社论:中型公司可以在自动化方面领先

由帕雷什帕特尔，制造工程经理，野牛齿轮和工程

中型制造商面临的挑战和机遇
通常，中小型企业(SME)实施制造自动化的速度较慢，但那些已经这样做的企业取得了更大的成功。麦肯锡公司(McKinsey & Company)的数据显示，只有26%的中小企业表示，他们正在整个组织中使用自动化，或者至少在一个职能或业务部门中拥有完全自动化的流程，而大型组织的这一比例为41%。然而，调查发现，65%的小公司受访者表示自动化取得了成功，而大公司的这一比例为55%。

中小企业制造商的自动化采用率较低，但成功率较高，这归因于几个因素。作为他们较小规模的一个功能，他们倾向于自然地采取更全面的观点，考虑自动化工作范围下的整个组织。虽然这可以使他们的方法更具战略性，但他们更有限的财务资源通常使他们在对自动化计划的选择性投资中更加深思熟虑、战术和谨慎，这将产生最大的影响和最佳的ROI。

在Bison齿轮和工程公司，一家位于伊利诺伊州圣查尔斯的减速电机和其他动力传动设备制造商，我们相信我们代表了一个成功的故事，它体现了自动化为中型制造商带来的特殊挑战和机遇。

自动化服务于精益生产的目标
我们的自动化策略是持续改进的精益制造系统的一个组成部分，该系统专注于消除整个价值流中的浪费，以更短的交货时间和更少的缺陷交付产品，使用更少的人力、库存和成本。

上世纪90年代初，Bison实施了一项正式的全面质量管理(TQM)计划，其中包括对所有办公室和工会员工的实践培训。该计划在1999年发展为使用精益生产工具的精益生产战略，如5s、改善闪电战、看板和单分钟换模(SMED)。使用精益制造概念，我们重新设计了批量生产组件的制造过程，变成了单件流的细胞制造过程。

这种方法为我们在自动化和其他先进技术方面的投资提供了背景。自动化本身不是目的，而是实现精益制造持续改进目标的一种手段。

我们的自动化策略中的另一个关键原则是，自动化是提高人类生产力的一种手段，而不是取代体力劳动的一种方式。

自动化高混合、小批量生产的挑战
说到自动化战略，我们在Bison最根本的挑战是我们的产品组合。我们生产各种各样的减速电机和PMDC电机，具有各种功能和特性，产品组合，订单数量和优先级不断变化。我们的年产量超过37.5万件，每份订单的产量通常在25-50件左右。

在制造业中，每次生产的产品组合越高，产量越低，过程就越复杂，实现自动化就越困难。对于需要频繁更换不同产品的生产线，很难设计出像人工操作员一样灵活的自动化解决方案。

就实施自动化的挑战而言，制造商通常分为三类，Bison属于中间类别:

• 大规模生产-大规模生产的特点是非常大的生产运行，很少或没有可变性，周期时间短，交货时间长，产品需求稳定，没有紧急订单，大规模生产非常适合广泛或完全自动化。
• 高混合，小批量(HMLV)制造-也称为可变批量生产，高混合，小批量(HMLV)制造受制于不断变化的，有时是零星的客户需求，使生产环境更加复杂，更难以实现自动化。自动化解决方案通常是逐步引入的，并针对生产过程中的特定步骤，在这些步骤中它们可以产生最大的影响。
• 定制生产——在生产“一次性”产品和小批量产品的制造设施中，自动化主要是为了帮助工人进行材料处理系统和“协作机器人”(协助人类操作员的机器人)等应用。

在Bison，我们完全属于中间类别，但像其他HMLV制造商一样，我们已经实施了其他两个类别的自动化解决方案:我们实施了大规模制造商在有意义时使用的全自动流程，我们使用的系统在可能和实际的情况下协助人工操作员。

完全自动化是有意义的
在我们的工厂，组件部件往往比最终组装的电机具有更多的通用性，因此我们实施的大部分机器自动化都是在零件生成层面的上游。

例如，将钢块加工成成品齿轮毛坯的过程相对简单，可以实现自动化。除了孔尺寸和外径以及其他一些特性不同外，零件之间的几何形状是相似的。

因此，我们在一个“熄灯”的制造单元中安装了发那科机器人，它可以在没有任何人工干预的情况下从原材料到经检验的成品部件运行。旧的流程每班需要两名全职操作员，现在一名操作员在关注系统的同时照顾其他机器。

通过减少这一过程的劳动力需求，我们已经能够扩大其他地方的产能。通过合并雷尼绍比较器，我们实现了自动化的检测过程，以提高质量和主动维护。该系统持续监测系统的精度和性能，并在切削齿磨损或井眼开始漂移时自动调整参数。

尽可能协助工人
在自动化范围的另一端，我们已经实现了许多自动化解决方案，以帮助工人在生产过程中进行体力劳动，这些工作最好由一个人来完成。我们对每道工序的人体工程学进行了分析，以提高安全性和性能。

一个例子是我们为最重的产品建造的装配线，一个35磅重的马达完全组装后。以前，在批量处理安排中，每个操作人员需要将每个部件抬起两次，每小时处理大约30个部件，每班处理200-250个部件。现在，单件工作流程消除了所有起重。

每个零件都沿着滚轮移动，所有的工具和设备都定位在不需要抬起零件的情况下执行任务。这一过程更安全，也不会造成太大的疲劳。因此，我们提高了生产率，因为吞吐量不再下降，每个班次结束。

我们在整个工厂中实施了许多其他物料处理解决方案，以使我们的整个操作更加高效和安全。我们也有自动化的零件库存，从传统的仓库方式转变为更本地化的高效库存系统。两个垂直的库存塔将一个托盘的零件送到每个工作站，这些零件是根据操作员当天或特定工作的需要定制的。

自动化的力量
拥有高产品组合的中小型公司可以利用自动化带来的变革性影响。

客户受益于生产效率的提高，从而缩短交货时间和提高质量。劳动力需求的减少意味着国内产品可以以比进口产品更具竞争力的价格提供，从而避免了运输延误和其他海外采购的麻烦。

员工受益于更安全的工作环境，减少受伤和疲劳的风险。自动化作为精益生产工作单元安排的一部分，促进团队合作，提高员工敬业度和满意度。

作为一家公司，Bison从我们的自动化战略中受益。我们高效的制造使我们能够成为客户的响应和可靠的供应商，即使在大流行的供应链中断和劳动力短缺期间也是如此，并使我们具备了在未来继续增长的能力、弹性和灵活性。