小批量定制产品交货期改善研究

□ 范郑卿,陆志强

(同济大学 机械与能源工程学院，上海 201904)

1 引言

随着社会经济的发展，产品种类越来越丰富，而定制型生产方式也越来越普遍。尤其对于机械加工设备的生产企业来说，客户需求越来越多样化，每种产品批次生产的数量减少，甚至要量身定做，只生产单件产品。与传统的大规模生产相比，小批量多品种没有规模经济的优势，要面对计划和工序多变性和高效性的挑战。缩短交货期，是中小型订制企业形成竞争优势的重要因素。

目前，对于缩短交货期的决策研究主要集中在供应链管理、如何确定最佳交货期等方面，研究对象以大规模生产企业居多，可以使用精益生产等手段来规模化生产，而小批量定制产品的中小型制造企业因为产品的规格多、数量小等特征，很难规模化作业。本文从影响交货期的重要节点进行研究，并以R公司一款自动切割机为例，讨论了模块化设计、适时采购、适时加工、组件备库等措施在改善小批量定制型产品交货期的应用可行性。

2 问题提出

R公司成立近10年，主要生产数控切割机，包括五大系列、上百种规格，其中，主营产品为RTC系列自动切割机。其机身由平台、横梁组成；机头由安装架和切割刀具组成，部分机型的机身和机头可以互换搭配。公司规定标准品交货周期为30天，非标产品30～45天。其中，生产周期包括设计、采购、加工、装配，合计占交货期的80%，主要受到以下现状影响：

①设计周期较长。没有模块化的零部件及设计规范做基础，设计员几乎每个零部件都从头设计，导致出图时间过长,几乎占据整个交货周期的1/3时间。

②采购周期较长。供货商管理不善，由于小批量采购单不受供应商重视，且设计出图慢，经常需要采购加急处理，导致很难寻找合适的供应商，且采购成本较高。

③加工周期长。生产计划的不确定性，直接导致计划排程受到影响，并且经常由于设计、采购等问题导致次品率高，需要返工、导致加工周期长、效率低。

④装配周期长。由于关键部件不能及时到位，装配一般都是部件几乎全部生产采购完成才开始安排组装。组装时才发现个别零部件设计有误或者来料不良，导致返工。

3 解决方案

针对上述问题，挑选RTC机型进行改善研究。其机身平台、横梁部分仅长宽高尺寸根据客户需要改变，而接头的安装架和切割刀具是自动切割机的关键部分：机头的稳定性、刀具的功能性直接影响到客户的选择。市场上的切割刀具有震动刀、转刀、拖刀、飞刀等。产品更新换代大约4～5年，主要在于刀具部分的升级和性能的提升，根据客户需要进行设计，连接不同的刀头，但安装座部件包括与刀具配合的套筒都变化不大。

根据这一特点，首先将刀具与机头的连接锁紧部分进行模块化设计，来减少刀具的变动对机头及连接部分的影响，进一步缩短设计周期；用推拉结合的库存控制模式合理安排采购、加工节点，预先组件备库，以缩短采购、加工、装配等周期。

3.1 模块化设计

模块化设计的宗旨是开发具有多种功能的不同产品，不必对每种产品单独设计，而是精心设计出多种模块，通过不同的方式组合构成不同的产品，以解决产品品种、规格、设计制造周期、成本之间的矛盾[1]。

对于小批量订制型企业来说，复杂的定制产品会增加工序和材料品种，最终导致交期的延长和不确定性。我们需要寻找产品的相似结构，将产品系列化，部件模块化，从而提高设计的准确度和通用性，缩短研发设计出图的时间，也使部分零件和环节达到批量作业，既可以通过工作研究来提高单件生产效率，稳定了产品的质量，也提高了生产计划对工期的可控性。

以安装架和刀具连接锁紧部分为例：此部分由套筒、带轮、轴承、锁紧螺母等零部件构成，对稳定性和转动精度要求较高，刀具装入套筒，用锁紧螺母锁紧，实现刀具与套筒同步转动。则可以将连接锁紧部分设计为一个模组，进行模块化设计。

图1 机头连接锁紧部分示意图

由于刀头功能差别，不同的刀具是针对不同的客户定制，一旦客户调整需求，就需要重新设计刀具本体。旧款刀具本体有凸台部分，需使用分度盘等设备加工，造成加工难度高，工时较长、工费昂贵。

图2 刀具本体凸台改善前后示意图

如果能将难加工的连接凸台设计为与刀具本体用螺丝连接。连接凸台可以进行标准化设计，便于计划排程进行批量生产，提前备库；本体部分加工难度降低，仅普通车铣即可完成，可以接到订单之后再安排生产，降低了库存风险。

3.2 适时采购

设计方案确定后，要合理制定采购计划，不同的零部件，安排不同的采购节点。

对于一些像电机、带轮等需要定制、或采购到货很慢的零部件，需要适当提前订货、备库，设置安全库存，避免出现因缺少关键零部件而影响产品交期的现象；对于像轴承、键、销等采购周期较短，供货品质稳定的通用件，极少存在店家缺货的情况，可在装配计划制订时，通过网络或就近采购，甚至可以提前一天进行采购，品检后直接进入装配环节。采购节点安排合理，可以大幅缩短采购周期及出入库时间。

图3 三个采购节点安排采购

采购计划的决策信息不止来自企业内部，还来自供应链上的不同企业，彼此之间要协调沟通。如果不考虑供应商及分销商的实际情况，不确定性对采购和库存的影响较大，库存控制策略也难以发挥作用[2]。

3.3 适时加工

因为客户订单的不确定性，当多个项目并行时，产品零件种类繁多，生产过程较为复杂，生产计划难以合理控制，很容易造成资源分配不合理，出现瓶颈环节，影响均衡生产。所以，定制机型的非标零部件可以在模块化基础上柔性设计，在客户确认下单之后再生产，既便于接到订单后在短期内加工组装完成，及时出货，又避免了高库存。

因为R公司设备能力及人力资源等产能限制，凸台和转换座工艺要求较高的关键零部件，需外协且加工时间较长，可以预先生产、适量备库，制定外发加工计划来控制加工商的加工时间与质量。

图4 不同生产节点安排生产

为缩短外发加工时间，应尽量就近选择加工商，并且对外协加工商进行分类管理，建立快速反应机制。当生产计划制订后，可以分别询价和交期，在制造费用和交期之间进行权衡。如有异常，生产计划必须快速作出应变，部分瓶颈环节通过安排加班来调节产能。

3.4 组件备库

备库零部件不但包括轴承、螺丝等国标的通用件，更要研究产品组件的生产和预组装。整台机器的组装可以在收到客户订单后开始进行，但模块化的部件可以在订单接到之前预组装完成，放入半成品区备用，接到订单可以快速响应。

如已经模块化设计的机头部分可以在订单的空窗期进行生产和预组装完成，检测合格后入半成品仓库。一旦接到订单，即可按客户的要求快速组装到所需的横梁上，从而缩短交货期。

公司内部车间的生产和组装，在生产计划制定后应尽快做好生产准备，如物料准备、作业指导书、产品检验准备等。生产计划的执行要按人员、时间进行分解。无论自制、外协、外购，都要从最初的工序、工作环节开始，作为重点进行组织和控制[3]。

通过以上类似的模块化设计和采购、生产节点的控制，实现RTC系列机头及刀具部分重要零部件的备库数量合理分配、生产计划准确制订。既可以提高准时交货率、减少库存成本，又充分满足客户的特殊需求，适应市场的多元化。

4 效益分析

此次研究分析，从RTC系列机型的设计、采购、生产等环节寻找问题、进行改善。

从整体效益上看，虽然工厂在未接到订单前对机头、刀具等付出的设计、加工组装时间延长，但是刀具本体加工难度降低，工时节省；提前预组装好的套筒组件可以在接到订单之后直接调用，使接单之后的生产组装时间大幅缩短。并且在预组装时能及早发现问题，减少了生产返工，同时，提高了公司应对紧急订单的能力。

①交货周期缩短20%～30%，按时交货率半年内达90%以上，客户满意度得到很大提高;

②工厂库存得到有效减少，加快了企业资金流动;

③员工加班减少1/3以上，提高自身效率，降低产品制造成本。

5 结语

为满足客户的个性化需求，加强企业竞争力，小批量定制型企业必须努力提高产品的质量的同时尽可能缩短产品交货期。经过调查统计，做出市场预测，然后模块化设计，在合适的采购节点进行采购、加工和预装。在接到非标订单之后，可以根据客户需求在模块化的基础上快速设计、在预组装的基础上改制等措施快速完成生产环节。这些措施可以很大程度上改善小批量定制企业的交货准时率，以快速响应来提高客户满意度。只要能持续改善，不断改进，企业一定可以进入良性循环，得到更多发展机会。