制造企業(yè)通過信息化壓縮成本中心

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作為制造商，您知道幾乎每個環(huán)節(jié)都會出現(xiàn)生產(chǎn)廢品。他們可能是，您向子組件供應(yīng)商訂購了一些零件，到貨后發(fā)現(xiàn)它們不適合您已加工完的組件；或者，您使用后丟棄的某個物理原型。有時候，廢品是指您的客戶完全不喜歡的已交貨成品；或者，在最壞的情況下，廢品是導(dǎo)致令人尷尬的進(jìn)行高昂回收的次品。

在每種情況下，廢品和解決問題所需的返工都會花費(fèi)您的金錢或時間或兩者皆有。行業(yè)分析師指出，由于原料和人力勞動對大多數(shù)制造商而言是兩個最大的成本中心，因此，所有生產(chǎn)廢品均會對這兩個方面造成不利影響。

問題：產(chǎn)生廢品

產(chǎn)生廢品的方式有許多種，例如錯誤的材料、不正確的公差和不完善的人機(jī)工程設(shè)計(jì)。以下是一些更嚴(yán)重的方式：

多余的原型 — 開發(fā)產(chǎn)品時必須使用物理原型，但需要的原型越少越好。PTC 有個客戶是賽車引擎的制造商，它通過減少測試用的物理原型數(shù)量，成功將開發(fā)時間縮短了數(shù)周。

不合適的零件 — 由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在分散在全球，因此，那些不可避免在最后一刻發(fā)生的設(shè)計(jì)或制造變更已變得風(fēng)險更大：某轉(zhuǎn)包商可能未收到最新的文件或電子郵件，并可能最終生產(chǎn)無效的零件。

材料變更 — 如果某子承包商無法交付您所要的原料，則它們常常會推薦使用另一種原料。屢見不鮮的是，新的信息在貴公司的采購辦公室和制造小組之間的交接中丟失了。

這些錯誤和其他無數(shù)錯誤的影響對于中小型企業(yè)可能是毀滅性的。不妨看看美國消費(fèi)品安全委員會的網(wǎng)站，從中可以了解到美國國內(nèi)的產(chǎn)品召回程度。Wikipedia 上列出的首批召回事件之一發(fā)生在1959 年至 1960 年的 Cadillac 汽車上，涉及到某個制造缺陷。Wikipedia 引用了 1990 年的一本書《汽車安全的斗爭》，作者為 Mashaw 和 Harfst，第 150 頁上的一段話：“...... 在 10 至 15 mph (24 km/h) 的速度下進(jìn)行 90 度轉(zhuǎn)彎時，許多車上的轉(zhuǎn)向桿系（轉(zhuǎn)向臂）失效...... 轉(zhuǎn)向臂所用的金屬材料比平常用來抵御低速轉(zhuǎn)彎應(yīng)力的材料軟一些；而且...... 與前后幾年相比，General Motors 在這些年中售出了六倍之多的轉(zhuǎn)向臂更換裝置?！?/p>

解決方案 — 分為四步

由于減少廢品和返工觸及到設(shè)計(jì)和制造的方方面面，因此，必須將這項(xiàng)工作作為全公司的主動行動加以定義和設(shè)計(jì)。

首先，應(yīng)致力于實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化的產(chǎn)品表示形式，然后發(fā)展為包括虛擬原型設(shè)計(jì)和功能模擬、公差分析和尺寸測試，以及在整個企業(yè)中運(yùn)行的信息分發(fā)工作流。

對于中小型企業(yè) (SMB)，這個目標(biāo)可能聽起來高不可攀和費(fèi)用浩大。但實(shí)際上并不一定會這樣，原因是設(shè)計(jì)和制造的集成不斷進(jìn)步，以及如今有適用于中小型企業(yè)的現(xiàn)成 PLM（產(chǎn)品生命周期管理）系統(tǒng)。許多 SMB 現(xiàn)正執(zhí)行以下步驟，以減少其組織中的廢品和返工。

第 1 步： 全數(shù)字化的產(chǎn)品表示形式

全數(shù)字化的產(chǎn)品表示形式意味著，在產(chǎn)品生命周期中輸入和/ 或生成的所有數(shù)字化數(shù)據(jù)在每個開發(fā)階段（從初始概念到產(chǎn)品的最終報廢）都伴隨著產(chǎn)品。這樣一來，可以將用于 CAD 模型的同一批數(shù)據(jù)用于執(zhí)行模擬和分析，以及用于制造產(chǎn)品和存儲在 PLM 電子倉庫中。

利用全數(shù)字化的表示形式可以實(shí)現(xiàn)端到端集成，因此，產(chǎn)品開發(fā)過程中的每一步都能獲悉其他步驟的操作。例如，在全數(shù)字化的環(huán)境中，CAD 軟件中的任何和所有變更都會自動更新 CAM 文件，而 CAD 或 CAM 應(yīng)用程序中的任何變更都會更新 PLM 數(shù)據(jù)電子倉庫中的數(shù)據(jù)。利用智能的 PLM解決方案，這種交互不會給 PLM 體系結(jié)構(gòu)造成過大的壓力，原因是，雖然這些功能看似使每個文件存在多個副本，但實(shí)際上任何時候均只是創(chuàng)建、更新、共享和存儲一個中央文件。不同用戶看到的多個視圖是存儲庫指針或不關(guān)聯(lián)的復(fù)制造成的，而不是冗余數(shù)據(jù)造成的；而且，中央文件的所有變更和更新均由鎖定機(jī)制和恢復(fù)機(jī)制來管理。

第 2 步：虛擬原型設(shè)計(jì)和功能模擬

如今的產(chǎn)品和組件設(shè)計(jì)有許多運(yùn)動零件，因此，它們需要費(fèi)力的安裝與運(yùn)作檢測。為了確保質(zhì)量和性能，需要使用物理原型，但它們也可能會造成浪費(fèi)，因?yàn)樵鸵坏┯猛昃蜁兂蓮U品。減少或消除原型是每個制造商的最終目標(biāo)。

全數(shù)字化的產(chǎn)品表示形式可讓您用虛擬原型來取代一些物理原型。全數(shù)字化還意味著可以利用3D CAD 軟件將 3D 模型“收縮包裝”為更小、更易于管理的大小容量，然后通過電子郵件將其發(fā)送給設(shè)計(jì)或制造團(tuán)隊(duì)的遠(yuǎn)程成員（具體取決于您的 3D CAD 軟件），從而節(jié)省大量時間和成本?！笆湛s包裝”從模型中刪除不必要的數(shù)據(jù)，因此，您可以只共享與開發(fā)企業(yè)中的特定角色或職能相關(guān)的數(shù)據(jù)。例如，某汽車座椅制造商想使用您的車身作為虛擬原型，但可能并不關(guān)心引擎或傳動裝置的元件。利用“收縮包裝”，您只向此制造商發(fā)送它需要的數(shù)據(jù)，同時還保護(hù)了您的重要知識資產(chǎn)，也即如您不想與車身制造商共享的引擎設(shè)計(jì)。

利用 PTC 的 Pro/ENGINEER 公差分析擴(kuò)展，可以預(yù)先為重要的尺寸執(zhí)行快速的公差累積檢查。

第 3 步：尺寸分析和公差分析

尺寸偏差一直是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一個關(guān)鍵參數(shù)。零件之間的偏差可能產(chǎn)生自許多情況。例如，在制造過程中，CNC 鉆頭可能在早上八點(diǎn)時比中午更鋒利；或者，冷卻液的純凈度可能隨時在變化。此外，在最終用戶的環(huán)境中，極端溫度可能會引發(fā)收縮或膨脹。

由于需要確保成本競爭力，因此，設(shè)置公差極具挑戰(zhàn)性。緊密的公差對于產(chǎn)品的質(zhì)量或“給人的感覺”可能很有幫助。但是，如果公差的密度過緊，則從它所需的時間和額外加工的角度來看，可能會證明它代價過高。理想的公差是一個在產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性之間找到最佳折衷效果的問題，而且從最大程度減少生產(chǎn)廢品和返工的角度來看，它是一個關(guān)鍵的考慮因素。準(zhǔn)確的公差分析是必不可少的，而且，很重要的是，設(shè)計(jì)師指定給模型的公差值，將在產(chǎn)品經(jīng)歷整個開發(fā)過程時與該模型保留在一起。

第 4 步：端到端的信息分發(fā)

工程、制造、采購、服務(wù)、銷售和營銷等部門，外加供應(yīng)商、客戶和設(shè)計(jì)合作伙伴，均應(yīng)能夠在適當(dāng)時共享產(chǎn)品開發(fā)信息，以及添加它們自己的價值。最好利用信息工作流來實(shí)現(xiàn)信息共享，此工作流自動地在與產(chǎn)品開發(fā)過程關(guān)系最密切的人員之間移動運(yùn)作請求、查詢、批準(zhǔn)和其他操作。

此工作流應(yīng)包含警告、警報和升級途徑，以確保不會忽視審閱或其他請求。而且，此工作流應(yīng)與相關(guān)的產(chǎn)品開發(fā)過程（例如產(chǎn)品驗(yàn)證和變更管理）融為一體，這些過程將向產(chǎn)品開發(fā)知識庫提供重要的信息。

供應(yīng)商觀點(diǎn)： PTC 的 CAD 和 PLM 解決方案

對數(shù)千家中小型企業(yè)而言，PTC 的 Pro/ENGINEER® 3D CAD 軟件是全數(shù)字化的產(chǎn)品表示形式的出發(fā)點(diǎn)。Pro/ENGINEER 支持業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的 2D 和 3D 文件格式，因此，它可以充當(dāng)端到端的集成數(shù)字化體系結(jié)構(gòu)的核心。而且，它本身支持許多模擬和分析模塊，因此，您不必為了進(jìn)行測試而在不同的應(yīng)用程序之間切換，也不必?fù)?dān)心可能會失去對重要數(shù)據(jù)的跟蹤。

PTC 的 Windchill® PLM 體系結(jié)構(gòu)增加了必要的信息分發(fā)工作流，使所有相關(guān)的業(yè)務(wù)應(yīng)用程序均能獲得最新的產(chǎn)品開發(fā)數(shù)據(jù)和制造物料清單 (BOM) 信息。而且，PTC 按需提供的 PLM 功能使小型企業(yè)無需預(yù)先投入巨資即能利用 Windchill。

使用按需提供的 PLM 來減少返工的中型公司有很多，位于英國的 Eton SRF 就是一個例子，此制造商制造工業(yè)、汽車和農(nóng)業(yè)用的冷卻系統(tǒng)。以前，Eton位于英國的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)使用 FTP 鏈接與公司位于土耳其的制造廠交換產(chǎn)品設(shè)計(jì)文件。

當(dāng)土耳其的制造工程師更改了產(chǎn)品設(shè)計(jì)后，并未將所做的變更記錄下來，因?yàn)椴淮嬖谙鄳?yīng)的工作流來更新英國設(shè)計(jì)師的文件。因此，公司內(nèi)部傳播著多個版本的產(chǎn)品和元件設(shè)計(jì)，這導(dǎo)致頻繁對設(shè)計(jì)和已制造的元件進(jìn)行返工。Eton與 PTC 的分銷商合作，為五位用戶引入了包含變更管理功能的Windchill® PDMLink® On Demand。在一周之內(nèi)，所有重要的產(chǎn)品數(shù)據(jù)均由數(shù)據(jù)電子倉庫加以控制；在第一個月內(nèi)，返工現(xiàn)象減少了 75%，而在土耳其和英國之間往返的差旅費(fèi)用減少了90%。

從手動到自動

不久前，這些問題（虛擬原型、大范圍的信息分發(fā)、生產(chǎn)廢品和返工）對于企業(yè)還不是十分關(guān)鍵。就在短短十年前，產(chǎn)品比較簡單，而且產(chǎn)品開發(fā)過程的執(zhí)行速度有些慢，以致于員工有更多的時間來消除設(shè)計(jì)缺陷或制造錯誤。今天，商業(yè)運(yùn)作在一個緊密壓縮的全天候世界里進(jìn)行。在消費(fèi)者市場和企業(yè)對企業(yè)市場中，需求可能會立即改變，而且一夜之間就可能出現(xiàn)帶著更新、更有創(chuàng)意的產(chǎn)品而來的新競爭對手。產(chǎn)品上市時間現(xiàn)在以周而不是月或年來衡量，而且任何設(shè)計(jì)缺陷、制造錯誤或產(chǎn)品開發(fā)的低效之處均會迅速暴露出來。

生產(chǎn)廢品和設(shè)計(jì)返工是此類低效之處中的兩處，而且，如果您未努力工作以不斷減少這些現(xiàn)象，則它們可能會迅速讓您處于競爭劣勢。多年前，企業(yè)可以將其產(chǎn)品開發(fā)信息和過程托付給經(jīng)驗(yàn)豐富的個人來管理，這些人包括將圖紙存放在抽屜中的設(shè)計(jì)師，以及知道哪些 ECO 應(yīng)用于哪些零件的工程師。但是，對于要跟上當(dāng)今的發(fā)展步伐和競爭形勢的中小型企業(yè)，現(xiàn)在必須將這種托付交由數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)來承接，也即從“手動到自動”，而且越快這樣做越好。（ccw）