PCB工厂如何设计布局？

近几年因应工厂管理提升及市场变化，在PCB行业当中学习及导入精益生产的企业越来越多，PCB行业期刊中有很多业界同仁结合自身企业在精益生产推进中的收获与体会整理成资料与大家共享，这种分享让大家可以非常好地借鉴与学习，笔者作为PCB从业的一份子，在精益生产的推行中也是支持者与学习者，结合当前内迁企业的新工厂越来越多，个人来谈谈精益生产在PCB工厂设计阶段的重要性与应用。

　　PCB企业主要分布在珠三角与长三角两大聚集地，众多企业尤其是民营企业其中大部分是租赁厂房或发展后购买现成工业厂房在运营，这些厂房大多是通用格局，再加设计并不是依据PCB行业特点针对性进行，对PCB流程及工序布设会有很多不足之处，如造成工序不连贯、迂回路线多、整体性较差等现实问题，过程中各种浪费很多，如果说这些浪费原因更多是先天不足造成，那么现阶段很多工厂基于成本、环保及产业布局等因素考量，内迁自购地新建厂房则是一次很好的启始机会，对于新工厂设计，值得去好好思考及规划，让我们可以规避掉或减少这些浪费成本，让制造物流，信息流更加通畅，现场作业环境更佳，同时为运营绩效提供良好的保障基础！

　　为什么我们需要在设计时就有精益思维？新工厂的工作方式、流程、效率等我们希望可以做到更优化，这是不用质疑的，我们现有生产过程中在导入精益生产时，更多的是对现有流程及作业方式进行优化，很多生产现场的改善往往涉及一些投入成本(如工程改造、流程重置、工治具的改变等)及时间成本，有些项目明知道如果进行调整会取得更佳的效果，但苦于时间成本不允许(无法停工那么长时间)或工程纠正造价因素而无法立即实施的问题，我们当然不希望新工厂在后续运营中会有这样叹息“如果当初我们这样设计就好了”，一次性把事情做好，综合成本才最佳！

　　精益生产核心是价值(减少7大浪费)与流动(及时生产，讲究快速与均衡)，那新工厂设计我们要实现其基本指导原则：
　　①价值流和流程导向：全局设计，包含生产、品质、进料、交付、办公等全部运营活动
　　②产能和成长的计划：高效，支持快速流动，在可期时间内必要的空间预留，但不能好高骛远
　　③物流及供给：门到门的物流布局，空间最大的利用率，在制品库存区域的限制，转运载具及方式支持到产品停留时间短及符合多批次快速流转的需求
　　④设施与设备选择及可维护策略：设备与产能/产品结构匹配，同时可便捷的维护(含未来的增替)
　　⑤安全及环保：因应安全运营管理自身需求和相应法律法规符合性

　　基于以上基本原则，我们很明确项目团队成员应该包含工艺、生产、品质、设备、安全与环保、IT等相关专业技术人员，其中，工艺、生产、设备、环保等专业人员一般工厂都会考量纳入进出，但对于安全、IT、行政等部分的人员经常未列入或未作为主力进行参与，相关事项也就容易出现疏漏，笔者曾了解到一些案例，工厂在工程实施过程中或验收时，甚至运营后发现消防布局要求和选用材质不合规，要求重做或整改；在管线及设备布局时因为被设施挡住或限制，造成布管需临时改道或杂乱不美观等“意外事件”，延误工期或增加额外的附加造价成本。当然这些团队成员因应企业资源及成本等因素，我们可能无法全部为自有成员，也可以采用聘请一些有相应专业知识的外脑作为有效支持，但必须保证其专业能胜任及过程中双方工作联络沟通顺畅！

　　一、精益生产强调人的作用，新工厂项目运作好坏当然最主要的是人
　　首先我们要强调领导的作用，主要体现在以下方面。
　　(一)组员分工及工作整合与统筹。
　　(二)领导能够听取团队成员的不同意见和多角度看待问题。
　　(三)愿意承担责任及决策流程合理。
　　(四)对项目工作进度和推进全面掌控和负责。

　　团队成员各自负责的项目，不同工厂有不同方式，如按流程区间分工、按部门分、按车间内部与外部公共设施分等，其注意重点是各自人员负责部分与其它人员负责的重叠部分工作，和某些部门输出工作是其它负责人工作的输入项；其中重叠部分的工作是需要两个或两个以上负责人配合共同完成的，这部分工作负责人多时如果未做到无缝对接，反而重叠区出现空白区，如某工厂外围工程设施与车间设施是分工进行的，但汇总信息未作整合造成工作电力负荷设计失误事件！另外输入与输出的工作强调，原因是因整个工程是一个整体，如果某些输入性工作未完成将影响下一个工作规划的输出进度进行与时效，经常因此而影响到整个时间交期，如下图：

由上图可以看工作步骤三由多个并行工作组成，同时工作三完成后工作四才能顺利进行，这几项并行工作若其中一项延误，其它几项再快，其工作三仍以最慢完成的那部分工作作为工作时效的决定因素。

　　这两个部分工作需重点识别出来并且列出内容清单，完成时间负责人明确具体，相关项目应在项目办公室公示并在内部沟通平台建立重点提示说明，这种双保险或多保险才能确保项目工作同步化，疏漏减少！

　　团队成员要定期或不定期召集协调报告会，会议内容应该把每个成员提出意见及问题作详细记录，应尊重或鼓励每个成员发言，对于达成一致意见事项应生成确认事项表，并且有些事项要转会纳入施工或设备订购合同内容中，以便未来施工或设备订制时作为重点关注点和验收项目！对于部分事项成员间存在争议或未决议的，可以先记录各自不同意见观点和选向的理由，以供项目总负责人作决策参考！

　　对于新工厂图纸设计完成后，全部成员应作多次反复讨论，这个过程肯定会有图纸优化与修正，建议每个修改后的图纸应该在图纸上注明当时日期，修正的区域在图纸上作简要说明，笔者曾经历过一个局部项目筹建，出现过因为图纸修改几次，旧图纸复印几份成员间新旧都有拿到，再加上定稿的一份与最后一两次讨论修改差异很少，结果实施时相关方拿到的图纸是倒数第二次图样，还好当时现场确认时及时发现未造成不必要重工！操作整个工厂的项目信息量更是大得多，更容易在传递环节出现某些偏差，一定要把相关的标识与信息共享更新的工作做足做实！

　　二、产能规划与成长计划关系到工厂设计建筑面积及设备订购
　　对于产能应基于现有工厂已有客户基础订单状态，同时考量当前经济大环境的新常态现实，在这方面个人参观过多个新工厂案例，最大的普遍共性是“高大上”：

　　高：工厂楼层、设计楼高挺拔壮观；
　　大：圈地面积大，建筑面积大，厂区没有100亩起步都不好意思，建筑面积动则2~3万Ｍ2甚至更大，否则无法成为当地“重要立项项目”；
　　上：办公楼，办公室装修大气，漂亮，上档次。

　　这些外表面子确实第一印象让外界觉得非常大规模，够级别，但实际进入工厂发现其运营里子并不是很匹配，如因布局过于超前，其公共电能源费用成本庞大，因产能与设计规模不匹配造成工序间物流距离远，便利性差，信息流传困难，间接造成人员利用率低，劳动强度大，同时这些高大上全部是前期的投入，再加因设计超前过大后期运营成本无法降低，综合起来一开始就背负上沉重包袱，再加上新工厂磨合期等因素，造成工厂创业困难度加大，若经历二三年时间未实现预期目标，无论是对老板经营和团队前进的信心都有影响。

　　所以个人观点是，我们工厂“面子”工程与健康运营的“里子”之间，可能要更理性地去偏重“里子”，尤其是原来工厂产能与本身规模还是中小型发展阶段的企业(如老工厂本来产能就只在2~3万M2/月之间，销售额也仅在1~2千万/月之间)，产能设计与前期投入应该理性，关注投入与产出比，目标是厂房面积有效利用，物流信息流以“短平快”为基本原则！

　　三、车间布局与空间
　　精益生产强调支持现场，以流程为主导的组织架构和工作方式：对于办公场所规划建议打破以部门别为核心工作方式，组织跨部门综合小组，使用公共办公区域，取代隔间办公室，且办公区域如主管/工程师贴近现场，相关生产运营团队尽可能靠近生产车间！

　　车间区域规划大小及位置关乎未来实际生产过程中的成本和效率，笔者深有体会，当产能不足时我们关停部分单机设备如丝印机、曝光机、烤箱等，如产能只有6~7成，但只要车间在运作其整个工厂能耗通常只有个位百分率影响，因为这些能耗绝大部分在公共设备上，如空压、中央冰水空调系统、抽风系统、集尘系统等。

　　影响一：中央冰水空调主要是几大无尘车间和钻孔车间，无尘室空间预留需要作充分评估(这部分对应工厂产品类型不同，如专注小批量与大量产工厂，多次印刷与单次印刷产品类别区分的等，所以没有绝对统一标准)，基本原则要以生产流动状态来规划生产区域面积，同时还要考虑产量成长预留，建议预留部分如果面积较大应该采用先隔间，公共布管可以先辅设但主机不接的方式，待产能提升再将隔间去除，管道接驳方式！这样可保证无尘室设计级别不被破坏同时前期能耗可控！钻孔车间建议将发热单体冰水机从车间内移去规划在一个隔离区域串联循环方式，既可消除热源消耗同时这样综合起来不需要一台机配一台冰水量的能量，可以省15%左右冰水功率，同时又相当于多了几台可以备用的冰水机(在很多工厂已有实施)。

　　影响二：集尘系统和空压系统能耗主要是管道距离与走势影响最大(转弯的次数与幅度最大损耗)，此部分主要车间与这些系统规划更贴近！
　　影响三：对于抽风系统，如电镀及部分用到药水水平线抽风无论是生产还是停产状态都是要开启状态，所以这部分考量使用变频设施，可减少综合能耗！

　　精益生产强调生产过程连续流，PCB因流程长同时因产品类型影响部分工序前后有分流与合并(如多层板与双面板在钻孔会有合并走至PTH；字符后因表面处理不同又分流至HAL/化金，OSP又直接到成型等)，这个时候我们需要依据本工厂的实际情形，在这些节点上设计必要的超市或缓冲区，进行产品组合和生产节奏调控，减少这种波动对生产影响，所以区域设计上要把这些因素规划出来！而对于一些连续流环节在制品存放区域则应该严格限制！

　　要实现连续流，车间流程设计基础就是直线或整体楼层流程走向呈U形布局，这样移动距离最短，同时车间之间互相确认信息流更便捷，所以专门列一份图纸把过程的物流走向全部标注，这样可以看出那些地方过多出现交叉与迂回的物流路线，甚至出现“孤岛”式的车间！这个时候就是提醒我们应该再思考如何优化与改善！当车间布局完成后相关特别设计事项也要同步关注：如钻机地面特殊要求，一些重型设备车间(如锣机、电镀线等)若规划在二三楼其承重的设计核算等等！

　　四、设施与设备选择及可维护性
　　设施设备选择主要是依据工厂产品类型定位及产能规划，在上文“车间布局与空间”中已列举案例说明，减少对人工依赖目前是一种趋势，同时又能与工厂产品实际相适合是最佳，此部分个人重点提示可维护性方面：PCB工厂流程长，且流程是连贯性，所以牵一发而动全身，设备设施都有一定使用寿命的年限，如何保证后续连续生产时，要对设施设备作维护性大保养或周期性替换而不影响生产是一大课题，尤其是一些公共设备和单机设备部分：如电镀线、SES线、空压机、供药药水的储存桶等。

　　案例分享：某新建工厂楼顶有分别放置冰水机系统、供药药水储存桶、空压机等公共设施，因为新厂这些设施是分步安装的，所以厂商及现场操作人员通常按照大概区域按照顺序摆放好，然后这些设施又有供应管道分别接入车间，但是管道走向，包括这些设施放置没有考量预留好未来替换的位置与转移通道，几年后要更换储存桶和对冰水机头吊装下来作大保养等动作时，发现操作及转移的位置不够，或旧的设施通道被其它设施阻挡，要先移动其它设施让出通道才能动，发生连锁不良反应，工作量及工程量成倍增加，简单的事情变得复杂！

　　工厂道路也一样，好好的道路因某原因要装一排水管经过，某天又要装一个监控线，后天又要过一条电缆线等情况，今天把路破一段，明天又把那段路挖开来；这些都是规划时对未来可维护性考量不足造成浪费，应该在设计时对此部分纳入讨论与策划！

　　工厂的安全与环保问题目前已是提到法律层面的问题，生产必须安全(包含消防安全、劳动作业安全、设施设备安全运行保障)，PCB生产车间消防设施布置，使用材料防火等级(如彩钢板等)，消防通道设计，锅炉房和集尘房危险性车间的安全性要求，一定要聘请专业机构和人员提供设计方案，工厂项目人员也要学习掌握相关知识，并与当地相关负责单位建立事前联络咨询，避免在安全问题上不合规甚至出现无意识的违法行为，为未来工厂运营和竣工验收造成困扰！

　　环保事项同样至关重要，目前有一个现实情况是内地PCB出现比较集中。最近4~5年时间段内，政府官员及当地主管部门对线路板认知还不是很足够，前期为招商政绩等好多问题都好商量或有个别领导特别支持现象，但在环保的设施规划及工程设计要求上要严格与国家和地方的法律法规相符，环评报告对于处理污染物方式及达标标准不能只以能过关为原则，要结合工厂实际进行确认，不要心存侥幸否则后患无穷，毕竟招商政策和领导支持只是某个时间段性，而工厂运营是一个相对长期的过程，必须与国家法律法规对应！

　　新工厂规划设计是一个系统且庞大的工程，应该是一个团队的合作项目，这些工作如果只是其中一两个单独项目的处理，我们可能可以非常好地评估与作出正确合理的决策，但这些工作全部要整合在一起，其又相互影响，细节工作非常多，要面面俱到，取得整体的最优方案是非常不容易的。

　　所以个人认为，在新工厂规划设计上若只是用某一两个业内专家来替代团队智慧并不是理想选择，同时本次议题的提出，笔者只是结合自身看到或经历案例的一些启示，同时结合自己对精益理解的角度谈谈其中一二而已，有相当多内容并没有全部涉及到，期望供业界同仁参考，若部分内容对实绩工作有些许帮助也就满足！