机械加工的精实化与智慧化

机器加工厂的客户，对于精密机械零件的要求，依序为QDC，质量(Quality)一直都是最重要、最优先，其次是交期(Delivery)短比价格(Price)低更重要。大量客制化的趋势下，质量不打折、交期最短，已经是机械加工业为顾客提升价值的关键要素。

智慧机械推动办公室网站SMB专区数据显示，从2018年2月2日到2020年12月31日止，经济部工业局智慧机顶盒(Smart Machine Box，SMB)辅导计划，已经有5301台设备安装并完成验收。从案例分享的成果整理发现，顾客在意的成本、交期、售价提升、良率这四项占比合计约10%。现阶段SMB成果，90%聚焦在设备观点价值，如稼动率、减少纪录作业报表时间、数据收集时间、实时监控、生产履历、建立标准工时、自动报工、异常通知与停机等信息。

把加工制程连起来，减少在途量(WorkIn Process，WIP)和等待的浪费，是加工厂落实精实管理，消除浪费、交期最短的流程价值。SMB实时收集加工运转中的设备信息，让设备运作实态、加工信息可视化并分析改善，是智能化创造的数据价值。

智能结合精实管理的流程技术，可以从加工价值链大幅提升顾客价值。精实和智慧是相辅相成的，本文将以精实加工流程的观点，说明机械加工业应用智能化，在加工设备点与线，创造的顾客价值。

OEE是评量设备运作价值的指针

整体设备效率(Overall Equipment Effectiveness，OEE)是评量生产设施有效运作的指标，它是良品率(Quality Efficiency)、性能效率(Operational Efficiency)、稼动率(Availability Efficiency)相乘的结果。用精实管理的浪费观点，影响OEE的主要因素为不良品浪费(QualityLoss)、产效浪费(Performance Loss)、可用浪费(Availability Loss)和排程浪费(Schedule Loss)。

排程浪费和可用浪费是事先就知道的，透过SMB可以更精确的知道计划与实际的差异。排程浪费是经营管理的议题，如休假日、工作量不足无法满足设备可以安排的整体时间(AllTime)、例行性会议、定期保养检修、产线调整等。可用浪费是生产计划的停机，如计划变更停机、缺料停工、换线停机、设备热机时间、设备故障维修等。

产效浪费和不良品浪费是设备加值异常的情况，事件发生才有的信息，譬如设备故障停机、预警停机、换料工时异常、换线工时异常、不合格的材料、不良品等设备运作异常事件、起讫时间、次数等信息。在设备上安装传感器(sensor)和SMB，就可实时撷取以上的实际信息。

拜IoT(Internetof Things)信息科技发展之赐，透过智慧机顶盒收集设备运转正常与异常的实际状态，每台设备的每个事件都自动实时的撷取并纪录到数据库，成为及时正确的加工日志数据库。将数据库内的纪录，以设备为主体筛选数据，经过正确的归纳、合并、计算后，得到OEE运算需要的分子良品数、实际效率、运转时间，和生产数、计划效率、排程时间等分母数据。OEE内的良品率、性能效率、稼动率是衡量设备效率的指标，故OEE是评价设备在加工工序创造价值的点指标。

加工LT是评量流程价值的指针

加工LT(Lead Time)是零件从素材投料，经过复数个加工工序到完工合格的加工流程时间总和，包括各个工序的搬运、取放、加工时间，和工序间等待时间。

以零件加工制程为主体，每个工序的开始加工时间、加工完工时间、完工数量等信息，可以从加工日志数据库筛选出来，再依据零件制程的工序顺序，将以上信息组合起来，可以得到零件加工LT时间，以及零件工序相关的信息。如图1加工流程图，零件在工序1和工序2的(换模换料时间)，工序1或2的开始加工和加工完成的期间就是(加工时间)，工序1的加工完成和工序2的开始加工就是(制程等待时间)，工序1完工移转到工序2尚未完工的数量就是(WIP(WorkInProcess)数量)，工序1零件安装开始时间到工序2加工完成时间的总和就是这个零件的(加工LT)时间。

图1 加工流程图

精实加工追求的目标是加工流程化，也就是说零件的每个工序，一个接一个产出，没有等待时间、没有WIP、最短的换模换料时间。作者2020年5月及6月，从数家在改善效益良好的加工厂，取得SMB收集的加工日志案例数据，以零件加工流程架构分析，发现三个主要问题：①制程间等待的时间很长、②批量开工与移转工序间的WIP数量起起落落、③开工后被插单造成后续工序等待时间变长。以上问题若被改善可以缩短加工LT的时间，故加工LT是评价零件加工流程的产线指标。
精实智慧加工、缩短加工LT提高顾客价值

精实化源自TPS两根支柱的稳定(自动化)与配套(JIT)观念，透过标准作业(SOP)的建立与改善，用流程分析技术创造价值。智慧化则是运用演算逻辑，透过数据的收集与分析，进行实时监控与持续检讨，用数据分析技术创造价值。

精实智慧加工(LeanSmartMachining)是以加工流程的标准作业为基础，根据加工流程分析的需要，实时撷取每个工序的数据，并被自动纪录存到数据库。读取并运用数据库的内容做数据分析，用设备观点将每个工序的设备OEE可视化，用产线视角看零件的加工流程，可以及时呈现换模换料时间、制程等待时间、WIP数量、加工LT等的浪费或变异，经检讨与改善，让下次流动的更稳定、更快速。

精实化是追求单件流，工序间没有等待时间、没有WIP，加工连起来，让产线流动的应有之姿。智慧化除了立即呈现加工点与产线实态的问题，搭配标准作业，在上线计划开工前，模拟工序间的浪费、WIP，事前排程优化，事中的动态派工微调，落实加工连起来，让制程间的等待时间与WIP的变异最小化。

精实与智慧结合的精实智慧加工，实时采集流程上的数据并分析，可以强化并改善精实流程，缩短加工LT，创造加工价值链更高的价值。