5 第一招式----流线化生产：设备设计考虑之原则
GQAL 5.1容易被差遣的设备
机械设备的发展从最初的动力化、机械化到今天的自动化阶段，高速度、高产量、多功能、泛用化的所谓大型设备始终是设计的主攻方向，而且改善的对象也大都是单一个别的机械设备。这种以机械设备为本位的设计观念，经常使得作业人员必须迁就设备、操作必须适应设备要求。这对批量式单能工操作的生产方式来说，并无不妥。
然而，为了满足多样少量、短交货期、低成本生产型态的要求，生产线的布置从以机能区别为主的水平式布置改变为以产品区别为主的垂直式布置，也就是所谓流线式布置后，这种大型化、固定化、高价化的机器设备，就显得处处都难以适应，成为整个生产活动改善的最大阻力。
要使整个生产线适应市场的需要，有关的资源如人力、物料及机器设备也必须要能弹性灵活变动才行。机器设备的设计要考虑设备是否能够灵活搬动、容易被人差遣。换句话说，要改变人适应机械设备的状况，而是机械来配合人的需要。
基于此点，有关机械设备的设计或改善，必须考虑如下四个方面：
5.1.1 小型化
设备要先强调它的稳定性，所谓稳定性主要包含两个要点，其一是指品质的稳定，生产出的每一个成品的品质应基本相同。其二是指运转的稳定，也就是故障少，尤其是要消除一些造成瞬间停机的小毛病。一般而言，速度快、产能高的设备，都不容易达到这两点。要达到此两点就必须使设备的速度不要过快、产能不要太高。恰如赵传的成名歌曲《我很丑但我很温柔》一样，设备只要做到“我很慢，但我很稳定”就可以了，这样的设备唯有小型化才能达到。
设备一旦小型化，价钱也就便宜了，通过增加小型设备可进一步扩大生产线。同时由于设备的稳定性提高，也可以消除闲视的浪费，达到少人化的目的。
5.1.1 流动化
设备的流动化重点就是要先做到小型化，小型设备便于移动，生产线上的小型设备能随着市场需求量的变动而随时增减、组合变动。除此之外也要考虑人员作业的一流动性，物品流动是否顺畅，机械及机械之间不同产能速度的流动方式更要加以研究。有关这些要点，下面会继续深入说明。
5.1.3 有弹性
设备的弹性主要体现在对不同加工对象和不同产量要求的适应程度上。产品有一定的寿命周期，品种规格也很多，如何使设备适应不同产品的加工要求，是机构设计的关键。产品不同了，只要改变设备的附属机构就可以转作他用。另外在产能上要保留适当的余地以应对需求量的增减。
此外，机械虽然是硬邦邦的东西，但其动作也必须入人体般灵活，不要像木偶的动作那么僵硬。这些也都将在往后的章节中说明。
5.1.4 变换快
产品种类很多时，不可能每一种产品都买一台机器设备。有些只需更换模具、刀具或胎具等就可以应付各种不同类别产品的生产。所以，设备的胎具刀具应便于更换，以减少生产停顿的时间，增加产能，并使得多样少量的混流生产方式得以实现。此即快速换模（线）。有关快速换模，将另外介绍。
GQAL 5.2设备要裸体才好
批量生产的方式，每经过一个制程时，就必须将整批产品全部加工完毕，再送到下一个制程加工，因此整个制程的时间就会变得很长，这种“粗流而慢”的情形不利于现状的生产方式。
生产的批量若能变小，每一制程的加工时间则会缩短。因此，就能很快地完成整个生产的过程，使交货时间大大提前，以满足及应对市场的需求。
基于此种观念，生产的设备要小型化，不要有大量生产、高速度、高产能的想法，这种机械一般而言，价钱高，故障也高。理想的生产设备能确保整个生产制程环环相扣，并使整个生产线畅通无阻，中间没有停滞，也不会有多余的在制品。
购买机器设备时，不要只从现成的设备中去寻找，这种设备往往附带了许多用不到的功能。购买设备应注意如下几点：
5.2.1 买“裸体”的设备
所谓“裸体”的设备就是指，仅具备基本用途的机器，尔后可依据生产的需要，再逐步附加上一些必要的机能。不要一开始就买有许多用不到的机能的所谓“艺妓式”的设备。日本的艺妓，身上挂满了各种昂贵的饰物，煞是好看，而无实际用处。设备如果做成“艺妓式”的，加上了许多不需要的机能，价钱自然就变高了。
5.2.2 门当户对
看到过可以使用百元或千元纸钞的自动贩卖机吗？大部份的人都知道，要买一瓶在自动贩卖机出售的饮料，当然要自务10元或5元的硬币。如果要设计出连千元、百元的纸钞都能使用的，所谓大小通吃的自动贩卖机，那又要增加许多不必要的成本。
同理，若要设计出“大小通吃”什么样类别的产品都能做的泛用机器，就必然要增加成本。所以，设备的选用应当恰如其分，满足适当的需求，讲求门当户对。
5.2.3 巨舰大炮的教训
假如某台设备需要增加20%的产量，是不是要再增添一台同样的设备？因为实际要的量只是20%，第二套设备就不需要和第一套完全一样。但是，通常都会再买一台生产能力和每一台完全一样的设备，又要花费同样的代价。像这样要增加就必须与原来一样的想法就是巨舰大炮的思想。设备大了不仅能力过剩造成浪费，而且适应性也差，在市场多变的情况下很不实用。日本在第一次世界大战中曾经搜集了全国的钢铁，造出了号称全世界最大的战舰——大和号，但是战争的败局已定，巨舰大炮也扭转不了乾坤，大和号还未发挥威力就被击沉，损失惨重。
所以，生产的设备也要小型化才好。以设备的生产能力来说小改大容易，大改小不易。这样在产量需求增加时，能够很适当地追加上去，不会造成能力过剩的现象。
GQAL 5.3设备也要流动
设备也要流动化，许多人一听就直觉地瓜：不行！真是不行吗？看看在马路上急驶的吊车，体积庞大，但是装上轮子就能随心所欲，哪儿有需要就开到哪儿。如果吊车只能固定在一个地方，赚钱的机会就会减少了许多。
工厂中的设备也不是不能移动，而是传统上都认为机器设备一旦摆好了位置，就要长久立足于此，当然不会想到要它动。现在的情况不同了，生产线的布置要有弹性，要能经常变化，设备就必须容易移动。只要我们能够这样想，就能够做得到。
机器设备要变成容易移动的样子，首先要做到的就是前面所说的三不政策：（1）不落地生根；（2）不寄人篱下；（3）不离群索居。此外，必须再朝下面的方向努力：
5.3.1 管线不要像葛藤般
机器设备必须用到许多不同的管线，例如：压缩空气、氮气、抽风管道，各种电源线路。常看到的现象是，将它全部缠绕绑在一起，沿着天花板、柱子、墙壁等四处绕来绕去，恍如葛藤似地到处乱窜，四处攀缘。这样的机器设备的移动，就会像迁移一棵大树一样困难，要修枝剪叶，挖土切根，又要妥包扎护根护土等等，真够麻烦。
此外，管道也不要做得毫无弹性变化或用硬管来做。例如：抽风的管道，不要老是用金属管道，应当改成软性的管道，长短可以随着机器设备的移动而变化。
5.3.2 要像“快餐车”一样
路边的摊贩，随着时候的进步，也机动化了。许多摊贩买了“发财”小货车，将所有的谋生设备、贩卖物品全部装置在车内，旁边再装个车盖，行走时用来保护物品。到达营业地点之后，又可以放下来当桌椅用，机动性很高，赚钱的机会也就大为增加了。
设备也要像“发财”车一样，必须装有轮子，可以很容易地四处移动，管线的接头要像家庭中的电扇一样，只需将插头拔下即可搬到别的地方去，又呆立即插上使用。大的机器设备也可设法将之“单元化”，将整个设备分成数个基本单元，易于拆装和移动。
5.3.3 出入口的一致化
除了设备本身容易移动之外，设备的设计上要考虑加工物易于在各个制程之间流动。要达到这个目的，机器设备的加工物出口及入口的一致化，就成为一个很重要的条件。
传统的设备，加工物的出入口通常都设计成由这一端进入而由另一端出来。这样的设备往往容易造成人员和空间使用的浪费，以不良品的来源反应迟钝和不易追查。
设备的入口与出口应当设计成在同一个位置上或是尽量接近，作业员就不必跑到机器设备的另一端去取加工好的产品，因此可以减少人员的需求；可以在同一地点将加工好的产品取出来，同进放入待加工的物品，然后，立即又可将加工完的物品送往相邻的下一个制程设备继续加工。这样不但物流顺畅，作业员的工作动线也会很顺畅。如果设备能够再装设自动弹出的机构，将完成了加工动作的产品自动弹出来 ，那么作业员的工作也就变得更简单只需将物品放置进去就可以了。
GQAL 5.4设备要能屈能伸
市场的竞争越来越激烈，产品的寿命周期也越来越短。尤其是消费性产品：有的产品已由以住的二三年变短到一年甚至半年左右，就被其他产品所替代。产品的上市时机若被延误，或比别人落后，不但市场占有率低，而且易遭到价格的竞争，毫无利润可言。
掌握适当时机推出新产品，对企业而言，可说是生死攸关。为了适时推出新产品，就必须将生产准备的时间缩短，以闪电般的速度完成生产准备工作，因此采用有弹性的、可转用的设备就显得十分重要，以下是这一方面必须考虑的要点：
5.4.1 不要殉死式的设备
在日本的武士道精神中，主仆的关系是从一而终的，如果主公死了，武士也要跟着切腹自杀。机器设备可不要做成像这种样子的，旧产品不做了，设备就跟着报废，这样损失太大了。设备设计的时候，就要考虑到将来市场变化时，只要改变某些部位，就能改作他用。
5.4.2 “包子”型的设备
包子有各式各样的，外表一橛，仅须改变里面的馅料，就可做成不同的口味，来满足各人的不同需求。机器设备也可以设计成这个样子，基本结构都一样，产品一有变化时，仅须更换某一部分机械或部件，就可以为生产新产品所用。
也可以用这种观念来做模子。一般的情况是产品种类越多，模子便须越多。日本丰田汽车公司一年就要用四千多套不同的模子，其中约有一半都可以自己做，做的都是模子的“模穴”部分，而外体都相同，因此仅须更换内部的“模穴”之后，就可以转变用途。而且因为每套模子的外形都一样，换模时间也就变快了。
5.4.3 泛用机的专用化
传统的泛用机是指一部机器可以做各式各样的工作，这种设备在功用上来说是不错，但是也因此而价格昂贵。如果只为了充分利用这种昂贵的设备，就容易走向批量生产而与NPS的单件流动方式背道而驰，进而影响生产的流畅性。
NPS的利用泛用机是指将一些具备基本功能的机器设备，配上专用胎具、模具、刀具等等而使之达到专用的目的。当产品更换时，仅须将旧产品的专用部分，例如模具、胎具、刀具等，即可成为新产品的专用机，价格就会很便宜，可以多买几部，配置在每一条生产线上，使得生产能以单件流动的理想方式进行，从而满足多样少量、交付快、成本低的理想目标。
GQAL 5.5有弹性的设备
5.5.1界面卡型的设备
就像个人电脑一样，可以先买阳春型的机种。以后性能要扩充时，再买必要的界面卡插入即可扩充其功能。或者是，要变更功能时，也可以更换界面卡，立即变更其功能。机器设备也可以依据此种观念来设计，仅须更换某些界面卡或基板或机构，即可达成转用的目的及作支援其他瓶颈设备之用。
5.5.2 正房、厢房要区分
台湾乡下农家的四合院住宅，建筑设计结构分明，正面是正房，两侧边是厢房，再后边就是仓库，各有其用处。现场的机器设备布置也应如此，要清楚地区别何地是总装配线、分装配线、零件放置地，使生产线上作业人员及管理人员都能清楚地知道工作的场所。同时，这些区域的划分，要以大通铺的方式配置，保持其弹性变更的能力，不要隔离成不同的房间。
5.5.3可以扩充生产能力的设备
做设备的时候，产能不要做得恰恰好，要留有余地，有100%的产能只用到80%，这样才有能力适应市场需要量的变化。设备能力如果正好，市场需要量一旦增加，就无法对付，只有采取加班的途径，这样就会导致成本增加及管理的困扰。
要使设备的产能真正适应市场的需求，在设计的时候就要考虑到将来有扩充的可能，且只须稍作改变即能达到目的。此外，机器在使用中要避免小毛病造成的瞬间停机，缩短停机换模的时间，不要因此而使机器的产能受到影响。
5.5.4“容易开张”的设备
因生产的品种或数量的变化，而使生产线上的设备或布置必须作相应的变动，为了减少因此而停工的时间，必须使变换后的设备能够做到“做出的第一个产品就是合格品”，不要再花费时间去做调试工作。要像现在一般的便利商店一样，早上一开张，就能开始营业。
有些设备，例如干燥炉，是一种适应大批量生产的设备，使用前为了使炉子的温度上升到工作的温度，需先花掉20分钟升温；同时，为了将整个炉子装满，又必须等待前一制程做完一个小时的批量，才能装料。像这种炉子，虽然生产线每天上午8时上班，但却必须等到9时，才能开始动作生产，这就是所谓不容易启动的设备。这种不容易启动的设备，不但造成产能的损失，又使物流停滞，阻碍了生产的流畅性。
生产的设备要容易启动。当需要生产的时候，仅须打开开关即能生产，当不需要的时候，能够立即关掉。只有这种能随开随用、随关随停的设备，才能使生产活动随心所欲，变化自如。
GQAL 5.6作业面力求狭窄
作业面就是设备的操作者工作时占用的地方。作业面要尽量缩小，不但可以减少操作时走动的时间，也可以减少操作的周期时间，进而可减少设备及空间的需求。
要使作业员的作业面小，必须考虑下列各点：
5.6.1 前制程的出口即为后制程的入口
缩小作业面，首先要把每一个制程的作业面集中起来。按照这个原则，一个制程的出口应和下一个制程的入口连接起来，以避免搬运及走动的浪费。因此，不管机器多大，作业面应尽量集中。机器的大小也要有一定的范围。一般在设计机器时，其外径（长*宽）不超过要做产品的长和宽或是作业员肩宽加50厘米。
5.6.2 作业面的高度与深度
为了减少浪费，作业的动作要避免有肩膀前后晃动、手肘上下晃动等的过大幅度的动作。动作应像拳击的出拳动作一样，幅度小动作快，所以，要使作业员能尽量靠近作业点的位置，站立时的工作高度以肚脐的高度为准，深度以双手能触及到的范围为准。
5.6.3 要像迪化街的店面
传统的机械常设计成横长纵短的样式。犹如西部电影中常看到的酒吧店面，商店的门面很宽阔。这样的设备，如果联结起来，就会使作业员在做多制程操作时，走路距离太长，形成浪费，并使生产的周期时间变长。
机械设备应当设计成横短纵长的形式，就如台北市迪化街的老商店一样，每家店面都是狭长的，一条街道上可以容纳很商店。设备如设计成这种样式，则联结起来之后，作业点也会很集中，可以减少走动的浪费，并缩短周期时间，进而能增加生产能力，减少作业人员。
5.6.4 减少无附加价值的走动
减少步行距离的意义，不是指将步行距离减低至零为止，而是要减少没有附加价值的、空手走动的动作，因此除了作业员的作业路径应避免采用直线的方式、而应采用逆时针回转的方式外，更要使作业员能够达到一面走路一面工作的所谓“边走边做”的动作境界。因此，工作物的传送方式要能多采用滑槽或者滚轮方式。此外，启动按钮也要设计成能边走边触动的方式。
GQAL 5.7 机器的“三不”原则
一般工厂在扩充产能的时候，通常第一件事就是依据现有的设备能力，计算所需设备台数。计算的结果如果需要增加的台数接近整数，那当然是买整台的设备，如果只需要0。4台左右，也不得不买一整台设备来使用，以为生产线上机器设备的产能，是不能改变的。因而一旦能力不足，就只有买设备，别无他路，造成过度的投资，使成本上升这些都是投资的盲点。
其实详细观察一部机器的操作，可以发现其中会有许多不合理的地方。如果能够清除这些不合理的动作，就可以提升机器的品质，增加产能进而减少设备的需求。
所以，在扩充生产的时候，首先必须详细探讨机器动作的品质是否合乎理想。改善提升现有的机器动作的品质，不但花费的投资最少，同时又能争取时间快速满足市场需求。否则，如果只是一味地等待购买新设备，不但投资庞大，时间又长，说不定生产线扩充好，市场需求量又降下来了，这种情形是经常发生的。
如何才能知道机器动作的品质是否合乎理想，是否有浪费的地方呢？只要能把握住机器动作的“三不”原则，就可以找出需要改善的地方了。
以下，将机器的“三不”原则说加说明：
5.7.1 不做切削空气的动作
机器的动作，理想的状态就是一按下启动按钮之后，就能立即产生有附加价值的加工动作。然而，说细观察我们周围的许多机器，例如，像车床的车刀，当按下启动按钮之后，还要再花费五六秒时间，待进位到加工物的位置，才能开始加工。此段时间，待进位到加工作的位置，才能开始加工。此段时间是在做无附加价值的“切削空气“动作，这种浪费必须消除。又如冲床，一般在“冲压空气”。这也是无效的动作，也可省略掉。
5.7.2 不做木偶动作
机器设备动作中,有一些前后相连的顺序性动作,也称为“连动”式的动作.例如,安全六要完全找开之后,才能开始做模子找开的动作;像这种类型的动作,即要等前一个动作完全成之后,下一个动作才能开始,就好像木器厂偶一样,称之为“木偶型”的动作。“木偶型”的动作也就是慢动作，当然周期报导长，产能也低了。
设备的动作过程，应当设计成具有“联结”的功用。即前一个动作在进行的途中，就能开始带动下一个动作的开始。即前后相连的动作有一部分是在同一时间内重合进行的。联结的方式不但使动作的品质高，而且花费的成本较“连动”方式要低，加工的周期短，产能也较高。
5.7．3 不做立定动作
机器人既然被比喻为“人”，我们就必须将他当做人来看待。现场改善目标之一，是要减少人员，降低成本。生产线的布置安排，要以少人化、多制程操作的要求为出发点。机器人也要少人化。
工作现场摇篮有许多原来属于人的工作，虽然己被机械手（人）取代了，但一般都被因定在某个位置上。我们也要把机械手（人）当人来看待，也就是说，不要把机械手（人）因定在一个地点上，它也必须像人一样，具备有能够移动位置的“脚”，能够同时操作几人不同的制程，也必须多能工化。这样才不会造成设备过多及投资浪费。
GQAL 5.8 把输送带变成“成长带”
输送带在工厂里扮演着重要的角色。除了为减少人力、减轻体，或者为衔接两个制程而设立的输送带之外，另有为装配工作而设立的输送带装配线。这些输送带主要功能，就是传送物料或产品，所以，称为“搬运带”。把输送带当“搬运带”来用，对一般人而言，是理所当然的事情。然而，以NPS的眼光来看，输送带作为“搬运带”使用是错误的。
利用输送带作为装配线，最常看到的，就是家电产品，如收音机、录放像机、个人电脑、电视、冰臬或者印刷电路板的零组件的插件装配工作。仔细观察这样的装配线有什么样的浪费，就能明了其错误所在。
5.8．11 取放动作的浪费
输送带若仅作为搬运带，那么每从事一个工作站的装配工作，就必须将产品从输送带上拿下来，完成之后再放回去。这种取放动作所需要的时间视产品大小而异。一般而言，最小最轻的产品，也避孕药须花费2~5分钟。如果产品的加周期是10秒种的话，那就至少浪费了20%的时间。
5.8．2 等待的浪费
装配工作大都有赖于作业员动作技巧的灵活程度，速度快慢有时可以相差两倍之多。同时，工作又有连接性。前制程若尚未完成，后制程只有等待。所以，整条生产线的产量，就受制于最慢的一个制程。即使我们能在事前妥为规划，做好生产线平衡的分析与选择熟练的作业员来操作，这种等待的现象仍然会发生。其原因是，我们并没办法保证装配作业员每一次的作业时间都会完全一致。
5.8．3 在制品过多的浪费
为了防止上述相互等待的浪费，有些聪明的就想办法在制程之间设立一些在制品，称为缓冲库存。当肖制程太慢的时候，后制程仍然可以从缓冲库存中取货继续装配下去；当后制程太慢时，前制程仍然可以继续生产出来放在缓冲库存里。表面上好像是解决了等待的问题，其实恰好相反，反而隐藏了等待的问题点，并且产和屯过多的库存。
5.8．4 空间的浪费
装配线上若制程间必须设置缓冲库存，那就必须要有放置空间。因而，使得装配变得更长，不但空间浪费了，而且相关的设施、设备投资也增加了，作业员间的距离加大，以至无法相互协助。输送带变长后，为了要维持同样的生产周期时间，输送带的速度必须加快，又使作业的品质变坏，作业时间稳定性也不好，产生恶性循环。
NPS的理念是尽量不使用输送带来做装配线。若万不得已，刚必须将输送带做成“成长带”来使用。什么是“成长带”？小时候，在菜市场里看到卖鸡的小贩宰杀母鸡，常常从鸡肚里拿出一串未成形的鸡蛋，由小而逐渐变大，一连串衔接下去。鸡蛋就是这样产生的，每天都成长一点，母鸡每天都可以下蛋。输送带的装配线也必须要有成长的概念，每经过一个工作站，产品就完成一些，到最后一站时，就完成整个产品。若需要将产品从输送带上拿下来再放上去，或者制程间仍有缓冲库存的话，就表示成长的过程遭受到阻碍，因而不能称做“成长带”。
要把输送带做成“成长带”，可依下列步骤进行：
步骤一：边送边做
装配的工作，必须在输送带上进行。所谓“成长带”，就是产品绝对不可以离开输送带。必须在输送带一边传送的过程中，一过将工作完成。当产品走完输送带时，整个装配工作也自然完成。换名话说，就是在传送的过程中完成工作，没有搬运的浪费。这就是成长带的必要条件。
步骤二：划分节距线
输送带要发挥“成长带”的作用，必须要有时间的观念。也就是说，每隔多久时间，必须完成一个产品。在这个时间内，每人作业员都必须完成自己的工作。为了使每一位作业员能够随时知道自己工作进度的快慢，可以在输送带上每隔一段距离，一般为80~90厘米，画上一条线，此线称为“节距线”。在相邻节距线之间，又可分为几个小间隔的线条，用来确认工作的进度。产品的放置位置，就是在相邻两个节距线之间。
步骤三：依产距时间设定速度
输送带的速度，按产距时间来设定，市场需要量增加时，产距时间变短了，必须增加工作站、作业人员，担高输送带的传送速度，使其走完一个节距的时间与产距是境一致。需要量减少时，产距时间变慢了，作业员减少，每个作业员装配零部件的数量增加，输送带时间也要调慢。
步骤四：设立“接棒区”
成长带所要求的是很稳定的生产方式。所以，每一个作业员，都必须在周期时间之内完成工作。如果，实际作业时间无法在周期时间内完成，那么整个生产的步调就会打乱，做不出所需要的产量。然而，事实上，以人来做装配工作，要求其每一次的作业时间都一样，是很困难的。其解决方法是设立“接棒区”。所谓“接棒区”，是指以相邻的两个制程的节距线为中心，左右再各加上一小隔的距离划定为“接棒区”，当前制程的作业员发现其产品已经流动到“接棒区”，当前制程的作业作业员发现其产品已经流动到“接棒区”的时候，就须请求下制程作业员支援，帮助完成工作。用此种方式可以确保每一低频工作站都能在周期时间内完成工作。所以，作业员必须训成多能工，并建立相互支援的意识。
步骤五：设立停线按钮
“成长带”所要求的另外一个条件，就是在每一节距线间，只能并且必须放置一个产品，不容许多放，也不得不放，以便使生产线能够很稳定地动行。然而，事实上，生产线总会有偶发“事件”发生，例如发现了不良品、机器设备故障、零部件缺料或者是作业完成不了。诸如此类情况发生时，为了避免混乱，可以设立“停线按钮”。只要有上述现旬发生，作业员就按下此按钮，表示有异常发生，警示灯打开蜂鸣器开始响叫，使全线的作业人员都知道有异常现象发生了，负责排除异常现象的人员就必须立即赶到发生问题的地点，准备排除故障。此时，输送带仍继续前进，直到节距线到达工作站的位置线时，才停止下来。此时，整条生产线的作为员也停止工作，而负责除异常问题人员也开始排除行动，直到恢复正常为止。
|
