本文探讨电线电缆制造中的材料浪费和管理。其中解释了材料浪费、产生废物过多和材料管理低效将如何影响利润。
还重点介绍了控制材料浪费的示例，助力读者能够发现在生产工艺中实现改进的机会。
本文重点探讨了软件如何协助管理材料和减少材料浪费，包括：
- 什么是材料浪费？
- 如何控制材料浪费。
- 如何减少材料浪费。
- 技术如何协助减少浪费。
材料浪费就是白扔钱
材料浪费就是白扔钱，这点显而易见，也是本文开篇要强调的重要观点。具体来说，原材料成本通常要占线缆产品售价的 70% 至 80%。但在线缆公司，财务部门可能与评估材料浪费程度的业务部门彼此分立。
浪费可能隐藏于：
- 超标的设计
- 低效的采购
- 交付给客户的线缆过大或过长
可见的浪费，即最终被丢弃到废料桶中的材料，对所有人来说都是显而易见的。即使显而易见，如果不考虑对废料进行分类和分离以提升废料价值或促进废料回收，则仍可能产生隐性成本。
在决定或影响材料消耗量和材料类型的每个决策点，都必须评估材料成本因素。
什么是材料浪费？
材料浪费是指超过满足客户最低要求所需，而额外消耗的材料的成本。材料浪费可能有以下几种情况：
- 过度设计线缆，导致提供物理性能的物理参数超过客户的要求和/或规格。
- 选择性能和成本过高的原材料，远远超过了满足客户要求所需。
- 生产的整根或部分线缆的规格超过了最低设计要求，如厚度、直径和重量。
- 由于原材料、半成品和成品长度的管理不善导致产生废料。
- 生产不合格产品，无法通过质量控制而产生废料。
- 因生产转令低效和不必要的切换而产生废料。
- 可以回收材料时未回收材料（注意：这仅能回收浪费的部分材料成本，最初产生浪费的时间成本仍无法回收）。
- 未能有效地管理废物流，产生不必要的材料污染，降低废弃物的价值。
- 未以合适价格销售废弃物。
如果某种指定材料的实际成本高于成本计算时的假设值，这种材料价格差异不视为浪费。一些商业合同会考虑金属等材料的材料价差。非金属材料（例如聚合物）的成本可能偶尔会根据石油价格进行调整。
如何控制材料浪费？
若要控制某事，必须进行测量，然后进行分析，最后才需要采取行动。为了达到理想效果，必须在尽可能接近原材料的转换或使用步骤时采取行动。
需要从以下几个方面考虑线缆业务的价值链：
- 了解客户的要求。
- 将需求转化为设计。
- 进行成本计算。
- 按设计制造线缆。
- 在指定轴具上用指定包装向客户交付商定长度的线缆。
- 管理成本。
客户需求和线缆设计
客户可能会引用特定国家或国际标准，也可能会提出额外的要求，设计师必须遵守这些标准。标准通常根据构成线缆的不同组件的标称规格制定。然后人们会使用多年来确定的标准几何公式计算线缆组件的尺寸、体积和重量。
设计师必须确认最终设计符合用途。最后，依据组件的尺寸图和每单位长度的标准重量以及原材料的重量和长度（如果相关），制作组件的横截面图或 3D 演示图。然后可以计算每单位长度的成本。
在设计线缆时，如果能充分利用内部工艺能力，则公司将有机会获得竞争优势。比如说，如果一家公司能出色地统计并控制工艺流程，就会知道需要使用多少材料才能实现特定物理、电气或光学参数，并且可以根据相应的理论最小值进行设计。
线缆设计师可能会用不同的方式解释规格，可能以不同方式利用公式，因此也可能产生不必要的设计变量。不同的原材料（如卷料）尺寸、子组件（如绝缘芯）尺寸，以及不同聚合物（如不同的 PVC 等级）的使用，都会产生多种变量，这些变量又会增加复杂性和多样性，这可能会在业务中产生浪费。
无论是单工厂还是多工厂，都应明确规定企业的线缆设计政策，并将线缆设计保存在数据库中。标准原材料和子组件应储存在数据库中，并与公司的企业资源规划 (ERP) 系统共享。
成本计算
线缆企业需要根据最新的原材料成本或已知的未来成本变化来计算成本。线缆原材料的价格会随着大宗商品的价格上下波动，有时会通过合同条款来约定如何处理这些变化。面对这些变化，线缆企业可以选择提高价格来转嫁成本，也可以选择保持价格不变。如何决策要取决于公司政策。
成本计算通常也包含废料的允许量。这通常通过历年经验得出，并且以百分比的形式表示，例如 2%。企业知道无论线缆的标准重量是多少，都要额外增加 2% 的废料允许量，因为从历史经验看，如果用地磅称下废料桶中废料的总重量，就会发现其在所采购材料中就占这个比例。
此外，根据质量平衡计算，可能还有额外的过度使用允许量（有时称为“添头”）或合理损耗。质量平衡会比对采购的原材料数量与出售的成品线缆数量，再加上动态变化的半成品和成品库存量。
按设计制造线缆
设计参数通过作业卡、规格表传达给生产和质量控制人员，如果企业具备相应能力，也可以通过业务和制造执行系统 (MES) 以电子方式传达。此外，还可通过与 PLC 集成，将线缆设计标准和工艺设置值直接通信下载至加工机械。
主管和操作员经常要负责选择原材料和半成品，投入到制造工艺中。例如，他们可能会根据指令，从库存中提取特定轴具和批次，或者如果使用看板，会从任意数量的备选材料中选择一个。
还可能通过条形码确认选择指定的原材料和子组件，以提供可追溯性和减少甚至避免出错。
操作员按照正确的材料和工艺设置，将机器设置完毕。有些机器在设计上存在固有浪费。这是工艺设计和成本计算中允许的已知数量或长度，例如 10 米。在遵守良好规范的前提下，熟练的操作员在操作时产生的浪费应低于成本计算，且不应产生过多浪费。在工艺间废料桶中，浪费显而易见：丢弃的短料、用尽的线轴、称重并扔入废料桶的挤出头废料，或者在最终卷绕和测试阶段产生的下脚料。
大多数生产线上都有某种测量仪表，例如直径、偏心、火花检测器和电容计。这些仪表可能纯粹用于测量，也可能会向机器控制器反馈信号，从而调整工艺参数以达到目标尺寸。若没有自动反馈，操作员必须更加警惕，并在需要时进行调整。
仪表可与记录仪连接，运行时即可记录数据。这可产生统计数据，例如平均值和标准差，以及超出公差的数据，例如壁过薄或直径过小或过大。无论数据记录如何完成，都应保存每个子组件和每个成品线轴的质量记录。超出规格的材料需要质量控制部门进行审核，以确认决断是否正确。不合格的产品可能成为废料，也可能返工。为减少甚至避免重复不正确的工艺，此类返工可能需要剥离外层并重新进行卷绕作业，这很耗时，而且代价高昂，可能还会导致长度变短。总之，返工是一项昂贵的隐性成本。
线缆制造可使用统计分析方法。这可以更好地了解工艺能力并有机会通过设计产生微小节约，从而提高材料利用率和竞争力。
按约定的长度或客户订购的长度发货
管理长度是优化材料使用的一个非常重要的方面。随着生产过程的推进，线缆会越来越长，轴具也越来越大。因此促使生产的成品线缆的长度尽可能接近客户要求的或产品目录中所列的长度，是节约材料的一个重要因素。例如，如果一根 500 米长的线缆的多余量达到了罕见的 20 米，那么这个客户订单的潜在损耗将达到 4%。
对于从现货线缆中切割出指定长度的企业，管理轴具库存以减少浪费至关重要。知道轴具上实际剩余的线缆长度并以尽可能短的长度履行客户订单，也可减少浪费。
管理浪费
管理浪费的最简单方式是从一开始就不要产生浪费！但是，浪费很难避免。回收工厂中的废弃物可减少浪费对材料成本的影响。常用的方法是将挤出机头的废料重新造粒，并将其重新送入挤出机。例如，可将聚乙烯护套脱机重新造粒之后再利用，或者通过将聚合物与黑色母料混合进行重新复合，以生产用于铠装的垫层。
分离不同的废物流，例如，将与铜有关的废弃物与铝或钢分开，或将聚合物或不良导体废弃物分开，可以提高废弃物的价值。废弃物管理不善可造成总销售产值损失 0.5% 至 2%，这直接影响净利润。
如何尽可能减少材料浪费？
具有良好工艺能力和控制水平的工厂可以将设计维持在公差下限，以尽可能减少浪费。操作员必须确认其在公差范围内进行加工，并尽可能保持在底部四分位数范围内。他们必须谨慎使用指定的材料，只有当工艺完全准备好时才开始加工材料。应采取必要措施避免制造不合格产品，如果存在任何不确定性，应寻求帮助和建议。主管则应重点专注于质量和浪费，其次才是生产率和交付绩效，质量不佳会毁掉相关其他衡量指标。
企业应该知道有关材料浪费的数量、来源及其成本。应该定期开展项目来纠正常见的原因，并确认能否取得切实的成效，尽可能消除这些原因。
很多公司经常忽视一件事情，那就是对公司的产品和竞争对手的产品进行逆向工程。剖开线缆，比较不同的结构层，评估设计或制造方面的差异，可提供有价值的情报。设计、材料和工艺都在不断变化，将相关数据放入历史数据库，并进行对比，可提供短期改进建议，并发现竞争对手样品中的有关变化。
影响质量和浪费的参数有很多，影响业务职能部门浪费的业务流程也有很多。因此，使用企业层级的系统和数据库管理数据几乎是大型工厂和企业的必要条件。在整个公司共享数据，并以标准方式使用数据，可以为提升质量建立基础。这些数据为减少和控制浪费的长期策略建立了基础。在使用系统选择、消耗和转换原材料和半成品时提供反馈回路，可减少出错的机会并纠正使用中的偏差。而独立的质量控制和统计则可实现必要的控制，并提供信息以实现有针对性的改进。
确认相关员工知道不同废物流的价值并予以加强，这应该是管理团队的关键活动之一。这是他们可拉动以维持和提高利润率的主要杠杆之一。
技术能否助力减少浪费？
CableMES 专为线缆行业设计，利用先进的 AVEVA 系统平台的支持，带来可靠且灵活的技术，并利用其强大的 Historian 工具收集有关工艺数据。
用户可以将这些数据与生产特定长度的线缆所采用的工艺和质量警报相关联，以确定趋势并提供长期改进建议。Historian 和 CableMES 都提供大量报告，让管理层能够从战略角度看待业务并深入了解相关事件的原因。
除了减少浪费，CableMES 还能通过自动化报告、准确的数据处理和签核，更高效地利用现有员工的时间，从而降低成本。
通过不合格警报降低废料成本
试想一下，如果发现产品不合格的时候为时已晚，会产生多大的代价。首先，整个线轴都报废的代价已经很大。再加上重新安排运输以及将机器和操作员投入第二次运行的费用，这会让成本呈指数级上升。CableMES 预警系统可以在生产工艺的早期阶段发出警告。
质量计划
随着竞争加剧，利润率已经很微薄，因此对线缆企业来说，无论是返工导致的销售成本增加，还是延迟交货导致的罚款，都是难以承受的。如果没有 MES，生产团队想预先发现不合格问题可能存在困难，等他们意识到问题时，往往已经到了后道工艺流程，有时甚至在产品离开工厂之后才发现问题。
结合不合格警报，CableMES 的在制品 (WIP) 优先级排定能力可让工厂将精力集中在时间紧迫的高附加值产品的生产上，轻松识别产能瓶颈、设备运维滞后、未充分利用的资源和隐藏的潜在产能。CableMES 还可助力确认相关轮班的权责明确，并实现连续交接。
从 CableMES 获得的质量好处有：
- 通过 CableBuilder Enterprise 自动生成质量计划
- 不合格产品的完全可追溯性
- 质量记录自动化
- 实时警报和历史趋势
- 相关轮班的权责明确
优化资源管理
订购过多存货会带来储存和现金流问题；订购过少又会有库存不足和违背客户交付承诺的风险。有了 CableMES，就能知道生产特定产品需要哪些材料。
使用条形码扫描仪扫描要使用的有关材料，确认机器的进料与物料清单 (BOM) 中的是否一致，使产品能够尽可能快速高效地完成生产，同时充分利用劳动力和机器。
CableMES 的实时库存盘点也非常具有吸引力，结合对材料消耗和机器速度的理论与实际分析，可让生产团队获得制定产生计划所需的有效信息。
总结
管理浪费很简单的方式是从一开始就不要产生浪费。材料浪费是指消耗的材料的成本超过满足客户最低要求所需。
线缆制造中，浪费导致的额外成本很难避免。但是，必须实施适当的系统、工艺和程序，以尽量减少这种浪费，并更有效地管理材料。
要确认设计和成本计算过程准确，需要多方面了解客户的设计要求和规格并向下传达。超标的设计和后续的低效采购将增加不必要的成本。例如，尺寸过大或过长的产品废料会产生显而易见的浪费 然而，在回收之前如果不对废弃物的分类和分离程序进行管理和复核，所产生的隐性成本也不容忽视。
测量和分析所有生产要素有助于监控材料的使用情况，并确定需要改进的地方。
各个部门之间的有效沟通可助力确认在每个阶段都遵守设计参数，测量仪表可协助调节参数以实现目标尺寸，从而助力提升准确性。
仔细管理长度可节省材料。例如，成品线缆的长度应尽可能接近客户要求或产品目录中标示的长度。
关键要点
- 必须在每个产品制造环节评估材料成本。一定要确定要消耗的材料量和类型，并根据情况对其施加影响。
- 实施有效的测量和分析程序以控制浪费，这有助于确定需要采取什么行动。行动需要在尽可能接近转换或原材料使用的时刻实施，以助力提高有效性。
- 必须仔细考虑整个价值链。
- 了解客户的要求并保证后续设计遵循指定标准。
- 充分利用内部工艺能力，例如出色的工艺统计和控制水平，可更清晰地了解需要什么材料以及所需的数量。
- 应该为公司定义明确的线缆设计政策并保存在中央数据库中，以防止不必要的设计偏离，例如对规格的不同解读以及对公式的不同应用。
- 确认使用最新的原材料成本进行成本计算。
- 在进行成本计算时，要包含废料的允许量。
- 确认生产和质量控制员工之间进行明确的沟通。
- 运用统计分析方法来助力充分了解工艺能力。
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