第四章 C 公司生产改善的应用实例
4.1 C 公司封边压电陶瓷生产的现状
4.1.1 C 公司的背景介绍
十九世纪末,C 公司在美国芝加哥成立,通过不懈的努力成为时至今日的全球无线通信及电子零部件制造业的领先者。在《美国商业周刊》评选的信息技术产业百强企业中 C 公司排名第十六位,在投资回报率最高的公司中排名第七。目前,C 公司在北美、拉美、欧洲和亚洲,都有其下属公司。
C 公司的电子器件事业部主要从事设计、开发、制造及销售用于通讯终端和系统及其他产品的高频电子通讯元器件,其主要产品有石英晶片、晶体振荡器/滤波器、陶瓷滤波器,压电陶瓷器件等,其 EMS 事业部向客户提供综合的电子制造解决方案。C 公司秉承世界水平的制造标准 ,通过完善的生产与运作,为客户提供超值产品与服务。
作为世界最大的电子元器件制造商之一,C 公司的产品广泛涉及汽车、通信、计算机、医疗、环保、军事、及航空设备领域。同时,C 公司也是拥有产品专利最多的公司之一。C 公司的通讯器件部运用其持有专利的压电陶瓷原料配方,生产多种压电陶瓷器件并致力于为用户提供定制的解决方案以满足不同需求。
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能的具有压电效应陶瓷材料,属于无机非金属材料。C 公司生产的压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小,最多不超过本身尺寸的千万分之一,基于这个原理,其被广泛的应用于硬盘驱动器。同时,还能对厚度只有不到 0.2 毫米的压电陶瓷片的四边进行树脂封边,避免产生可能影响硬盘寿命的微小颗粒,使其在硬盘驱动器的应用上获得了更高的可靠性。
4.1.2 C 公司封边压电陶瓷的工艺流程
封边压电陶瓷片是应用在硬盘驱动器中的核心定位器件,由于采用封边技术,其相对于其它的压电陶瓷片具有更强的可靠性。C 公司在美国的工厂采用具有自主知识产权的锆钛酸铅配方,烧结后并切割成较厚的陶瓷片。这些较厚的陶瓷片被送达到天津的 C 公司,如图 4-1 所示,主要经过划槽,灌胶,研磨,刻蚀,镀金,切边,极化,背面目检,最终切割,尺寸测量,一遍目检,最终清洗,UV 照射,颗粒测试,相关抽样检测(粘着力测试,取 die,厚度测量,D31 与极性测试,200 倍下目测和毛刺测量),二遍目检,自动检测,得到最终成品。
在天津生产的工艺流程中,除了划槽和研磨工序外,其他工序都在洁净度为千级的洁净室内进行生产的,物料传递通过限制对开的传递窗进行传递。
4.1.3 C 公司封边压电陶瓷的主要原材料
封边压电陶瓷片的主要原材料相对简单:锆钛酸铅陶瓷块,环氧树脂胶与固化剂,镍铬合金和金。出于专利的保护等因素,这些材料均来自国外,或是 C 公司在美国的工厂或是有 C 公司总部指定的供应商。C 公司的天津的工厂对原材料的管理与开发,空间不大,至少当前考虑这方面的事情时机不到,所幸这些原材料相对简单,管理起来相当容易。
4.2 C 公司在生产中的问题及分析
4.2.1 C 公司在生产中的问题
封边压电陶瓷片作为一种具有更高可靠性的产品,虽然从长期看市场需求处于持续增长的趋势中,但是作为电子行业的元器件产品,同时要要面对短期的剧烈波动。在这种大环境下,公司主要面对着两大问题的困扰:准时交货难和在制品库存高。
在当今的企业竞争中准时交货率越来越成为一个客户满意的重要指标,准时交货率就是准时交货的订单个数与总的订单个数的比值。任何交货的延迟都意味着客户需要因此调整修改其生产计划等一系列配置,如果持续地延迟交货会造成客户需要的原料不足,进而限制了客户的接单能力,损失其市场份额,问题就更为严重了。长期如此,就会渐渐损失市场份额,丢失客户只是早晚的事情。
如图 4-2 所示,在 2012 年的前三个季度,很难做到 100%准时交货,除了三月到五月期间是因为当时欧债危机造成对电子消费行业的影响,需求下降,达成准时交货。当不确定因素逐渐确定时,市场回暖,需求增加,准时交货又成了问题。总结下来,基本的表现是当客户需求低时,准时交货问题不大;当客户需求高时,准时交货困难。目前,C 公司的封边压电陶瓷技术在硬盘驱动器的可靠性上还是有其自身的优势,使得客户能够容忍延误交货;但是必须认识到其他潜在竞争对手和未来某种替代品的威胁,延误交货的问题必须解决。
在制品库存居高不下,一方面严重影响着资金周转,另一方面过多的在制品库存掩盖了生存中的诸多问题,造成了一系列困难:大量的在制品库存使得生产线上清点物料困难且浪费大量人力,物料架与物料容器不足无法正常生产,物料摆放混乱造成混料,废品发现不及时进而造成大量报废。
为了做好点清物料的工作,每天早会之后仍需要花费半小时左右的时间,在产量的压力下,早会和设备的日常维护大打折扣。即使这样,仍然无法避免人为统计失误,影响后续生产。
居高不下的在制品库存使得物料容器和物料架变得永远不够,为了继续运行生产,不得以找其他的容器暂时存放代替,等到使用时再二次放到正式物料容器中,增加盘点难度,浪费人力,增加物料损害和混料机会,后续还要承担紧急购进物料容器和物料架的费用以恢复正常生产,满足当前使用。即便如此,生产仍然不知道什么时候会再次发生物料容器和物料架短缺的情况,终日”提心吊胆”。
在如此的在制品库存现状下,发生混料的情况在所难免。而混料对于产品质量和产品追溯性来说,是不能接受的。由于混乱造成的报废,平均每月两起。
混料的报废虽然看上去一次比较多,但是对于生产来说不是最可怕的。更可怕的是,有些异常缺陷在加工时不能马上发现,等到后续的检验工序发现时,由于在制品库存非常高,使得报废数量惊人。
4.2.2 对生产环节中问题的分析
在这里 C 公司对于新产品的生产线,坚持精益生产与持续改进是值得肯定的。现实中有很多企业确实认为新的生产线由于客户需求波动较大,与供应商的关系有待培育,工艺特殊并且制程不是十分稳定等原因,不适合实施精益生产的改善,希望等到产品成熟了,各方面的条件具备了,再实施精益生产的改善。但是,很少有企业最终取得好的结果,有的企业没有等到产品成熟,就因为生产环节的种种浪费失去了产品的竞争力而失去了市场;有的企业虽然等到了产品成熟,却发现生产环节的种种浪费已经固化下来,难以改变,显然不如从一开始就作对,这也正是精益思想中所提倡的。所以不难得出一个结论:新产品的生产线同样需要精益生产。接下来的问题是,精益生产毕竟是从丰田生产方式中而来,或多或少地带有丰田作为一个企业个体的局限性。正因此,很多公司在实施精益生产时,追求及时生产却面临着准时交货的延误,追求精益的价值流却面临着在制品库存居高不下。
C 公司的生产也面临着同样的问题:准时交货的延误和在制品库存居高不下。
首先,深入分析准时交货延误的问题。
为了满足客户的准时交货要求,最简单的做法就是堆积成品库存,这样貌似解决了交货的波动,但是带来的问题同样对企业伤害很大,库存成品占用大量的资金,严重影响资金周转率,而且一旦发生客户抱怨,就要对库存进行大量的返工检查工作,造成严重的浪费。所以,堆积成品库存的做法是不可取的。另外,当客户需求超过生产线的实际产能时,不是堆积成品库存平抑波动可以解决的。
最简单的做法就是添置设备,但是是否真的需要添置设备?即使真的需要,在什么工位添加?添加多少?这一连串的问题都困扰着准时交货。特别是,当公司高层对固定资产类投资十分谨慎时,困扰就更加严重了。
接下来,具体分析在制品居高不下的问题。C 公司没有选择盲目的扩大产能是可以理解的,也是十分正确的。面对需求的增长,盲目扩大产能,市场稍有波动,就面临着产能过剩的困境,对于企业如此,对于整个产业更是如此。但是,被动的接受这种满负荷甚至超负荷的运转,长期来看有失去市场的风险,短期来看给实施精益生产带来了困难,特别是在制品库存居高不下。库存按状态可以分为:原材料,在制品和成品。由于封边压电陶瓷的主要原料由 C 公司在美国的工厂生产,所以原材料的库存相对容易一些。
成品库存基本上维持在当周的生产产量,出货形式是每周出货一次,管理起来也比较容易。反观生产环节,客观上,由于工艺流程复杂,生产线上在制品非常多;主观上,由于准时交货的压力,盲目投料,对产量没有任何帮助,反而使得在制品库存陡增;更严重的是,生产线经常要满负荷运转,设备维护大打折扣,故障频发,造成恶性循环。居高不下的在制品库存,影响着资金周转的同时,更掩盖了生产环节中的诸多问题,使得生产改善的难以发现问题,难以实施行动,难以追踪效果。
从上述分析还可以得知,C 公司在实施精益生产时,并不是没有认识到客户的重要地位和客户需求变动对于改善效果的作用,而是没有找到好的办法去应对客户需求的波动。这时候约束理论为企业提供了改善的理论基础和步骤方法,也就是告诉企业要通过对生产环节的瓶颈的管理,来解决满足客户需求的问题。但是,在实施对生产环节的瓶颈的改善时,发现约束理论对于深挖与突破瓶颈的实用工具不多,而且难以量化。这时精益生产中的很多工具,在这种“深挖和突破”的改善中显得十分实用和有效。
约束理论与精益思想相结合(TOC+LEAN)的改善模型恰好告诉企业生什么时候关注约束,什么时候关注浪费,并提供了相应的改善阶段对应的方法和工具。这对于解决 C 公司所面临的问题,有着现实的指导意义。
4.2.3 相关数据的收集
根据 TOC+LEAN 的改善模型,为了更好地进行生产环节的改善,需要收集生产方面的相关数据。这些数据包括:出货记录与市场预测,关键性设备的产能。
同时为了,更好地了解当前生产中的问题,建议在收集了上述数据的基础上绘制当前状态的价值流图。有了这些数据的支持,既可以得出可靠的生产改善决策,又可以发现其中问题,为后续的改善指出方向并成为持续改进的驱动性指标。
首先,需要收集的数据是过往的出货记录和市场预测。任何生产活动和改善活动都要以满足客户需求为导向,跳过这一点去做任何事情都是盲目的,很难到达预期的效果。
回顾 2012 年全年前三季度的出货情况,如图 4-3 所示,从中可以看到全年基本保持着出货量持续增长的趋势,但是在第一季度末有明显的下降,并且整个第二季度处于缓慢爬升恢复的过程,直到进入第三季度出货量才明显增长。需要指出的是,第二季度的急剧下降正好是欧洲债务危机最不确定的时期,欧洲市场消费需求持续低迷,3C 类的电子产品首当其冲,进而将低迷的信号导致逐级放大地向下游传导,各级电子制作商一时间风声鹤唳,忙于降低库存,这一切就像是”
牛鞭效应”的现实版教材。随着德国对欧债危机的一系列举措和中国持续稳定增长给世界带来了信心,市场需求也慢慢地走出低谷,逐月增加。但是这次波动使得原本对固定资产投资就比较谨慎的 C 公司高层,更加谨慎了。
结合 2012 年第四季度与 2013 年全年的市场预测,从图 4-4 中可以看出:基本上从 2012 年第四季度开始,对于出货的要求一直有一个比较高的要求,而且呈现出波动中增长的趋势。为了应对更高的交货要求,很多资源需要提前准备,特别是设备之类的固定资产,但是考虑到 2012 年市场的波动因素在 2013 年尚未确定,作出固定资产投资的决定要慎之又慎。
然后,就要收集生产线的实际产能的数据,主要是一些关键性设备的产能。C 公司执行的是 12 小时一班次的轮班生产,人员方面的短期短缺可以通过安排加班解决,所以主要关注的是生产线的关键性设备的产能,这些设备除了年度的厂务维护等停线外,24 小时运转,往往成为制约生产线产出的瓶颈。
对于设备综合利用率的统计需要指出一点:收集设备综合利用率的目的是为了了解设备的实际情况,寻找生产环节的瓶颈,属于改善初期的数据收集。所以在统计设备的可用性上暂时不考虑缺料或厂务故障的因素,避免外部因素干扰对设备自身运行情况的分析。根据公式(3-4),公式(3-5),公式(3-6)和公式(3-7)进行计算,得到相关数据,如表 4-1 所示。
有了各个工序的设备综合利用率的数据统计,再根据公式(3-2)和公式(3-3)计算各个工序的实际加工周期。具体数据如表 4-2 所示。
有了前面的数据收集,绘制当前状态的价值流图会显得非常容易,而当前状态的价值流图帮助企业发现问题,发现浪费,对于后续的精益生产改善非常的重要。绘制当前状态的价值流图主要步骤为:
首先,找出客户需求,得知客户要求的发货频率和发货形式,并由客户需求根据公式(3-1)得出生产的节拍时间(210 秒/片)。然后,依次画出工艺流:划槽,灌胶,灌胶后固化,粗磨,细磨,二次固化,腐蚀,镀前清洗,镀金,切边,极化,背面目检,最终切割,尺寸测量,一次目检,最终清洗,UV 照射,颗粒测试 ,二次目检,粘着力测试,取 Die,厚度测量,D31&极性测试,200 倍抽测,毛刺测量,自动检测和包装出货;还有物流(生产线上实际观察统计的在制品库存)和信息流(即周生产计划)。最后,根据公式(3-8)对价值流的增值率进行计算,从第一个工序到最后一个工序的总的增值时间为 0.7 小时,生产周期时间为 40.1 小时,得到价值流的增值率 1.75%,如图 4-5 所示。
需要指出的是在图 4-5 中,主要反映的是生产环节的价值流情况,也就是说只考虑从原料库房中领出之后到入成品库房之前这段时间的价值流。由于瓶颈工序的制约,在其工序的在制品居高不下,其他工序的生产计划经常为了不使瓶颈工序在制品库存过高,经常变化,比较混乱,库存忽高忽低。生产线上充斥着过量生产,等待,库存这些常见的浪费,却又因为瓶颈工序产能的约束而不能满足客户需求的问题,难以实施精益改善。此时的当前状态价值流图仍然可以帮助企业发现问题,发现浪费,甚至可以直接绘制理想化的未来价值流图,但是瓶颈问题不解决,发现的浪费很难消除,绘制的未来价值流图也很难有针对性。
另外,如果将原料与成品考虑在内(增值率会更低),虽然更全面,但是就目前现状来说不能给生产环节的改善有任何帮助,反而容易找不到重点,眼睛只看到了外部的因素,陷入“怨天尤人”的怪圈。
4.3 C 公司生产的改善过程
4.3.1 实际产能与客户需求的比较
有了之前收集的基础数据,接下来以时间作为统一单位,将封闭压电陶瓷的生产线各个工序的实际产能与客户需求作比较,即比较实际工序加工周期与节拍时间。从之前的关于出货情况和对客户需求的预测,可以看出其具有短期波动和长期增长的趋势特点。考虑每个季度的第三个月为五个工作周的特点,以及对100%准时交货率的追求,总结出不同时期的生产节拍时间(2012 年第三季度为210 秒;2012 年第四季度为 168 秒;2013 年上半年为 156 秒;2013 年下半年为132 秒)。如图 4-6 所示。
在图中可以清晰地看到瓶颈工序在哪里,事实正好验证这些瓶颈的约束正是2012 年前三季度的延误交货的主要原因,在生产线上也正是最终切割和镀金这两个瓶颈工序前的在制品库存最多。对于 2012 年即将到来的第四季度的客户需求来说,主要是最终切割,镀金,刻蚀这三个瓶颈工序影响产出,对瓶颈的深挖与突破迫在眉睫。而且从长远看,随着客户需求的增长,产能的制约也越来越严重。
4.3.2 深挖与突破瓶颈
对于不能满足客户需求的瓶颈工序进行比较,得出瓶颈工序的约束程度,实际工序加工周期与节拍时间差距越大,则说明瓶颈问题越严重。然后按照瓶颈工序的约束程度排出解决问题的优先级,它们分别是镀金,最终切割,刻蚀。
严格地按约束理论讲,在诸多瓶颈中工序中只有镀金工序是真正的瓶颈,当镀金工序的约束突破了,约束漂移到最终切割工序,最终切割工序成了新的瓶颈,后面的工序以此类推。但是,在现实的生产改善实践中,如果明确了这些工序都是满足客户需求的瓶颈,绝不能教条地按照优先级依次实施突破改善,不是因为逻辑不对,而是因为这将浪费大量的时间和资源。一般地,可以并行实施突破改善的工序尽可能并行实施,既缩短整体改善实施的时间,节省可以利用的资源,又可以在多个改善中彼此借鉴,彼此激励。当然,在整个并行实施改善突破约束的时候,作为改善项目的负责人必须统筹地把握资源分配,更多地关注约束最严重的瓶颈工序,时刻明确约束最严重的瓶颈工序。
接下来就是通过提高瓶颈工序的设备综合利用率,深挖瓶颈工序的产能。对镀金,最终切割,划槽切割,刻蚀这些瓶颈工序分别记录设备的分时状态,以五分钟为单位,进行宽放抽样统计。统计表格的设计没有统一规范,根据实际情况而定,同时设计表格的填写要充分考虑到操作员的负担,否则很难保证数据的可靠,容易滋生抵触情绪。表 4-3 为最终切割机的状态统计表的一个范例.
根据收集的数据,主要重点分析故障停机,换型调整,空转暂停,速度降低,废品返工和启动稳定这六大损失。采取了一系列措施:优先维修这三个瓶颈工序的故障;每日回顾最近的故障并深入分析原因制定解决方案;重点整理整顿三个工序的模具和工装的摆放,最大限度减少换型的停机时间;订制新的托盘,使镀金和刻蚀工序的翻面工作在机器运行时完成;着手制定最终切割的换刀的标准作业等等。而这一系列的措施取得效果是需要一个过程的,效果也是需要时间的检验的。
当面对在没有对瓶颈实现有效突破时,通过单独建立缓冲对瓶颈工序的产能进行保护,并以瓶颈工序的加工周期作为节拍时间,以看板作为可视化的信息流工具。如前文所述,这是在实现对瓶颈的有效突破之前的临时的行为。简单的保护瓶颈,迁就瓶颈不能彻底解决瓶颈的问题。
在瓶颈工序即使 100%的效率依然是对产出构成约束的时候时,一般地会采取添置设备作为突破手段。这样虽然简单,但是会带来比较高昂的设备折旧成本负担,特别是当客户需求不稳定时,更加会增加产品的成本负担。仅仅通过约束理论,恐怕只能接受这种成本增加的风险,因为约束理论的利润观在产销率,不在降低成本。而实际的企业竞争中成本不但要考虑,而且非常重要。到这里需要换一种思路,从精益思想中找办法,突破改善小组活动成了首选。分别对瓶颈工序进行突破改善小组活动,力图提升瓶颈工序的产能,进而使瓶颈得到突破。在实践中,诸多突破改善小组的活动并行展开,可以相互借鉴,彼此鞭策,好处是非常明显的。
首先,介绍针对最终切割工序进行突破改善小组活动,此次突破改善最大的特点在于将精益思想的价值流分析灵活地应用到物料在设备的运行中。
在突破改善小组活动中,通过在现场观察,发现 5S 方面的问题并马上解决,进一步落实并保证了之前提高设备综合利用率的改进行动。另外,将更换切割刀片的作业进行标准化,降低认为操作的差异,既有效控制了更换刀片这一影响设备综合利用率的时间,又保证了换刀后切割的质量。由于设备的客观局限,提高一次加工数量基本不可能,所以重点就放在了缩短单台设备加工周期上。
通常的缩短设备加工周期的改善中,提高加工速度是一个首选,但是后面带来的问题可能证明并不容易。因为,对于像最终切割这样的高精密切割设备,一些参数的改变会带来很多质量问题,这些质量问题可能是显性的,也可能是隐性的。当然,也有可以用数据作为基础,经过试验设计,优化参数,以科学统计为评判标准,进行检验,证明提高切割速度后无质量问题。但是,这样的六西格玛式的改进需要大量的数据收集,需要对参与人员进行比较系统的统计知识培训,而且整个改善实施的时间长,收效慢。
接下来需要换一种思路,用精益思想的方法分析 wafer 在最终切割过程中的每一个步骤:确认基准点,真正的切割,每行切割之间的移动,修刀和非接触校准刀高。详细相关数据见表 4-4。
因为每行树脂胶存在一定得变形,累计的误差回影响对最终切割的质量影响,所以需要通过确认基准点减少这种累计误差。因为在刀片切割树脂胶时,通过高温的作用会使少量的胶附着在刀锋上,使得刀的实际厚度变大,所以需要切割若干到之后,到修刀片上将变厚的部分磨掉。不论是切割还是修刀,刀片都会因为切割磨损使得刀片的外径变小,所以需要进行非接触式的传感器测量刀片实际外径,进而计算出刀片高度的调整量。
这些步骤在离散式加工设备里司空见惯的动作,看似一个都不能少,但是从精益思想的角度看,把整个加工过程看作一个微观的价值流,除了真正的切割之外都是非增值的活动,也就浪费:有移动的浪费,检查的浪费,调整准备的浪费,甚至是过度工艺的浪费。精益思想对于非增值的作业又细分为不可接受的非增值活动和暂时需要的非增值活动。对于不可接受的非增值活动,要坚决消除;对于暂时需要的非增值活动,要通过分析研究,降低其所用时间,减少其发生频率。
找基准点属于非增值但必需的步骤,但是经过详细分析,发现找点的模式有两种:颜色对比模式与图形对本模式。后者是升级的功能,在处理形状复杂的基准点有优势,但是运算复杂,较前者耗时。而事实是对于最终切割来说第一种模式足够了。这属于典型的过度工艺的浪费,只不过隐藏在程序的设定中了。切割的整个行程中,从切割精度考虑,入刀前后的行程都属于非增值的部分。
在充分考虑了物料,设备,程序等的累计误差后,发现这部分非增值的行程可以更短。原先的程序设定存在着多余动作的浪费。
修刀,刀高校准和刀口检查同样属于非增值但必需的步骤,其发生频率是新产品试验时期设定的,即使其他相关设置已经优化,此后无人修改过。这种过度工艺的浪费,主要是由于部门间职能的隔阂造成的,此种浪费对于新产品导入部门,工艺部门和生产部门都没有直接的伤害,所以就一直存在下去了。小组决定减少此类非增值步骤的频率,经过反复试验,由 8 次降低为 5 次,对产品的质量没有影响。
经过对上述浪费的识别和对浪费的消除,得到了新的切割程序,在切割速度不改变的情况下,加工周期时间明显降低,详细数据如表 4-5 所示.
这次程序的改进分别从找基准点,切割中的空行程,修刀时间,刀口检查时间四个方面节省了 361 秒,使得从原来的 1600 秒降到 1239 秒,大幅提高了最终切割工序的产能,如图 4-7 所示。
与此同时,进行着针对镀金工序进行突破改善小组活动。在突破改善小组活动中,更加强调通过在现场观察,发现 5S 方面的问题并马上解决,进一步落实并保证了之前提高设备综合利用率的改进行动;通过头脑风暴的方式,提出提高镀金工序产能的机会,根据实施的难易程度和贡献度,进行甄选,如图 4-8 所示。
其中第五项提议是改善中的亮点,因为单片加工周期是单台设备加工周期除以每次加工数量再除以设备台数得来的,所以可以从三个方面考虑缩短单片加工周期,即缩短单台设备加工周期,提高一次加工数量,增加设备数量。增加设备数量显然是最后的选择。Wafer 的尺寸为 70mm*77mm,考虑公差占用面积为71mm*78mm,工作台的面积决定托盘面积尺寸为 310mm*310mm。正常的顺序摆放在 wafer 长边方向只能放三片 wafer,所以阵列摆放为 3*4,工作面积的利用率只有 70%。在小组讨论中,大家尝试变换摆放方法,并在现场以实物验证,发现通过旋转 90 度方向,交替摆放,可以实现 4*4 的阵列摆放,工作面积的利用率达到有 90%以上,如图 4-9 所示。
这一突破使得理论产能提高了三分之一,同时发现还带来更大的收益,那就是原材料金和镍铬合金有 25%的节省。在未来的产量持续增加的趋势下,节省金额非常可观。
针对刻蚀工序进行突破改善小组活动属于改善中的另类的标本。依旧通过在现场观察,发现 5S 方面的问题并马上解决,进一步落实并保证了之前提高设备综合利用率的改进行动。刻蚀设备的额定功率为 600W,当前的设定工作功率为450W,尝试提高功率来增加刻蚀速率无果而终,只是验证了当前的设定为最优。优化摆放 wafer 增加数量的尝试也没有成功。增加刻蚀气体的流量也没有显着变化。
经过各种尝试,基本验证当前的设定已经可以说是最优设定,小组实事求是地承认目前无法通过突破改善活动对刻蚀工序的产能进行提高,并向更高的管理层说明这一情况,申请固定资产的投资,即添置一台刻蚀设备,最终得到了添置设备的批准。
从突破改善小组的层面看这是一次没有成果地改善,是不成功的;但是从整个 C 公司的角度看,这次看似不成功的改善,却赢得了公司上下层共同的认可赞同。因为这一系列的突破改善过后,只剩下刻蚀工序是生产环节的瓶颈,对于一个工序的瓶颈突破,意味着整个生产产能的提高;而且整个突破改善小组活动运用了精益思想进行了全面的改善尝试,为公司的决策层批准该申请做足了准备。而这个突破改善活动最后实事求是的态度,消除了生产和工程部门以前对精益生产的偏见,“人有多大胆,地有多大产”,“精益生产就是放卫星”。这个效果是改善之初没有预想到的,却是之后持续改进中,需要十分注意的。
经过一系列的突破改善小组活动和持续地提高设备综合利用率的改善,影响总产出的瓶颈已经转移出生产环节了,同时一些关于提高瓶颈工序设备综合利用率的经验也推广到其他非瓶颈工序中,并取得显着成效。如图 4-10 所示,不仅可以应对 2012 年第四季度的客户需求,还可以满足 2013 年上半年的需求增长。这在改善之初是不可想象的。
接下来根据约束理论的思路,市场成为影响提高产销率的约束,而生产环节不再是约束了。只能说继续为了争取更大的市场份额,努力缩小生产批量,缩短交货周期,直到生产环节再次成为约束。而精益生产为缩短交货周期提供了成熟的方法工具,并且有丰富的案例可供借鉴。
4.3.3 消除浪费中追求完美
对设备利用率的追溯和管理使得设备状态更加稳定,产能进一步提升;消除了瓶颈使得生产线在制品库存显着下降。
接下来精益思想就可以大展拳脚了,在已有改善的基础上重新绘制价值流图。通过培训和一系列的突破改善小组活动使得越来越多的人认识到浪费的危害,并且认识到什么样的活动是增值的,什么样的活动是非增值的。
首先要使价值流流动起来,影响价值流流动的因素主要有两个:第一,由于加工环境和工艺特点,生产工序过多,总的在制品库存仍然不低;第二,虽然没有瓶颈工序制约产出,但是一些收集数据的工序属于抽样性质,产能过大,使得价值流不顺畅。
针对以上两方面的因素进一步改善:首先,将厚度测量,电性&极性测试,200 倍目检和毛刺测量这四个抽样收集数据的工序进行合并,重新布局,制定新的标准作业,成为 Die 测试单元。这样基本消灭了这四个工序间的在制品库存,同时节省了一个劳动力。然后,在研磨设备的状态显着提高的基础上,将粗磨工序与细磨工序合并,基本消灭了这两个工序间的在制品库存。
这时更新绘制价值流图,发现在制品库存已经明显减少,增值率由原来的1.75%提高到 3.56%。
尽管如此,改善的空间仍然很大。例如,由于不同工序的加工环境不同,物料需要往返于正常环境车间与千级无尘室之间,存在二次搬运的问题,也就会产生一定的在制品库存。一些工序(如目检)作为刚刚量产阶段是有必要的,但随着工艺的稳定,其存在的必要需要重新考量,消除或整合这些工序既消除了作业的浪费,也自然降低了在制品库存。
没有永远不饱和的市场,不管因为是来自业内跟进的竞争对手还是技术创新带来的替代品,相信在不久的将来,客户需求不再是持续增长的时候,所以就要在生产规模相对稳定的情况下,尽快考虑在生产作业中用拉动的方式。
4.3.4 定期审视改善策略
客户需求是不以生产一方的意志为转移的,要定期的审视瓶颈是否在生产环节,如果有的话,必须作为第一要务进行解决。所以,现在的 C 公司在天津的工厂每个月会与计划人员进行一次沟通,对后三个月的市场预测进行确认。每个季度会与美国的高级计划人员进行一次沟通,对全年的市场预测进行确认或修正。
如果在对市场预测进行确认的时候发现生产的实际产能已经不能满足近期客户需求时,应尽快对瓶颈工序进行深挖与突破,对于暂时不能突破的工序要允许建立缓冲保护瓶颈工序的产能;否则精益生产很难实施,已有的改善成果也很有可能不复存在。如果确认瓶颈不在生产环节,就要坚持精益思想,持续地改善生产环节的价值流,在降低在制品库存的过程中消除浪费,同时因为在制品库存降低了,更多的浪费也更容易暴露出来,进而被消灭。
4.4 效果评价
4.4.1 准时交货率 100%
通过 TOC+LEAN 的改善之后,在 2012 年的第四季度基本上满足了 100%的准时交货,如图 4-12 所示。另外,在提升产能的过程中,除了购置一台刻蚀机器外,没有添加其他设备,节省了设备投资 195.2 万美金。考虑所有设备都为平均五年内折旧为零,在未来五年内每年节省 39 万美金。而在突破改善中,镀金工序的改进每年又节省了 33万美金的材料成本(根据 2013 年的销售预测计算)。详细如表 4-6。
4.4.2 在制品库存降低
通过 TOC+LEAN 的改善之后,生产线的在制品库存由原来了 700 片左右降低到 400 片左右,降低了 40%;价值流的增值率由开始的 1.75%提高到 3.66%,提高了一倍。物料容器与物料架的短缺问题得以解决,清点物料的工作大幅减轻,生产异常发现比以前更加及时。