多品种共线生产过程防错提效方案探讨

中国电子科技集团公司第二十四研究所 邹 佳

多品种共线的生产稳定性管控是企业永恒的话题。如何开展生产过程中的防错提效工作从而实现产品质量和管理水平的稳定和提升，最终实现企业突破性的发展，是每个企业必须要面临和解决的问题。本文以几个典型环节为例进行了防错提效方案的分析，提出了对策及建议。

引言：多品种共线生产的特点是品种繁杂、批量小、变动因素多、非标设计多的产品在一条生产线上生产，要想实现生产全过程的稳定受控是非常困难的，虽然随着自动化设备的逐步应用发生了革命性的变化，但基础工艺技术水平及生产过程管控能力若跟不上，这种革命性的变化并不能最大化的发挥其作用。本文从物料配送及准备、自动设备应用、工艺检测手段、试验线体的剥离几个方面提出了防错提效的方案，供借鉴及参考。

1.调整物料准备及配送方案

物料的准备和配送是直接影响生产节拍的龙头工序。多品种共线产品所需物料品种、数量繁多，以往传统的存放及配送模式已无法满足批产加工的质量管控及产能需求，并且物料场地占用日渐庞大，物料人员工作效率极低，已成为制约生产线投入产出的瓶颈。

伊莱休.鲁特在对柯尔特六发左轮手枪的生产过程中，提出了“分工和多种输出”的理念，他将操作划分为基本单元使得装配能更加快速且出错几率得以明显减少，操作培训的上岗时间更短，更有效和柔性。日本将这种单元生产方式称之为细胞生产方式。基于这种理念，可将产品编号、管壳预处理等装配前的物料准备工作从生产线装配工序中剥离，离线准备，这样才能实现装配基本单元的缩小，有效提升生产效率。但在这个过程中，还需重点关注生产计划的准确性和变更率控制，这将直接影响到物料准备的准确率。

随着国家提出的“数字工厂”推进，元器件仓储最终应为类似于速递易的仓储方式，终端操作，快捷实现出入库、盘点和查询，自动开柜和自动计数的理想模式，但这个目标并不能一蹴而就，企业可结合自身条件和资源采取物料坐标库位存放的方式进行逐渐过渡。同时，采用整盘整车发料到对应装配工序的配送方案，能有效避免元器件在分发过程中可能对物料引入的二次损伤，显著降低因人工错误或返工返修导致的反复补发料频率。这种无散料的卷盘物料能快速上料架，满足自动设备的快速上机需求，同时也降低了交接和准备工作耗时。

2.开展基于自动设备的工艺攻关

2.1 围绕内外需求，提升设备能力

自动设备取代人工实现操作，这只是对其基本功能的需求。在这一基础上，重点应在自动设备加工窗口的扩展及能力提升方面开展工作，而工作目标的设定来源于内部和外部两个方面。内部即生产过程中的典型不合格品及效率低下问题；外部即市场及用户需求。综合内外部问题可形成具体的工作目标。围绕这一目标，即可针对性的开展攻关工作。

例如，部分产品常会使用到尺寸较高的元器件以及腔体较深的管壳，导致自动贴片设备出现无法贴装的现象。通过对贴片机吸嘴的改良，同时优化设计规则，即可提升设备对高障碍物附近元件的加工能力。再如，通过统计发现，某自动设备在识别过程中报错率极高，非常影响运行效率，通过对报错现象的分析，采取优化设备的元件识别方式、调整设备操作顺序、确定不易识别元件的附近参考定位点、建立专用元件库等方式予以解决，较大程度地降低了设备的报错率。

2.2 设计通用夹具，减少装夹周转

产品在生产过程中需要经历多个不同工序，各工序由于加工方式、设备接口等差异，会采用不同夹具进行产品装夹。在不同的夹具上反复装夹的过程可能导致产品异常损伤，同时也可能导致产品流转不畅以及产能降低。因此，应对生产线不同设备的供料接口进行整合优化，设计能兼容使用的通用夹具。在设计通用夹具的过程中，还可同时兼顾提高装载量、减少设备报错率、产品定位、提供标识载体等夹具用途。

通用夹具的设计可基于产品流转流程及工序特点进行总体规划，如按工艺流程可设计 “焊膏印刷-自动贴片-回流焊-清洗”通用夹具，按工序特点可设计“导电胶组装芯片-电路元件加固”通用夹具。只有通过对工序间通用夹具的设计摸索和应用验证，最终才有望实现整线通用的夹具，从而提升整线生产效率。

2.3 衔接及转换环节不容忽视

很多情况下，成本最低的制造方法通常是自动设备与人工操作相结合的方式，该种方式追求的是人与机器之间的互补互助与动态平衡，是“生产关系”的和谐。因此，设备之间、设备与人工之间的衔接和转换环节管控不容忽视。

例如，产品从设计研发到投入生产进行贴片通常要经历以下流程：建立原理图→根据原理图生成版图→对版图进行优化，包括更改元件布局，更改元件值→优化后的版图定稿，拟制装配图→根据定稿的版图，制作贴片程序→贴片程序用于贴片机贴装元件。但往往在对版图进行优化的过程中，为了“省事”，利用图像编辑工具修改装配图中某一位置元件的值，而未采用“先更新版图，再重新出装配图”的流程，往往就会导致版图中的值与装配图中的值不一致，若使用的贴片机只有激光识别功能，无图像识别功能，就无法发现上述问题，所以通常会到装配后检验才会发现元件值不一致的问题，导致生产停滞或产品报损。

再如，产品从一台自动设备转换到另一台同类型设备上加工，涉及到程序的备份移植，移植后的程序通常会根据设备和产品的具体情况进行微调，但由于备份移植前的原程序曾确认过，因此往往会忽略微调后的程序再确认工作，由此引发的装配质量问题也不少见。

3.根据产品特点确定工艺检测手段

随着产品结构的日趋复杂、集成度越来越高，评估工艺检测手段的有效性显得尤为重要。但在实际工作中，由于存在对产品电性能检测以及筛选考核把关的依赖性，对于工艺检测的有效性评估极易忽视。

分析近年来的失效案例不难看出，工艺规范规定的镜检方式仅能覆盖常规产品，并不适用于所有产品，应根据产品个体的特点制定工艺检测方案。例如，某嵌入式封帽结构的产品，对接触面平整度要求较高，封帽环边缘被沾污导致螺钉封帽后盖板一角倾斜，安装不到位。而工艺规范中“盖板与管壳装配后的间隙不得超过0.15mm，检验时采用0.15mm的塞尺进行验证，以不能通过间隙为合格”的要求只适用于盖板平放于管壳台阶上的产品，对于此类嵌入式封帽结构的产品，根本无法实施，工艺检测要求形同虚设。

其次，设定产品工艺流程时，应根据产品的工艺加工特点设置检测环节。如某产品采取基板套孔手工烧焊入壳，由于手工操作的质量一致性主要依赖于操作者自身技能的稳定性，因此手工烧焊时个别操作人员因按压不当导致产品引出端与管壳之间有焊膏溢出造成短路。由于该产品的流程中未设置入壳后的短路测试步骤，而设置的人工镜检环节并无法有效识别和发现，最终产品在流出工艺线后问题才得以暴露。

诚然，产品的质量是生产出来的，而不是靠检验而来。但工艺检测手段的有效性却直接关乎最终成品质量及企业的质量声誉，一旦失控就会错失及早发现并纠正剔除的机会。

4.剥离试验线，落实职责

设立试验工厂或线体在各大型装配工厂中已成为标准模式，他们通常采用相同的工具、模具、成形设备、测量设备以及工艺方法，在实际批量生产前进行试生产并进行方案复验、纠偏。

对于多品种共线的生产线，尤其需要推行从批产生产线中剥离出试验线这一模式。但需注意的是，试验线的操作工人技能水平应能代表整个生产线的平均操作水平，切忌集结各工序操作技能高超的操作工人，否则就会出现试验过程问题无一显现，到了批产阶段问题层出不穷的局面。

有些企业虽剥离了试验线，但未能将试验线的职责落实到位。试验线除了加工试验产品外，还有一个更重要的职责就是将试生产过程中发现的各类问题提炼出来，包括工艺方案可行性、可操作性、夹具模板适用性、文件的可指导性、工艺细节、风险预估及对策等等，批产前进行逐一检查落实和固化，可考虑与生产前的状态检查合并开展，这样才能真正向防错提效的目标迈进。

5.结论

开展生产过程中的防错提效工作对产品实物质量和管理水平的稳定和提升起着至关重要的作用。但是，企业如何结合自身特点，找到防错提效的着力点，开展技术攻关和管理改进，使其真正成为自己系统性的PDCA管理方法，是需要在实践中不断探索、积累和深化应用的。在面对更为复杂的生产环境时，采取的管控方案应因地制宜、因时制宜。并且，在评估一项防错提效工作的改进效果时，不应仅关注单个工序、单个措施的效果，更应重点关注其对整个生产线的作用力以及对其他工序的副作用。