如何减少生产准备时间?

一、

生产准备减少的核心是生产准备时间（SetUpTime）的减少，那什么是生产准备时间呢？生产准备时间是指在一台机床从完成上一种产品最后一个零件开始至完成另一种产品的备件加工所花费的时间。它包括：刀（模）具准备及更换，机床调整，工件的取放及装卸，首件试加工，首件检测等项作业所需要的时间。生产准备时间还可以用图1表示。

一般生产准备分为外部整备作业和内部整备作业。外部整备作业是指那些能够在设备处于运行状态的同时进行的装模调整作业；内部整备作业是指那些只能在设备处于停止运行状态时才能进行的装模调整作业。

这两种整备作业必须严格加以区分。因为只有内部整备作业真正占用停机时间，所以一切外部整备作业必须在设备运行过程中完成，不得占用停机时间。换句话说一旦设备停止运行，作业人员只进行内部整备作业，而决不能离开设备去进行任何外部整备作业。

根据丰田公司的统计，如果能够分别处理内部整备作业和外部整备作业，就能把设备的装模调整时间减少30%至50%。一般来说，“”说作业需要花费内部整备作业时间的绝大部分时间。因此，“调整”作业时间的缩短对于加速整备作业是十分关键的。

作为一个加工中心，生产准备的时间一定要压缩。只有生产准备减少，才能提高生产效率，为企业还来更大的利润。

二、

该实例来源于笔者所在企业——奥的斯（中国）电梯有限公司的某一数控加中心。通过调研，相关人员发现该加工中心存在一些问题，同时根据生产准备减少的理论，制定了相应的解决方案。

问题1：

随着电梯产品日趋个性化和定制化，每个部件无论从材质到尺寸都各不相同，这给作业加工增加了难度。同时，为适应市场需求，生产加工周期一再压缩，部件加工准备时间、加工时间都必须合理安排。加工中心获得生产指导文件和指令的时间很重要，但由于一些原因，常常造成当完成上一种工件加工任务后，还须等待下一种加工工件的图纸、工艺文件（POS表）和生产计划，因此造成生产准备时间和停机时间长等不必要的浪费。

解决方案：

学习采用当今世界先进的看板生产法（Kanban）。用看板拉动的生产方法代替现有计划生产法。由于采用看板生产方式，不再是生产一个零件就更换一次夹具，而是一个批次更换一次，效率大为提高。用看板拉动的生产方法代替现有计划生产法，可以减少生产指令下达的等待时间、行走时间。

推行拉动式生产——看板生产法，使每台机床前面的工件生产看板成为生产物流和信息的综合载体。每道工序按照拉动生产的要求都有未加工件和已完成加工件的看板数量——最小库存。各工序操作者的责任就是保证本工序已完成的加工件看板数保持在规定的数量。拉动生产的原则是：当下序来向上序取已完成的加工件时，上序操作者不得加工，因已完工的看板数没有减少。当下序取走已完工的工件进行下序加工以后，本工序操作者看到这一看板消失时就从他的上序取来工件进行本工序的加工，以补充本工序的空工件看板，直至规定的数量为止。原来的生产计划是发给每个车间每道工序，实现拉动生产后就不再需要这样做了。生产计划科只需要将产品发运计划发给生产最后一道工序的包装发运区，将材料供应计划发给采购科和仓库科，整个生产过程中的指令传递完全是靠看板来拉动。这样从物流角度看减少了在制品库存，从信息流角度看，提高了生产指令传递速度和准确性，做到按需生产，也更有力地支持了在制品库存的降低。详见图2。

问题2、

由于生产的产品是小批量多品种，因此更换加工工件较为频繁，每次工件更换必然要更换机床上装卡工件所需的夹具。按照机床安全操作规程的要求，夹具在更换时必须保证机床处于停机状态以避免发生人身或设备安全事故。而不同工件所需夹具设计各异、缺乏互换性造成夹具死鬼的停机时间较长。此外，频繁的工件手工量具检测也造成准备时间过长。

解决方案：

组成由工艺、车间操作工人、管理人员参加的工工艺夹具、模具、刀具、量具改进攻关小组，改进现有夹具、量具，提高其对各种产品的适应性，即一种夹具多种用途，减少更换夹具的装、换、卡的时间。工艺夹具、模具、刀具、量具的通用化程度越高，则生产准备时间就越少。同时提高量具精度，尽量采用数字装配，减少测量等待时间。

鉴于很多装配工作尚未采用气动工具，而是由人工手动紧固，造成生产准备时间过长，装配效率低，而且紧固扭矩值不符合标准要求的情况，应给装配线各工位更多地配备气动扭矩扳手。同时将这些扳手同支架悬吊在各工作位置，减少人工取放工具的时间，降低劳动强度，提高效率。

在量具的测量精度控制方面，我们在关键工序采用带有数字显示装置的先进机床，使加工精度的测量在加工过程中就已完成，同时增加关键尺寸的质量复测。在普通设备加工的工序设计方面，配备各种专用量具或标准量具，使测量变得简单易操作。每年定期对量具进行计量校验，确保其测量精度或准确性。

问题3：

在推行生产准备减少前，在每个工作地、每个机台，由于刀具、工具、量具无固定的摆放位置和规定，使机床操作者的操作行为与摆放刀具动作随意性较大，也造成下次使用时寻找起来困难，增加了生产准备时间。

解决方案：

推行5S管理（清理、清扫、素养）。采用影子板管理方法，将所有刀具、工具、量具都定置摆放，且标识清楚，设计刀具架，防止刀具一目了然，减少了寻找时间。加工中心全部配备工具柜，用影子板将工具的摆放位置在工具柜内明确标出，要求装配工按规定取放。既缩短了工具取放距离，减少了取用时间，又节省了寻找时间。

问题4：

工件摆放位置不合理，没有考虑到昼靠近机床，以减少工件的人工搬运。工件摆放随意性较大，往往离机床较远，引起不必要的人工搬运和行走，增加生产准备时间，也容易因磕碰造成质量问题。

解决方案：

继续推行5S管理，采用影子板管理方法设定工件存放专门用车，每个部件有一个专门隔断，从而避免了存放过程中的磕碰损伤。由于采用小推车的方式，减少了人工搬运，即减轻了体力劳动又避免了搬运途中的损伤，保障了工件装配和外观的质量。

根据产品加工工艺流程和物流，确定工件摆放位置和顺序，使工件尽可能靠近机床，以方便操作者取放。在车间地面的各工件摆放位置处用黄线将摆放位置固定，以防止摆放随意性。

起吊搬运工具的效率是明显的，有的工件重量在15公斤以上，因此必须采用必要的起吊搬运工具，这样一来，可以节省工件的搬运时间。

问题5：

由于加工中心布局不合理，工件的传送路线过长，从一个机床到另一个机床的距离过长，而不是相邻，因此行走距离过长产生了不必要的时间浪费。工人在加工过程中的长距离行走也使生产准备时间过长。解决方案：

根据产品的生产工艺流程重新调整加工中心的工艺布局，以提供拉动生产的物质环境，有效缩短工件传输距离，减少生产准备和各种无效劳动。各机床的工艺布局做到“首尾相接”避免分散的格局。从布局空间上尽可能消除不必要的距离，使其相互间距离最短，布局更加紧凑，不仅减少生产准备时间，而且可节省大量有效生产面积，节省各项制造费用。

按照仓库位置应靠近加工和装配地的原则，减少物流距离，并使信息流更加畅通以支持拉动生产。原来由装配工到机加工上序或仓库去取件的领料作业改为由仓库的辅助工人按看板卡片送料到装配线，节省装配工的宝贵时间。

三、

为评估本次生产准备减少的实施效果，相关人员选择了生产准备所包含的主要项目即：

1、获得生产指导文件/指令

2、寻找工具、刀具、工位器具

3、取得生产原材料

4、更换模具、卡具

5、机床调整与维护

6、首件试加工

7、寻找运输工具

8、首件检验

9、工件码放

10、处理上序加工工件的质量缺陷

11、其它因素

由效果对比表可以看出经过生产准备减少的改进，在“获得生产指导文件/指令”、“寻找工具、刀具、工位器具”以及“更换模具、卡具”等方面效果明显。总体来说，生产准备时间减少大约70%，行走距离减少大约80%，改进效果超出可以给企业带来较大的经济效益，降低了工厂制造的实际成本，同时也降低了工厂的制造费用。特别需要指出的是，生产准备减少给企业带来的经济效益不仅体现在准备时间和行走距离的减少，而且体现在运输设备的节省从而也节省了相关的运输设备维修费、折旧费、能耗费和相应的运输人员的工资费用。

四、

通过这个改进实例，可以看出生产准备减少涉及多个方面，如：工艺流程、工艺布局、模具、夹具、刀具及检测装置的设计方案、工件传送方式等。这些方面的优化对企业生存和发展具有一定的意义和作用。同时本实例的成功门接地证明了生产准备减少理论的正确性，运用这一理论指导企业进行生产过程改进，以此来提高生产竞争力完全可行而且十分有效。