非標自動化設備方案的主要指標 二維碼
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發表時間:2023-09-01 14:51作者:非標自動化設備來源:非標自動化設備
很多人可能會有疑問,技術人員專心做技術就好了,有必要關心生產嗎?答案是肯定的,因為設備的目的,就是應用于生產。非標設備屬于為客戶量身訂制的產品,要放在具體場景實現產品生產,所以現場條件、生產要求、配套人員等,都是制定設計方案的主要考量點。簡言之,我們要把設備使用單位當作客戶,要非常熟悉客戶的習慣和要求,這樣才能讓客戶滿意。
如下圖所示,非標設備的硬性指標是CQETS(C:Cost 成本,Q:Quality 質量,E:Efficiency 效率,T:Time 交付期,S:Standard 標準)。硬性指標的達成,屬于最基本的設備功能層面,要做好很不容易。
1. 設備的生產能力 設備的生產能力簡稱產能,一般定義為每小時生產多少個產品,至于一天的產能,則要看工作時間的排配,這是設備的驗收指標之一。客戶關心的是實際的良品產能,所以設備產能往往被拆分成產能、時間稼動率、良品率三者來描述。 一臺設備正常作業的產能,可以通過預估得到一個相對合理的數據,但要做到精確幾乎不可能。此外,實際生產的產能,受到很多客觀或臨時因素(如料號切換、來料異常、故障維護等)的影響,有時落差非常大,所以不是一個能簡單算出的數據,關鍵在于和客戶溝通確認好產能的定義和估算方法,達成一致的意見。另一方面,由于部分客戶的專業度有限,兼之缺失技術上的溝通,經常會出現供應商和客戶之間對于產能的認知出現較大的偏差。為了減少這方面的困擾,下面對與產能相關的內容進行一個梳理。
01. 有關時間的幾個概念 1) 機構動作時間。機構動作時間可通過動力標準件(如氣缸、電動機)性能參數和具體機構來估算。例如氣缸動作的速度一般是50~500mm/s,滾珠絲杠機構的線性運動速度可通過絲杠螺距和電動機轉速來計算。但單純看這些數據,很難定義一個設備或機構的作業時間,還要結合產品裝配特性和具體制造流程工藝或品質要求,才能評估出作業時間,后者需要一些分析和經驗的。 2) 生產節拍。生產節拍為生產每件產品耗費的時間,比如2s做一個產品,那么節拍就是2s。這個概念也可以理解為設備運行周期,即從物料供給到最終產品生產出來所經歷的時間,又分為理論設計節拍和實際產出節拍。 3) 工作時間。制造型企業正常工作時間是8h/班,如有加班,一般是11h/班,提前下班或延時加班,需要把時間相應減掉或加上,同時還要扣去用餐時間。比如,如果白夜兩班倒,工人工作時間是22h/天(11h/班),扣掉用餐各1h,通常按20h/天(10h/班)計。 4) 負荷時間。負荷時間=工作時間 – 計劃停機時間,計劃停機時間如早會、休息、點檢、試做、換線、培訓等。 5) 稼動時間。稼動時間=工作時間 – (計劃停機時間+非計劃停機時間)=負荷時間 – 非計劃停機時間,后者包括故障、調機、換刀、作業慢、操作失誤等意外損失時間。 6) 生產線更換時間。比如更換設備模具、刀具,理論上講,也應該計入意外損失時間。如果是偶爾切換一下生產線,對生產的影響較小;如果頻繁更換生產線的設備,則生產線利用率較低。
02. 時間稼動率 稼動率指一臺設備實際的生產數量與可能的生產數量的比值,包括時間和性能(產能)兩方面(采購合同上的稼動率,指的是時間稼動率,為了防止誤解,**注明稼動率的公式內容)。 時間稼動率,可理解為機器順暢運行時間所占的比重。提高時間稼動率,就必須要減少換模具、換刀具、故障、調整的損失時間,以及質量確認、操作失誤、上下流等待等停機時間(主要是指非計劃內的)。如果能將這些時間減為零,那么稼動率就可以達到****,但談何容易,復雜產品或工藝的生產設備,難以做到90%以上(通常定在70%~90%之間,有的情況甚至可能低于70%,具體要看項目的繁瑣和困難程度)。
提到稼動率,通常都是指時間稼動率,其實還有個反映設備實際工作速度和理論速度差異的指標--性能稼動率。該指標反映設備本身的理論設計和實際生產表現之間的差異,如果小于100%,說明沒有達到預期,大于100%則超過預期。 性能稼動率=(理論生產節拍×產能)/稼動時間 【例】某設備的理論生產節拍是2s(即每2s生產一個產品),實際運行時間10h(已扣除各種停機時間,即稼動時間),生產了16000個產品,求性能稼動率。 【解】性能稼動率=(2×16000)/(3600×10)=88.9% 生產線實際的做法是,設備量產后,由精益生產工程師對設備的生產節拍進行確認,然后修正這個節拍(實際多少就多少),據此預估一個生產部門的產能,并用設備綜合效率(Overall Equipment Effectiveness,OEE)來評估。它可以準確清楚的告訴我們設備的效率如何,在生產的哪個環節有多少損失,以及可以進行哪些改善工作,達到提高生產效率的目的,同時使公司避免不必要的成本投入。 OEE=時間稼動率×性能稼動率×良品率
實際給客戶的產能承諾(合同約定),一般是時間稼動率、理論生產節拍(也可用單位小時生產數量)、良品率三個指標。有些客戶可能不會關注這些指標,只是籠統要求一個班能生產多少件。這種情況,一方面要向客戶解釋產能的指標意義和影響因素,另一方面在承諾產能時要特別注意,建議評估得出的作業產能打個折扣,主要根據以下兩點進行靈活變通。
a) 一般情況下,效率=時間稼動率×良品率,理論產能=稼動時間/理論生產節拍,承諾的產能=理論產能×效率。 b) 設備制作難度和風險系數較高(如設備機構設計難度大或客戶技術和管理能力很差)時,承諾的產能=理論產能×效率×難度系數×客戶制造能力系數,至于難度系數和客戶制造能力系數如何定值,仁者見仁,但如果完全忽視,肯定是有問題的。 03. 良品率 不同行業不同產品的生產,都可能出現一些有品質缺陷的壞品、次品,我們一般用良品率或不良品率來定義,比如連接器行業,產品生產的不良品率通常在1%~3%以內。生產設備本身導致的能接受的不良品率大概是0.2%~1%,具體情況要和客戶協商好,這也是交付設備時的驗收指標之一。 良品率=(生產總數量 – 不良品數)/生產總數量 不良品率=100% – 良品率 要精確評估產品的生產不良率,難度是很大的,因為影響因素太多,建議避免以下這三種狀況:設備的不良率比客戶手動生產線的不良率高;競爭對手的同類設備在旁邊同時運轉,生產狀況卻比自己的設備要好;無所謂,先拿到訂單再說。 一般來說,時間稼動率最容易被忽略或隨意設定,不同客戶可能會定不一樣的數值;產能則更多取決于性能稼動率,這個和設備本身性能有關,但也受客戶端物料或品質管控影響;不良率和設備本身性能有關,也受客戶端物料和品質管控影響。 各參數指標設定原則:設備復雜,一般稼動率低;工藝困難,一般良品率低;工藝步驟多,一般產能低而不良率高。 2. 投資成本 非標設備的價格不是固定的,要綜合考慮實際成本、客戶檔次、行業競爭等因素。 企業最終一定是以營利為目標的,所以非常注重自動化設備項目導入的投入產出比。不同企業可能存在差異,但大部分是這么粗略計算的:某項目設備總投入A萬元,能節省B個人力,平攤各項費用(管理、稅收、營業等)后的人工成本C萬元/年/人,忽略設備折舊和日常備件費用(有時也納入核算內容),則回收周期為A/(B*C)年。回收周期越低,代表設備的性價比越高,也就越值得投資。 一般來說,回收周期在1年內,企業都樂于投資設備;在1年~2年時會猶豫不決;超過2年幾乎不太會考慮,除非是特殊情況,例如為了解決突發的品質問題。這倒不是企業吝嗇或不懂機器換人的大趨勢,而是一種客觀的無奈。制造業競爭激烈,很多產品生命周期短,尤其是電子行業,產品的市場壽命可能在一兩年后就會隨時終結,到那時再好的設備也沒有用處了。
3. 客戶標準/要求 大公司的標準化做得較好,會有很多設備設計和驗收標準及要求(包括車間布局、生產指標、電氣規格、環境健康安全標準等),在采購設備時,會以文件的方式,向供應商提出要求。例如大公司為了確保品質,一般會限定設備標準件的品牌供應商,類似下表。有的要求甚至細化到具體的機構設計,例如刀具所用材料硬度不能低于58HRC,鋁材要陽極氧化,設備主色采用石灰顏色,機架要用鋁合金,換線時間要少于0.5小時,流道上的產品可窺視,要防呆防錯等。
4. 設備交付期 設備交付期的問題常常會困擾很多設備公司,該問題受諸多因素影響,常出狀況(延誤交付期)。
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