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The Numbers Game 數字遊戲
2018.05.15∣瀏覽數:35


這家公司利用機器監控的數據,不僅追 踪機器的正常運行時間,還建立一個財務 指數,幫助工廠形塑與設備、流程、人員配 備、銷售和業務相關的決策。
文 / Modern Machine Shop 出處 / 2018.2

越來越多的公司都以自己的某種方式監 控工具機。事實上,在我造訪的公司中,我 常常看到大型平面監控螢幕,以不同顏色區 塊--例如綠色、黃色、紅色和黑色--的長條圖 來顯示機器的運行狀態。一般而言,綠色區 域範圍越大越好,因為綠色時間代表賺籌碼(機器生產)的時間。(讀者稍後會明白為 什麼我說「一般而言」。)

在J&R機械公司位於威斯康新州Shawano 的工廠內便可以看到這樣的監控設施,讓廠 房內所有人都能即時看到工廠的表現。此 外,管理人員可以利用他們的電腦、智慧型 手機或平板電腦設備,透過廠內使用的機器 監控軟體獲得所有的訊息。如此一來,他們 可以在任何時間遠端檢查機器的狀態,並在 機器停機或顯示警報時收到警訊。

儘管收集以及展示這些數據一定有價值, 但掌握與追踪綠色時間只是J&R機械公司持 續改進計劃的一部分。「我們沒有增加機器 監控功能,只是為了了解我們的機器運行了 多少,或者機器何時啟動或停機,」合約公 司的副總裁Parker Tumanic先生解釋說。 「我們不是只從營運的角度,而是從財務的 角度來看待這些數據。」

J&R機械公司使用他們收集的機器數據來 發展每月生產力指數,意即:機器綠色(生 產)時數與操作機器人員工資時數的比率。 實質上,這一指數顯示與機器生產時數相 比,是工廠善用工資時數的程度。

此指數有助於形塑關鍵的商業決策,例如 公司應該購買(或銷售)何種類型的設備、 哪些作業可能更適合具有更多自動化功能的 機器、哪些作業似乎需要較多的操作人員介入、公司應該遵循的作業類型、公司應該避 免的作業類型、公司的有效計費率是否合 適、公司是否需要擴大其他業務等等。

最終,此指數可顯示公司真正的成本與利潤。

該指數只是機器運行時數與其操作者工 資時數的比率。

這一指數也跟所有員工共享,但這麼做並 非是要在機器指數不是最好時,拿來威脅員 工用的,Tumanic先生說道。事實上,公開 透明地與員工分享指數有助於激勵他們尋求 提高作業量的方法從而減少這些作業的綠色 時間),因此可更快處理排序等候中的其他工作。

為什麼員工願意這麼做?這是因為他們知 道:歸功於公司的每季收益員工紅利制度, 公司利潤越高,員工更有機會獲得更高的工資。

邁向標轉化
J&R機械公司成立於1992年,是一家通過 ISO 9001:2015認證的公司,除了數控加工 機(CNC machining)之外,還有一系列產 能,例如原型設計(prototyping)、工程設 計、製造和裝配。J&R機械公司的客戶包括 國防、醫療、機械、液壓、石油及天然氣、 以及賽車領域的著名大企業,同時J&R機械 公司也一直尋求在新興市場的機會。

這家擁有34名員工公司的外觀及營運與幾 年前相比已有很大不同。過去,公司使用多 種機器類型,操作不同類型的工作。今日, 公司已經完成兩個加工平台,還將購買活具 動力刀塔之CNC車床(live-tool CNC turning centers)和臥式綜合加工機(HMCs)。此 外,公司不僅與機械製造商DMG MORI合 作,而且還將購買這些機組:NLX 2500車削 中心與NHX 4000 HMCs。目前該公司擁有 的20台CNC機台並非全都是這些機型,但很 快就會完成更換。公司業務計劃的一部分就 是:機齡達10年的機器就必須汰換。目前, 該公司最舊的機器仍然是2012年蠻新的機型。

J&R機械公司已將具備動力刀塔效能的精 密車削作為其核心競爭力。事實上,該公司 已掌握所有的作業範圍(work envelope): 直徑從1至10英寸、長度可達20英寸,以搭配CNC車床的產能。然而,利用現有的兩台 臥式加工機(HMCs)進行加工(一台是NHX 4000,另一台是NH 4000,佔該公司業務的 大約20%。公司仍然使用這些機器是因為: 有些功能無法在車床上銑削,或因為某些零 件需要大量的銑削加工,因而造成在車床上銑削的瓶頸。

HMCs可以讓加工件先在工作區外的一個 工作台上進行架設,已經裝載在機台內的零 件同時進行銑削加工,從而將主軸正常運作時間延長到極致。J&R機械公司還有一台立 式綜合加工機(VMC),但考慮到HMC's 的雙工作台設計,公司不會再購買另一台 VMC,剩下的唯一一台VMC也很快就要出 售,以容納另一台HMC's。然而,為了將那 台VMC的無人值守運行時間提高到最大, 工廠開發了客製化的高密度夾治具(highdensity workholding fixtures),可以容納多 個零件。透過零點、球鎖系統(zero-point, ball-lock systems),工作台可快速、重複 地安裝在機器上。

公司總裁也是Parke的父親Tim Tumanic 先生表示,邁向標準化在許多方面都很有價 值。因為機器和加工中心幾乎完全相同,將 人員重新部署到不同的機器就更容易。新添 購的機器可以迅速地上線,因為它們的配備 工法和其他機器一樣。標準化為增加產能或 汰換舊設備提供了一種易於測量的格式。標 準化讓排班調度更靈活,因為作業幾乎可在 任何機器上進行。有了標準化,工廠只需要 聚焦在一個機器平台即可,讓公司更容易全 面執行持續改進計劃。此外,工件尺寸範圍(workpiece-size envelope)的標準化可引 領公司的銷售團隊尋求最適合工廠產能和核 心競爭力的工作,這代表機器不會因為工作 沒有了或工作不適合而失效,最終該公司將 獲得更高的利潤率。

機器,生產指數監控
Parker Tumanic先生說,該公司還重視 數據收集軟體和他的一般工具機平台是否相 容,這有助於計算該公司自2015年就開始追 踪的生產力指數。

計算生產力指數肇因於公司要確定機器在 一段時間內運行了多少、何時因零件進料而 停機、何時因保養維護等原因而停工。這些 數據透過DMG MORI Messenger的數據收集 軟體來自動收集。

追蹤指數並找出方法來提高這些比率, 同時拓展公司業務已成為一種樂趣。

之後,將收集到的機器數據導入Tumanic 先生開發的電子表單中,以計算每月生產力 指數。該指數只是機器運行時數與其操作者 工資時數的比率。Tumanic先生說:「我們 從來沒有一種有效的方法來衡量工資時數與 機器運行時數之間的關係。」「我們的生產 力指數讓我們能容易看出其中的關聯性。」

下一頁的表格顯示了2015年一個月度報告 的例子。當時,機器運行時數與工資時數的 比率很低,四個月的指數範圍從0.57到0.88 不等。這個數據促使公司去檢視每一台機器 的日常表現,看看為什麼有些機器的綠色時 間比其他機器的更多。而且反過來讓J&R機 械公司能夠優先進行「低懸水果」類型(意 謂:最易實現)的改進工作。

在某些情況下,機器綠色時間之間的巨大 差距是手動機器裝載造成的。這就是為何這 家公司購買了頭兩台具有棒料供給設備和零 件輸送裝置的雙主軸車床,以延長無人值守的作業時間。整合這些機器立即影響到某些 可從3英寸或更小直徑的棒材(barstock)加 工的大量作業(也就是這些機器雙主軸的產 能)。在一個案例中,有一項作業進行了整 個週末,卻僅需要一位操作員每天兩小時來檢 查那兩台機器,便可達到大約10的生產指數。

「增加像這樣的自動化流程以獲得不間 斷的綠色時間聽起來像常識,但是如果每天 看到平板螢幕顯示所有不同顏色的數據,你 就會更想對有間斷的黃色區域做些事情,」 Tumanic先生說道。「這促使你做些改變, 以盡量縮短機器正常運行時間的差距。」

檢視這些指數也有助於平衡生產單元 (cells),更趨於一致。工廠內的車削中 心位於一個走道上,一樣的機器相互面對, 所以一個操作員能夠更容易地管理面對面的 兩台機器。事實上,每當工廠購買新的車削 中心時,都會因為這個原因而一次購買兩 台。在具有夾頭車削中心的單元(cells with chucker turning centers)內處理一個零件 時,一台車削中心機在零件的A側進行加工, 同時另一台車削中心機在零件的B側加工。 透過仔細查看因載入零件造成的每一側中斷 的生產量,工廠便能讓各單元的生產更趨於 一致。例如:若處理A側的周期時間(cycle time)為10分鐘,B側為5分鐘,則工廠可能會改進A機器的效能;拿在A機器上生產的特 徵項目,讓B機器生產它們;裝設兩台機器一 起處理A側,之後一旦加工完成,再裝設兩台 機器一起處理B側;或者,如果需要作業的量 夠大,則裝設四台機器,一對機器加工A側, 另一對機器加工B側(每個單元作業開始和結束的時間不同)。

有一項作業進行了整個週末,卻僅需要 一位操作員每天兩小時來檢查那兩台機 器,便可達到大約10的生產力指數。

生產力指數還有助於公司決定放棄哪些設 備。這家公司目前的兩個車削中心機的指數一直很低。問題不在於電腦程式、刀具工法 或加工過程衍生的一般問題。相反地,問題 在於這兩個車削中心機無法加工該工廠過去 及現在接單的複雜零件。根本沒有足夠的作 業來使用這兩個機器。因此,這些機器很快 就會被出售並汰換為更合適的設備。

在檢視特定機器的生產力指數時,若指數 偏低,公司會問自己幾個問題。是否流程或 電腦程式出了問題?有沒有機器警報?如果 有,為什麼?這台機器是否產生足夠的銷售 額?機器是否符合我們的核心競爭力?員工 是否擁有全部所需的手動工具、量具和相關 設備來有效地執行該項作業?

通常,找出這類問題的解決方案縮小了機台綠色時間的差距。然而,這家公司還尋求 縮短作業的總綠色時間:公司鼓勵機械師嘗 試不同的切削工具和或調整工件的電腦程式 來縮短週期時間,且因更有效地使用機器, 從而提高那台機器的有效計費率以及這些作 業的利潤。這也讓排序等候中的作業能夠更 快完成,並/或刺激公司的業務部門追求額外的工作。

J&R機械公司也考慮在成對的車削中心 之間增加機器裝載機器人。此舉能讓一 位機械師同時管理四台機器,致使每一 工資時數可產生四個機器時數。

4000小時的挑戰
減少整體綠色時間是J&R機械公司持續努 力的目標。這在2017年尤其重要,因為該公 司積壓的工作迫使他們每周7天、每天24小 時,一天12小時輪兩班不間斷地運作。為了 擺脫這種情況,該公司激勵員工挑戰在這一 年減少4000小時的綠色時間(這相當於購買 一台新機器的成本)。截至2017年12月,公 司已經減少了3,628小時,其中所做的改變包 括縮短機器裝設時間、調整工件電腦程式以 及使用新工具工法等等,以提高進給率並縮 短週期時間。

Tumanic先生指出:「以我們公司過去的 文化,激勵員工幫忙公司節省4,000小時的綠 色時間,可能讓他們以為他們基本上快要失 業了。」「現在,員工知道節省4,000小時,公司可以在同一時間內完成更多工作,意味 著他們將獲得更高的季度紅利。」

停止會有什麼樂趣?​​​​​​​
如今,J&R機械公司的生產力指數通常介 於1.2到1.4之間。Tumanic先生說:這數據 的價值在於能夠準確計算工廠的生產率,有 助讓公司做出完善的整體業務決策。

此外,J&R公司將繼續添購與汰換機器。 Tumanic先生說,並非所有的DMG MORI機 器都具有Celos control,其功能非常類似於 智慧型手機或平板電腦,並且具有各式各樣 有用的應用程式,但他希望所有機器都擁有 Celos control。另一個優點是:透過Celos control,可易於取得輔助機器設備(如棒料 供給設備和零件輸送裝置)的手冊,因此機 械師可以根據需要自行訂購替換的零件。

J&R機械公司也考慮在成對的車削中心機 之間增加裝載機器人。從理論而言,此舉能 讓一位機械師同時管理四台機器,致使每一 工資時數可產生四個機器時數。操作人員也 參與其中,因為這也會為他們帶來更高的季度紅利。

Tumanic先生指出:「我們是一家盈利的 私人公司。」「追踪我們的生產力指數且若 數據超越了目標,我們可以隨之輕鬆地停止 自我改進的努力。但是,追踪指數並找出改 善這些比率、同時拓展業務的方法已成為一 大樂趣。我們看到了真實的數字,即使是微 小流程的改善也能夠產生巨大的影響。」

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