PCB企业拉式生产计划

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1、PCB企业拉式生产计划余忠;肖根福 【摘 要】在 ERP 系统已经发展 30 多年的今天，计划排程系统已经发展非常成熟， 不论是理论研究还是产品落地都有长足发展，如JIT、APS（先进排程）等先进理论 都已经有成功的应用。但遗憾的是印制板这个特殊的行业因为规模较小，并且生产 过程复杂到现在还没有成熟的解决方案。本文旨在结合原理、印制板企业手工生产 计划思路，希望为印制板企业计划排程提供一个可以操作方案。Today, the ERP system has developed 30 years. The planning and scheduling system have already bee

2、n very mature. Both the theoretical research and the products have great development, such as JIT or APS and so on. But it is a pity that because of the smaller size and complex production process, the PCB industry has no mature solution. This paper aims at combining the principle, PCB manufacturers

3、 manual production planning ideas, providing a solution for the circuit board can be operated enterprise planning and scheduling.【期刊名称】印制电路信息年（卷）,期】2013（000）008【总页数】6页(P53-58)关键词】 印制电路板;生产计划;拉动式生产作 者】 余忠;肖根福【作者单位】深圳市崇达电路技术股份有限公司，广东深圳 518132;深圳市崇达 电路技术股份有限公司，广东深圳 518132【正文语种】中文【中图分类】TN411印制板企业的计划排程背景

4、1.1 双面板计划 印制板企业大多数从双面板开始发展起来，生产工艺比较简单，工艺流程一般在20 30个之间，在线生产的型号也在300个以下。计划人员根据往常的经验，通 过WIP分布报表，可以较好了解到哪些生产型号什么时候可以完成，哪些将要拖 后交期。1.3 多层板计划1.2 四六层计划随着公司规模扩大，产品的生产流程变得更复杂，生产层数发展到46层，工艺 流程增加到50个左右，在线生产型号超过500个，计划部门工作压力增大，需要 多个计划人员编排计划，还需要安排专人对后段工序进行跟进，才能保障计划的执 行。当企业发展到更大规模，在线生产型号达到两千个以上，产品提升到10层以上， 工艺流程增加到

5、近80个。计划部用原来的方式去判断WIP中的哪些生产型号将 要拖期变得非常困难。比如一个高多层板做完沉铜板电后还有多少工序才能交货是 没有规律的，必须查看MI才能确定。手工方式的计划通过增加人手去解决问题已 经是力不从心了。2生产计划理论发展历史工业发展到一定的阶段必定会带来一定的管理方式的变革。工业企业从手工作坊， 发展到规模生产、再到大规模制造、大规模定制（模组设计个性化组装）、完全定 制（柔性制造）等模式。在大规模定制后出现了丰田的JIT生产，美国学者在对丰 田JIT理解和消化后创造出了精益生产；在完全定制的模式下出现了项目制造。丰 田的JIT拉式生产模式中又包含部分项目管理的思想。印制

6、板行业的生产从计划部 的维度看更接近项目制造，从工序的维度看更接近拉式生产。所以本文提出了印制 板行业的拉式生产思路，而其中多层板生产则类似于项目管理中关键路线。2.1 精益生产的计划模式精益生产（Lean Manufacturing ），简称“精益，利用杜绝浪费和无间断的作 业流程一而非分批和排队等候一的一种生产方式。精益生产是衍生自丰田生产方 式的一种管理哲学，强调全员参与、强调品质，同时对生产计划模式也提出了改变， JIT拉式生产等先进系统也应运而生。拉式系统是实时响应实际需求或消耗来执行一种由下游向上游提出实际生产需求的 生产控制方法：分散控制，灵活和容易的适应性，关注物料的流动。精益

7、生产用 MRP的毛需求严格地作为看板需求的计算的投入，只有出现需要生产的信号，精 益实际才生产1。精益生产起源于丰田的JIT模式，丰田的模式在实现JIT模式时已经进行了多年的TQC （全面质量管理） ，其生产已经成熟、稳定、有序，如图1所示。而现实中 的企业大多数在这些方面还有较多不足。图1 精益屋22.2 传统拉式生产的适用性 精益生产最初研究的是大量生产模式的企业，虽在小批量多品种的理论研究方面有 所展开，但软件系统展开还不够普遍。APS系统是基于企业达到精益生产水平后 发展起来的一套非常先进的软件系统，要求设备产能计算精确且无异常、加工时间 精确、批量大小设定精准，品质稳定，安排的计划项

8、目在每个计划期间都能够执行 到位，在满足上述条件后系统能够自动准确安排出可行的生产计划。但如果上述条 件不能到位，排出的计划与现实情况将会差距非常大。而在现实企业中上述参数数 据非常困难，如印制板行业压合的多型号拼合在一起进行压制，多钻机钻一个型号 返修等因素，只要有一道工序设定不对，后工序的所有型号的生产计划都将混乱， 所以大多数企业很难坚持到最后，最后 APS 还被误认为是没用的系统。2.3 成组技术及小批量企业拉式生产 理论界在研究过程中发现：精益生产思想直接运用到小批量多品种企业，管理思想 是有效，但是直接将生产现场套用精益模式下的拉式生产还有很多受制约的地方。 比如印制板行业不同产品

9、的工艺流程不同、不同工序节拍不一致（链式水平生产线 和并行垂直生产线）。在这种情况下，理论界开始研究新的方向虚拟成组技 术，将相同工艺或相同零件形成一个单元。工序间可以通过一些自动化装置实现零 库存零等待，部分实现完全意义上的链式生产线。在成组技术的条件下，需要有一 定的IT技术支撑，将产品工艺路线、工艺参数等录入系统形成一个工艺信息库， 以支持到产品在各单元中无间道流转。而一般有ERP系统的印制板企业工艺信息 是完备的，已经在工序级具备了初级虚拟单元（非完全基于一组设备的流水线）， 为精益生产的计划安排提供了基本条件。如图 2 所示。图2 成组技术及小批量企业拉式生产运作示意图33 印制板拉

10、式生产计划的基础-赶板计划3.1 赶板计划思路为了满足计划排程在一般的企业能够运行起来，可以参照成组技术原理结合人手工 排赶板计划的思路，每段间要求比较精确，在每个工段里面可以给予一定的弹性空 间，计划部只是总体上把握计划的方向，形成一个工序间基于成组技术的拉式生产 模式，通过工序主管的主观能动弥补计划安排的不足，满足到印制板企业还未达到 六西格玛条件下的生产计划安排。用一个战场指挥作战做比喻，当确定一个战役的 目标后，总部只给每个前线作战单元下达攻下山头总攻时间，具体派哪个士兵用哪 种装备去杀敌由前线指挥官决定，这样更能够保障总体计划性和操作层的灵活性。 3.2 手工赶板计划印制板企业对于将

11、要拖期的生产型号手工安排赶板计划，赶板计划过程是一个简化 的拉式计划的原理：计划员通过检查生产型号分布（WIP）,根据经验判断哪些型号将要拖期。将快拖期的订单挑出来，按工序强制要求各工序必须在指定时间内完成，各工序之间没有 等待时间，工序必须预先准备好需要的设备、工具、材料，必须一路绿灯为其加工， 加工完马上送入下道工序。3.2.1 工序生产周期在一个运作多年的企业，每个工序需要经过多长时间才能加工完成有一个经验值， 并且按这加工时间累加，客户给到的交货时间是足够的。下面是笔者服务过的企业 的一个工序加工周期表（表1 ） 。以上工序加工周期是根据不同层数、不同面积（确定PNL数就可以确定面积，

12、面积是印制板企业产能一般粗略统计单位）。表1各工序生产周期工序层数 订单PNL数最快时间平均时间内层4,8 1,2012h 13h 压合4,8 1,20 14h 15h 外层图形阻焊4,8 1,20 12h13h 测试4,8 1,20 8h 9h 包装4,8 1,20 2h 4h假设当前时间：2013-3-28早上8:00, WIP分布如表2 :投产单A1,应出货数量2934，首先将需要出货的数量扣除成品仓已有数量，再从最后一道工序往前推：包装、FQC、测试.。（这一方法与拉式生产的原理是 不谋而合的，这也验证了“真理来源与实践、实践是检验真理的唯一标准”的哲学 思想。）当订单数量-仓库成品数

13、量 订单交期(Order Delivery Date ) 时，判断该订单将要甩期，计算如下：(1)检查成品仓数量：500( 2 )包装安排生产：400累计 900，生产时间：4 h(3)FQC安排生产：1500，累计2400,生产时间：5 h,累计时间：9 h(4 )测试无存量：累计2400,生产时间：9 h,累计时间：18 h(5 )成型无存量：400,累计2800 ,生产时间：10 h,累计时间：28 h(6 )表面安排生产：200,累计3000 ( 2934 )，生产时间：12 h,累计时间: 40 h完成时间=2013-03-28 08:00:00+40 h=2013-03-29 20

14、:00:00,因为晚上8点 已经不能出货,所以推算出这个订单如果按平均加工时间进行生产将要拖期,这是 公司不能接受的。表2 WIP分布情况一览表投产单订单量 交期开料阻焊表面处理 成型测试FQC 包装成品仓 A1 2934 2013/3/29 100 200 400 1500 400 500 B1 1776 2013/4/7 1800.平均耗时 13h 12h 10h 9h 5h 4h 0h3.2.2 拉式赶板 在手工方式下,计划员发现产品要甩期就启动赶板模式,在赶板计划推动过程中, 要求工序预先准备好工具、材料,生产型号在两个工序间是零等待,这和与精益生 产要求是一致的,加工时间取表3中最快

15、时间。用前文同样的累加思路推算,具体情况如下：(1) 检查成品仓数量：500(2) 包装安排生产：400累计 900,生产时间：2 h(3)FQC安排生产：1500累计2400,生产时间：2 h,累计时间：4 h(4 )测试无存量：累计2400,生产时间：8 h，累计时间：12 h(5 )成型安排生产：400累计2800，生产时间：9 h，累计时间：21 h(6 )表面处理安排生产：200累计3000(大于2934 )，生产时间：11 h，累计 时间：32 h完成时间=2013-03-28 08:00:00+32 h= 2013-03-29 16:00:00，下午4点还可以来得及出货，所以采用

16、赶板计划29日出货可以按期完成。上述手工方式在大多数情况下是可以满足大多数赶工要求，通过赶工一般可以为赶工的订单追回1 2天的交期。但因手工操作还是有较大局限性：( 1 )在线生产型号数量不能过多。如果生产型号过多(比如超过1 000个)，靠 人眼睛判别将可能出现疏漏，如果疏漏将造成拖期。(2 )生产型号工艺流程不能太复杂(比如2次以上压合的HDI板)。通过经验已经没有办法估计出还需要多长时间才能完工。(3)人的经验判断是否赶板经常是到了后工序才能比较好判断是否拖期，往往剩余时间已经不多，通过赶板计划后工序的产能压力非常大。能不能找到一个思路可以利用赶板的思路将需要生产的生产型号都纳入计划将是

17、一 个创新的想法。表3 各工序生产周期表投产单订单量 交期 开料 阻焊表面处理成型 测试 FQC包装成品仓 A1 2934 2013/3/30 100 200 400 1500 400 500 B1 17762013/4/7 1800.赶板耗时 12h 11h 9h 8h 2h 2h 0h4 印制板拉式排产计划4.1 生产计划目标(1) 满足订单准交；(2) 设备使用率高，提高资产周转率；（3 ）降低WIP在制品存量，提高库存周转率。手工赶板计划从方法上看是成熟的操作，但还不能完全满足企业的要求。通过计算 机高速运算可以将上述方法推广到在线所有生产型号的所有工序，并且兼顾到生产 计划部门全部目

18、标将是需要考虑的方向。4.2 拉式预警对于一个已经使用ERP系统的印制板企业，系统中已经有各产品的工艺流程（工 艺信息PIMS ）、订单数量和交期、在线各产品的WIP分布表，只需要将计划人 员头脑中的工序生产周期整理出来就可以由系统自动计算出每个订单距离交期的剩 余时间、在哪个工序开始赶工就可以满足数量和交期，对于剩余时间为负数的进行 拖期预警，计划人员可以重点关注已经拖期预警的订单。4.3 计划排程通过对于生产型号交期剩余时间顺序排列，排在后面的是剩余时间比较多的，排在 最前面的是剩余时间最少的，必须要安排计划的，这样排期就有了依据。对于批量 生产的企业，首先找到从哪个工序开始累加就可以满足

19、数量，而对于小批量生产的 企业，为保障生产线清板干净，一般情况会从该订单的在线最前面（离开料最近） 的开始安排，对于已经拖期的订单采用各工序生产周期 （表1 ）中的“最快时 间”，并累计每个工序已经安排的款数（为减少换模次数，每个工序没天会控制安 排款数）、面积，当安排完已经拖期的订单还有足够空间时，可以安排未拖期的生 产型号，对于未拖期订单的采用表1中“平均时间”。当工序上的在线数量还不 足够订单交货则需要有开料（补料）计划。一般正常运作的企业拖期部分订单款数占整个工序的总款数（或者总面积数）不应 该超过 30%，如果超过了 30%说明公司的品质、产能或接单控制出现了问题。对 于正常运作的企

20、业，30%的计划安排到车间工序，对车间工序的产量占用影响不 大，所以为了达成车间工序产量的指标，还可以安排一些交期时间充足的产品进行 生产并达成产能要求。另外考虑到换模浪费太多产能，每日安排款数需要做一定限制。具体计划款数占多 少比例，可以通过一个指标做控制，我们暂且将必须完成的称为“指令性指标”。 “指令性指标”在排程过程中是可以调节的，在运作初期，计划操作性较低时，指 标设定较低，计划部门仅仅必须要求车间完成指定的几款型号，其他的可以由工序 自由发挥，这样最可以保障到最需要生产的订单得到了生产，同时可以满足工序产 量指标。当公司的设备、人员、品质（含物料品质）、工艺能力都更趋稳定时，可 以

21、将“指令性指标”提到更高的比值。当达到极限值100%，说明整个生产过程达 到了六西格玛水平，整个生产过程完全可计划。在实际生产过程中上述方案还需要进一步细化，比如报废率，判断累计数量是否能 够满足订单交货数量需要考虑到。图3 工序看板流程图4.4 工序看板生产计划安排后，保障计划能够执行非常重要，否则再完美的计划也仅仅存在于纸 面。车间工序执行计划需要计划能够准确无误的传递到车间工序，并且实际生产进 度能够更新到生产计划（比如要做哪些，哪些已经完成）。参照机场航班到港时刻表思路，什么时候有飞机进站，什么时候有飞机起飞一目了 然。在工序做一个看板，在看板上可以看到本工序安排的计划及执行进度：需要

22、生 产的型号什么时候到站，已经到站的生产型号还剩余多少加工时间，有没有拖期。 看板流程和方法如图3、图4所示。注：上述时间是以一个在线型号在3 000个生产型号，每个工序每天安排240个生产型号，并且已经有ERP系统可以查看WIP的企业为参照。4.5 计划总体达成监控 为保障计划达成，必须能够准确掌握各车间工序的计划达成率情况，通过计划达成 率报表直接体现出工序原始计划进板时间、本工序实际进板时间，实际出板时间， 并且重点关注计划拖期，拖期规则如下：本工序实际出板时间 本工序实际进板时间+ （原计划进板时间-原计划出板时 间）5拉式生产计划与看板应用效果拉式生产计划及看板功能在作者调研公司使用

23、3个月后产生了较大成功，生产计划执行更有效，杜绝了因为漏排计划而产生甩期，计划达成率整体提高了3个百 分点，因素计划不当产生的加班工时每月减少了近1000小时。工序计划跟单人员 工作效率有较大提升，表4是各工序的执行前后效率提升。图4 看板方法图表4各工序生产周期表工序已投人力节省人力内层 2人内层计划比较稳定，跟计划只是一部份工作内层AOI 2人 有改善，没有量化数据压合3人1钻孔2人 1图电、蚀刻6人2板电、沉铜3人1外层4人2外层AOI2人有改善，没有 量化数据表面处理 2人 每天节省4小时阻焊 8人 4测试 2人 1成型 4人 2 FQC 2人 有改善，没有量化数据FQA 2人 有改善

24、，没有量化数据合计44人14人 6拉式排程的后续发展及配套方案6.1 产能约束上述方案中各工序生产周期（表1）的工序加工时间是根据Pnl数量（约为面积）计算，数据比较粗糙。对于一款具体的生产型号，因为工艺特性不一样，加工 时间波动较大，比如钻孔工序，同样面积的板，不同型号孔数不一样，钻孔时间差 别很大。所以上述方案运作一定时间后还需要进一步修正，可以再将生产型号的工 艺参数作为加工时间的一个变量，这样的工序生产周期将更接近真实情况。6.2 工具计划印制板生产过程需要用到非常多的工具，这里指的工具包括钻带、铣带、菲林等数 据文件，菲林、铝片等实物工具。外层攻击需要在涨缩系数确定后才能确定工具，才能做菲林。在生产计划实现后， 可以依据生产计划推算出工具准备开始时间，即工具计划。有了工具计划对于将要 拖期的生产型号将可以节省较多的时间。参考文献【相关文献】1 蔡颖浅述拉式生产的基本规律Z.管理论坛,2009, 3.2 胡波，杨光薰,梁永建中、少批量生产中JIT拉式生产的实现J.成组技术与生产现代化,2005, 3.3 梁永建，杨光薰，胡波.精益生产与虚拟成组生产组织J.制造技术与机床,2004,9.