聚焦科技:日立制作所和东北爱普生是怎样提高工作效率的?
日立制作所:不依赖记忆,用精准改良,使交货期减半1、日立制作所借助物联网系统,改善瓶颈工序。
2、让生产周期减半的有效方法,是进行多品种少量生产。
3、作业改善辅助系统能够帮助工厂同时显示作业状况与指示文件。
4、运用进展·运作监视系统,从有余力的工序上抽调支援。
5、交货期合理与否,取决于现场的生产能力。
“在制定改善瓶颈工序的对策问题上,以前会在问题发生后找来作业人员进行听证,以便掌握情况。具体来说,就是根据作业人员的记忆推断哪里有问题,然后研究对策。”——日立制作所控制平台统管总部(大甕事业所)信息控制第三总部部长大桥章宏。如果作业人员的记忆没问题,或许能够制定出恰当的对策,但如果作业人员的记忆是模糊不清的,那么就很难保证修正方向是正确的。为了解决这一问题,在事实的基础上尽快改正错误,日立制作所大甕事业所创建了一种借助IoT(物联网)技术的系统。这一系统能够帮助人们切实掌握生产现场的3M,即作业人员(man)、设备(machine)和材料(material)的情况,有助于改善进度管理及作业。
通过多品种少量使生产周期减半大甕事业所主要负责信息控制器及系统的开发与生产。产品的规格因客户不同而不同,因此该事业所采用的是“多品种少量”的生产方式。另一方面,客户对交货期与价格的要求与大量生产的产品一样。为了应对这种状况,大甕事业所开展了以“借助IoT技术的高效率生产”为目标的改革并取得了一些成果,如代表性产品的生产周期就缩短了50%。大甕事业所的基本思维方式是,通过最大限度地活用生产现场的3M资源,即作业人员、设备、材料等来提高生产率。为此,必须能够掌握时刻变化着的3M的状况。因此,大甕事业所为3M的每个要素都准备了射频识别标签(RFID),从而能够掌握“谁”“在哪台设备上”“什么时间”“处理过什么工件”等信息。电子标签使用了共计约8万个,引进了超过台的读取设备。
大甕事业所主要从事信息控制器械·系统的多品种少量生产。通过借助IoT技术的措施,达到了生产周期减半的目标。其中,有两个系统直接使用收集来的信息:一个是作业改善辅助系统,用于自动筛选出瓶颈作业,并通过提示当时的状况来帮助相关负责人研究对策;另一个是进展·运作监视系统,用于实时掌握生产进展,能够帮助相关负责人尽快决定对策从而避免发生延期交货问题。同时显示作业状况与指示文件作业改善辅助系统具有自动发现瓶颈作业的功能,通过比较、展示每项作业所需时间的实际数据与计划数据,将花费时间偏差较大的作业认定为瓶颈作业。然后,将拍摄到的瓶颈作业的视频和提供给作业者的指示图进行对比并显示出来,从而确保作业人员能够掌握实际发生的问题,如“指示手册很难读懂,解释起来需要时间”“夹具不够用,难以展开作业”“等待零件供给时间过长”等等,以采取相应的对策。
通过同时显示作业状况影像与当时所使用的作业指示图,帮助工作人员掌握生产现场的情况,制定对策。对问题点的掌握虽然看上去很轻松,但在实施这种措施以前并没有这么简单。大桥章宏解释说:“以前只能事后找到负责的作业人员,询问那项作业为什么花费了那么长时间。”这么做的目的当然是为了改善作业状况,但既浪费了作业人员的宝贵时间,也很难准确掌握当时的真实情况,甚至可能受到作业人员记忆是否准确的影响,由于对于事实的错误认识而导致决策失误。而新系统免去了找作业人员调查的麻烦,而且基本能够准确掌握事实情况。借助这一措施,解决瓶颈作业,使以缩短作业所需时间为目的的改善活动尽快运转起来。从有余力的工序上抽调支援另一个进展·运作监视系统负责将每道工序的实际作业数据与计划数据进行对照,将延迟等状况以表格的形式实时显示出来。它可以根据当下情况进行推断,从而发挥“预测各道工序什么时候结束”的功能。
可实时显示作业的进展状况,同时预测当日接下来的状况,帮助管理人员思考对策,如向进度缓慢的工序调派人手等。依据生产现场的能力,使交货期最合理上述的作业改善辅助系统与进展·运作监视系统都是通过一点点的努力来改善作业的。换言之,它们通过最合理地利用3M资源,使缩短作业时间或灵活应对状况变化成为可能。生产周期减半这一成果仅靠这些措施是不可能达成的。大甕事业所还引进了使工厂整体运作更加合理的其他措施。其中之一是预测工厂整体动向与物流情况的工厂模拟装置。包括更改工序搭配在内,用于制定计划使每个产品的交货期最短。不过,制定这种计划的前提是生产现场具备细致掌控3M资源的能力。
大桥章宏解释说:“生产现场要具备严格按照作业目标要求的时间来进行生产的能力。制定的计划与生产现场的这种能力相配合,才能达到生产周期减半的目标。”此外,该事业所还在尝试通过将3M的数据反馈给设计,实现从产品的设计阶段就开始想方设法缩短生产周期、降低成本。将以往的不良品数据作为设计准则,反馈到设计人员使用的CAD上,竭力防止设计阶段的不良,同时强化模块设计。大甕事业所通过综合运用这一系列措施,致力于实现交货期短、生产率高的高效生产模式。
东北爱普生:用自动化与中段检验,消除不良品,提高生产率1、人为介入而导致异物混入的问题不容忽视。
2、东北爱普生利用自动化作业,提高密集检查的效率。
3、确保高品质与生产率的关键因素有3点:自动化,密集检查,内部生产。
“最后的成品率接近%。”东北爱普生公司(总部位于山形县酒田市)董事长兼总经理内堀真司提到自己公司所生产的喷墨头的质量时自信地说道。喷墨头是喷墨印刷机的基础零部件。东北爱普生通过借助机器人自动化和以影像处理为中心的彻底的中段检验,实现了生产自动化,保证了质量。这种每道工序都要细致检查来剔除不良品的措施,正是内堀真司的自信来源。
降低人为介入导致异物混入的几率东北爱普生在喷墨头装配工厂生产的是精工爱普生生产的打印机的“PrecisionCore喷墨头”。这种喷墨头采用了微电压技术,当外施电压时压电元件变形到微米程度,从而吐出数pL~数十pL的微小墨汁。这种喷墨头的特征是喷墨量与位置都非常精确,从水性墨水到UV(紫外光固化)油墨等多种墨水皆可使用。不过,内堀真司介绍说这种喷墨头构造复杂,生产难度也较高。正因如此,这种喷墨头的生产线包括检查工序在内,实行了彻底的自动化。这一举措不仅确保了其在劳动人口越来越少、人工费越来越高的日本国内生产中的竞争力,还尽量降低了由于人为介入而导致异物混入的概率。密集检查“PrecisionCore喷墨头”的核心零部件,是将压电元件借助MEMS(Micro-ElectroMechanicalSystem,微机电系统)技术生产得到的打印芯片。将其与安装了驱动芯片(DriveIC)的薄膜基体(COF)连接起来,装配成具有墨水流通构造的零件或容器后,即可得到成品。
装配工序主要有4道,分别是:打印芯片元件、支架组件、过滤器组件和喷墨头盖组件。打印芯片元件工序负责向打印芯片上安装COF等,装配完成ACT元件。然后通过影像识别检查全部零件,将安装精确度偏差控制在±1μm以内。例如,在安装COF时首先在作业前通过影像检查确认连接面上是否有异物,安装后通过影像确认连接位置是否准确。电路的连接则通过通电实验进行检查确认。这些连接及试验全部自动化处理,作业人员只需完成供给、拿取工件(取供材作业)即可。
接下来是支架组件工序。这道工序主要负责向ACT元件上安装成形零件,形成墨水流通通道,安装控制板,构成支架。然后通过影像识别来检查成形零件及控制板的安装是否正确。激光焊接也要经过用电检查。当然,这些全部采用自动化处理。年东北爱普生改进了该工序的部分环节,提高了生产率。据悉,东北爱普生最低限度地增加了自动机器,同时采取措施使工序间的衔接及粘着剂的交换损耗降低为零,从而使生产率提高了约一倍。东北爱普生酒田生产技术中心部长后藤登表示:“通过分析实际业绩,就能发现改进的关键点。然后通过使每个设备都达到最佳状态来完成改良。”过滤器组件则负责形成与支架不同的墨水流通通道,生产用于清除墨水内异物的过滤元件,主要由6轴机器人负责搬运及安装作业。一台6轴机器人可以通过自动更换夹头,完成搬运工件、装配、取供材等多项作业。
最后,喷墨头盖组件工序将过滤器与支架装配起来,完成喷墨头。机器人单元由5人变为1人喷墨头盖组件工序还有一道部件工序,即阀门组件工序,主要负责组装向喷墨头盖上安装的阀门。这道工序采用了单元式生产方式,自动机器排列设置,在这排自动机器的前面有一条轨道,一台6轴机器人取代作业人员,在这条轨道上来回移动,自动完成工件的取供材作业东北爱普生将年引进的这种生产方式命名为7轴机器人。生产线运作之初有5名作业人员在自动机器前各自辅助作业,现在则只有一人。后藤登介绍说:“最初我们并没有想设计成完全自动化的生产线,但通过灵活利用机器人实现了自动化。”同样,也有一些单元将自动机器设置在6轴机器人周围,实现了自动取供材作业。
以这种方式在生产制造过程中打造出质量后,需要最终进行保障性能的印字检查。使产品在各种各样的条件下喷墨,利用频闪相机拍下飞出的墨水滴。通过影像识别来自动进行检查,查看墨水是否直线喷出、圆度如何等。最后再次施加电压,通过喷墨试验来检查是否存在异常状况。以前一般通过实际印刷,用肉眼进行检查,如今通过自动化,不仅大幅减少了用工数量,而且由于不再需要纸张印刷,也减轻了环境负担。从金属模具到零件全部由内部生产除了自动化与检查以外,还有两个确保高品质与生产率的关键因素。一个是除了支架组件工序中装配的基板以外的主要零部件全部由公司内部生产。
其实,该公司厂地内就有注射成型工厂及冲压工厂,成型零件及夹具等就在那些工厂里生产。零件的内部生产率达到了95%。甚至连喷出成型/冲压工厂所使用的金属模具也由厂地内的金属模具工厂生产。后藤登解释说:“金属模具是关键零件。由于能够生产高精度的金属模具的工厂有限,所以我们决定由内部来生产。内部生产既能保证质量,还能迅速、灵活地应对设计变更。”也就是说,东北爱普生先通过生产出高质量的金属模具来生产高质量的零件,再用高质量的零件生产出高质量的喷墨头产品。另一个非常重要的关键要素是人才。
虽然借助自动化设备减少了用工数量,但在设备的使用、维护与管理上需要具备相关技能的人才。在年生产线落成之际,该公司就设立了专门的设备保障小组。后来工厂慢慢积累了维护技能,从年开始将保养作业标准化,并让生产现场的作业人员学习设备保养作业等技能,当发生故障或事故时可以当场处理。东北爱普生将这一举措称为人才的“多功能化”。内堀真司表示:“并不是引进了自动化生产线就万事大吉了,每年还需要进行保养,使它能够持续运作。因此,我们需要培养高水平的人才。”该公司执着于国内生产,也是因为在日本国内更能确保这种人才。