基于精益生产的生产线效率提升方法研究

□王 晶

中国电子科技集团公司 第38研究所 合肥 230088

基于精益生产的生产线效率提升方法研究

□王 晶

中国电子科技集团公司 第38研究所 合肥 230088

随着市场需求量不断增加，某新体制雷达数字阵列模块组件生产线出现生产能力不足问题。运用精益生产相关技术和方法，在生产现场进行优化和改善，提高了生产线产能，同时获得了精益生产的实践经验。

精益生产；生产线；效率

精益生产方式是一种消除浪费、降低成本、提高效率和增强核心竞争力的生产方式[1]。自二战结束以后，以丰田生产方式为代表的精益生产方式，带领日本汽车工业赶上并超越了美国，取得了骄人的业绩[2]。从20世纪80年代起，精益生产方式在汽车行业得到了广泛运用，而在一些国防装备的科研项目上则应用得不多。笔者以某新体制雷达数字阵列模块（DAM）组件生产线为研究对象，运用精益生产方式来提高生产线的生产能力。

1 现状分析

DAM组件是新体制雷达的心脏，是提升我国现代国防水平的重要装备。根据战术需求，通常一台新体制雷达装备几十、成百甚至上千件DAM组件。在未来一段时间内，DAM组件的需求数量呈跳跃式递增，依据目前市场订单预测，到2020年，市场年需求DAM组件达10 000件以上。

DAM组件生产过程中，在铝制壳体上要进行多层印制电路板与微波元器件的电子装联，实现过程非常复杂。

由于壳体空间小，电子装联主要依靠手工操作，而且前后工序的装配干涉严重，不能进行并行作业，生产效率低。现行DAM组件生产线的生产能力难以满足生产计划需求，生产线通常需要延长工作时间才能完成当日的计划任务，最终导致生产员工怨言多，生产人员流动较频繁，增加了企业的管理难度。由产能不足问题形成的恶性循环日益凸显，企业迫切需要提升DAM组件生产线的效率。

对DAM组件生产线进行现场调研和问题分析，造成上述状况的主要原因如下。

（1）工序作业不均衡，生产流程不顺畅。DAM组件生产线共设置12道电子装联工序，各工序作业负荷不均衡，最高作业时间和最低作业时间的工序时间差达10.35 min，生产线平衡率低，直接导致生产效率低，产品不能按时流转到下道工序。

（2）缺乏标准作业指导书，产品装焊一致性不高。生产线缺少标准化作业指导书，生产人员按照自身习惯进行生产作业，不同生产人员间的作业方式不一致，产品装焊后存在质量差异。部分作业内容需要二次返工，导致整体作业速度放缓。

（3）推动式物料配送，物流流动效率低。配发的物料与生产现场需求不一致，采用计划管控的推动式供货，生产线一旦出现计划调整或生产异常，大批物料堆积现场，物料流动性差，物流响应速度慢，影响生产线的生产效率。

针对以上原因，结合DAM组件生产线的现场实际数据及装配工艺资料等信息，整理成生产线改善前的各项数据资料，见表1。运用精益生产方式的工具和方法，对DAM组件生产线进行优化和改善，解决生产线难题。

表1 DAM组件生产线工序数据

2 生产线平衡改善方法的应用

生产线平衡是对生产的全部工序进行平均化，调整各工序作业负荷，以使各作业时间尽可能相近。在流水线生产作业中，决定生产线作业周期的工序时间只有一个，即最长工序时间，也就是瓶颈时间。当一个流水线上各个工序的作业时间不一致时，瓶颈工序以外的工序就会产生空闲时间，即等待。等待除了造成无谓的工时损失外，还造成大量的在制品堆积，严重的还会造成生产线中止，直接影响生产效率[3-5]。为解决以上问题，就必须使各工序的作业时间平均化，进而使生产线能顺畅运转。

2.1 生产线平衡分析

进行生产线平衡分析，可以达到以下效果。

（1）缩短每道工序的作业时间，提高单位时间的产量。

（2）减少工序之间的预准备时间。

（3）消除生产线中的瓶颈、不均衡等现象。

（4）改善制造的方法，使生产具备柔性。

改善前的DAM组件生产线工序作业时间分布如图1所示。

图1改善前各工序作业时间分布

从图1数据可以看出，工序1的作业时间为44.75 min，是整个生产线的最长作业时间，工序1是瓶颈工序，瓶颈工序决定了整条生产线的周期时间。工序2、工序7和工序11的作业时间同样超过节拍时间（30 min），所以降缩短序1、工序2、工序7和工序11的作业时间，可提高该条生产线的平衡率，对提高整条线的产能和效率至关重要。

平衡率=各工序时间总和/（最长作业时间×总工序数）=356.5/(44.75×12)=66.39%

损失率=1-平衡率=1-66.39%=33.61%

四个工序作业时间大于节拍时间，所以DAM组件生产线存在较大的改善空间。

2.2 改善方案的研究及应用

对生产线平衡进行改善时，采用取消、合并、重排、简化（ ECRS）原则进行作业分析[6-7]。

对于耗时较长的工序，采取的措施如下。

（1）分割作业，移一部分作业到耗时较短的工序。

（2）利用新工艺、工具或机械，改善作业，缩短工时。

（3）取消多余的工序、操作和动作。

（4）提高生产人员的操作效率。

对于耗时较短的作业，可以采取的措施如下。

（1）分割作业，填充到其它耗时短的工序。

（2）接收一部分耗时长的工序。

（3）将耗时短的工序合并。

采用上述改善方法，对流水线进行了作业改善，将瓶颈工序进行了拆分、取消和效率提升，结果见表2。

表2 DAM组件生产线平衡改善

DAM组件生产线进行了多次精益改善，利用秒表对改善后的工序进行二次测时，各工序作业时间分布如图2所示。

平衡率=329.25/（29.3×12）=93.64%

损失率=1-93.64%=6.36%

经过精益改善，DAM组件生产线平衡率由66.39%提升到93.64%，生产线平衡率得到了极大提升，生产线产能也得到了大幅度提高。

图2 改善后各工序作业时间分布

生产线每班增加产能=生产时间/改善后节拍的时间-生产时间/改善前节拍时间=7.5×60/30-7.5×60/44.75=4.94台。

3 建立作业标准

经过生产线平衡分析和改善后，DAM组件生产线的产出效率得到有效提升。要保障改善后的产出效率稳定，需要建立作业标准化来维持改善的成果。标准化作业是持续改进与保持流程稳定性的基础，任何作业在尚未制定标准之前，不可能达到真正的改进[8]。

作业标准化是将生产人员在生产过程中的作业步骤、内容、方法、注意事项及质量标准，通过文件的形式加以固化和保存，可规范生产人员的操作方法和作业顺序。建立作业标准能减小生产线生产人员发生丢漏、误装、损坏等对生产线整体运作效率产生的影响，大大提高生产效率，同时也稳定产品质量。

制定的DAM组件装焊作业顺序与作业标准如图3所示。将生产人员的标准作业时间和装配顺序加以规定，DAM组件装焊过程中的质量控制要求、工艺要求和安全操作要求与生产人员的操作步骤相结合，采用图片与文字相结合的方式，标注出作业要领、使用工具和辅助材料，能进一步指导生产线作业人员合理化作业，稳定生产线的整体产出效率。

根据DAM组件在线质检数据统计，改善后DAM组件单条生产线效率稳定在每天15件，建立作业标准以后，装焊后的产品质量得到了较大提高，DAM组件一次交检合格率≥97.5%。

4 建立后补充领料方式

图3 DAM装焊作业顺序与作业标准

物流作为连接各生产环节的纽带，物流系统的效率间接影响到整个生产系统的效率。DAM组件生产线前期的物料供应是推动式的物流配送机制，领料信息由计划员依据先前生产计划触发,工序与仓库之间缺乏及时响应，生产物流流转不畅，导致在制品库存积累增加，生产流程中存在大量浪费，严重影响生产效率[9-10]。

DAM生产线建立的后补充领料方式如图4所示，根据生产线物料的实际消耗情况，将物料需求转化成物料配送信息。

图4 DAM生产线后补充领料方式

DAM生产线物料负责人根据生产线的物料使用情况，适时发出物料需求，车间计划员根据生产线的节拍，将物料需求分解成每日需求量，在企业资源计划系统内触发需要的物料信息。物流部门收到物料需求信息后，进行合理调度，将物料按每日需求量齐套、分包、配发，生产线定时、定量领取必要物料。这样实现了物料准时化供应，解决了推式配送物料在生产线的堆积问题，提高了生产的物料管理配发效率。后工序拉动物流配送物料机制，减少了在制品的堆积，实现了生产快速响应，提高了生产效率，同时减少了浪费。

5 结束语

在完成生产线平衡、作业标准化、后补充领料机制等精益改善后，DAM组件生产线精益化水平已有显著提升。后续将建立一套完善的精益生产点检制度和改善成果维护机制，维持精益改善成果，确保生产线精益化水平不断提升。经过实践证明，精益生产提供了一套改善思路，在不过多依赖场地、人员和设备等硬件投入的前提下，使生产效率提高，产品质量提升，并降低企业成本，改善企业运行效率，为企业管理提供新的思路。

[1] 门田安弘.新丰田生产方式[M].王瑞珠，李莹，译.3版.保定：河北大学出版社，2008：21-37，72-84，276-336.

[2] 齐二石.生产与运作管理教程[M].北京：清华大学出版社，2006：103-124.

[3] 郭伏，张国民.工作研究在流水线平整中的应用[J].工业工程与管理，2005（ 2）：120-124.

[4] 章桥新，平恩贤，王龙.基于控制图法的生产线平衡方法研究[J].机械制造，2011，49（ 5）：79-82.

[5] 樊迅，阚树林，边潇.电抗器装配生产线的作业分析与平衡研究[J].机械制造，2011，49（ 1）:83-86.

[6] 蔺宇，郭洁.基于JIT的流水线生产效率提升方法研究［ J］.工业工程与管理，2012，17（ 3）:124-128.

[7] 陈仲恺，周炳海.基于精益理念的汽车门板生产线规划[J].机械制造，2015，53（ 6）:53-57.

[8] 李军，张勇.方法研究在G公司作业标准制定中的应用[J].工业工程与管理，2010，15（ 6）：137-142.

[9] 王秀梅.企业精益生产的信息化再造[J].机械制造，2010，48（ 11） ：56-58.

[10]王醒雷.精益思想在HP系列磨煤机生产制造中的应用[J].装备机械，2009（ 2）：10-15.

Asthemarket demand continuestoincrease,production under-capacity appeared in theproduction line for a new systemof radar digital array module.Correlation techniques and methods of lean production wereused tooptimizeand improvetheproduction sitetoboost theproductivecapacity of theproduction linewhile practical experienceof lean production wasachieved.

Lean Production ；Production Line ；Efficiency

TH162

A

1672-0555（2017）03-025-05

2017年2月

王晶（1976—），男，本科，高级工程师，主要从事雷达产品加工工艺研究与精益生产管理工作

（编辑：小 前）