“单件流”生产方式在实木家具企业的应用研究

张寰宇

摘 要：以精益生產管理思想为基础，以“单件流”生产方式为手段，设计单件流生产线和平衡单件流生产线，采用快速换模技术和启发式算法平衡生产线，达到消除生产线瓶颈工序的目的，实现单件流生产方式在实木家具企业的应用研究。

关键词：“单件流”；快速换模 ；启发式算法；生产线平衡

我国的家具制造企业多数是从小手工业发展而形成的，因此在生产管理方面存在许多问题例如机械设备的自动化程度低、不能准时交送货物、库存浪费严重、生产效率低。机械和人工相结合的家具制造企业能够在精益生产方式中寻找到与自身相共鸣的管理思想和管理方法，达到消除浪费、缩短生产周期、提高生产效率的目的。

1 精益生产与单件流生产方式

精益生产（Lean Production，简称LP）是美国麻省理工学院根据其在“国际汽车项目”研究中，基于对日本丰田生产方式的研究和总结，于1990年提出的制造模式。不断追求 “零库存”是精益生产的核心管理思想之一，是用一种理想化的模式给我们的工作指明方向，也就是前一道加工工序一结束，就要立刻转到下一道工序进行加工，实现流畅制造的基本原则就需要实现这种生产同步化。为了实现这一原则，流畅制造模式在作业人员的配置和设备布局等采用了一种全新的制造方法：那就是“单件流”生产方式。

1.1“单件流”生产方式概述

“单件流”生产方式的内涵是指将操作人员、作业场地和机械设备（作业台）等按一定的原则进行合理配置，使产品在生产加工时，每一道加工工序只有一个或一个小的固定批量在制品或成品，从材料投入生产开始到产出的整个过程中，不存在在制品放置场地。

图1 产品导向性流程

1.2“单件流”理论基础

生产同步化是单件流生产方式的核心思想之一，最终目的是最大程度减少工序间的在制品数量。单件流生产方式具有两个显著的特点，其中一个是零件按顺序依次的在生产线上加工和移动；第二是各个工序间的在产品数量最少或者没有。单件流的两个特点决定了其在生产流程中的应用为产品导向性流程。对加工对象的全部或大部分工艺为任务范围建立工作中心，设备、工序按工艺过程的顺序排列，加工、制造的零件是相同的工艺路线或工艺总体相似。

2 单件流生产线设计

单件流生产方式的应用必须以实际生产活动为基础，若是脱离实际生产活动的依托，单件流生产方式就是纸上谈兵的空想，不能在实际生产中得到应用。

2.1实木家具车间生产现状

车间的机械设备以集群式布局，主要生产模式为大批量生产方式，在加工过程中零件在中间库存时间较长，同样说明其生产周期时间长。下面以某实木家具企业的A零件为例说明该零件生产过程。根据图2生产过程示意图可以看出该零件在加工过程中至少需要搬运10次，实地测量的搬运距离是140m。因此，搬运所造成的时间浪费非常的严重。

图2生产过程示意图

2.2生产线布局设计思路与步骤

根据对该企业车间现状的研究，从加工工艺来看，该企业细作车间从零件投入加工到加工完成转出，生产工艺是连续的，而且工艺过程是相对稳定的，但没有实行从头到尾的连续的流水线。如图3 所示，该车间的原始布局是集群式布局，然而实现单件流必须改变原车间集群式的生产布局，改为以产品为导向的流水式布局。

流水式布局要求对加工对象的全部或大部分工艺为任务范围建立工作中心，设备、工序按工艺过程的顺序排列，加工、制造的零件是相同的工艺路线或工艺总体相似。首先调研研究对象的零部件基础信息，然后对所得到的数据进行分析，得到能够流水式布局的加工工序，最后根据得到加工工艺路线设计生产线布局。

3 生产线平衡

根据调研生产线各工位作业负荷不均，存在着比较严重的产线不平衡的现象。因此生产线平衡的研究对保障单件流生产线有效运行至关重要。

图3 布局变更示意图

3.1快速换模优化平衡生产线

快速换模是将模具的产品换模时间、生产启动时间或调整时间等尽可能减少的一种过程改进方法。可显著地缩短机器安装、设定换模所需的时间。

动作时间测量；区分内外部作业时间

内部作业时间包括刀具、夹具的拆装、更换和调整等。

外部作业时间包括工具材料的准备、夹具、刀具和模板的准备、工作区域的整理与清洁等。

内部时间外部化与优化外部作业时间，内部时间优化是指针对剩下的内部时间，采用各种方法来压缩内部操作时间，主要方法包括并行作业、功能性夹具、测试的消除和机械化等方式。

外部时间优化是指针对剩下的外部时间，采用各种方法来压缩外部操作时间，主要方法包括改进刀具及工具存储方法等。

3.2 启发式算法平衡生产线

启发式平衡算法在解决装配线的平衡问题时，不采用数学证明法，而以逻辑和常识为基础，通过一种简单的选择规则来求解。

线平衡的目标是使生产线上的总工作量尽可能平均的分配给每个工人。针对此目标建立起来的方法大概分为两类：一类是数学优化的方法；一类是启发式算法。利用数学优化的方法来解决比较复杂的线平衡问题，会存在诸多约束无法表达，难以求得较优解的问题，相比而言启发式算法则具有灵活性、实用性强的特点。

基于操作简单、实用的目的，以最大候选原则为例来对该生产线进行平衡研究。根据生产线节拍确定方法确定生产节拍；调整各作业负荷。

4 结语

“单件流”生产方式是一种管理上的哲学思想，是灵活高效的生产方式。不能机械的追求表面上的单件流，而是要解决实际问题。“单件流”生产方式的核心思想就是缩短生产周期，减少现场在制品，提高生产效率，提高产品质量。这也是“单件流”生产方式的实质，现代家具制造企业的机械化水平不高，基础数据匮乏，并不适用大规模的实行“单件流”生产方式。因此，家具制造企业在“单件流”生产方式应用过程中不能单纯追求零件的“单件流”动，而是以“单件流”的核心思想为根本出发点，找出能够实现上述目标的“单件流”生产形式。

参考文献：

[1] 董宏敢，邵卓平.浅析柜类家具设计中的力学因素[J].林业机械与木工设备.2006（07）：30-31.

[2] 江俊美，张响三，丁少平.我国家具制造业的工业化之路[J].林业科技开发.2006（01）：8-11.