有任何外部处理的工作可以通过一个Polca链流动,从计划到包装和运输。发送到外部处理的作业至少需要两个polca链。

它还包括每张Polca卡所代表的工作量,一对细胞应该有多少张波尔卡。一份小工作(比如几十件)可以得到一张卡片,一份大工作出于质量或实用性的原因,需要放在一起)可以有几张卡片附在上面。苏里深入研究了一些简单的计算,可以帮助制造商开始,但作者强调,这些只是初步的计算。苏瑞说,POLCA是一个自校正系统。随着系统的成熟,卡的数量可以微调。

这本书还描述了如何(以及如何)在商店和/或办公室的一部分推出Polca。同时实现所有这些通常是理想的,但苏瑞承认,由于许多外部因素,有时候就是做不到。

作者阐明了自己,波尔卡不能解决所有的问题。一方面,它是一种能力控制工具,不是容量规划工具。它不能神奇地让一家商店的工作量与季节性工作持平,而季节性工作创造了陡峭的需求高峰和低谷。商店需要能够做“粗略”的产能规划。然后,Polca的结果可用于微调未来规划。

一家商店还需要有备用容量。Suri建议关键工作中心至少有15%的备用容量。就像高峰时段的高速公路,如果制造商以接近100%的容量运行,最小的打嗝会滚成一个巨大的交通堵塞,无论采用何种生产控制系统。

也,Polca的有效性部分取决于商店的批量管理。成批成百上千的碎片形成了块状流动。波尔卡不会改变这一点;事实上,这可能使问题更加明显。在书中,苏里描述了波尔卡如何处理偶尔大批量的工作,只是不能分割成更易于管理的规模。但是,如果材料处理人员每天都在一个部门一个部门地忙碌着大量的工作,波尔卡可能不会改善问题。

当然,制造商需要可靠的机械和良好的预防性维护计划。如果机器持续故障,反应性维护活动猖獗,波尔卡不太可能缓解混乱。

最终,Polca是让工人对下一步的工作做出明智的决定。与其保持低调,不了解上游或下游的通行能力,波尔卡的工人知道他们周围发生了什么。有了这些知识,然后他们就可以做出最佳的决策来创建有效的流程。

《Polca从业者指南:高混合生产控制系统》,Low Volume定制产品可通过amazon.com和其他书商获得。有关QRM的更多信息,访问威斯康星大学麦迪逊分校快速反应制造中心网址:www.qrmcenter.org.图片版权所有,经生产力出版社许可,可转载。


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制造者是北美金属成形和制造业的领先杂志。杂志上有新闻,技术条款,以及使制造商能够更有效地完成工作的案例记录。制造者自1971年以来一直服务于该行业。

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