APS系統切換優化

文章來源：APS研究

2021-04-13

APS系統切換優化

切換泛指換線、換型、換模、換色等，是一種客觀存在。尤其在多品種、小批量、定制化的環境下，切換更是一種常態。
對一個特定的設備，切換一般可以分為兩種情況：物料切換：當一個設備從A產品切換到B產品時，需要一個固定的切換時間。常見的是，因為不同的產品，需要使用不同的刀具，所以數控機床會存在切換。如果需要調刀，或許時間會更久。在一家齒輪加工生產企業調研時，熱前的機加一般采用單元布局（機臺設備串、并聯布局），產品切換的時間至少為4個小時。工序切換：當一個設備可以做不同屬性的工序時，也存在切換。印染的洗缸、注塑的換色是最典型的切換。一般的印染工廠，常見的是28個缸，一個是固定白色、一個是固定黑色，其余26個缸是混色的。印染的洗缸最復雜的需要考慮六個維度，其中顏色的切換是最常見的，且一次洗缸需要4個小時（顏色精度高），差不多是1/6天的產能，十分昂貴。當注塑件的顏色比較多的時候，也需要經常換顏色料。注塑換顏色料時，有一個洗料的作業，即用后一種顏色把前一種顏色清洗干凈，不僅消耗時間，還消耗塑料粒子，成本比較昂貴。顏色換料時，也是可以優化的，一般從淺至深，將色彩較近的工單連續生產，可以減少顏色的切換時間。————既然切換是一個客觀存在，如何優化切換，是一個十分重要的改善作業。
切換的改善作業一般有三種方式：

第一，快速切換（SMED）

快速換模的基本概念1、換模時間的定義從完成上一個型號最后一件合格產品到生產出下一個型號第一件合格品所花費的時間。2、換模時間類別，如下圖：

內部切換時間，是必須停機才能進行操作的作業切換時間，以及為保證品質所進行的調整、檢查等所需的時間。如下圖：

外部切換時間，是即使不停機也可進行的作業切換時間，如模具、工夾具的準備、整理時間等。如下圖：

實現快速換模的基本原則1、標準換模過程，如下圖：

2、實施快速換模的基本原則要成功實現快速換模改善，達到大幅度降低換模時間，建立符合標準換模過程的規范，則必須堅守如下原則：（1）必須針對現場實施徹底的5S改善在大多數設備加工現場，物料、零件、工具、輔料等，放置狀態沒有辦法達到快速取放、一目了然，還有不少設備（即使是新購買不久的設備）布滿灰塵和油污，使加工的行程、參數調整無法操作。如果不對現場實施徹底的5S改善，實施快速換模的各項方法就無從談起。另外，通過5S規范操作者，使其對每一個工作細節都達到“三定三要素”的要求并執行，有利于員工養成按標準操作的習慣。（2）正確區分內部切換時間和外部切換時間“不得不停機”進行操作是內部切換的本質，所以在對現狀換模進行分析時，必須把握這點。否則，分析結果將會導致很多本應判定為外部切換的作業內容被判定為內部切換而失去改善機會。許多現場管理者對切換作業缺乏正確的認識，因而對內部切換與外部切換的區別也就茫然不知。在切換作業中，研討哪些是外部切換，哪些是內部切換十分重要。由于傳統的切換，沒有內外部切換分離的觀念，所以往往將外部切換也在機器停頓的狀況下進行，如此一來，就變成了內部切換，使得切換時間拖得很長。（3）認識到內部切換也可轉化為外部切換在當前條件下，可能是內部切換，但通過工具、夾具、設備機構、設備周邊體系的技術改善等，內部切換也有可能轉化為外部切換。（4）內部切換時間也有可能被降低改善內部切換時間是很多改善人員想方設法去回避的問題，但通過優化操作動作順序和一些技術改善，也有可能被降低。

第二，切換批量優化

在重復性制造比例比較高的場景，可以對批量進行優化。
在具體的業務場景中，批量一般分為大訂單拆分、小訂單合批兩種情況。尤其是小訂單量的合批，是非常關鍵的環節。經濟批量的確定，需要進行A、B、C分類外，還需要進行X、Y、Z的分析，分析產品的需求類型。小訂單量的合批，不僅需要確定經濟批量的大小，還需要考慮合批周期的長短，只有經濟批量、合批周期的同步考慮，才是合理的。當然，一般情況下一個經濟批量值，可以用經驗來判斷，常見是的經濟批量=換型時間的產出量*7-14倍。相當于是班產量、日常量。

第三、切換次數優化

可以對所需要的生產訂單進行工序級的排程，并在不延誤訂單交付的優化條件下，進行工序作業任務的優化。在印染的場景中，對印染的洗缸工序進行排程優化，至少可以減少1/3切換，染缸的產能利用率會大幅度提高。在注塑的的切換優化中，可以同步進行換機、換模、換料和換色的同步優化。這才手工排程作業中是不可能實現的。需要指出的是，SMED是作業手法或技術改進，而批量和切換次數優化，屬于數字化工廠或智能制造的的范疇。尤其在印染、注塑這樣剛性的切換時間（尤其是換顏色料），洗缸、洗機（色）的時間是必須，無法可以通過SMED方式進行改善，而采用APS高級計劃和排程軟件，可以方便實現。

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多了解業務場景，多了解信息系統，才可以對真實的業務場景做優化和改善。

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