半导体企业项目运用丰田生产方式的成果

　　第四章 项目及成果

　　4.1 三项资金项目

　　本章介绍 Z 公司在导入和发展 TPS 的过程中实施的项目，尝试通过项目和取得的成果方面体现导入的目的和所达到的成效，首先是三项资金项目。

　　三项资金是指企业在运营过程中，生产所必须的原材料资金、在产品资金(包括在产品和自制半成品)和产成品资金三项。三项资金项目是指针对这三项资金，考核其周转率和实际周转天数，以量化的方式考察企业在运营过程中的产品和资金流速。Z公司将三项资金项目分为制造类和财务类两种，其区别如表4-1 所示：

　　

　　在本章中，将从制造领域出发以制造类三项资金项目为代表做介绍。

　　推动三项资金项目将从如下几个方面起到显着的作用：

　　1) 量化企业生产运营的状况。

　　2) 按照加工程序的不同，将不同阶段的产品区分开来，分段化将更有利于问题的暴露和解决。

　　3) 得到的量化指标可与同行先进企业做对比，获知不足和改进的方向。

　　4) 可作为 TPS 导入后经营指标方面的阶段化考核使用。

　　三项资金项目的计算逻辑：

　　原材料周转率=本期消耗原材料数量(成本)/期末库存原材料数量(成本)；原材料周转天数=本期累计工作天数/原材料周转率；在产品周转率=本期入库成品数量(成本)/期末在产品数量(成本)；在产品周转天数=本期累计工作天数/在产品周转率；产成品周转率=本期销售成品数量(成本)/期末库存成品数量(成本)；产成品周转天数=本期累计工作天数/产成品周转率；三项汇总周转率=本期销售总数量(成本)/期末三项汇总数量(成本)；三项汇总周转天数=本期累计工作天数/三项汇总周转率。

　　以上即为三项资金项目中各主要量化指标的计算逻辑，其中原材料、在产品和产成品的周转率分别代表了其在约定时间内的周转频率，当期三者的频率相近乃至相同时，即代表着企业内部生产制造环节达到了同期和适时化生产。当其中任一环节显着高于或低于另两项数值时，如产成品周转率显着低于原材料与在产品周转率时，此时产成品周转天数高于另两者，说明企业的销售工作在减缓，预订达成发出的订单未能完成并且制造系统内未能及时获知市场订单信息或者获知信息后未按照无订单不生产的拉动式原则运行。而三项汇总周转率表明了在一定时期内(通常为一季度或者一年)企业制造体系整体的运转情况并换算成周转天数以期与同行先进企业对比，如 Z 公司的高压硅堆产品在 2009 年的制造体系三项资金汇总周转天数为 97 天，高于同行先进企业的 60 天平均线，这样量化指标的落后，可作为高层制定战略和中层制定下一阶段项目管理主抓方向的依据。

　　依据三项资金不同的属性和在生产流程中不同的次序，可针对性的采取措施以调节周转率，进而达到平衡周转天数，缩短生产周期和实现同步平衡化生产的目的，针对原材料成本方面，可采用的措施为：

　　1) 在不变更原材料品质与使用价值的前提下，增加供应商，合理配置各供应商之间的采购比例，降低采购成本同时规避单一供应商风险。

　　2) 根据产品种类的不同，制定原材料的标准库存并随时修订，避免原材料超采现象的发生，降低原材料成本。

　　3) 修订 BOM 表，根据修订的 BOM 表进行发料操作，减少制程浪费。

　　4) 通过技术突破，解决昂贵原材料耗用的问题，使用可替代品进行生产制造，降低如硅片等原材料的占压资金。

　　针对原材料循环周期方面，可采取如下措施：

　　1) 管理供货商供应品质，建立供应商评价体系并纳入 MRP 系统，保证材料初次到货时品质稳定，并严格执行退货管理程序，未通过入厂检验品则不确认收货信息和不接收发货发票。

　　2) 规范材料图纸，实现电子化标准化采购，杜绝频繁变更带来的周期、品质波动。

　　针对在产品和自制半成品(即可自用和零售的芯片和特种硅堆等)的占压资金和周转周期，可采用如下措施：

　　1) 严格执行拉动式生产，使前道工序在未见到后道需求前，不得生产，避免进一步产生的过多制造和制程积压。

　　2) 通过技术改善，降低制程间不良率，使得制程间不良品和报废品的占压资金降低，并且通过测算，以可接受价格销售处理制程间不良品。

　　3) 制定并不断修订完善安全库存，对于管芯类自制半成品采用制程节点管制的办法，纳入安全库存管理，降低超量管芯生产造成的浪费。

　　针对产成品的占压资金和周转周期，可采用如下措施：

　　1) 市场销售工作做细致做到实处，确定的订单(包括数量和含 lead time的交期)方可接受并纳入排期，对于预测订单不予接受，避免制造无法销售的成品。

　　2) 对于积压的成品，鉴于半导体器件产品的可替代性，对于新接收的订单，使用先进先出的原则，将质保期内的合格成品予以优先销售，在库存值高于标准值之前，对于可替代产品制造不予生产。

　　3) 对于使用 VMI 方式管理库存的客户，沟通并确定其 VMI 可控值并尽量降低其要求的控制值或缩短其回款期，以控制实际已出库但未形成回款的产成品资金占压，并进而缩短回款周期。

　　在使用了以上措施之后，Z 公司在 2010 年的三项资金汇总周转周期由 144天降低至 111 天，降幅达到 22.9%，其中高压硅堆产品由 91 天降低至 67 天，达同行平均水平，有效的缓解了企业资金流窘迫的局面并且通过三项资金项目，也确定 TPS 导入后实际经营指标改善的明确信息，增强了企业对导入 TPS 的信心，资金占压变动和资金周转天数变动如图 4-1 和图 4-2 所示：

　

　　4.2 5 率项目

　　Z 公司在导入 TPS 四年后，参考日方顾问的意见并根据企业自身的特点和实际情况，推动了 5 率项目进行，将 5 率作为企业整体业务运营的主要考核指标和TPS 导入的经营评价指标。

　　5 率是指 1)劳动生产率 2)人工费用率 3)设备产能嫁动率 4)有效工时率 5)设备完好率。其中，劳动生产率和人工费用率用于宏观规划和控制；设备产能嫁动率、有效工时率和设备完好率是微观的分析和持续改进的良好工具。

　　4.2.1 劳动生产率

　　劳动生产率是指平均每一名员工在单位时间内的产品生产量。是衡量人均创造多少经营结果和考核组织经济活动的重要指标，是组织生产技术水平、经营管理水平、职工技术熟练程度和劳动积极性的综合表现。

　　对于制造体系来说，其计算方式为：劳动生产率=当期合格产量/当期平均员工数*100%，平均员工数=(期初员工数+期末员工数)/2，对企业层面来讲，其计算即将产量核算换算为销售收入即可。

　　4.2.2 人工费用率

　　人工费用率是指在一定时期内企业生产和销售的总价值中用于支付人工成本的比例。是衡量人工费用与经营结果之间的联系的一个指标，其中经营结果的表示可以有种，在企业层面使用营业收入、利润和回款等财务指标，在制造层面可以由产出作为来衡量。

　　而人工成本是指所有用于支付员工薪酬和福利的成本，例如各种形式工资（含奖金、津贴，部门经费）、5 险 1 金和工会会费。

　　人工费用的去向，人工费用在成本模型中存在于成本和费用的各块如图 4-3所示：

　

　　一般情况下，直接人员的工资、福利等成本直接分摊在生产成本内；间接人员直接分摊在各项费用内，例如，高管工资和福利分摊在行政管理费用内，技术研发人员工资和福利分摊在研究开发费用内，销售人员工资和福利分摊在营业费用内。燃动费和企业管理费用中包含动力部门和后勤保障人员的人工费用。

　　人工费用/经营结果即为人工费用率，不同的形式的经营结果表示不同意义：

　　

　　4.2.3 设备产能嫁动率

　　即设备总和效率(OEE，Overall Equipment Effectiveness)，Z 公司将其译作设备产能稼动率，是指一台机器设备实际生产数量与理论生产数量的比值，它由时间稼动率(Availability time)，设备性能稼动率(Performance)以及良品率(Quality)三个关键要素组成。指在一定时期内设备产出的合格产品与理论产能的比值，反映设备实现产能的状况。

　　从定义可知，衡量一台设备的整体绩效需从三个方面进行，其逻辑模型如图4-4 所示：

　

　　设备产能稼动率计算公式为：OEE=时间稼动率×性能稼动率×良品率。

　　其中时间稼动率是指负荷时间(设备必须稼动的时间)与实际稼动时间的比例，其计算方式为：时间稼动率=(负荷时间-停止时间)/负荷时间*100%。

　　性能稼动率=速度稼动率*净稼动率，其中速度稼动率意味着设备的速度之差，是指设备理论的能力与实际速度运行的能力的比值，计算方式为：速度稼动率=标准周期时间/实际周期时间*100%。而净稼动率是指在一定周期时间内，设备是否以理论的速度运行，其计算方式为：净稼动率=(加工数量*实际周期时间)/(负荷时间-停止时间)*100%。

　　良品率是指每道工序加工完成后，产出合格数量与本工序加工前投入数量的比值。其计算公式为：良品率=(加工数量-不合格数量)/加工数量*100%。

　　4.2.4 有效工时率

　　有效工时率是设备运行状况的一个表达方式，表示在设备全时间运转的状态下，实际产出与理论产出的比例。逆向思考时，也表示在设备全时间运转的状态下，生产一定数量产品的理论时间与实际时间的比例。Z 公司的有效工时率计算时统计日历总工时，因此包含但不限于 OEE 中的性能稼动率，同时分解出的次级指标还有工时损耗率和设备维修率。

　　其计算公式为：

　　

　　4.2.5 设备完好率

　　设备完好率表示设备完好的时间占用总时间的比例，是设备在时间稼动率(Availability time)下再分解的指标，用以反映设备的技术状况。

　　其计算方式为：设备完好率=(总工时-维修工时-待修工时-维护保养工时)/日历总工时*100%。

　　4.2.6 5 率的影响因素及改善措施

　　5 率统计计算中，各项分别受多种因素的影响和制约，分析其影响因素并针对性的提出措施可以获知较差表现的方面并有效提高 5 率表现水准。

　　影响劳动生产率的因素：

　　A. 员工的平均熟练程度。员工的平均熟练程度越高，劳动生产率就越高。员工的平均熟练程度不仅指劳动实际操作技术，而且也包括员工接受新的生产技术手段，适应新的工艺流程的能力。

　　B. 科学技术的发展程度。科学技术越是发展，而且越是被广泛地运用于生产过程，劳动生产率也就越高。

　　C. 生产过程的组织和管理。主要包括生产过程中员工的分工、协作和劳动组合，以及与此相适应的工艺规程和经济管理方式。

　　D. 生产资料的规模和效能。主要指劳动工具有效使用的程度，对原材料和动力燃料等利用的程度。

　　E. 自然条件。主要包括与社 会生产有关的地质状态、资源分布、矿产品位、气候条件和土壤肥沃程度等。

　　影响人工费用率的因素：

　　A. 单位人工成本的上升，包括基本工资和新《劳动法》颁布后保险费用等公司人工成本支出的上升。

　　B. 生产的组织和管理，是否有效利用了人工工时和多能工的分工，以及富裕人工的少人化推进程度。

　　影响设备产能利用率、有效工时率和设备完好率的因素：

　　A. 设备的维护保养情况，即在导入 TPS 后是否推动 TPM 进程的考量之一。

　　B. 设备的技术改进情况，通过设备改造升级以提高使用效率和实用性。

　　C. 设备维修保全人员的工作业绩及个人业务素质。

　　D.设备的整体布局，设备与生产批次之间的匹配性等 IE 项目的推动。

　　分析了影响 5 率的因素之后，可针对性的提出对 5 率的改善措施，其可行的改善措施为：针对劳动生产率，1)增加员工培训，提高员工的多能工化和少人化项目的进展。2)明确劳动分工和岗位定义，将直接人员分组，组再分岗，便与管理、培训和考核。3)根据不同的设备和过程，衡量绩效的单位不尽相同，有的用 Lot 表示比较合适，有的用 Pcs 表示比较合适，有的则用 Batch 表示比较合适。

　　对于计件考核难以推动的岗位在前面做到位后，亦不可将绝对数值作为绩效考核的依据，仅仅作为评分打分的部分依据，要想更好的进行考核，小整体的劳动生产率应被纳入工资考核中，对于这种单人计件难以衡量的岗位最好的测量方法就是班组产出。

　　

　　如图 4-5 所示，人工费用和利润是两个极，人工费用的增加，势必造成企业利润的减少，所以人工费用必须有效控制，针对人工费用率，可用措施为：

　　1)设立基金制度，即人工费用基金，以降低市场波动和意外情况对员工薪酬和福利的影响；
　　
　　2)设立预测制度，即部门应该按周期预测当年的经营情况，当市场情况转向恶劣同时，弹性的执行人工费用基准，以保证当年的人工费用率达到目标。

　　3)设立奖金制度，部门应该常设几个奖金，以刺激营收增加和降成本活动。

　　针对设备相关的 3 率，从提高实际运行时间和降低理论运行时间两方面入手，其可用措施为：从提高设备实际运转时间层面，1)提高员工操作熟练度，使人机配合能力上升，降低因人为因素造成的异常停机的发生 2)提高员工的操作效率 3)对工装夹具进行改革，缩短生产线换线时间，提高设备实际运行时间，这在前面 5S 中的快速换线时已做过说明。

　　从降低设备理论运行时间层面，1)通过计划控制对产品组合进行优化，使设备机台能够同时同步被充分使用 2)通过工程变更对生产条件进行优化，如对测试一贯机加装奈印前氢气燃烧装置以确保在饱和湿度情况下设备依然能正常运行。3)通过工程变更实现设备性能的改良，如对碱腐蚀操作台进行改善后，使用沸腾的碱液进行清洗后，是微堆封装整体良率提升 5 个百分点。

　　5 率项目对企业影响是全方位的，其前两率为宏观指标，反应企业的整体运行情况，后三率是细化指标，针对企业制造部分最易出状况和隐藏问题最多的设备机台以及人机匹配方面，因此推动 5 率项目可以从下到上的改善企业的运行水平和改善企业经营情况，并且 5 率项目中多数都需要 TPS 的导入和推动方能进行改善和提高，如人力方面的多能工化和少人化，如设备方面的快速换线和平衡化生产等，Z 公司在导入 TPS 初见成效的第四年开始推动 5 率项目的考核，使得功率产品的劳动生产率提升至 60 万元/人，达到国际先进企业 Infineon 的 1/3，并超过国内同行企业如华微的 49.5 万元/人和方正的 42.8 万元/人。同时，功率产品的人工费用率由建线初期时的 52.4%降至 10.10%，低于 Infineon 的 15%、华微的 12.17%和方正的 18%。逼近于台湾半导体产业 7%人工费用率的均线，指标的改善是推动 TPS 的直观成效，也同样增强了企业的竞争力和推动的决心。

　　4.3 发料

　　发料是指物料由物料管理部门或仓储单位根据生产计划，将仓库储存的物料，直接向制造部门生产现场发放的现象。

　　Z 公司推动发料项目是在导入 TPS 诸技法中的流水线化和平衡化生产时进行的，同时由于行业性质和企业实际的不同，在推动拉动式生产和看板方式时，虽然进行了创新式的吸收和推广，但使用随工单和 runcard 仍不能完全解决过量生产和产生制程间积压造成浪费的问题，因此发料项目是一种从上而下推动的管理变革，是对自下而上的拉动式生产的在 Z 公司推动过程中的有益补充。

　　发料从发放方式和核算方式的不同，可分为限额发料和反冲发料，其分别的定义为：限额发料亦称定额发料，是由企业计划部门根据生产计划和材料消耗定额，事先为各车间的产品规定领用材料的数额，仓库即在规定的数额内对车间、部门发料，超过规定数额以后，除非另经批准，仓库就不再发料。限额发料是控制制造使用的材料成本、保证生产计划按日完成的一种管理形式。

　　反冲发料是指因包装或单位使用量的原因，造成无法严格按照 BOM 投料时，在系统中设置一个逻辑上的反冲仓库，将物料投料一定数量到这个仓库中，然后在生产完工确认的时候根据 BOM 标准用量来反冲消耗，差异在月末进行处理。典型的便如机械组装工序使用的螺丝、螺母，组立烧结工序使用的引线和框架等。

　　发料的作业流程如图 4-6 所示：

　

　　Z 公司在实际发料过程中使用的发料单据如图 4-7 所示：

　

　　单据中各项目的计算逻辑为发料单的左侧首先是标准物耗部分，来自于 BOM 表中的设定值，是整张发料单的数据来源基础和核算标称值。

　　发料记录是每日记录的流水帐，是库管的更改库存记账卡的凭证和录入凭证，同时是月末盘点时库管与制造对账凭证，累计全月即形成全月的物料发放统计。

　　退料分为实物退库和逻辑上存在的反冲仓库的结余退库两种，实际操作中均是假退库处理，即库房并不真的见到退回的货物，但数量回到仓库进行盘点，即现场消灭盈余物料，据此，仓库可以给出单月物料的实耗表，生管可根据实耗做计划和成本浪费分析，财务可根据实耗表进行财务核算和成本利润分配。

　　将发料与传统的制造部门领料作业相比，进行比对分析后做图 4-8 可得：

　

　　Z 公司将发料项目作为导入和推动 TPS 的有益补充，在控制在制品数量，过度加工以及消灭制程间浪费上效果明显，但同时发料对现场管理人员的管控水平，对设备机台的连续正常运转以及对仓库人员均提出了较高的要求。

　　4.4 OEM 微堆改善项目

　　OEM 微堆项目是 Z 公司在导入 TPS 过程中，与日本 SanKen 株式会社合作为其代工 OEM 产品，由 Z 公司主导、日方顾问现场督导并提出技术改善意见的工程改善项目。

　　首先介绍项目产生的背景和概况，SanKen 株式会社是半导体器件领域的世界着名企业，长期以来一直负担着松下、夏普等日系企业的供货。伴随着日本本土经济走势的低迷和中国大陆半导体产业的成熟和较低的运营成本，在器件领域尤其是高压器件领域，日方企业相对于国内企业的比较优势已不明显，在这种背景条件下，SanKen 株式会社继续负担松下等日系企业的器件产品供货变得愈加困难，在详细考察了中国大陆数家半导体企业后，决定与 Z 公司合作，从代工OEM 特定型号的产品入手，将产线和产品通过 3～5 年的时间逐步过渡到中国大陆生产，从开始的贴牌逐步演化为全部转移给 Z 公司，由 Z 公司负责日系企业的供货工作，SanKen 株式会社将在项目成功达成后，逐步退出高压器件市场以收缩产品线，保障企业运转的顺畅和灵活。

　　合作采用的方式是 SanKen 由日本本土发出已完成的 chip，Z 公司收到后，从组立烧结开始，一直为其代工至测试包装完毕，发回 SanKen 本社进行最终抽检后供货，其 OEM 流程如图 4-9 所示：

　

　　因 SanKen 的客户以日系企业为主，且在日本本土时，形成了以客户为圆心的供货商同心圈，因此其供应上大多采取 no or short lead time 的方式运行，即整个供应链同心圈内的企业，无论是核心厂还是外圈协力厂均以同一步调和频率进行生产和供货，对彼此的依存度非常高。Z 公司从 OEM 开始即面临着非常沉重的交期压力，并且由于众所周知的原因，Z 公司 OEM 品的品质在开始阶段无法等同于 SanKen 自制产品，因此也数次在松下的库房发生了退货情况。

　　此时 Z 公司推进 TPS 已有一定的成效，处在进一步夯实基础和加快改善的阶段，并且 OEM 产线是从原自产微堆产线中独立出的一条，其工艺水平和设备状况等同于在用自产微堆产线，基于以上情况和背景，SanKen 株式会社决定帮助 Z公司进行工程改善项目，以解决 OEM 产线瓶颈工序的产能达成和良率低迷的问题。

　　明确瓶颈工序的存在和良率问题后，经过日方顾问和 Z 公司工程技术人员的共同努力，确定了瓶颈工序为组立烧结工序和测试打印工序，组立工序使用的组装工具和夹具为全手工操作，易造成对烧结后 chip 的破坏进而损失良率，同时也因手工操作，其效率较低，限制了其作为头道工序的投料的进度。测试打印工序使用光固油墨进行奈印操作，但由于国内产塑封料含蜡较高的问题，导致奈印后产品的油墨印字不牢固，在松下发生过奈印脱落的严重不良，因此存在着质量隐患和制约了测试一贯机的提速，限制了产品的流速。

　　良率低迷的问题经确认，主要为图 4-10 中两个原因造成：

　

　　由图 4-10 可知，影响良率的主要为碱腐蚀清洗工序(包括沾污离子去除不彻底和清洗过程中使用超声波不当造成焊料破损)和组立烧结工序(手工操作造成焊料操作过程中倒沿，破损进而影响良率)。图 4-11 为碱腐蚀清洗工序流程：

　

　　经反复试验后，确定超声频率与清洗对象之间的关系如图 4-12 所示：

　　

　　除更改超声波频率外，在碱腐蚀工序还采取了其他措施一并加强了沾污离子的去除能力并减小了清洗过程对 chip 本身的损伤，如图 4-13 所示：

　　

　　采用了上述改善措施之后，OEM 品的产品良率由改善前的 70%上升至 88%，同时 Z 公司应用从中获得的经验和知识应用于自产微堆产品上，将自产产品良率由改善前的 90%提升至 95%以上，品质的提升使得产品的可用性和可信赖性达到了国际先进水准，为 OEM 工作扫清了障碍。

　　除良率问题外，针对组立工序手工操作带来的产能瓶颈问题，Z 公司使用了新增工装夹具的方法替代人工作业，解决人工效率低下的问题，如图 4-14 所示：

　　

　　针对测试奈印工序的产能瓶颈和奈印不良带来的质量隐患，Z 公司会同日方顾问对设备机台进行了全方位的诊断，判定其问题如图 4-15 所示：

　　

　　由图 4-15 可知，测试一贯机主要存在的问题是:1)机器故障率高，待机时间长2)产品机损严重 3)设备结构缺陷限制了速度的提升 4)现行印字结构影响了印字效果，产生不良品。针对这些问题，提出的解决措施整体概览为图 4-16 所示：

　　

　　针对奈印不良的问题，鉴于塑封料无法进行变更，其含蜡量较高，且通过电镀工序难以去除，因此引入氢气燃烧作业，对奈印前的塑封体进行喷燃，对蜡质加热进而去除蜡层，同时预热后的塑封体在奈印时会清晰牢固，如图 4-17 所示：

　　

　　对于制约测试机提速的高压测试仓，进行结构改造，增大轮径以增加测试点位和剔除工位，提高测试可靠性。并同时减少惰性气体 SF6的使用，改用干燥压缩空气直接点喷的方式保护测试环境以降低成本，去除传动链转弯减少卡料现象的发生，为测试机提速做好准备，如图 4-18 所示：

　

　　采用以上措施后，测试一贯机速度由原 210pcs/min 提升至 250pcs/min 并且消除了奈印脱落等不良，仅此一项，为 Z 公司节约了生产成本 10 万元。

　　以上，即为 Z 公司导入 TPS 后施行的各种指标考核项目以及为了配合生产所需进行的工程改善项目。以上的项目只有一个目的，即为了更好的评价 TPS 导入的成效并且配合TPS的推动，使得TPS能够在Z公司落地进而发挥其应有的作用，使 Z 公司能够在激烈的市场竞争中获得领先优势。

　　通过这些项目也可知，TPS 的推动并不是孤立的，它必须要有合适的评价体系和明确的评价指标，以确定其推动的效果和为下一步发展指明方向；并且 TPS的推动伴随着人员素质的提升(问题的确认，解决问题的能力以及设备改造的能力等)和设备的升级优化，作为一个整体工程，需要从宏观上进行好规划，以整体方式运动要好于零散的进行。