OEM电子产品制造的均衡生产方式

2012-10-12金青

制造业自动化 2012年4期

金青

JIN Qing

（常州工学院经济与管理学院，常州 213022）

0 引言

随着市场需求个性化、多样化、快速化程度的不断提高，OEM（Orignal Equipment Manufactucer）电子产品制造企业面临的是品种的不断增多、批量时大时小和生产周期愈加缩短的“不安定”的生存环境。如何以一种相对稳定的生产率、稳定的质量和稳定的作业者应对市场需求的不断变化，是众多OEM电子产品制造企业迫切希望解决的问题。

在解决生产稳定性问题上，精益生产方式提出了均衡生产的理念，在汽车生产、煤炭、炼钢等大批大量生产型企业已有不少成功的案例；国内也有不少学者从事过这方面的研究[1～14]，鲜有针对电子产品制造的均衡生产方式研究。若将其中的经验迁移至OEM电子产品制造企业并不适宜。本文将分析OEM电子产品制造的特点，提出一种适合于多品种、中小批量电子产品制造的均衡生产方式。

1 OEM电子产品的均衡生产与汽车类产品的均衡生产的不同点

丰田汽车均衡生产方式，之所以不能直接应用于OEM电子产品的制造，是因为这两类产品的生产在以下三方面存在较多的不同点：

1）用户需求方面的不同。由于OEM电子产品的品种更加繁多，造成同一品种的订单不持续性更加明显；批量时大时小，造成所需生产能力波动很大；此外，突发性的用户需求（也称短期插单）也较多，因此，保证一段时期内生产总量均衡、实施均衡生产的难度更大。

2）适合实施混流生产的工序不同。混流生产是实现不同品种间均衡生产的首选生产方式，特别是对于使用了大型设备的工序。OEM电子产品的PWBA（Printed Wired Board Assembly，印制线路板组装）工艺阶段的多道工序如SMT（Surface Mount Technology，表面贴装）、自动插装、波峰焊等，都使用了大型设备，因此，对于OEM电子产品的制造，实施混流生产的工序应该以前道PWBA组装线为主，而不是最后的本机组装线。末道的本机组装线由于不同系列的产品之间结构差异较大，工序间不容易平衡，并不适合采用混流生产。这一点不同于汽车类产品。

3）混流生产的产品单元不同。以SMT工序为例，其生产单位产品的节拍时间（CT，Cycle Time）远远小于品种切换时间。这就使得基于“单件”产品的混流生产不太可行，只能是基于“最小分割批量”的混合生产。所谓“分割批量”，是指将计划生产批量，分割成若干小批量投入生产。

2 OEM电子产品均衡生产方式

2.1 采用预定系统，解决用户需求不均衡问题

OEM电子产品的用户需求比汽车类产品更加不均衡。因此，要实现均衡生产，前提是必须对用户需求进行有效的管理以减少大的波动，这就是采用需求“预定系统”。

用户需求呈现波动状态是难免的，但过度的波动是可以避免的。建立需求“预定系统”，可以使用户受益于等候时间的减少和保证随时的产品供给，更可以使企业大部分的生产能力得到预先的“均衡”的安排，实现“追踪策略”和“恒定策略”的相互结合，避免生产能力的过度波动。

企业应该通过预定系统，实现对80%以上订单的预先确定，减少计划期内突发性订单的数量，尤其是突发性大订单即长期生产周期的插入订单（简称“长期插单”）的数量。

2.2 混流生产与单元生产相结合，实现整个生产系统的均衡化和同步化

OEM电子产品的制造，从PWBA工艺阶段到本机组装工艺阶段，不能只采用一种生产组织方式。

1）PWBA阶段以混流生产方式为主

尽管OEM电子产品的种类比汽车类机械产品的种类更加繁多，但在PWBA阶段的工艺过程大同小异。因此，为了提高作业效率，多道工序使用了大型设备，如表面贴装工序、自动插装工序、波峰焊工序等。目前，大多数企业在这个阶段的生产方式是采用不同品种间按批量“轮番生产”。然而，这种生产方式带来的是生产能力的不均衡和在制品数量的居高不下。

笔者认为，在PWBA工艺阶段，特别是采用大型设备的工序，非常适合采用混流生产方式来实现同步化的、均衡生产。这是因为：

（1）对于采用自动化设备的工序，其作业的内容和方式是由程序控制的，调用不同的程序就可以实现品种的切换，因此机器切换起来非常方便。以SMT工序为例，如果能解决物料的快速切换问题，在不同品种间频繁切换生产是完全可行的，如图1所示。

图1 SMT工序的多品种混合生产方式

（2）即便是某些人工装配工序，例如插装工序，由于装配作业项目多，每项作业的时间短，便于进行工序作业内容的划分，易实现多品种混合插装线的工序间负荷平衡。

然而，由于混流生产所需要的生产准备更加精细、计划更加准确周密、管理技术更加复杂，所以并没有得到企业的广泛的运用。为此，只需要解决混流最小分割批量、混流生产的管理方式、物料的快速切换方式、计划外短期插单的处理等主要问题，就可以在PWBA阶段实施混流生产。

2）本机组装阶段以单元生产方式为主

本机组装即产成品装配，多数为人工作业。由于装配作业项少，作业时间长，特别是某些测试作业的不可分，造成多产品混流生产时工序间负荷不容易平衡，故更适合采用单元制造方式。

2.3 最小混流分割批量的确定方法

如上文所述，电子产品的混流生产只能是基于“最小分割批量”的混合生产。最小分割批量的大小由三方面因素决定：

1）主生产计划批量的大小。它决定了混合生产品种之间的数量比例；

2）品种间切换时间的长短。它决定了最小分割量的大小，最小分割批量的生产时间至少应不小于一次切换时间；

3）切换效率，即切换时间占有效工作时间的百分率。一般最好在10% 15%以内。

式中：

Q0i——第i种产品的分割批量，件；

Qi——第i种产品的平均日生产量，件；

ni——第i种产品的日切换次数，次；

m——日生产产品品种数，种；

Te——日有效工作时间，min/天；

ti——第i种产品的工序加工时间，min/件；

tse——加权平均准备时间，min/次。

tsei——第i种产品的切换时间，min/次；

Ki——第i种产品的劳动量比例。

以SMT工序为例，表1为其生产电路板的定额数据。若品种间切换次数取相同，则计算可得：n=2次，最小分割批量分别为Q0A＝140件、Q0B＝100件、Q0C＝50件，切换时间占有效工作时间的百分率＝18.8%，偏高。

表1 SMT工序的生产定额数据

若能采取措施，将一部分内部切换时间转化为外部切换时间，使得内部切换时间由原来的15min/次降低为5min/次，则不仅可以使SMT工序的平均日产量有所增加，而且使得生产更加均衡、高效，如表2所示，切换时间占有效工作时间的百分率为12.5%。以A产品为例，改善前后均衡生产情况如图2所示，横坐标为改善后的投产顺序。