精弘益導讀：
單元生產（cell production）是精益生產的一個模塊。它是當代最新、最有效的生產線設置方式之一，為日本以及歐美企業所廣泛采用。這種方式使得小批多種生產殘酷環境下的生產線幾乎比流水線效果還好，因此被譽為“看不見的傳送帶”。
要實現CELL生產需要具備很多條件，今天來了解CELL建立要求之一[設備的小型化專用化]
一、設備的柔性化對策 -- 地腳作戰
傳統批量生產時設備幾乎全部是用地腳螺栓固定在地上的，因此在生產工藝的靈活應對上，處于無計可施的狀態，我們在企業指導時遇到的這類問題也最多，那么在多品種小批量的時代，以“一個流”CELL生產的設備應該具備哪些特性呢？概括一句話：小型半自動、靈活可移動。小型、能實現嵌入式同步化作業的設備是CELL生產時需要具備的首要條件，目的是能靈活應對變化。
大批量生產的時代，生產企業犯過各種各樣的錯誤，尤其是忘記顧客需求、單純追求生產效率，結果導致盲目生產、大批量生產、搬運、庫存等問題，企業被各種問題拖累的原因之一就是因為使用大型設備造成的。當今中國企業受高度增長、大量消費潮流的影響，抱著“反正都是生產”這種思想，數量由1個增加到10個，由10個增加到100個，甚至由100個增加到1000個。就這樣，批量不斷增加，并最終引入了和大批量生產相匹配的設備。當大型昂貴的設備擺在眼前，就會不由自主地考慮怎樣提高它的開動率，并且“盡可能大量生產”的想法也會先入為主。我們忘記了一個事實，設備是因為作業而存在的，作業又是因為訂單而存在，而訂單正是因為有顧客需求才存在的。但作為工廠卻忘記了這種最自然的生產循環。進行大批量生產表面上看起來好象生產效率很高，但是那只是只見樹木不見森林的狹隘觀點。導致的后果是產品整體流動發生混亂，必然使成本上升，整體的效率提高才是降低成本的關鍵。
我們再來看一下單元制造的設備柔性化的對策是什么呢？地腳作戰，將不能靈活應變的設備安裝輪子，根據訂單需要靈活設計調整現場工藝布局。地腳作戰（參見圖5－7）的原則與理念有以下三條：
(1）不論什么設備全部要安裝腳輪。
(2）地腳螺栓是柔性生產的敵人，全部拆除。
(3）設備加裝腳輪時要保證作業高度合理。
二、設備的小型化、專用化
大型設備的害處并不只是產生庫存和增加成本。其最大的危害是導致人的意識脫離了顧客，完全以大型設備為核心考慮，并且在不知不覺之中形成了習慣。要想打破這種局面，只有想辦法讓產品流動起來，同時讓全體員工了解顧客的需求。要想做到這一點，需要進行下列設備的改革。
（1）拋棄固有觀念——設備小型化改造
大型設備不一定能做到的，小型設備一定能做到。首先，要將這種信念根植于頭腦之中
（2）徹底實行一個流加工
在研究使用小型設備時，徹底做到單件流動。
（3）LCIA（Low Cost Intelligent Automation）
制作小型、專用的機械設備，并使其智能化低成本（化），LCIA決定了應對變化的能力。
（4）進行內部自制
自己制造專用的小型機械設備。要將其他公司沒有的、自己獨有的技術秘訣固化。
（5）零件機構采購
如果要想廉價地自制專用的小型設備，而不購買市場上出售的整機，如果是無論如何都必需的機構部分，需要注意的是盡可能只購買所需要的零件和機構部分
設備改革是實現“一個流”CELL生產不可缺少的要素，要放棄一直以來以設備制造商的產品手冊來導入設備的方式，應該根據自己工廠的產品流程制造自己獨有的機械設備。
這時，需要遵守的要點有五個，即“小型”、“單件”、“LCIA”、“自制”、“零買”。
三、自動化和智能化
（1）自動化的步驟
即使加工相同的產品，我們也要考慮多種加工方法。盡管做出來的東西相同，但作業的實施方法和物流方法在各個企業卻各不相同。在自動化的推行程度上，人和機器的關系大致上可以分為以下四種。
① 人手作業
加工完全由人手來完成，這種方法完全依賴廉價的人工費用和快速的動作。
② 機械化
將人進行的作業（加工運動）的一部分交給機械來完成，雖然是人機共同作業，但基本上還是以人為中心。機械化＝人手的作業＋機械的作業。
③ 自動化
將某些范圍的人手作業全部交給機械來完成。此時人的作業只有放置工件和按下開關，人可以離開機械。但是只知道單純動作的機械，容易出現不良品。自動化＝可能會生產出不良品的機械作業。
④ 自控化（智能化）
放置工件，開始送料后，所有的加工工作全部由機械進行，加工完了后機器自動停下來。機器和人完全分離，并且機械的結構被設計成人不在現場也不會出現不良的現象。另外工件的取出、放置也實現自控化。自控化（智能化）＝不會產生不良品的機械作業。
(2）自動化和自控化（智能化）的差別
就像人的作業行為中有工作和動作的區別一樣，機械也分為“動作的機械”和“工作的機械”。經常有這種情況，為了實現自動化或省力化而導入機械設備。機械設備開動之后，機械的部分動作在人的幫助下完成，有時為了防止出現不良需要進行監視作業，這樣本來是為了降低成本才導入的設備，導致企業不但需要支出設備運轉費用而且也要支出人工費用，反而使成本上升了。為什么會這樣呢？原因就出在（改成“在于”）這種“單純動作的機械”上，這種機械只能進行簡單的動作，加工動作的一部分要人手來完成，并且發生不良等異常時也不會自動停下來。因此這種機械需要配備對其進行監視（戲稱為閑視）的人員。
自控化就是導入了廉價的、沒人監控也能給工件賦予附加價值的自我控制的機械。實現自控化，要對作業動作進行仔細的分析，制作時間流程圖，慢慢地將一個個的動作轉變為自動化。要點是對設備費和人工費進行比較分析。因此自控化的導入，應貫徹“階段性自控化”方式。最終實現離人化加工。
要想消除等待浪費，實現機械的智能化，首先要對機械進行改造，使人和機器分離。然后改變機械布局，將機械間的距離拉近，使一個人能負責三臺機械或三個工序。這樣就實現了1個人在沒有等待浪費的情況下可以同時看A、B、C三臺機械。其要點就在“離人化”上（參見圖5－8）。
〈作業者3名、機械3臺〉 〈作業者1名、機械3名〉
四、離人化– 人和機械分離及案例
（1）人和機械分離原理說明
將人和機械的工作分開，使人離開機械的“離人化”具體應該怎樣進行呢？必須將加工相關的所有動作全部交給機械來做。一般情況下，在切削加工時的作業動作包括切削運動、切入運動、進刀（傳送）運動三種。這其中哪怕有一個動作需要人輔助來完成，人就絕對不能離開機械。（圖5－9）
① 一般情況下，切削加工由下列作業構成。
作業1 車刀復位
作業2 取下加工好的工件
作業3 裝上未加工的工件
作業4 起動
作業5 切削加工
送料和切入運動，可將他們同等考慮，大致上可分為移動工件和移動刃具兩種情況。將這些動作用“人和機械組合分析”來表示，如圖5－10所示。
② 在這種人和機械的作業中，人是完全不能離開的。因此需改良機器，使其具有人可以離開的“離人化”構造，具體操作順序如下。
步驟1 切削運動的自動化
一般的切削工作，都是利用了工件或刃具的旋轉運動。目前，幾乎所有的切削機器在切削運動上都實現了自動化，雖然單純將切削運動變為自動化并不能實現離人化，但首先要從切削運動自動化開始。這種情況下，人機作業分析保持原樣。
步驟2 送料（進刀）智能化
下一步是將車床送料或切入運動自動化，如果是鉆床，將進刀和工件固定，工作自控化。這樣切削加工時，即使作業人員離開，機械也可以進行作業。離人化的第一階段就完成了。這時人只剩下將加工完工件取下，裝上下一個未加工的工件及起動作業三項。這些作業被稱為“準備作業”（圖5－11）。
步驟4 將加工工件取出的自動化
取下和裝上這兩個作業哪一個對精度的要求高呢？一般情況下，取下然后放置工件的作業不會有精度要求。因此，使用汽缸、氣夾等廉價簡易的機器手就能實現自動化。倒是將工件裝上或載入時，對夾具及卡盤等的設計比較復雜，并且有精度要求。由此可以看出，在將工件裝上的時候，和機械費用相比，還是人手的費用低廉。所以不對裝夾作業實施自動化，而對取下作業實施自動化。圖5－13是將加工完成的工件取下的人機作業分析。
將取下作業智能化之后，就只剩下了投入工件（安裝工件）、投入開關（合上開關）的作業。
步驟5 未加工工件的安裝（投入）和起動的自動化
最后，剩下的人手作業只有將未加工的工件安裝和啟動開關這兩個了。由于“安裝作業”對精度的要求非常嚴格，“安裝作業”自動化及機器人需要很多費用，所以到底是人手進行作業的費用低廉還是將“安裝作業”自動化的費用低廉，要進行充分研究論證。圖5－14顯示了未加工工件安裝作業和起動作業這兩個作業施行自動化的情況。
如前所述，要想實現LCIA化或完全無人化，最重要的是要形成完全離人化和不會出現不良的結構，一定要避免無視成本規律的自動化行為。特別是導入全自動生產線的情況，結果注定失敗，因為它根本背離了多品種小批量的時代需求，只是一廂情愿的做法。
（2）人和機械分離案例分析
如圖5－15所示，這是一臺最常見的臺式鉆床，只有切削由電機帶動自動完成。進行開孔加工的時候，必須使用右手操作鉆頭下落，同時用左手按住工件。在這種情況下，人是絕對不能離開機器
① “進刀（下壓鉆頭）”的自動化改善
首先將進刀改成自動化，使人手可以離開。也就是說在放置好工件、將開關投入后，不再需要人手將鉆頭壓下。如圖5－16所示，按下開關后刀具開始切削運動，并且進刀、復位、S/W OFF全部實現自動化。首先將右手從機械解放了出來。
② “按壓”的智能化改善
雖然右手可以離開機械，但作業者仍然不能離開機械。這是因為，在進刀的時候，作業者為了保證工件不發生移動，必須將工件壓住，因此需要將“按壓”作業改為自動化。如圖5－17所示，在按S/W的同時，汽缸自動動作，將工件壓住，實現自動化。這樣在機械進刀的時候人可以離開機械，人的作業變為“放入作業”。
③ “取下”的智能化
進一步提高離人程度，將加工完成的工件取下的作業改成自動化。因此須進行圖5－18所示改善，加工完了復位后，通過汽缸的動作，使由人取出工件的作業消失，實現了將工件取出作業自動化。這樣鉆床在開孔加工作業的時候，作業者只要將工件投入，然后按投入開關即可。
所謂自動機械，從字面上來理解，就是“可以自己動作的機械”的意思。只要按啟動開關，便不用再勞煩人動手，機械可以自己加工工件。但是，這種加工方式也有不足之處。機械可以自己進行加工當然不錯，但是，如果因工具缺損或切屑等原因產生不良品，機械并不知道自己停下來。結果本來應該是很便利的機械，卻成了快速制造不良品的機械。因此，需要使設備達到“具有人腦判斷能力的智能化”。當發生不良、工具損傷、產品流動受阻時，立刻自動將機械停下來。因此，需要對自動機械進行改良，使其具有能判斷異常情況的功能，成為不生產不良品的機械。這種機械被稱為“智能機械”。機械設備達到這種功能就是“智能化”。也就將“動作”變成“工作”了。但這還需要另一種生產技術－POKAYOKE。
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