精益工具在装配车间的应用

李帆

摘要：管理思想产生于特定的社会环境，工具产生于思想，用于解决具体的问题。精益生产（LP）起源于丰田、普及在制造业，适用于多品种、小批量订单拉动式的生产模式。文章针对某型产品的装配流程，从团队建设、价值流分析、生产线平衡、工艺装备优化、单元化等方面，进行精益思想工具应用，取得了缩短生产周期，提高生产效率，降低生产成本，实现稳定批产的效果，达到了精益生产的目标。

Abstract： The management thought comes from the specific social environment， the tool comes from the thought， which is used to solve the specific problems. Lean production （LP） originated from Toyota and popularized in manufacturing industry， which is suitable for the production mode of multi variety and small batch order pull. Aiming at the assembly process of a certain product， this paper applies lean thought tools from the aspects of team building， value flow analysis， production line balance， process and equipment optimization， and unitization， and achieves the goal of lean production by shortening production cycle， improving production efficiency， reducing production cost， achieving stable batch production.

关键词：精益生产（LP）;价值流图分析（VSM）;生产节拍（TT）;站位;团队（TEAM）

Key words： lean production;value stream mapping analysis;takt time;station;team

中图分类号：F273;F426                                   文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）17-0244-03

0  引言

管理思想产生于特定的社会环境，管理改善是一种思想的转变和实践过程。18世纪60年度工业革命开始，面临主要问题是如何管理产量巨大的机器;1911年泰勒正式发表《科学管理原理》、提出动作研究、工长制、工时研究，主要是为了解决推行将管理者和工人的利益统一起来而达到最大化;上世纪20年代，亨利·福特在大批量生产T型车的背景下，引入标准化、改善机床和计量系统，降低单件成本;到上世纪50年代，定制化汽车越来越多，多品种生产成为趋势，丰田英二对福特的鲁奇工厂进行考察;到70年代，随着计算机技术的发展，开始引入MRP系统;到1990年出版《改变世界的机器》一书中将丰田生产方式成为“精益生产方式”、1996年出版的《精益思想》阐述了精益的“五大原则”。

生产管理作为一门学科，在每个社会阶段都产生适应其发展需求的思想和管理工具。精益生产（LP，Lean Production）是美国学者总结了丰田方式基础上提出的生产经营管理理论。它所提出的非成本主义利润观点（利润Profit=售价Selling price-成本Cost）尤为适应当今航空工业及其他制造业的发展需要，它的“五大原则”（定义价值、判断价值流、流动、拉动、完美）及应用工具，能够为生产现场带来非常大的改善，从而实现“提高生产率、降低成本和库存，对顾客快速响应”[1]的目的。

1  改善的总体思路

借鉴先进企业成功的管理经验，运用精益生产理论和工具，从瓶颈舱段入手，按照选题、团队策划、现场数据收集、改善实施、跟踪保持的五步流程，针对目前操作采取传统模式组织生产，作业流程不透明，部分工序合格率较低，严重依赖操作者技能和经验且生产现场存在大量浪费的现状，从团队建设、价值流分析、生产线平衡、工艺装备优化、单元化等方面着手进行改进，以期达到缩短生产周期，提高生产效率，降低生产成本，实现稳定批产的目标。

在单点改善效果得到验证后，开始进行各个舱段基于同一节拍的精益单元设计，进行“从点到线”的贯通，通过产品簇划分及按照功能进行厂房布局设计，实现某新型产品按照顾客需求，节拍化均衡生产的总体目标。

2  改善前价值流程分析

“Kaizen”——改善，是一个日语词，意思为持续改进;把事情做好大体有两个路径：一是突破性的的进展，即创新;二是持续改进即改善。由其他部门发现的问题再解决问题叫整改，只有自己主动发现问题，并找出原因解决问题才能称之为改善。本次改善确定的主要方面为品质和交期，运用时间观察表、价值流程图等工具进行。

价值流图（VSM）分析技术起源于日本丰田，丰田公司称其为“物料与信流”（Material and Information Flow）。Womack和Jones[3]将价值流图的作用总结为“指出物资和信息无障碍流通的途径”。价值流图分析方法的作用就是挖掘整个生产过程中所存在的问题，并加以改善[4]。在现场实施调研阶段，通过时间观察表、生产流程描述表（面条图），记录每个工序/步骤/工作所消耗的时间，展示产品在生产区域内的平面状态，记录产品的物流及人员流动，收集各工序的周期时间（CT）、换模時间（CO）、计算交付周期（LT）。

对一名技能水平中上的操作者进行多次秒表测时，对于各个工序操作时间求得平均值，作为该工序的观察时间，涉及设备的需要标注出设备占机时间。

为了直观表达出各个工序的操作时间（增值+非增值），对于各个工序的时间，用柱状图进行表示。（图1）

经过对于现状的全面分析，可以看出在原有流程中存在诸多的浪费。主要有以下几个方面：

①流程周期效率（增值时间/交付周期）低，流程远未达到各户需求的的节拍时间（Takt Time，T/T）：T/T=有效工作时间/需要的产量。

②因为各个工序的操作时间差异很大，导致在各个工序之间有在制品的积压，同时在工序时间最长的下一工序，又处于缺件等待状态。产品物流无法以稳定的节拍进行流动。

③生产准备时间长，延长了生产周期。

④整个流程采取推式计划模式，由计划调度人员人工管控各个工序的进程，对每个工序进行单独的管控，未能形成基于节拍的拉式计划管控效应。

⑤个别工序还存在一次交检合格率（FTY）较低的情况，说明从工艺、工装角度还有很大的改善空间。

3  改进实施

3.1 改进点选择

经过对于现状的价值分析，可以看出目前流程很多可以改进的地方，用鱼刺图表示如图2。

二八原则又名80/20定律、帕累托法则（parteo's principle）、关键少数法则等，被广泛用于社会学和企业管理学方面，由19世纪20年代意大利经济学家帕累托提出。对于需要大的资金投入，但是效果不明显的，不作为精益改进的主要方向。主要对于立竿见影、投入少回报高的方面进行梳理，利用二八原则从人、机、法等方面进行改进，制定了明确的改进计划。

3.2 基于单元生产的生产组织及布局改善

单元（cell）原意为细胞，意味着可以像细胞分裂或者死亡一样随意增加或者减少生产线以适应需求量的变化。一人一台次的手工作坊，是最基础的单件流，尊重了顾客的定制需要，但是存在流程不清晰、过程不可控、生产成本高、产品周期的长的缺点;后经过引进亚当.斯密的分工理论以及标准化概念后，产生了流水线（批量生产）模式，提高了生产率，但是也存在品种单一，适合大批量生产的问题，是谓第一次管理革命;而在此基础上引入了LP思想的单元生产，是非常适合多品种小批量的生产模式，其既是单件流和连续流的结合，又是标准化、模块化生产，互换性好，更能满足顾客价值，是谓第二场管理革命。单元化生产最显而易见的好处就是可以通过减少库存而缩短生产周期、并减少换模时间。单元典型样式有多人直线型、多人直线型（配子单元）、单人巡回U型、多人U型、花瓣型等，本次采取多人直线型。

3.3 基于木桶原理的产线平衡

木桶原理有很多推论，也有一些衍生的理论，其中有一条就是所有木板高出最低木板的部分都是没有意义的，而且高出越多浪费就越大。产线平衡与其有类似之处，整个生产线的最大产能，不是取决于作业速度最快的工位，而是作业速度最慢的工位，最快与最慢的差距越大，产能损失就越大。产线平衡即指构成生产线各道工序的所需时间处于平衡状态，作业时间尽量保持一致，消除等待浪费，实现连续流。主要步骤为确定对象、把握现状、测定时间、制作山积图、计算平衡率、继续改善。而主要原则有ECRS原则（取消、合并、重排、简化）。[5]

并根据以上单元化及产线平衡结果，绘制改善后价值流程图。

完成改进后，制定标准作业指导书。标准作业指导书（Standard Operation Procedure）是对上述各项工作的工艺固化过程。生产组织方式变化以后，需要通过对于关键过程的细化，详细描述工序作业步骤、操作要点及加工参数，以指导操作者完成本工序作业。通过标准作业指导书的制定，可以实现“凭经验加工产品”向“依标准加工产品”的转变，解决生产中存在的工艺不细化及操作不当问题，能够达到：作业质量统一、生产效率高、员工智慧得到传承、实现持续改善[6]的目标。

同时在此单元设置了生产控制板，对于安全、质量、成本、交付、人员进行跟踪，实现对于各个生产要素的管控，看板实现了溯源头、查数据的功能，一切问题在数据面前无处遁形，在职工思想文化中形成了“发现问题是能力、解决问题是成绩、暴露问题是勇气、隐瞒问题是犯罪”的文化理念。

4  工艺装备、装夹方式的优化及防差错

出错的本质是因为关注度不够，防错的主要内容是防错、防误。在此次案例中，某工序存在FTY=60%的情况，经分析后，采取了如下措施：

5  案例改进小结

经过此次改善，使得操作人员减少44%、操作总时间缩短15%，FTY从60%提升至85%，形成了节拍生产的概念，达到了预期目的。但是也存在一些不足，如周期时间（C/T）若能通过工艺改进、操作熟练等措施，降低至节拍（TAKT）的90-95%，将会给系统留出5-10%的安全余量，则系统的运行稳定性将会更好，也是后续持续改善的目标。

经过此次验证，证明通过少投入、甚至不投入资金，通过动作分析、工艺优化、布局调整、防错设计等思路，可以大幅提高产品装调一致性以及生产效率，提高产品质量及产量。在此基础上，启动了《某型产品精益单元建设及贯通工作》。

制造车间是企业的成本中心、也是利润中心，是企业健康发展的关键环境，精益生产理念是车间管理过程中的重要理念，对提高车间管理的水平有十分积极的意义。精益生产理念的落实可以帮助企业更好地开展车间现场管理，在降低生产成本的同时，提高企业的效益及核心竞争力。经过实践证实，精益生产理念在车间现场管理中意义重大，值得研究与应用。对企业长远发展有十分积极的促进作用。

参考文献：

[1][美]丹尼斯P.霍布斯著.精益生产实践：任何规模企业实施完全宝典[M].2009：15.

[2]黄蕾，胡锦文，董欣，潘丽华.航空制造企业精益生产管理能力提升案例研究[D].南昌航空大学，2018.

[3]OMACK J， JONES D.Lean Thinking， Simon & Schuster[M].New York：NY， 1996： 86-111.

[4]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.

[5]中航工业精益工程师培训教材，一阶段，P101.航空工业生产力促进中心.

[6]中航工业运营管理体系普及读本，标准作业指导书.P3-4.中航出版傳媒有限责任公司.