制造企業(yè)通過(guò)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(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)廢品。他們可能是，您向子組件供應(yīng)商訂購(gòu)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(gè)物理原型。有時(shí)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(wèn)題所需的返工都會(huì)花費(fèi)您的金錢或時(shí)間或兩者皆有。行業(yè)分析師指出，由于原料和人力勞動(dòng)對(duì)大多數(shù)制造商而言是兩個(gè)最大的成本中心，因此，所有生產(chǎn)廢品均會(huì)對(duì)這兩個(gè)方面造成不利影響。

問(wèn)題：產(chǎn)生廢品

產(chǎn)生廢品的方式有許多種，例如錯(cuò)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(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)必須使用物理原型，但需要的原型越少越好。PTC 有個(gè)客戶是賽車引擎的制造商，它通過(guò)減少測(cè)試用的物理原型數(shù)量，成功將開(kāi)發(fā)時(shí)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(xiǎn)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(wú)效的零件。

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

這些錯(cuò)誤和其他無(wú)數(shù)錯(cuò)誤的影響對(duì)于中小型企業(yè)可能是毀滅性的。不妨看看美國(guó)消費(fèi)品安全委員會(huì)的網(wǎng)站，從中可以了解到美國(guó)國(guó)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(gè)制造缺陷。Wikipedia 引用了 1990 年的一本書(shū)《汽車安全的斗爭(zhēng)》，作者為 Mashaw 和 Harfst，第 150 頁(yè)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(shí)，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(lái)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?gòu)U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(dòng)行動(dòng)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(cè)試，以及在整個(gè)企業(yè)中運(yùn)行的信息分發(fā)工作流。

對(duì)于中小型企業(yè) (SMB)，這個(gè)目標(biāo)可能聽(tīng)起來(lái)高不可攀和費(fèi)用浩大。但實(shí)際上并不一定會(huì)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(gè)開(kāi)發(fā)階段（從初始概念到產(chǎn)品的最終報(bào)廢）都伴隨著產(chǎn)品。這樣一來(lái)，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(chǔ)在 PLM 電子倉(cāng)庫(kù)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(kāi)發(fā)過(guò)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(huì)自動(dòng)更新 CAM 文件，而 CAD 或 CAM 應(yīng)用程序中的任何變更都會(huì)更新 PLM 數(shù)據(jù)電子倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。利用智能的 PLM解決方案，這種交互不會(huì)給 PLM 體系結(jié)構(gòu)造成過(guò)大的壓力，原因是，雖然這些功能看似使每個(gè)文件存在多個(gè)副本，但實(shí)際上任何時(shí)候均只是創(chuàng)建、更新、共享和存儲(chǔ)一個(gè)中央文件。不同用戶看到的多個(gè)視圖是存儲(chǔ)庫(kù)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(lái)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(dòng)零件，因此，它們需要費(fèi)力的安裝與運(yùn)作檢測(cè)。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(huì)造成浪費(fèi)，因?yàn)樵鸵坏┯猛昃蜁?huì)變成廢品。減少或消除原型是每個(gè)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(lái)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(guò)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(shí)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(kāi)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(dòng)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(shí)還保護(hù)了您的重要知識(shí)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(gè)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(guò)程中，CNC 鉆頭可能在早上八點(diǎn)時(shí)比中午更鋒利；或者，冷卻液的純凈度可能隨時(shí)在變化。此外，在最終用戶的環(huán)境中，極端溫度可能會(huì)引發(fā)收縮或膨脹。

由于需要確保成本競(jìng)爭(zhēng)力，因此，設(shè)置公差極具挑戰(zhàn)性。緊密的公差對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量或“給人的感覺(jué)”可能很有幫助。但是，如果公差的密度過(guò)緊，則從它所需的時(shí)間和額外加工的角度來(lái)看，可能會(huì)證明它代價(jià)過(guò)高。理想的公差是一個(gè)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(wèn)題，而且從最大程度減少生產(chǎn)廢品和返工的角度來(lái)看，它是一個(gè)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(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程時(shí)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(gòu)、服務(wù)、銷售和營(yíng)銷等部門(mén)，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(shí)共享產(chǎn)品開(kāi)發(fā)信息，以及添加它們自己的價(jià)值。最好利用信息工作流來(lái)實(shí)現(xiàn)信息共享，此工作流自動(dòng)地在與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程關(guān)系最密切的人員之間移動(dòng)運(yùn)作請(qǐng)求、查詢、批準(zhǔn)和其他操作。

此工作流應(yīng)包含警告、警報(bào)和升級(jí)途徑，以確保不會(huì)忽視審閱或其他請(qǐng)求。而且，此工作流應(yīng)與相關(guān)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程（例如產(chǎn)品驗(yàn)證和變更管理）融為一體，這些過(guò)程將向產(chǎn)品開(kāi)發(fā)知識(shí)庫(kù)提供重要的信息。

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

對(duì)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(cè)試而在不同的應(yīng)用程序之間切換，也不必?fù)?dān)心可能會(huì)失去對(duì)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(kāi)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(wú)需預(yù)先投入巨資即能利用 Windchill。

使用按需提供的 PLM 來(lái)減少返工的中型公司有很多，位于英國(guó)的 Eton SRF 就是一個(gè)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(guó)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(lái)，因?yàn)椴淮嬖谙鄳?yīng)的工作流來(lái)更新英國(guó)設(shè)計(jì)師的文件。因此，公司內(nèi)部傳播著多個(gè)版本的產(chǎn)品和元件設(shè)計(jì)，這導(dǎo)致頻繁對(duì)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(cāng)庫(kù)加以控制；在第一個(gè)月內(nèi)，返工現(xiàn)象減少了 75%，而在土耳其和英國(guó)之間往返的差旅費(fèi)用減少了90%。

從手動(dòng)到自動(dòng)

不久前，這些問(wèn)題（虛擬原型、大范圍的信息分發(fā)、生產(chǎn)廢品和返工）對(duì)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(jiǎn)單，而且產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的執(zhí)行速度有些慢，以致于員工有更多的時(shí)間來(lái)消除設(shè)計(jì)缺陷或制造錯(cuò)誤。今天，商業(yè)運(yùn)作在一個(gè)緊密壓縮的全天候世界里進(jìn)行。在消費(fèi)者市場(chǎng)和企業(yè)對(duì)企業(yè)市場(chǎng)中，需求可能會(huì)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(lái)的新競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。產(chǎn)品上市時(shí)間現(xiàn)在以周而不是月或年來(lái)衡量，而且任何設(shè)計(jì)缺陷、制造錯(cuò)誤或產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的低效之處均會(huì)迅速暴露出來(lái)。

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(huì)迅速讓您處于競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)。多年前，企業(yè)可以將其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)信息和過(guò)程托付給經(jīng)驗(yàn)豐富的個(gè)人來(lái)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(duì)于要跟上當(dāng)今的發(fā)展步伐和競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)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(kāi)發(fā)來(lái)承接，也即從“手動(dòng)到自動(dòng)”，而且越快這樣做越好。（ccw）