硕士论文-SMT生产车间JIT物料供应的研究.pdf

上海交通大学 硕士学位论文 SMT生产车间JIT物料供应的研究 姓名：吴震 申请学位级别：硕士 专业：工业工程 指导教师：张洁;王维纲 20071201 上海交通大学工程硕士学位论文 摘要 I 摘摘 要要 随着电子技术不断进步和发展，表面贴片技术（Surface Mount Technology，简称：SMT）行业也取得了飞速的发展。无铅工艺的不断 成熟，零件尺寸的不断缩小，贴片速度的不断提升，无不标示着表面贴 片技术的突飞猛进。 然而就整个 SMT 企业而言， 企业的发展进步不光包含 SMT 本身的发 展，而其中一个很重要的部分是 SMT 企业物流的进步。SMT 生产线物料 的供应就是 SMT 企业物流的一个关键的步骤，相较于汽车行业的 JIT 供 料模式，SMT 生产线供料方式就显得格外的落后，大批量的供应、集中 性的堆放、物料使用的选择都严重制约了 SMT 企业的整体交货时间（简 称：Lead Time） ，影响了企业效率。 本文通过分析 SMT 企业传统的供料模式， 指出其供料 Lead Time 时 间长、库存量大、空间人力浪费的缺陷，同时分析和研究了丰田生产模 式，运用 JIT 的生产原理，提出了在 SMT 生产线物料供应的过程，引入 JIT 供料的观念，提出了 SMT 生产车间推行 JIT 物料供应模式的一般性流 程， 设计了 SMT 生产车间 JIT 供料模式的初步模型， 并就 SMT 车间布局、 物料的周期性分类以及拉式物料供应方式的实现做了深入的研究。通过 上海交通大学工程硕士学位论文 摘要 II 该模型在 SMT 生产车间的应用，缩短生产线供料流程的 Lead Time，降 低 SMT 生产车间整个物流过程中的库存量，以减少人力和空间的需求。 最后通过对某 SMT 企业的物料供应流程的实际 JIT 模型的应用，缩 短了供料 Lead Time，减少了库存，从而验证了 SMT 生产车间 JIT 物料 供应模式的效果。 关键词：关键词：SMT，JIT，生产线，供料 上海交通大学工程硕士学位论文 ABSTRACT III THE STUDY ON JIT MODE SUPPLIES OF SMT WORKSHOP ABSTRACT As electronic technology progress and development, Surface Mount Technology (Abbreviations: SMT) industry has made rapid development. The progress of Lead Free, the size reduction of SMT spare parts, the upgrade of mount speeding, all of this indicates the rapid development of SMT. But on the whole SMT enterprises, the progress of enterprise not only include the development of SMT itself, but also an other very important factor is the progress of logistics. The materials supplies to SMT production line is a key step of logistics in SMT enterprises. In contrast to the automotive industry for JIT material supply model, the materials supplies to SMT production line is particularly the backward. The large quantities of supplies, the concentration of dumps, and the choice of materials, all this seriously hampers the SMT enterprises Lead Time and affects the enterprises efficiency. Based on the analysis of the traditional SMT materials supply, this paper points out its shortcoming, such as the long time of supply Lead Time, the large amount of inventory and the waste of human and space. At the same time analyzing the Toyota production model and using Just in Time (Abbreviations: JIT) production theory, this paper proposes the application of JIT material supply model in the process of material supply of SMT production line and gives the general process and initial model of the implementation of JIT Supplies in SMT workshop. This paper makes an in-depth study in layout of SMT workshop, cyclical categories of materials and Pullback supplies. Through 上海交通大学工程硕士学位论文 ABSTRACT IV the application of this model in the SMT workshop, the Lead Time of supplies to production line has been shortened, the inventory levels has been lower and the needs of human and space has been reduced. Final, through the practical application of a SMT enterprise, its supplies Lead Time has been shortened and inventory has been lower, thereby the performance of JIT Supplies model in SMT workshop has been verified. KEY WORDS：SMT，JIT，Production Line，Supplies 上海交通大学 上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包 含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识 到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名: 吴震 日期: 年 月 日 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。 保密 保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名: 吴震 指导教师签名:张洁 日期: 年 月 日 日期： 年 月 上海交通大学工程硕士学位论文 第一章 绪论 第 1 页 第一章第一章 绪论绪论 1.1 研究背景 自从 1963 年第一只表面贴装元器件和飞利浦公司推出第一块表面贴装集成电 路以来，SMT 得到了飞速的发展，无论是电子元器件的小型化、工艺的无铅化，还 是 SMT 设备的模块化、泛用化，都标志着 SMT 的突飞猛进。然而，在当今这个技 术高速发展的时代，就一个企业而言，仅仅提升设备效能、技术能力等技术层面的 能力，已经不足以增强企业竞争力了。 因此，针对 SMT 企业而言，贴片设备、检测设备的更新换代，无铅工艺的不 断成熟，都是普遍的进步方向，也使各个企业都能够在产能和质量这两个 SMT 企 业最关键的竞争指标上得到了长足的进步。 然而企业竞争力的另一个方面是成本的 竞争， 只有在产能和质量上取得优异成绩的同时有效的控制成本才能拥有足够的竞 争力，因此对于 SMT 企业，如何在成本问题上取得新的发展和进步成为目前主要 的研究方向，其中更多的是聚焦在物流、人员作业手法等更加细节部分。 1.2 研究目的和意义 SMT 企业是电子类的生产企业，对于电子产品制造业的瞬息万变是众所周知 的，在产能和质量相同的情况下，企业所能达到的最短交期也成为客户选择其生产 商的一个非常关键的因素。 从企业收到客户的订单到客户最终收到成品的整个周期称之为产品的 Lead Time，Lead Time 越短，说明企业的市场应变能力越强，因此产品 Lead Time 也 成为企业竞争力的一个重要组成部分，对产品销量的增加、新订单的获得和新客户 的引进都有着举足轻重的作用。同时，产品 Lead Time 的缩短也有利于企业成本 的管控，从而为不断的降低成本提供了先决条件。 而在 SMT 企业中， 产品 Lead Time 主要包含四个阶段： 第一， 接受订单信息； 第二，物料的采购；第三，生产线生产；第四，成品出货。它们的总和决定了企业 上海交通大学工程硕士学位论文 第一章 绪论 第 2 页 的产品 Lead Time，因此尽可能缩短这四个阶段的时间才能有效的降低企业产品 Lead Time，提升企业竞争力。 其中， 生产线生产的 Lead Time 主要由物料供应的 Lead Time 和流水线进行 产品生产的 Lead Time 组成，而实际产品生产的 Lead Time 是由工艺决定的，不 易改善， 同时物料供应的 Lead Time 较生产的 Lead Time 来说更长， 对整体 Lead Time 的影响更大，因此本文主要对物料供应的 Lead Time 进行研究，通过对 SMT 生产线生产所需物料的供应阶段进行分析， 指出其存在的问题， 从而说明目前 SMT 企业生产线物料供应存在的不足， 并提出运用 TOYOTA 的丰田生产模式 （TOYOTA Production System，简称：TPS）中的准时生产模式（Just In Time，简称：JIT） 原理， 建立 SMT 生产线物料供应的 JIT 模型， 以期达到降低物料供应过程中的人力、 空间、时间的浪费，提升生产线效率，缩短生产线生产 Lead Time，提高企业竞 争力。 1.3 国内外研究现况分析 SMT 生产车间生产所使用的物料封装方式主要有料卷和托盘两种。 最小包装量 （Quantity，简称：QTY）指的是每卷或每个盘所封装零件的颗数，针对不同的物 料、不同的生产商，每个物料的最小包装量都是不同的。一般通用的封装方式其 QTY 多的有 10000 颗/卷、5000 颗/卷一直到 1000 颗/卷，而少的则是数百，而对 于托盘封装的物料甚至于只有 100 颗左右的数量。不同的企业由于其生产量的不 同，产品种类的差异，使得其物料供应的方式也有所差异，但总体来讲，在国内， SMT 生产线的物料供应模式， 目前一般都采用整批量的供料方式。 一般生产量较大 的小批量多品种的企业按照其接受的订单的需求数量进行供料，而一些大企业，由 于其单一订单的量较大，对应的生产线数量也较多，因此，此类企业一般会将订单 再次拆分成不同的工单进行生产，从而其物料供应也是针对工单进行批量性的供 应，以满足生产线的生产需求。 另一方面， 就国际情况而言， SMT 生产线的物料供应在一个企业中属于企业的 运作模式的精华，都是作为企业的内部资源进行管理和发展的，因此，一般都很难 了解其他企业的运作模式， 从而使得各大企业要对此问题进行研究失去了参考和借 鉴的依据。 而在当前这个技术效率不断提升的时代，成本持续下降，作为高科技产业的 SMT 行业，为了能保证企业的市场竞争力，不得不在降低其产品 Lead Time 上下 功夫，其中物料供应改善就成为一个重点的研究方向。然后就目前国内外的研究状 上海交通大学工程硕士学位论文 第一章 绪论 第 3 页 况而言，对 SMT 生产车间物料供应的研究未有可借鉴的成果。 在生产车间物料供应的研究方面，最为先进的当属丰田企业的 JIT 模式，在国 内外各企业都得到了广泛的研究和应用。 为实现及时化生产，准时性供料的生产模式中，较为先进的且比较公认的技术 是丰田公司的丰田生产模式中的 JIT 生产模式，也可以称之为“精益生产” 。它提 倡的是只在需要的时候、按需要的量、生产所需的产品，故又被称为准时制生产、 适时生产方式、看板生产方式，其核心思想就是：零库存和快速应对市场变化。在 JIT 生产模式的思想中，按生产所需准时的供应所需的物料，尽可能的保持零库存 是一个关键的物料供应思想，在汽车行业中得到了充分的运用和不断的改善。在 20 世纪后半期，随着人们物质需求和精神需求的不断提高，人们对汽车产品的需 求也由原先追求“有”变化为追求“特” ，人们开始需要多样化、个性化的汽车， 这也对汽车制造商提出了一个严峻的问题： 如何组织这类多品种小批量的产品的制 造， 合理安排企业资源， 避免如生产过剩、 待工待料、 多余搬运等各类浪费的产生， 从而达到提升企业市场竞争力的目的。在这背景下，丰田汽车采用了 JIT 的生产方 式，它通过对生产线的合理布局，采用了流水线化的生产方式，最大程度的减少了 产品的运输，同时对物流进行了合理化，确保了物料按需求数量、需求时间及时的 供应到生产线，最后，运用看板管理，对现场做到了最大程度的掌控和调配，保证 了产品的制造、物料的供应、质量的掌控准确无误。通过丰田汽车对 JIT 生产方式 的成功运用，确认了 JIT 生产方式对企业竞争力的提升有重大的意义，证明其对企 业的生产效益的提升和成本的降低可以起到巨大的作用。 就理论方面，经过 20 多年的发展，JIT 已成为一个包括经营理念、生产组织、 物流控制、现场及成本管理等内容的较完整的管理体系1。TPS 的创始人大野耐一 先生的丰田生产方式2与大野耐一的现场经营3、日本筑波大学社会工学 系门田安弘教授的丰田的现场管理4以及美国密西根大学工业与作业工程系杰 弗瑞莱克教授的丰田模式5与实践丰田模式6等著作都对 TPS 以及 JIT 的理论做了深刻的剖析和总结，为 TPS 和 JIT 的推广奠定了基础。 就应用方面，JIT 生产模式博大精深，在各企业的应用中不能生搬硬套，需要 消化吸收才能在企业中实际的产生效益。我国有许多的企业都成功的推行了 JIT 生 产模式并取得了显著的效益，例如，广州丰田、上海汽车、大地公司、中国二汽、 珠海飞利浦家庭电器等企业都在产量、成本、效率等方面得到了进步。但是国内推 行 JIT 的行业主要是组装业、造船业、汽车制造业、铁路运输业等，仍然有很多行 业尚未接触 JIT 生产模式，因此如何将 JIT 的思想推行进来还需要做很多的工作。 而在物流方面，JIT 思想也得到一定的研究。福州大学的周万森博士和其工作 组分析了 JIT 生产模式的内涵， 并就此提出了 JIT 生产模式对物流的要求7； 河海工 上海交通大学工程硕士学位论文 第一章 绪论 第 4 页 业大学的高迎平教授和其工作组也阐述了准时化物料在流通领域中的运用理论8； 而天津大学的齐二石教授、 周刚副教授以及丹东纺织高等专科学校的田青副教授则 更加细致的从工厂布局、 物料搬运、 物流管理与控制方面研究了 TPS 的物流体系9。 但是对于 SMT 行业的物料供应而言，其研究内容还有一定的局限性。由于 JIT 本身 的特点，针对于 SMT 行业而言，没有现成的研究成果或推行步骤可以借鉴。具体 来讲，首先，就工厂布局而言，SMT 生产线不同于组装业可以进行随意组合，它有 一定的确定性，同时也需要考虑到物料区与生产线的相关关系，才能确保生产的顺 利进行；其次，SMT 生产车间物料的封装、使用都有其特殊性，因此为了推行 JIT 供应，其物料的存放与搬运方式还存在着理论的不足；第三，如何在 SMT 生产车 间物料供应问题上采用拉式生产的思想，减少物料的库存、简化作业步骤也是需求 进行扩展的。因此，在 SMT 行业的物料供应问题上推行 JIT 的理论，需要进行进一 步的分析和研究。 综上分析，为了保证 SMT 企业的市场竞争力，本文主要在 SMT 生产车间的物 料供应问题方面进行研究， 将丰田生产模式中的 JIT 供料模式与 SMT 行业生产线物 料供应方式相结合，提出适合 SMT 行业的物料供应方式，为 SMT 企业的效率提升 提供可行的改善方案，同时也为其他企业的物料供应改善方面提供了借鉴。 1.4 本文研究目标和研究内容 本文研究的目标是通过对 SMT 生产线物料供应方式的研究，指出现行方式对 企业竞争力的提升存在不良的影响，并通过分析丰田生产模式中的 JIT 生产方式的 原理，提出在 SMT 生产线物料供应中引入 JIT 的模式，以降低原料库存，减少人力 需求，缩短供料周期，同时，为后续企业竞争力提升的研究奠定基础。 然而，SMT 行业还是不同于汽车制造业，主要在于物料的包装方式的差异。首 先，SMT 生产线物料的包装方式 95%的比例为料带的方式进行封装，而最小包装 量从 10000 颗/卷到 500 颗/卷各不相同，而不同的产品所使用的物料的种类和数 量均不相同， 因此无法根据产品的实际使用量将各类物料的供应量成比例的供应到 生产线，达到成套供应、数量管控的目的，从而便于制定物料的供应周期和供应计 划； 其次， SMT 生产线的零件基本都是很小的， 较为通用的是 0603 （指长 0.06 inch 宽 0.03 inch 的长方体） 、0402，而更小的则甚至于为 0201 以及未来趋势的 01005，可见，如此小的零件必定会造成一定的损耗，而且是无法回收再利用的， 因此，生产线实际的使用量只能掌控在一定范围内，而无法精确的把握。综合以上 的问题， SMT 生产线的物料供应难以设计像丰田公司那种定时计划性成套固定数量 上海交通大学工程硕士学位论文 第一章 绪论 第 5 页 的供料方式，也就难以实现 JIT 的供应方式。 而本文针对 SMT 的特点，首先，通过对 SMT 生产车间的规划，包含物料区和 生产线的设计，以确定供料物流和供料时间；然后，根据物料使用量和最小包装量 的比例将物料进行分类， 并对于不同类别的物料结合供料时间进行供料量的周期性 分类，确定不同的供应周期和周期内所需使用的量；最后，整合以上的研究，将所 有物料采用拉式物料供应的方式对产线进行供料。如图 1 描述了主要的研究步骤。 图 1 研究步骤关系图 Fig 1 The Relationship of study step 1.5 本文结构安排 本文各章节内容安排如下： 第一章 绪论。本章主要介绍了本文的研究背景，综合说明了 SMT 生产线物料 供应模式的现况和汽车业丰田生产模式中 JIT 生产模式的情况，简述了本文主要的 研究内容和目标。 第二章 SMT 生产线物料供应方式。 本章详细阐述了目前常用的 SMT 生产线物 料供应模式的不足之处， 并结合对丰田生产模式的 JIT 生产模式原理的分析和研究， 提出了 SMT 生产车间 JIT 物料供应模式的基本原理和流程，为后续相关章节提供 了理论研究的依据。 SMT 车间规划车间规划 生产线 设计 物料区 设计 整体车 间布局 规划 JIT 供料模式的设计供料模式的设计 拉式物料 供应 物料周期性 分类 SMT生产车间JIT 供料模式的标准化和规范化 上海交通大学工程硕士学位论文 第一章 绪论 第 6 页 第三章 SMT 生产车间规划。本章通过对整个生产车间的生产线、物料存放区 的全局规划设计，总结了生产车间规划与后续物料供应方式的关系，从而为后续计 算 JIT 物料供应模式的最小物料供应周期和周期内供料量提供了依据，同时，提出 了供料料车的设计规范，确定生产线物料存放方式，为物料的供应提供了标准化的 容器。 第四章 SMT 生产车间物料周期性分类。本章分析 SMT 物料特点，建立 SMT 物料的周期性分类模型将物料进行分类，并在此基础上，核算不同周期内的物料的 使用量。 第五章 拉式物料供应方式的实现。 本章引入看板的原理以确定 SMT 生产线准 确的供料需求时间点，按照物料分类情况对 SMT 生产线实行短周期小批量的物料 供应方式，达到在需要的时候搬运需要的量到需要的生产线进行生产的目的，以此 建立 SMT 生产线的 JIT 物料供应模式的标准化流程，并总结 SMT 生产车间 JIT 物 料供应的推行流程，为其传承和发展提供了一个模板。 第六章 SMT 生产车间 JIT 物料供应模式在 X 企业的应用。本章主要介绍了 X 企业 SMT 生产线物料供应的情况，运用本文提出的 SMT 生产车间 JIT 物料供应模 式的原理逐步引入 JIT 物料供应方式的过程，最终，验证了 SMT 生产线 JIT 物料供 应模式的实际效益。 第七章 总结和展望。本章总结了本文研究的实用价值，并提出了未来发展的 可能方向，为后续的研究起到一定的指导意义。 如图 2 为全文各章节的关系。 图 2 论文章节关系图 Fig 2 The Relation of Each Chapters 第一章 绪论 第二章 SMT 生产线物料供应模式 第三章 SMT 生产车间 规划 第五章 拉式物料供应 方式的实现 第六章 SMT 生产车间 JIT 物料供应模式的应用 第七章 总结和展望 第四章 SMT 物料周期 性分类 上海交通大学工程硕士学位论文 第二章 SMT 生产线物料供料方式 第 7 页 第二章第二章 SMT 生产线物料供应方式生产线物料供应方式 2.1 TPS 总体概述 丰田生产模式作为制造业一种先进的生产模式对世界产生了巨大的影响力， 其 关键在于它为制造业建立了一个新的典范。它是继福特汽车创造了“大量生产”的 生产方式之后制造业又一重大成就， 它为制造业开创了一个崭新的发展方向和思想 理念，而且，它的影响力还不至局限在制造业中，同时还影响到了其他很多行业， 例如，造船业、建筑业、化工业、制药业等等，甚至于一些服务性行业也广泛的学 习、研究、引入丰田模式的理念，并取得了举足轻重的作用。目前更多的行业都在 研究丰田模式，从中发掘适合的观点进行效仿、转移和扩展升华。 丰田生产模式最早源于丰田汽车， 是由丰田家族经过多年的实践和改良总结出 来并最终由大野耐一进行系统化同时在丰田汽车赋予实施的理论。 丰田生产模式理论的整体架构主要包含“一个目标” 、 “两大支柱”和“一大基 础” 10。 “一个目标”指的就是低成本、高效率、高质量的进行生产，最大可能 的满足客户的要求，这也是每个企业的最大奋斗目标。而“两大支柱” ，一是及时 化或准时化，也就是 JIT，它的宗旨是在必要的时候搬运和制造必要数量的必要产 品，另一个是自働化（日语译文，简称：JidoKa） ，也可以称之为人员自觉化，意 为赋予设备和人员识别异常的能力并在缺陷品产生之前中断流程， 其旨在充分发挥 人员和设备的配合性，自动的及时的发现并制止不良的产生以及流入下一工艺步 骤。而丰田生产模式的进步和不断完善都是建立在“改善”这一基础之上的，正是 有改善的存在，才使得丰田生产模式得以发展，可以说没有改善就没有丰田生产模 式56。 正是由于丰田生产模式理论架构的合理性和完整性， 才使得丰田生产模式被世 界所承认。而另一方面，丰田生产模式的引入需要不断的学习，也正是这种学习的 精神，才保证了丰田生产模式能够在各个行业获得成功。 2.1.1 TPS 的两大支柱 两大支柱之一就是 JIT 生产模式，它是以需求为出发点，按照需求的种类、数 上海交通大学工程硕士学位论文 第二章 SMT 生产线物料供料方式 第 8 页 量、位置，提供对应的原料来生产需求的产品。它主要遵循三大原则：第一是工作 的流程化，要求一个流的运作方式；第二是依据需求的数量来决定生产的速度，也 就是要求进行标准化的作业；第三是要求后工程领取，采用后拉的方式进行生产， 避免多余的产生。 JIT 生产方式所追求的是七个 “零” 极限的目标， “零” 库存、 “零” 浪费、 “零”停滞、 “零”灾害、 “零”故障、 “零”不良、 “零”切换浪费，这也是 一个优秀企业的终极目标，也是推行 JIT 生产模式所追求的价值2,4。 JIT 生产模式推行的主要有以下五大步骤： 步骤一，意识革新。要摒弃旧的想法，采用 JIT 的思想。JIT 生产模式作为丰田 生产模式的一部分，也同丰田生产模式一样，推行的先决条件是归零自己的思想， 通过充分的学习，了解其思想和理论，才能为后续的推行提供理论基础的支持。 步骤二，5S 的推行。JIT 改善的基础是整理、整顿、清扫、清洁、纪律。只有 规范化的企业才能开始 JIT 的改善。 步骤三，流动生产。要求停止大批量的生产制造，让每一项工程都按照一定的 顺序进行生产， 避免大量的中间库存， 造成质量不良反馈的迟缓、 库存成本的浪费， 同时也造成生产流程的不顺畅，带来更多的异常。 步骤四，平准化。这是指在生产过程中，将生产所需的人力、原料、设备等资 源进行合理分配，避免出现时多时少的情况，造成生产的大幅度起伏的现象。平准 化使得生产处于一个可控的状态，它作为 JIT 生产模式的基础，更有助于多回少量 的及时化供应方式的推行。 步骤五，标准作业。在根据 JIT 原理，制定了合理的生产作业流程后，务必将 流程进行标准化，确保流程的贯彻执行，也是 JIT 生产模式推行的关键所在。 两大支柱之二是自働化，它不同于传统的自动化。传统的自动化只是指利用设 备来自动的完成人员的工作，提高生产效率，降低人员的工作量，同时也减少人力 成本，但是，制造的根本目的是制造出合格的产品，而不是不良品，当设备自动的 生产时如果发生异常导致不良品产出的时候，传统的自动化设备是没有办法掌控 的，它还是会不断的产出我们所不需要的不良品，而自働化则是将人的智慧融入到 设备中，当设备产生不良品时，自动的停止生产，同时通过一定的方法反馈出来， 通知人员处理，这才能保证生产目的的真正达成。 当然，自働化也包含人员的自动化。人员会按照要求进行规定的操作来完成生 产任务，但是没有质量意识的人员无法及时的发现生产过程中的质量异常，更加无 法做到终止和反馈不良情况的任务， 导致在浪费了人员的作业时间的同时也产生了 大量不良品的双重浪费的重大损失，所以，自働化针对人员的部分就是指要将质量 管理融入到一般作业员的意识中，当异常发生时，及时的制止和反馈，让质量管理 变为人员的自主行为，从而确保人员劳动的有效性，避免浪费。 上海交通大学工程硕士学位论文 第二章 SMT 生产线物料供料方式 第 9 页 综合以上，自働化包含两个方面，分别是针对设备和人员，都是将质量管理的 理念融入其中，在充分发挥设备和人员的工作效率的同时，有效的杜绝不良品的产 生，以达到企业生产的最终目标。 2.1.2 TPS 的改善 改善是丰田生产模式的基础，而改善的本质就是消除企业内部的浪费。无论是 针对人员作业动作或流程的作业改善还是针对不良率过高的质量改善， 都是为了消 除浪费，降低企业因此而损失的成本。因此，丰田生产模式中，把企业的浪费分为 七大类： （1） 制造过剩的浪费。过多的生产半成品或成品，导致库存量增加，管理困 难，成本提高，异常难以管控。 （2） 过分加工的浪费。 过分精细的加工、 无意义的加工作业造成直接的人力、 设备的成本浪费。 （3） 不良修正的浪费。生产出不良品，需要进行维修重工，不仅在人力、物 力上存在浪费，同时在时间上也影响了交货期，直接或间接的造成不可 弥补的浪费。 （4） 搬运的浪费。物品的摆放、堆叠、运输、整理等作业的浪费，都不产生 直接的经济效益。 （5） 库存的浪费。库存量过大造成资金的积压、管理的困难，经济效益损失 的浪费。 （6） 动作的浪费。人员作业动作的不合理、多余、错误造成的浪费。 （7） 等待的浪费。因生产计划的不当、原料短缺、设备故障或过量生产、不 良品重工等导致的人员、产品处于等待状态，无法产生经济效益而造成 的浪费1,11。 以上七大浪费囊括了企业中所有可能产生的浪费， 而改善的目的就是找到这些 浪费的原因，并进行合理的变更，消除浪费，从而使企业在质量、成本、交期、服 务（Quality、Cost、Delivery、Service，简称：QCDS）上不断的进步。 2.2 SMT 生产车间传统物料供应模式 SMT 行业是一个自动化程度较高的制造行业，作为自半导体发明以来的世界 电子工业最重大的发明，被誉为“组装革命”，它利用高精度、高速度、高整合度的 设备完成将小到 0201 的电阻电容大到几十毫米见方的球闸阵列封装（Ball Grid 上海交通大学工程硕士学位论文 第二章 SMT 生产线物料供料方式 第 10 页 Array，简称：BGA）贴装到印刷电路板（Printed Circuit Board，简称：PCB） 上，从而实现功能强大的集成电路技术。 SMT 生产车间是利用自动化设备进行生产的，而人员需要做的是不断的为设 备供料，确保设备的正常运作。这些物料则是根据生产产品的不同而各不相同，其 种类也是非常的繁杂， 主要分为电阻、 电容、 集成块电子零件 （Integrated Circuit， 简称：IC） 、BGA 等很多种类。每个产品根据其特性不同，使用的零件颗数、种类 也都不同，SMT 生产车间物料供应就是要根据不同的产品将其所需要的物料按需 要的数量供应到生产线满足生产的需要。 2.2.1 SMT 生产车间生产特点 SMT 生产车间一般都是高度自动化的生产车间， 它利用全自动的设备完成从锡 膏印刷到零件贴装再到迴焊炉焊接最终产生成品的全过程， 期间只需要少数的人员 进行锡膏的添加、物料的补充，以及必要的检查工作，以协助设备完成工作。SMT 的产品只会在生产线上的轨道上进行流动， 途中经过各个不同功能的工作站完成上 述各类作业，最终形成成品，它属于标准的流水线生产方式。 SMT 生产线上的贴片机所使用的物料的封装也是有国际统一的标准，对于电 阻、 电容、 电感等小型零件都会采用料带的封装方式， 且数量也都是标准的整数量， 例如 3000 颗/卷，而生产不同的产品所使用物料的种类和颗数却各不相同，不同 于汽车行业存在标准零件和标准的使用量。因此，SMT 行业推行 JIT 的模式有其一 定的特殊性。 2.2.2 传统的物料供应流程 SMT 企业一般是按照订单进行物料的采购和生产的，订单量的不同直接影响 到物料供料量的不同。通常会将一个订单的物料存放在物料区，然后在开始生产的 时候直接搬运到生产线边进行生产准备， 当贴片机某站的物料即将使用完毕需要供 料时，操作人员至生产线边的物料存放区寻找对应的物料进行供料作业，从而满足 设备的生产需求。流程如图 3 所示： 上海交通大学工程硕士学位论文 第二章 SMT 生产线物料供料方式 第 11 页 图 3 传统 SMT 生产车间物料供应流程 Fig 3 The Flowchart of Traditional SMT Workshop Supplies 可见，传统的 SMT 生产车间物料供应方式只是根据订单情况采用批量性的供 料方式，大量的物料一起供应，造成供料作业的时忙时闲的情况，供料量也是不定 时的出现大幅度起伏，这样必然造成大量的浪费。 2.2.3 浪费分析 依据丰田生产模式的七个浪费的观点，分析传统 SMT 生产车间物料供应方式 主要存在以下的浪费： 第一，供应过剩的浪费。在物料供应方面来看，制造过剩应该是供应过剩，将 过量的物料供应给生产线，而生产线暂时还不会用到，或者说在短时间内用不到那 么多的物料，从而形成了物料在生产线大量的堆积的情况造成浪费。 第二，过分加工的浪费。物料在 SMT 生产车间物料区进行堆放，然后又再次 被搬运到生产线进行堆放，形成二次搬运和堆放，此作业没有对生产产生有效的帮 助，无疑是不产生任何价值的多余劳动。 第三，不良修正的浪费。当发生物料不良或者供应之物料不正确的时候，需要 物料采购 物料区存放 物料搬运至生产线 需要生产？ 操作人员至生产线存放区寻找对应物料 某站需要供料？ Y Y N N 上海交通大学工程硕士学位论文 第二章 SMT 生产线物料供料方式 第 12 页 将大量的已经供应到生产线的物料重新搬运回物料区，形成重复性的搬运浪费。 第四，搬运的浪费。首先，物料搬运的时多时少造成了人员储备的数量必须增 加，且利用率不高，忙时很忙，闲时很闲的现况很严重；其次，大量物料存放在生 产线，操作人员需要时进行寻找必定使得物料需要经常性的整理、清点、重新摆放 等多余的搬运作业。 第五，库存的浪费。大量的物料在生产线的堆放，造成生产线空间的占用，物 料资金的占用，同时也给物料的管理带来了困难，其经济效益也较低。 第六，动作的浪费。生产线的操作人员需要进行寻找，而不能直接的快速的得 到自己想要的物料，不但浪费时间，同时还容易造成错误的发生，属于容易产生变 异的作业过程。 第七，等待的浪费。就人而言，当各机台的操作人员都需要寻找所需物料的时 候，容易形成排队等待的现象，使得人员的时间利用率低，效益不高；而就物料本 身而言，被堆放的物料也是需要等待很久才能得到利用从而产生价值，这些都是不 当的等待的浪费12。 可见，传统的 SMT 生产车间物料供应方式存在着很多的浪费，有很多的改善 空间。因此，本文提出了 SMT 生产车间 JIT 物料供应模式的理论。 2.3 SMT 生产车间 JIT 物料供应模式分析 本文主要研究和分析了 SMT 生产车间物料供应的方式，结合丰田生产模式的 JIT 原理，提出了 SMT 生产车间 JIT 物料供应模式，其核心是针对 SMT 生产车间物 料供应的特点，实现 SMT 生产车间物料供应的 JIT 化，充分消除浪费，从而达到减 少空间占用率，提高人员利用率，缩短整体生产线供料的周期。 2.3.1 SMT 生产车间推行 JIT 物料供应的分析 SMT 生产车间推行 JIT 物料供应有其自身的优势。SMT 生产车间本身就采用高 度自动化的流水线生产方式，它满足一个流生产的要求，确保了生产的延续性。 然而，从另一方面看，SMT 生产车间推行 JIT 模式也有其一定的困难。JIT 原理 上海交通大学工程硕士学位论文 第二章 SMT 生产线物料供料方式 第 13 页 要求按照需求数量进行生产，就 SMT 生产车间物料供应而言也是要按照生产线需 求的物料种类和数量进行供应，然而由于 SMT 生产车间物料本身的特点，体积小、 标准数量封装、使用数量各异，使得 SMT 生产车间物料的供应无法按照点数法进 行标准化的供料。按其封装的最小包装进行供料，必定出现或多或少的情况，而 SMT 生产线设备非常昂贵， 其停线待料的损失是巨大的， 因此通常都会采用多供的 方式以保证生产线设备的正常运作，这样也就一定会造成生产线的暂时库存量较 大。另一方面，物料区是面对整个 SMT 生产车间供料的，为满足生产线的大量物 料的供应，它也必定需要准备更大量的物料，势必造成库存量的堆积。这些都是可 见的浪费，也是与 JIT 模式原理所背离的。此外，JIT 模式还追求七个“零”极限标 准， 要求物料供应小批量的持续进行， 这就要求十分准确的了解生产线生产的情况， 可是对于通常使用工单量来管控生产进度的 SMT 生产车间而言，准确掌握各条生 产线的产能还没有一个很完善的系统，而制造执行系统也并非每个 SMT 企业都可 以成功推行的，它受到成本因素的影响和制约。 所以总体而言，SMT 生产车间推行 JIT 物料供应的困难点在于： 第一，SMT 生产车间物料本身特点导致无法按需求数量进行准确的供应； 第二，为避免生产线缺料停线的损失，需要准备大量物料在物料区和生产线， 造成库存的堆积； 第三，难以时刻准确掌握整个车间各生产线的实际生产状况。 2.3.2 SMT 生产车间 JIT 供料原理 按照 JIT 推行的总体步骤，首先需要进行思想革新以及 5S 的改善，这方面在 许多书籍和文章中都有深刻的研究，本文就不做说明了；然后需要使生产形成流水 化的生产模式，这部分对于 SMT 生产车间而言已经完全具备，本文也不做说明； 因此 SMT 生产车间 JIT 物料供应首先需要对 SMT 生产车间进行合理布局，尽可能 的减少物料区到生产线供料的作业距离，减少搬运时间，同时，确定每次物料供料 的作业周期，当然，考虑到车间重新布局的昂贵费用，对于车间布局已经确定的企 业也可以沿用当前布局，然后根据物料的封装和使用情况对所有物料进行分类，并 依据供应到生产线所需的搬运周期时间确定不同的供料周期以及周期内的供料数 量，最后，利用生产信息看板确定生产线物料需求的时间点，按不同的周期小批量 上海交通大学工程硕士学位论文 第二章 SMT 生产线物料供料方式 第 14 页 的对生产线进行供料， 从而实行 SMT 生产车间 JIT 物料供料方式。 其流程图如图 4 所示： 图 4 SMT 生产车间 JIT 物料供应模式推行流程图 Fig 4 The Implementation Flowchart of SMT Workshop JIT Supplies 2.3.3 SMT 生产车间 JIT 物料供应的总体流程 在此基础上，实现 SMT 生产车间 JIT 物料供应的总体流程如图 5 所示，它显 示了一个在 JIT 基础上的 SMT 生产车间物料供应的基本流程， 它属于拉式生产方式 的物料供应模式。生产线人员到小批量的物料区进行取料以满足生产；同时通过看 板的信息反馈生产的情况，以提供物料供料员供料时间点的信息；而物料供料员在 确定生产线需要物料时，就按供料清单准备相对应的物料，并及时的供应到需求的 生产线的暂存区；从而满足生产线生产的需要。 此供料流程是由生产线的需求为出发点， 按物料的分类分段的原理计算出供料 5 S 改 善 流 水 化 生 产 车 间 布 置 物料周期性分类 物料 分类 周期 核算 供料 量核 算 供料 物流 设计 思 想 革 新 生产 线设 计 物料 区布 局 拉 式 物 料 供 应 生产看板 JIT 供料 作业流程 自働化 上海交通大学工程硕士学位论文 第二章 SMT 生产线物料供料方式 第 15 页 单位，来进行物料的准备和供应的一种供料方式，也是本文研究所要实现的 SMT 生产车间 JIT 物料供应流程。 2.4 本章小结 本章首先介绍说明了 TPS 的总体思想，指出其两大核心分别为 JIT 生产模式和 自働化，阐述了丰田的改善就是消除浪费的观点。然后分析了传统模式下的 SMT 生产车间物料供应的方式，并依据消除浪费的观点对其进行分析，寻找其存在的浪 费， 从而提出将 TPS 的 JIT 生产模式的原理与 SMT 生产车间物料供应方式相结合的 思想，并进一步分析 SMT 生产车间生产的特点，对其推行 JIT 模式的优势和困难进 行了总结，最终提出 SMT 生产车间 JIT 物料供应模式的理论的总体思想和基本流 程。 生产线至暂存区取料生产 物料员按供料清单进行备料 看板信息更新并及时反馈 达到供料标 准？ 物料员供料到生产线 Y N 图 5 SMT 生产车间 JIT 物料供应总体流程图 Fig 5 The Base Flowchart of JIT Supplies for SMT Workshop 上海交通大学工程硕士学位论文 第三章 SMT 生产车间规划 第 16 页 第三章 SMT 生产车间规划 第三章 SMT 生产车间规划 3.1 引言 SMT 生产车间 JIT 物料供应模式的推行，其先决条件是实行 JIT 物料供应模式 的 SMT 生产车间的车间布局。车间布局的好坏，很大程度上决定了该车间运作的 效率，为了实现 JIT 物料供应的思想，做到供料路程短、闲置浪费少、人员操作便、 物流动线顺的目的，充分结合 JIT 的理念对车间进行布局，也是 SMT 生产车间推行 JIT 物料供应的重要环节，它为更好的发挥 JIT 物料供应效益奠定了基础。车间布局 决定了物料供应的物流动线，只有在确定