面向快速交付的定制产品生产流程优化设计

刘磊 鲁俊立 付亚杰

(唐山晟群科技有限公司，河北 唐山 063000)

0 引言

随着经济全球化的快速发展，人们对于产品的个性化需求愈加强烈。当前，如何针对市场需求做出快速反应并在短时间内提供低成本、高品质的产品成为企业急需解决的问题[1]。

为了有效避免浪费、提高生产效率，相关学者展开了一系列深入研究[2]。黄鹏鹏等[3]以染布车间为例，在工序设计、工具使用、人机配合三个方面进行工艺改善，有效节省了人力和工时，提高了设备利用率。倪稷子等[4]使用价值流图法分析了锁体的生产系统，并采用精益改善工具对其进行优化设计。张学龙[5]通过工序分析法分析了数显尺身加工流程存在的问题，并进行了工序布局的优化设计。

但是，上述研究成果均是针对大批量、连续性的生产流程，对于大型设备单件定制产品的生产流程指导意义不大。基于此，本文以唐山晟群科技有限公司自主研发生产的全药品智能发药机为例进行分析。该产品的生产流程具有以下特点：①需要根据发药机特点调整摆放方向，并匹配相应的功能模块；②生产流程多以手工装配为主，无专用设备；③功能模块较多，装配工艺复杂；④单件定制化生产，以订单驱动。上述特点造成了项目运营中的三个痛点：①生产流程不连续，生产安排不平衡；②交付周期长，资金周转慢；③定制化生产，稳定性不足。基于此，本文以快速交付为目的，探讨大型设备单件定制产品生产流程的优化设计。

1 定制产品生产流程分析

由于该定制产品的生产流程过于复杂，本文将着重研究其整体流程的优化，将功能模块的物料领用、部件组装、整体组装、接线走线等流程合并考虑，不再进行细节划分。此外，本文以影响安装调试的关键功能模块为重点，绘制安装调试工序流程图[6]，如图1所示。该流程基于人员配置、生产安排等实际情况，“/”前后时间分别表示该工序标准工时和本工序完成后的合计工时。由于生产周期较长，选择以“天”作为计量单位。需要说明的是，搬运由专人负责，不影响正常的生产流程，故该流程未计入搬运距离及工时。

2 ECRS原则分析

ECRS原则的基本含义是：E(取消)，取消不必要工序；C(合并)，将无法取消的工序与其他工序合并；R(重排)，对工序流程进行重新调整、排列；S(简化)，简化工作内容和工序流程[7-8]。

下面根据ECRS原则对生产流程进行深入分析，建立生产管理模型，从而实现生产流程的优化设计，达到快速交付、均衡生产、减少浪费、保证产品稳定性的目的[9]。

2.1 工序取消

由图1可知，目前的生产流程存在大量的搬运与暂存工序，属于“七大浪费”中的工序。其中，物料的搬运和暂存不仅耗费大量的人力和工时，而且存在物料损坏和安全事故隐患。

为了消除搬运操作或减少搬运距离，改进半成品出入库的复杂流程，在工序之间设置半成品周转区，并根据生产特点建立拉动式生产管理模型，将管理看板作为物流和信息流的载体[10]。拉动式生产管理模型如图2所示。

图2 拉动式生产管理模型

2.2 工序合并

检验虽然也是不增值的环节，却是不可取消的。如图1所示，物料的进厂检验需由专业的质检人员负责。根据检测数量的差异，生产工期受到不同程度的影响。因此，可以有选择性地将检验任务分配给操作人员，即将检验与下一道工序合并，在各工序之间建立自检、互检的机制。这样虽然增加了下一道工序的工时，但是可以提前生产工序的开始时间，在整体上达到了节省工时的目的，同时可以在检验工序节省人力资源。

图1 全药品智能发药机安装调试工序流程图

综上所述，依据生产现状建立全流程质量控制模型[11]，如图3所示。该模型将企业内部各工序间的关系视为供应商与客户的关系，并将进厂检验、自检互检融入各工序生产过程，以达到快速交付、保证质量的目的。

图3 全流程质量控制模型

为了实现全流程质量控制，一方面，要培养员工的综合能力；另一方面，要推行全面质量管理，提升全员参与、团队合作和质量管理的意识[12]。

2.3 工序重组

由图1可以看出，当前生产流程存在以下两个问题：

(1)直线模组的供货期是主要瓶颈，导致上游主体框架等待、下游功能模块暂存。

(2)来料集中，导致物料大量堆积、等待组装。

究其原因是该产品采取整机定制的生产方式，生产安排不均衡，造成“闲时无事可做、忙时加班赶工”的现象，进而引发工期延误、质量缺陷以及浪费严重等问题。

为了解决以上问题，对客户需求进行研究，根据定制属性对产品各功能模块进行分类，具体如下：

(1)通用模块。不受客户定制性需求影响，可适用于不同产品型号且必需的模块。

(2)可选模块。为实现同一功能，提供两种或两种以上设计方案供客户选择的模块。

(3)定制模块。根据客户个性化需求，需要完全定制的模块。将此类模块分解后又可形成通用部件和定制部件，其含义与模块分类一致。

据此分类方式，结合定制模块间的定制相关性得到产品定制生产模型，如图4所示。该模型的实施效果如下：

图4 定制生产管理模型

(1)生产安排均衡。缓解了订单签订后生产部门的工作压力，有效避免了赶工造成的质量缺陷和成本增加等问题。

(2)采购订单的合理分配。可以避免物料堆积、待工的情况发生，提高了人工利用率。

(3)非定制件的剥离。缩短了订单签订后供应商的供货周期，有效保证了产品的快速交付。

、(4)提升了客户的满意度。

需要注意的是，该生产模型的实施应关注以下几个问题：

(1)非定制生产的优先级为：通用模块提前生产→通用部件提前生产→预测生产。应合理安排生产计划，防止待料、待工的问题发生。

(2)非定制生产的数量应优先补充至标准产品的常规配置数量，再根据市场预测及生产状态确定是否补充至定制产品的最大需求量。切勿过量、过早生产[13]，避免呆滞料的产生以及占用大量的流动资金。

(3)标准化设计是产品稳定性的基础。应建立功能模块的标准模型库及相应的设计标准，提供并行开发的基础，保证定制产品设计快速、准确[14]。

2.4 工序简化

按照5W1H分析法的思路，基于决策树的结构[15]，建立改善分析模型，如图5所示。其中“□”表示目标层，“○”表示分析层，“△”表示改善层。

图5 改善分析模型

3 生产流程优化设计

综上所述，通过对生产流程进行分析和改善得到生产流程优化设计方案，如图6所示。

由图6可知，供应商供货周期和待工待料时间极大缩短，整体流程由50天缩减至31.5天，产品交付周期缩短37%。此外，搬运次数和距离也得到了良好的改善，在一定程度上避免了加班赶工造成的质量缺陷和成本增加。

图6 生产流程优化设计方案

4 结语

本文首先分析了大型设备单件定制生产流程特点，并以全药品智能发药机为例，绘制了安装调试工序流程图；其次，以快速交付为目标，按照ECRS原则对整体流程进行分析和改善，并充分考虑实际情况，建立了拉动式生产管理模型、全流程质量控制模型、定制生产模型以及改善分析模型；最后，以模型为基础进行生产流程优化设计，证明了该方案的可行性。

但是，本文未对功能模块的装配流程以及生产车间的布局进行充分讨论和研究，今后可做进一步探究。