软体智能制造真经:提高真皮利用率必须穿越的“三重门”!

导读:
在达到一定规模的裁剪车间中,任何超过1%的提升都将带来可观的经济效益。当然,前提是对原材料的利用率、裁剪质量等核心指标进行有效的监测、管理和提高。

(作者:葛文 张连兴)

众所周知,在软体家具生产领域,原材料往往占据成本的重要部分。尤其是在沙发生产中,真皮的成本占比可能超过30%。由于真皮原材料具有天然的瑕疵,优化样板的排布成为提高最终利用率、节约成本的关键一环。

然而由于种种原因,相对于板材和结构件生产的自动化水平,国内众多家具厂的真皮裁剪基本仍靠工人手工完成,处于“管理失控”的状态。

而根据测算,在达到一定规模的裁剪车间中,任何超过1%的提升都将带来可观的经济效益。当然,前提是对原材料的利用率、裁剪质量等核心指标进行有效的监测、管理和提高。

基于此,本文将结合先进的智能制造技术手段和精益生产管理的方法论,探讨如何在人机结合的状况下,提升家具制造环节中的真皮利用率,以及家居企业必须穿越的“三重门”。

葛文
法国力克系统大中国区家具行业 销售总监
威尔士大学MBA

张连兴
法国力克大中华区专业服务部 咨询顾问;
同济大学MBA

第一重门:自动化裁剪替代人工裁剪,真皮利用率提高5%以上

如前所述,人工裁剪仍是目前真皮裁剪的主流方法。但近年来用工成本的持续上升,家具制造业对年轻人的吸引力不足、宏观经济增速放缓,以及贸易摩擦对市场的冲击等多重因素的压力下,制造环节的利润持续下滑,越来越多制造商感到传统方式正变得愈加难以为继。而人工裁剪的缺点总体来说有以下几点:

(1)裁皮工人培养及管理的困难。一般来说熟练工需要3年以上的经验积累,然而这个熟练工群体由于年龄等因素,正在逐步退出劳动力市场。而市场上补充的劳动力来源不足,工作意愿尤其是对旺季加班也不如上一代工人那样积极。

(2)品质难以统一及控制。因为皮料具有伸缩性,工人在实际操作中的失误以及主观微调品质标准的情况在所难免。而同时工厂缺乏有效的技术手段采集生产数据,无法汇总分析并提出改进方案。

(3)实物样板难以管理。实物样板存在占空间、易磨损、可视性差、取用不便等诸多缺陷。并且由于外销的萎缩和内需订单的增加,多品种小批量的生产趋势也带来了更大的挑战。(见图1)

图1 人工裁皮
图1:人工裁皮

目前全球范围内,自动真皮裁剪设备的大规模应用技术已趋于成熟,尤其以法国力克系统为代表,并已在国内促成了诸多成功案例。

在家居行业的头部企业中,自动化代替人工的趋势已经非常明显。下面将以力克VERSALIS机型为例,简要介绍该系统的两种组织模式。

——在线模式。所谓的“在线”,即在人工标识出皮革伤残和疵点(可采用实物笔或电子笔,目前不存在自动标伤技术)环节后,直接上机排料裁剪。决定设备效率的核心环节,是通过自动排料的强大算法得出最佳的排料利用率结果,及硬件本身的速度、精度及稳定性。

整个流程包括瑕疵识别(人工)、皮革上料(人工)、排料(自动)、裁剪(自动)、卸料(人工配合辅助设备)、分析优化(自动)等环节。根据用户的具体生产订单,每小时产出可达14~16张皮革,效率大大超过人工。

根据力克在国内积累的成功案例经验,在线模式相比人工裁剪往往会带来5%甚至更高的利用率提升。

——离线模式。它和在线模式的区别在于,瑕疵识别及扫描步骤提前分离于后续的其他环节(见图2)。即所有皮料入库后(而不是生产前),先进行皮革标伤、面积扫描、录入系统形成电子化信息,待生产时只需根据当天的生产需求调用排好料的订单即可。

这个系统发挥威力的关键在于,用于裁剪的电子样板和真实皮料的匹配工作,将由电脑在非工作时间段(例如生产前一天夜里)进行大量模拟计算,不仅考虑裁片的排列给合,更兼顾皮革的排料组合,以获得更佳的排料结果。

为了满足产量的效率,在线系统中每张皮革的排料的计算时间往往仅有十几秒到两三分钟,而离线系统有着更充裕的计算时间。最终两者对于皮料节省的差异,可能高达2%~3%。

但需要指出的是,离线系统对于用户的基础建设如自主IT系统建设能力、智能仓储系统、订单管理系统、ERP等系统等环境要求较高,其初期资金投入也较高,且绝大软体沙发企业尚未达到上述要求,因此目前尚未真正引入国内市场。

图2 离线模式真皮裁剪设备
图2 离线模式真皮裁剪设备

第二重门:流程改善,让设备效率充分发挥

所谓的智能制造就是以信息化、自动化和智能化三化合一的渐进过程,其中生产过程的合理化与标准化是前提。流程是生产业务和组织运作的主线与固化结果,其外化的表现就是体系与标准,而对流程的优化主要是基于精益的思想。

流程的合理化与标准化是智能制造的基础,决定了智能制造的实施效果。而精益生产则是确保流程与标准化的有力工具。

如果说自动裁剪设备的引入已成大势所趋,那么人机结合、流程改善的议题则更值得业界关注。原因在于,很多企业在高额的设备投资之后,往往因为种种原因没有对后续的OEE(设备综合效率)进行管理,导致投资回报达不到预期目标。

因此,穿越第二重门的关键在于“人与设备的结合”。那么从人工裁剪转型到自动裁剪后,哪些相关流程需要改善呢?

(1)裁片质量分区。可以说,技术部门在裁剪前进行有效的裁片质量分区(充分利用皮革的各种伤残),是得到最佳利用率的先决条件。图3演示了一个裁片标准的质量分区,完整的真皮在人工标伤并上机扫描后,也将迅速得到相应的质量信息,于是定义好的裁剪任务将交给电脑自行匹配并排料。

图3

这里需要注意的是,标伤环节目前由于技术方面及用户具体要求的多重限制,必须仍由人工完成。

同时,机器裁剪的严格执行虽然会保证裁片的高质量,但相对于人工往往无法容忍一些小的不良匹配,初期投产中,机器在这个环节的利用率上会处于相对弱势的地位。

(2)皮革伤残定义。如上所述,图4演示了一张真皮在遵循标伤定义和操作后的伤残分布状态。A区意味着最好的品质区域,这个区域的皮通常会被用在家具的关键部位,以此类推,直到一些区域低于最次的品质要求则必须废弃(无法利用)。

图4

排料时皮革上定义的伤残与裁片上定义的伤残意义相同,裁片上质量区只能放置在皮革相对应的质量区或高一层质量区,从而确保裁片品质。

(3)皮革残伤标识及收料辅助。除了裁剪本身,皮革残伤标识及收料环节目前也有相关辅助设施提高其效率。例如皮革标伤环节的滚筒及马架(图5),可助力查找皮革的暗伤,伤残标识效率更高,马架可以避免随意堆放的皮料褶皱带来的裁剪损失,但目前并未普及到每一个工厂。

图5 用于皮革标伤环节的马架
图5 用于皮革标伤环节的马架

收料环节中,如果进行了订单的混合排料,相应每个订单的裁片归类会成为一个消耗工时的环节。而目前也有通过投影的方式(图6),用不同的颜色进行区分收料的方法。

需要指出的是,尽管如此,这个环节目前由于缺乏全自动化(如精确抓取和归类的机械臂)的辅助手段,仍然是阻碍行业实现从裁剪到缝纫全自动产线的难点。

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图6 投影方式区分收料
图6 投影方式区分收料

第三重门:持续改善,维持高绩效表现

在穿越了上述两重门后,可以说这个裁剪车间具备了自动化和信息化的能力,并且随着时间的推移,将产生大量的有效生产数据。因此在内部挖潜,继续提升并且维持高水准表现方面,第三重门仍然是敞开的。然而令人遗憾的是,目前国内能够在这个领域内保持清醒并持续探索的厂家,可谓寥寥无几。

首先需要意识到,由于多方的重视,项目导入初期取得的绩效往往有着较高的水平。而国内家具制造存在着管理粗放、基层人员流动性大等特点,往往难以维持高绩效。

因此,“不设终点”地对设备和相关人员进行数据采集、分析和汇总讨论,并制定相应的行动计划,尤其重要,我们称之为持续改善。大体上有以下几个方面:

——维持管理和操作人员的稳定,及时补充人员及重新培训。

——设备参数的不断优化(如裁剪速度、开关机时间、排料时间等),尤其在订单结构随业务产生变化的情况下。

——排料方式的优化。对于同一种皮料的不同订单,考虑进行混合排料的探索。

——优化整个自动裁皮车间的工作流程。

——皮革来料质量的分析及优化(基于大数据),优化供应链。

没有数据,也就无从管理。现代化的设备提供的不仅仅是更稳定可靠的裁剪表现,更带来了数据的沉淀,而如何利用数据则是管理人员和项目实施人员要面临的课题。图7的案例显示了这种改善的精妙之处,即便是裁剪速度提高1.1%,对于整体效益的提高也有明显的贡献。(图7)

图7

当前,整个软体家具行业呈现出竞争加剧、利润下滑的局面。我们也切身的感受到各大厂商纷纷把目光转向了内部,依托技术投资,向过去粗放式的生产环节要效益成为了行业共识。

中国在从制造大国走向制造强国的道路上,依靠的不仅仅是崛起的庞大中产阶级群体、广阔的发展腹地,更是对于新技术应用的渴求与不断探索。

正如《人类简史》作者尤瓦尔·赫拉利第一次来到中国时那样,他无比惊讶的发现自己受到了“摇滚巨星”般的待遇。这个国家拥有旺盛的内需市场和最丰富的商业技术落地场景,各种改善的方法层出不穷。

我们有理由相信,一旦智能制造在家居行业获得大规模普及,若干年后,本文所介绍的内容将成为软体家具制造史上一页重要的注脚。

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葛文

法国力克系统大中国区家具行业销售总监, 威尔士大学MBA
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