华为现场改善实例：快速换线能力研究
2020-04-18 17:00作者：霍顺利 应才耀 阅读：( )
很多人喜欢看F1方程式赛车，喜欢赛场上风驰电掣、分秒必争的快，而我们的目光总是被另一种“快”所吸引——换得快。赛车从进维修站起，到完成四个轮胎更换、加油等动作，再到飞驰而出，整个过程只需几秒！
最近这一年，萦绕在我们脑海中的也是“快”：怎么“快速换线”，能达到F1维修进站一样快速、准确、高效？“快速换线”对大多数人来讲很陌生，但在制造领域是一件很关键的事。
同一条生产线上，从生产A产品切换到生产B产品，有些东西要换掉才能满足生产，比如原材料、工装夹具、设备程序等等。
几年前，生产的换线时间常常以小时计，经过多年的持续改进，许多环节换线时间已经降到原来的三分之一。
但随着公司生产的产品品种越来越多，部分生产线每天换线高达十余次，光换线时间就得三四个小时，这是极大的成本浪费，也满足不了新需求下的生产要求。
在这样的背景下，2019年年初制造工程部成立了TPM（Total Productive Maintenance）快速换线能力研究项目，在精益生产推进的辅导下，设备、车间、工艺、质量等部门都参与其中，向一个节拍时间内完成换线发起挑战。
我们第一波攻关的改进课题是N产品的波峰焊快速换线，由汪工组织项目运作。波峰焊是一种将插件物料进行上锡焊接的设备，类似于一个烤箱。
焊接过程中，不同产品对炉温的要求不一样，有的要求炉温高，有的要求低。波峰焊升温时间长，降温耗时更长，导致换线时间需要十几分钟。
6月初，我们启动了讨论会议。因为针对的产品是同一个系列，单板和元器件相似度达到90%，所以我们认为统一炉温温度这事儿很容易搞定。
然而，当大家把相关信息调查清楚后，我们迎来了第一次当头棒喝！在需要分析的数十个产品中，预热温度分为两种：X°C和Y°C。Y比X高20°C。
其中，X°C这一类有温敏器件，工艺规程要求温敏器件过波峰炉的温度不能超过X°C，不然会被“烤焦”；Y°C的没有温敏器件，但若低于这个温度，又“烤不熟”。这时所有人都沉默了。
在传统观念里，温敏器件工艺参数是产品性能和可靠性的保障，是一个红线，容不得半点失误。
可是，若绕不过这个坎，波峰焊实现快速换线无疑是空谈。
幸而，在我们迷茫的时候，精益专家阿斋在一次改进会议上指出研究方向：“这个参数的设定是哪里来的？什么时候制定的标准？事实上是否是这个温度？器件表面与预热温度是一回事吗？”
带着这些疑问，大家的心逐渐稳定下来，重新回归到生产现场分析数据。
经过大量的数据筛选后，我们发现限制炉温不能超过X°C的温敏器件只有一个——LED。不对劲啊，LED的温度限制怎么会那么低呢？
沿着这个方向，一方面我们请MQE（物料质量工程师）提供了相应的技术规格书，进一步确认事实情况。
另一方面，我们把实际的测温板找出来，进行实际验证。在现有工艺条件下，温度数据是怎么样的？
涂工在这方面很有权威，当天就带领着小组的人进行了炉温验证，分析在两种工艺条件下，相应的温敏器件参数、焊接效果等。
第二天的项目组会议上明确了两个结论，一是LED器件规格书上确实写了器件的表面温度不能超过X℃；二是昨天验证结果出来了，预热温度即使升到Y℃，器件表面温度也没有超过X°C。
当这个结论整理出来后，大家并没有想象中的欢快与喜悦，都皱着眉头陷入沉思。
按照以往的做法，每一个产品编码在制定加工工艺条件时，常常优先考虑本编码的条件，如果有不同的条件则不能使用相同参数。
所以，之前的设定非要分成两个不同的工艺条件，没有用Y℃进行X°C的单板加工的验证。
另外，温敏器件的温度设定在制程中是重点参数，我们调查发现已经优先满足加工要求了，因此，所谓温敏器件的参数限制就固化了大家的思维！
研讨会上，一直处于压力状态下的珂民发言道“我们之前陷入惯性思维的怪圈，钻进温敏器件参数研究的死胡同走不出来，现在回过头来看，合着那是白忙乎了一场啊？”
这句话彻底把大家逗乐了，大家在笑颜中诉说着这几天因为温敏器件带来的困扰。
虽然初步验证结果良好，但是制程条件的要求必须严谨执行。
为此，改善小组再次进行了工艺试验，经过5天×10小时的现场蹲点，跟踪新方案对产品的影响，最终验证的数据表明，的确可以用Y°C的条件进行生产，产品加工也未发生缺陷。
至此，项目组将此数据进行整理并申报行管部门进行长期的验证，以保证推广落地。
就这样，当炉温统一的主要矛盾解决后，其它问题也按计划完成，换线时间从上千秒降至几十秒，实现波峰焊快速换线能力研究的挑战目标。
改进如果只停留在担心、想象、浮于表面，就会自己把自己吓倒。很多事情不能想当然，要了解现状，探讨事物机理，边想、边调查、边动手尝试才是我们的改进守则。
“过程分析出来了，ICT（内电路测试，in-circuit testing）换线需要369秒，共计25项作业内容，包括步行时间、手动作业时间、自动运行时间。”
大千向项目组汇报着近期ICT换线时间现状的调查结果，这与我们的改进目标存在很大差距。
ICT设备就像一位严苛的“老师”，检查PCB（电路板）在前端生产过程中，是否把器件正确、有效地连接好了，保障产品加工质量。
369秒的换线时间，严重影响了测试效率。我们通过换线动作线内外剥离、取消ICT挡板等措施，将换线时间缩短至108秒；另外，通过ICT程序加载项目优化，缩短到了82秒……
但到82秒时我们陷入了困境，传统思维已经难以进一步改善了。
唯有跳出思维限制，打破现有设备结构设计，从另一个角度突破性思考，重新构建设备形态。
两天后，为了深度研究ICT设备机理，我们协调到一台实验设备并放到改善道场，由项目负责人胡工带领项目组成员对设备物理结构进行拆解，分析ICT设备的每个构件。
在拆解后，我们发现硬件由两大部分组成：设备本体和测试夹具。单纯从换线角度观察，需要更换的就是测试夹具。
不同的电路板布局不一样，需要用到不同的夹具，原有夹具的针板、载板、固定框等都是绑定在一起的。
测试夹具最小的重量约30KG，最大的达到50KG，一个人已经无法进行搬运操作，需要多人紧密配合方可。这就很费人，也很耗时。
如果还是整个夹具做切换，再怎么改进都达不到预期目标，所以我们想到了“化整为零”的方法。
我们把夹具的部件逐一拆开，分析哪些地方是一样的，哪些是不一样的。相同的地方固定下来，仅对不相同的地方进行切换。
尤其是夹具每次都需要两人共同操作，能否考虑换成轨道式的，让产品在上面跑？
为此，我们进行了一个下午的头脑风暴，大家除了兴奋，看不出丝毫的疲惫，最终几个“拦路虎”的问题也有了明确的方案。
其中，重点聚焦在夹具形态重组，改善方向是实现夹具由真空开合式变成上下气压式，那么换线时只需考虑更换压棒板和针板即可，而不需要整个夹具进行更换。同时，将接口板与针板合一，减去大量的人工绕线作业内容。
就这样，我们花费了接近一周的时间进行方案模拟，验证期间实现ICT换线时间缩短至60秒以内。
我们实现了新设备轨道自动传送、上下模独立分开、针板绕线没有了……
最重要的是设备尺寸居然比预期缩小20%，这样成本更便宜，有利于发外到EMS生产。
看到大家动手做出来的杰作，阿辉一脸激动地说道“大千，设备方案已经健全，就等着落地啦”。
快速换线能力研究项目经过近半年的持续钻研，在生产现场建设了3个样板点，换线时间每条线可节省5800分钟/月，有效地为业务连续性保驾护航。
然而，改进没有终点。我们将坚定不移地走在持续改进的道路上，继续追求全流程“无感知换线”的梦想！
