小批量定制產品交貨期改善研究

□ 范鄭卿,陸志強

(同濟大學 機械與能源工程學院，上海 201904)

1 引言

隨著社會經濟的發展，產品種類越來越豐富，而定制型生產方式也越來越普遍。尤其對于機械加工設備的生產企業來說，客戶需求越來越多樣化，每種產品批次生產的數量減少，甚至要量身定做，只生產單件產品。與傳統的大規模生產相比，小批量多品種沒有規模經濟的優勢，要面對計劃和工序多變性和高效性的挑戰。縮短交貨期，是中小型訂制企業形成競爭優勢的重要因素。

目前，對于縮短交貨期的決策研究主要集中在供應鏈管理、如何確定最佳交貨期等方面，研究對象以大規模生產企業居多，可以使用精益生產等手段來規模化生產，而小批量定制產品的中小型制造企業因為產品的規格多、數量小等特征，很難規模化作業。本文從影響交貨期的重要節點進行研究，并以R公司一款自動切割機為例，討論了模塊化設計、適時采購、適時加工、組件備庫等措施在改善小批量定制型產品交貨期的應用可行性。

2 問題提出

R公司成立近10年，主要生產數控切割機，包括五大系列、上百種規格，其中，主營產品為RTC系列自動切割機。其機身由平臺、橫梁組成；機頭由安裝架和切割刀具組成，部分機型的機身和機頭可以互換搭配。公司規定標準品交貨周期為30天，非標產品30～45天。其中，生產周期包括設計、采購、加工、裝配，合計占交貨期的80%，主要受到以下現狀影響：

①設計周期較長。沒有模塊化的零部件及設計規范做基礎，設計員幾乎每個零部件都從頭設計，導致出圖時間過長,幾乎占據整個交貨周期的1/3時間。

②采購周期較長。供貨商管理不善，由于小批量采購單不受供應商重視，且設計出圖慢，經常需要采購加急處理，導致很難尋找合適的供應商，且采購成本較高。

③加工周期長。生產計劃的不確定性，直接導致計劃排程受到影響，并且經常由于設計、采購等問題導致次品率高，需要返工、導致加工周期長、效率低。

④裝配周期長。由于關鍵部件不能及時到位，裝配一般都是部件幾乎全部生產采購完成才開始安排組裝。組裝時才發現個別零部件設計有誤或者來料不良，導致返工。

3 解決方案

針對上述問題，挑選RTC機型進行改善研究。其機身平臺、橫梁部分僅長寬高尺寸根據客戶需要改變，而接頭的安裝架和切割刀具是自動切割機的關鍵部分：機頭的穩定性、刀具的功能性直接影響到客戶的選擇。市場上的切割刀具有震動刀、轉刀、拖刀、飛刀等。產品更新換代大約4～5年，主要在于刀具部分的升級和性能的提升，根據客戶需要進行設計，連接不同的刀頭，但安裝座部件包括與刀具配合的套筒都變化不大。

根據這一特點，首先將刀具與機頭的連接鎖緊部分進行模塊化設計，來減少刀具的變動對機頭及連接部分的影響，進一步縮短設計周期；用推拉結合的庫存控制模式合理安排采購、加工節點，預先組件備庫，以縮短采購、加工、裝配等周期。

3.1 模塊化設計

模塊化設計的宗旨是開發具有多種功能的不同產品，不必對每種產品單獨設計，而是精心設計出多種模塊，通過不同的方式組合構成不同的產品，以解決產品品種、規格、設計制造周期、成本之間的矛盾[1]。

對于小批量訂制型企業來說，復雜的定制產品會增加工序和材料品種，最終導致交期的延長和不確定性。我們需要尋找產品的相似結構，將產品系列化，部件模塊化，從而提高設計的準確度和通用性，縮短研發設計出圖的時間，也使部分零件和環節達到批量作業，既可以通過工作研究來提高單件生產效率，穩定了產品的質量，也提高了生產計劃對工期的可控性。

以安裝架和刀具連接鎖緊部分為例：此部分由套筒、帶輪、軸承、鎖緊螺母等零部件構成，對穩定性和轉動精度要求較高，刀具裝入套筒，用鎖緊螺母鎖緊，實現刀具與套筒同步轉動。則可以將連接鎖緊部分設計為一個模組，進行模塊化設計。

圖1 機頭連接鎖緊部分示意圖

由于刀頭功能差別，不同的刀具是針對不同的客戶定制，一旦客戶調整需求，就需要重新設計刀具本體。舊款刀具本體有凸臺部分，需使用分度盤等設備加工，造成加工難度高，工時較長、工費昂貴。

圖2 刀具本體凸臺改善前后示意圖

如果能將難加工的連接凸臺設計為與刀具本體用螺絲連接。連接凸臺可以進行標準化設計，便于計劃排程進行批量生產，提前備庫；本體部分加工難度降低，僅普通車銑即可完成，可以接到訂單之后再安排生產，降低了庫存風險。

3.2 適時采購

設計方案確定后，要合理制定采購計劃，不同的零部件，安排不同的采購節點。

對于一些像電機、帶輪等需要定制、或采購到貨很慢的零部件，需要適當提前訂貨、備庫，設置安全庫存，避免出現因缺少關鍵零部件而影響產品交期的現象；對于像軸承、鍵、銷等采購周期較短，供貨品質穩定的通用件，極少存在店家缺貨的情況，可在裝配計劃制訂時，通過網絡或就近采購，甚至可以提前一天進行采購，品檢后直接進入裝配環節。采購節點安排合理，可以大幅縮短采購周期及出入庫時間。

圖3 三個采購節點安排采購

采購計劃的決策信息不止來自企業內部，還來自供應鏈上的不同企業，彼此之間要協調溝通。如果不考慮供應商及分銷商的實際情況，不確定性對采購和庫存的影響較大，庫存控制策略也難以發揮作用[2]。

3.3 適時加工

因為客戶訂單的不確定性，當多個項目并行時，產品零件種類繁多，生產過程較為復雜，生產計劃難以合理控制，很容易造成資源分配不合理，出現瓶頸環節，影響均衡生產。所以，定制機型的非標零部件可以在模塊化基礎上柔性設計，在客戶確認下單之后再生產，既便于接到訂單后在短期內加工組裝完成，及時出貨，又避免了高庫存。

因為R公司設備能力及人力資源等產能限制，凸臺和轉換座工藝要求較高的關鍵零部件，需外協且加工時間較長，可以預先生產、適量備庫，制定外發加工計劃來控制加工商的加工時間與質量。

圖4 不同生產節點安排生產

為縮短外發加工時間，應盡量就近選擇加工商，并且對外協加工商進行分類管理，建立快速反應機制。當生產計劃制訂后，可以分別詢價和交期，在制造費用和交期之間進行權衡。如有異常，生產計劃必須快速作出應變，部分瓶頸環節通過安排加班來調節產能。

3.4 組件備庫

備庫零部件不但包括軸承、螺絲等國標的通用件，更要研究產品組件的生產和預組裝。整臺機器的組裝可以在收到客戶訂單后開始進行，但模塊化的部件可以在訂單接到之前預組裝完成，放入半成品區備用，接到訂單可以快速響應。

如已經模塊化設計的機頭部分可以在訂單的空窗期進行生產和預組裝完成，檢測合格后入半成品倉庫。一旦接到訂單，即可按客戶的要求快速組裝到所需的橫梁上，從而縮短交貨期。

公司內部車間的生產和組裝，在生產計劃制定后應盡快做好生產準備，如物料準備、作業指導書、產品檢驗準備等。生產計劃的執行要按人員、時間進行分解。無論自制、外協、外購，都要從最初的工序、工作環節開始，作為重點進行組織和控制[3]。

通過以上類似的模塊化設計和采購、生產節點的控制，實現RTC系列機頭及刀具部分重要零部件的備庫數量合理分配、生產計劃準確制訂。既可以提高準時交貨率、減少庫存成本，又充分滿足客戶的特殊需求，適應市場的多元化。

4 效益分析

此次研究分析，從RTC系列機型的設計、采購、生產等環節尋找問題、進行改善。

從整體效益上看，雖然工廠在未接到訂單前對機頭、刀具等付出的設計、加工組裝時間延長，但是刀具本體加工難度降低，工時節省；提前預組裝好的套筒組件可以在接到訂單之后直接調用，使接單之后的生產組裝時間大幅縮短。并且在預組裝時能及早發現問題，減少了生產返工，同時，提高了公司應對緊急訂單的能力。

①交貨周期縮短20%～30%，按時交貨率半年內達90%以上，客戶滿意度得到很大提高;

②工廠庫存得到有效減少，加快了企業資金流動;

③員工加班減少1/3以上，提高自身效率，降低產品制造成本。

5 結語

為滿足客戶的個性化需求，加強企業競爭力，小批量定制型企業必須努力提高產品的質量的同時盡可能縮短產品交貨期。經過調查統計，做出市場預測，然后模塊化設計，在合適的采購節點進行采購、加工和預裝。在接到非標訂單之后，可以根據客戶需求在模塊化的基礎上快速設計、在預組裝的基礎上改制等措施快速完成生產環節。這些措施可以很大程度上改善小批量定制企業的交貨準時率，以快速響應來提高客戶滿意度。只要能持續改善，不斷改進，企業一定可以進入良性循環，得到更多發展機會。