本文面向生产经理、排产员、计划员,以及工艺和持续改进负责人,帮助他们不仅让换型更快,也让换型计划更准。文章说明为什么换型时间取决于订单顺序,如何用实测换型数据建立真实的换型矩阵,以及计划部门能从中学到什么。
- 换型时间取决于从哪个产品换到哪个产品。
- 换型矩阵记录每个组合的时长,包括爬坡。
- 矩阵应基于实测换型,包含中位数和离散程度。
- 这样排产计划才能基于产线的真实情况。
Future Factory 如何看待换型时间
Fanny Dobrenova 为 Future Factory GmbH 撰写了文章 Rüstzeiten minimieren oder optimieren? Finden Sie die goldene Mitte(《缩短还是优化换型时间?找到恰当的平衡》)。Future Factory 是一家位于奥地利格拉茨、为制造企业提供 ERP 软件的公司。文章并列介绍了从 SMED 到订单顺序规划的技术和组织措施,主张在快速换型与可靠结果之间找到平衡。关于数据的作用,她写道:“Die Analyse der im ERP-System verfügbaren Daten ermöglicht die effektive Planung von Rüstzeiten.”(分析 ERP 系统中现有的数据,可以有效地规划换型时间。)
这篇文章提供的是计划视角:把特性相近的产品归组并连续生产,把换型安排在负荷较低的时段,合理排列订单。本文补充产线视角:计划使用的是哪些换型时间?它们与换型时实际发生的情况一致吗?排产顺序的好坏,取决于它所依据的换型时间。
为什么每台设备只有一个换型时间是不够的
在很多主数据中,每台设备或每个物料只有一个换型时间。实际上,一次换型需要多久,取决于从哪个产品换到哪个产品。
- 同一产品族内的换型。 通常只需调整参数或限位,换型短,易于计划。
- 更换材料、颜色或配方。 需要增加清洁、清洗或质量放行。时长与方向密切相关,例如由浅到深或由深到浅。
- 需要更换工装的规格切换。 更换刀具、模具或导轨,这是换型时间的主要部分。
- 换型后的爬坡。 设备要再过一段时间才能稳定达到额定节拍并生产合格品。很多计划值都没有包含这段时间。
举例说明:在一条包装线上,同一产品族内两种规格之间的切换很快,因为只需修改设置;而换成另一种薄膜则需要清洁、调整和试运行。如果计划使用平均值,那么在纸面上所有顺序都一样好,而恰恰能让某个顺序更优的信息被丢失了。
真实的换型矩阵:从哪个产品换到哪个产品
换型矩阵记录每一对“前一产品”和“后一产品”之间换型所需的时间。要真正帮助计划,它应当基于实测的换型,并且不只包含一个平均值。
| 字段 | 内容 | 用途 |
|---|---|---|
| 从(前一产品) | 换型前的产品或产品族 | 矩阵的行 |
| 到(后一产品) | 换型后的产品或产品族 | 矩阵的列 |
| 实测换型次数 | 该组合被观察到的次数 | 表明数值的可靠程度 |
| 典型时间(中位数) | 实测的中间值,不易受极端值影响 | 排产使用的计划值 |
| 离散程度 | 短换型与长换型之间的差距 | 计划缓冲,也提示缺少标准 |
| 爬坡占比 | 从重新启动到稳定额定节拍的时间 | 显示时间耗在换型本身还是爬坡 |
| 最常见的延误原因 | 缺工装、等待放行、物料、调整 | 改进的切入点 |
这里中位数比平均值更有意义:某一次因为寻找工装而拖长的换型,不应扭曲计划值。而离散程度仍然告诉计划需要预留多少缓冲。
测量换型时间,让矩阵准确
如何规范地测量单次换型,我们已在 在启动 SMED 之前先测量换型 中介绍。对于换型矩阵,还需要以下步骤:
- 统一换型的起点和终点。 从旧批次最后一个合格品,到新批次在额定节拍下的第一个合格品,包含爬坡。这样各组合之间才可比较。
- 记录每次换型的前一产品和后一产品。 没有这一关联,只能得到每台设备的平均值,而不是矩阵。
- 连续收集数周数据。 常见组合很快就有足够的测量值;少见组合的不确定性会持续更久,需要相应标注。
- 把矩阵导入计划。 用实测值替代计划系统中的统一主数据,并定期更新。
- 检验效果。 调整顺序后,通过测量确认每周总换型时间是否真正下降。
计划能从实测换型中学到什么
一旦矩阵由实测值构成,就会出现统一数值所掩盖的规律。
- 有些组合代价高,有些几乎没有影响。 由此可以形成合理的产品族和生产批次,正如 Future Factory 建议把相近产品归组,只是现在有了实测依据。
- 爬坡往往比预想的更长。 如果大部分换型时间发生在重新启动之后,计划值就偏短,改进重点应放在调整标准而不是工装上。
- 离散程度高是标准化问题。 如果同一组合在不同班次之间差异很大,调整顺序无济于事,明确的换型标准才有效。
- SMED 之后矩阵会变化。 改进后的换型必须反馈到计划中,否则计划会继续使用旧值。如何保持 SMED 成果,请参阅 通过持续测量换型巩固 SMED 成果。
Future Factory 指出,有时换型稍长一些,比冒质量风险更好。实测换型能显示这个平衡点在哪里:即更短的换型被更长的爬坡或更多废品抵消的地方。每次换型后测量的 OEE 会让这一点清晰可见。
TEEPTRAK 如何提供实测换型时间
TEEPTRAK 自动、实时地测量停机、短停机和换型。一个模块接入电气柜,一个传感器安装在产线旁,无需连接 PLC。每台设备安装约一小时,48 小时内即可获得 OEE。每次换型都会记录开始、结束和爬坡阶段,操作员在产线旁录入产品和原因。由此得到的测量值,可供计划和工艺部门检查和维护换型矩阵。TEEPTRAK 已在 30 多个国家的 700 多家工厂使用,OEE 平均提升 10 到 15 个百分点。
延伸阅读
- Future Factory:Rüstzeiten minimieren oder optimieren? Finden Sie die goldene Mitte
- 在启动 SMED 之前先测量换型
- 通过持续测量换型巩固 SMED 成果
FAQ
什么是换型矩阵? 一张表,给出每一对前一产品与后一产品之间的换型时长。它让计划能够按真实的总换型时间比较不同的生产顺序。
为什么换型矩阵应基于实测值? 因为估算值或统一值很少能反映不同组合之间的差异和爬坡阶段。这样在纸面上所有顺序看起来差不多,而在产线上并非如此。
换型矩阵应多久更新一次? 定期更新,并且在 SMED 等改进、新产品导入或工装变更之后必须更新。否则计划会使用已经失效的数值。
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