基于生產(chǎn)流程分析的企業(yè)精益改進(jìn)方法及應(yīng)用_圖文

1、 基于生產(chǎn)流程分析的企業(yè)精益改進(jìn)方法及應(yīng)用鄭永前, 張曉宇(同濟(jì)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院, 上海201804摘要:以某電池企業(yè)的生產(chǎn)流程為研究對象, 運用價值流圖析、工序設(shè)施分析等手段, 分析企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)存在的問題, 提出通過建立連續(xù)生產(chǎn)單元和拉動系統(tǒng), 來縮短生產(chǎn)周期, 平衡生產(chǎn)波動, 增強(qiáng)對生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制, 逐步實現(xiàn)從傳統(tǒng)批量生產(chǎn)方式到精益生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變, 并通過實例說明了以上方法的應(yīng)用過程和實際效果。關(guān)鍵詞:精益; 價值流圖析; 生產(chǎn)單元; 連續(xù)流; 拉動中圖分類號:F273文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號-2009 11-05某電池生產(chǎn)企業(yè)(以下簡稱H 鎳氫電池為主的制造企業(yè), 來, , 企, 卻表

2、現(xiàn)得越來越力不從心。一方面, 企業(yè)每月有20%30%的訂單不能按時出貨, 工人長期加班, 生產(chǎn)能力表現(xiàn)得嚴(yán)重不足; 另一方面, 企業(yè)的成品庫存卻堆積如山, 而且隨著原材料價格的不斷攀升, 企業(yè)靠低勞動力成本獲得的利潤也在不斷被侵蝕。如何在不增加大量投資的情況下, 解決成品堆積與出貨延遲的矛盾, 同時充分發(fā)掘企業(yè)的生產(chǎn)潛能, 提高資本的周轉(zhuǎn)率, 是H 企業(yè)及國內(nèi)大多數(shù)中小生產(chǎn)企業(yè)目前面臨的問題。我國企業(yè)在學(xué)習(xí)國外經(jīng)驗, 研究精益生產(chǎn)并進(jìn)行實施的過程中取得了一定的成果1, 但是相對于自動化程度較高、制造水平先進(jìn)的國外企業(yè), 國內(nèi)企業(yè)全面推行精益生產(chǎn)的成功例子并不是很多。精益生產(chǎn)在我國的推廣還需要結(jié)

3、合國內(nèi)企業(yè)自身特點, 在企業(yè)實踐的基礎(chǔ)上形成適合我國企業(yè)的理論體系。本文從企業(yè)價值流的角度, 結(jié)合企業(yè)實踐, 通過對企業(yè)整體及各車間內(nèi)部的生產(chǎn)流程現(xiàn)狀分析, 識別生產(chǎn)流程中存在的問題, 使用精益工具對企業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行改善, 并在生產(chǎn)周期、庫存等方面對改進(jìn)效果進(jìn)行了驗證和對比。1企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀分析1. 1企業(yè)現(xiàn)狀價值流分析價值流是每個產(chǎn)品通過其基本生產(chǎn)工序所需, 著眼企業(yè)的整體生產(chǎn)流程, 而不是僅僅優(yōu)化局部2。H 企業(yè)主要生產(chǎn)A ,AA ,AAA 3個系列的電池, 有制片(正負(fù)極 、卷繞、封口和化成4大流程, 分別在獨立的車間完成。通過對企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場調(diào)查和測定, 選取AA 產(chǎn)品系列(約占總產(chǎn)

4、量的70% 繪制企業(yè)現(xiàn)狀價值流圖(如圖1所示 , 對H 企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行整體分析?，F(xiàn)狀價值流圖顯示了H 企業(yè)目前的生產(chǎn)運行狀況。H 企業(yè)采用典型的批量生產(chǎn)、批量轉(zhuǎn)運的生產(chǎn)方式。從現(xiàn)狀價值流圖中可以清晰看到H 企業(yè)生產(chǎn)方式存在的主要問題有:a. 生產(chǎn)與客戶需求脫節(jié)。除包裝車間按照客戶訂單生產(chǎn)外, 其余車間均根據(jù)生產(chǎn)控制(PMC 部門的每日生產(chǎn)計劃和庫存信息進(jìn)行預(yù)測性生產(chǎn), 由于客戶訂貨需求波動較大且小批量訂單占30%,PMC 部門很難對客戶需求進(jìn)行預(yù)測, 準(zhǔn)確性只有50%, 導(dǎo)致企業(yè)在大量生產(chǎn)客戶不需要的東西。雖然倉庫內(nèi)有650萬pcs 的成品庫存, 客戶需要的某些型號的電池還是缺貨。b. 庫

5、存積壓嚴(yán)重。車間之間各自作為孤島運作, 忽略下游工序的實際需要, 只根據(jù)各自計劃進(jìn)行生產(chǎn), 通過批量轉(zhuǎn)運推動物料流動, 造成半成品在車間內(nèi)的大量積壓。積壓的庫存占用了企業(yè)大量的資金。c. 生產(chǎn)周期過長。電池的增值加工時間為32. 08天, 而整個生產(chǎn)收稿日期:2008-12-12作者簡介:鄭永前(1965- , 男, 河南商丘人, 同濟(jì)大學(xué)副教授, 博士, 主要研究方向為生產(chǎn)系統(tǒng)工程與管理、先進(jìn)制造技術(shù)、企業(yè)信息化。812009年6月中國制造業(yè)信息化第38卷第11期 1企業(yè)現(xiàn)狀價值流圖:L /T 為生產(chǎn)周期; C/O 為換產(chǎn)調(diào)整時間; U pti me 為機(jī)器可靠性。周期長達(dá)120. 08,

6、非增值時間占26. 7%, 大量的時間浪費在工序之間的等待中。過長的生產(chǎn)周期使得企業(yè)的按時交貨能力變得薄弱。1. 2車間內(nèi)工藝和設(shè)施布置分析企業(yè)現(xiàn)狀價值流圖顯示正極制片和封口車間的生產(chǎn)周期分別為4200s 和2400s , 遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于其他車間的生產(chǎn)周期。分析發(fā)現(xiàn), 造成這種現(xiàn)象的原因之一是這2個車間的生產(chǎn)工序數(shù)較多; 另一個主要原因是車間內(nèi)部工藝路線和生產(chǎn)設(shè)施布置不合理, 生產(chǎn)過程中存在大量人員、時間和物料浪費。以封口車間為例, 現(xiàn)對其工藝路線和生產(chǎn)設(shè)施設(shè)置進(jìn)行分析。封口車間現(xiàn)場生產(chǎn)采用“流水線”的布置方式(如圖2所示 , 員工面向傳送帶移動方向操作, 每個工序布置15個工位。經(jīng)現(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn),

7、傳送帶并沒有起到平衡生產(chǎn)、控制節(jié)拍的作用, 只起到運輸物料的作用, 部分工位物料堆積嚴(yán)重, 部分工位空閑度很高, 現(xiàn)場生產(chǎn)線只是一條“假流水線”。經(jīng)測定, 生產(chǎn)線平衡率為65. 7%, 人均占地面積為1145m 2/人, 生產(chǎn)線上平均在制品數(shù)量為100個注堿白板(電池容器, 每白板裝18顆電池 , 人均效率為194pcs/人/h 。圖2改善前封口車間工藝布局圖2生產(chǎn)流程精益改進(jìn)方案根據(jù)上述分析, 將企業(yè)目前生產(chǎn)流程中存在的問題分為車間內(nèi)部流程問題和企業(yè)整體生產(chǎn)流程問題, 利用生產(chǎn)單元實現(xiàn)車間內(nèi)部流程精益改進(jìn)優(yōu)化, 并在車間之間建立“連續(xù)流程”, 實現(xiàn)整個價值流的優(yōu)化, 并采用拉動式生產(chǎn)控制方式

8、, 縮短交貨期3。2. 1建立生產(chǎn)單元單元生產(chǎn)方式是由幾個人組成的生產(chǎn)小組從事全部復(fù)雜工程, 生產(chǎn)出完整產(chǎn)品, 適用于一些有較多手工操作、機(jī)器自動化程度不高的生產(chǎn)。單元生產(chǎn)方式靈活性高, 強(qiáng)調(diào)粗分工, 調(diào)整靈活, 生產(chǎn)周期短。當(dāng)面對小批量、多品種的生產(chǎn)要求時, 流水線是通過頻繁換線來達(dá)到目的, 此時流水線會相對顯得比較吃力。而單元可以靈活安排, 比如大批量時, 幾個單元做一種系列的產(chǎn)品; 小批量時, 一個單元做一種系列的產(chǎn)品。以封口車間建立生產(chǎn)單元過程為例, 首先對生產(chǎn)線上各工序進(jìn)行秒表時間測定, 得到各工序的操91企業(yè)管理與信息化鄭永前張曉宇基于生產(chǎn)流程分析的企業(yè)精益改進(jìn)方法及應(yīng)用 作時間見

9、表1。a. 工序分析和工序合并。依據(jù)ECRS (Eliminate Combine Rearrange Simplify , 即取消、合并、重排、簡化 原則, 將整個工藝流程中的工序由細(xì)分工合并成粗分工:滾槽工序結(jié)束后直接將電池放入注堿白板內(nèi), 取消排電池這道多余工序; 滾槽1人操作, 當(dāng)放滿4板電池, 則給單元1, 再放滿4板電池, 給單元2, 以這種方式交替生產(chǎn); 挑極耳、插針筒、注堿、離心下堿, 拆針筒合并為1人操作; 點焊由2人操作; 放面片1人操作; 拔板1人操作; 采用已改裝的自動壓帽設(shè)備, 取消壓帽崗位;2個單元共用封口機(jī), 每個單元有1名封口機(jī)的操作員。b. 人機(jī)分析。表1各工

10、序的操作時間工序名稱滾槽挑極耳排電池插針筒和注堿離心下堿拆針筒點焊放面片拔板壓帽封口操作時間/s1. 800. 820. 430. 580. 500. 203. 251. 371. 571. 721. 42為提高設(shè)備利用率, 將2個單元合并生產(chǎn), 由2人共同操作注堿機(jī), 之后每人各自使用本單元內(nèi)的離心下堿機(jī), 在計算這一合并工序周期時間的時候必須進(jìn)行人機(jī)分析(如圖3所示 。由圖31個周期, 則141+12 +42+25=(s 1, 由此可知, 加1C/72=1. 67(s 。2。2滾槽挑極耳插針筒注堿離心下堿點焊放面片拔板封口所需人數(shù)/ 個112111周期時間/s1. 801. 671. 63

11、1. 371. 571. 42圖3人機(jī)模擬圖從滾槽出來到封口機(jī)之前的全部工藝過程, 都以注堿白板為電池的載體, 根據(jù)離心下堿機(jī)每操作一次要放入4個白板, 規(guī)定離心下堿工序以4個白板為一個轉(zhuǎn)運批量, 其他工序均以1個白板為轉(zhuǎn)運批量, 經(jīng)觀察, 單元內(nèi)平均在制品數(shù)量可以控制在6個白板內(nèi)。d. 單元布局圖。根據(jù)工藝流程的設(shè)置, 整個布局安排成U 型布局。布局比流水線緊湊, 物料傳遞由手傳到手, 同時實現(xiàn)了流水線不可能實現(xiàn)的情況頭尾工序的操作員互相幫忙。生產(chǎn)單元布局如圖4所示。圖4封口生產(chǎn)單元的布局圖采用單元生產(chǎn)方式后, 封口車間的生產(chǎn)周期縮短為600s , 人均效率提高到261pcs/人/h , 生

12、產(chǎn)線平衡率為87. 7%, 人均占地面積為1. 27m 2/人。在制片車間同樣建立生產(chǎn)單元后, 生產(chǎn)周期由4200s 縮短到2400s , 人均效率由176pcs/人/h 提高到190pcs/人/h , 人均占地面積由1. 07m 2/人減少到0. 91m 2/人, 生產(chǎn)線平衡率由38. 1%提高到68. 9%。2. 2建立“連續(xù)流程”車間內(nèi)部生產(chǎn)流程優(yōu)化后, 需要解決車間之間庫存堆積, 企業(yè)整個生產(chǎn)周期長的問題。通過在車022009年6月中國制造業(yè)信息化第38卷第11期 間之間建立“連續(xù)流程”, 改變各車間獨立生產(chǎn)的模式, 將上下游車間的生產(chǎn)連續(xù)起來。根據(jù)精益原則重新設(shè)計了各車間之間生產(chǎn)及物

13、流系統(tǒng):a. 生產(chǎn)方式。打破車間之間界限, 以生產(chǎn)單元為基本生產(chǎn)單位, 根據(jù)產(chǎn)能匹配原則, 將2個制片單元,1個7人卷繞小組,1個封口單元納入1個“連續(xù)流”系統(tǒng), 企業(yè)內(nèi)建立多個“連續(xù)流”系統(tǒng), 每個系統(tǒng)可以單獨生產(chǎn)不同型號產(chǎn)品。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置3條最大容量為6000pcs 的“管道”, 即各工序之間的緩沖區(qū), 采取先進(jìn)先出(FIFO 模式, 各工序的生產(chǎn)節(jié)奏由其下游工序拉動和控制。緩沖區(qū)是指示上游工序是否繼續(xù)生產(chǎn)的“看板”, 緩存區(qū)的庫存達(dá)到時, 上游工序停止生產(chǎn)b. , 由搬運工負(fù)責(zé)各工序間的物料轉(zhuǎn)運, 每小時轉(zhuǎn)運一次, 每次轉(zhuǎn)運約2000pcs (相當(dāng)于每小時各工序產(chǎn)量 。每轉(zhuǎn)運一批物料, 都

14、有一張標(biāo)簽跟隨這批物料共同流動, 標(biāo)簽按物料的加工時間順序編號, 緩存區(qū)堆積多于一批物料時, 車間先加工編號小的物料, 保證先進(jìn)先出。當(dāng)某一緩沖區(qū)庫存達(dá)到6000pcs 上限時, 停止從上游工序到此緩沖區(qū)的物料搬運。精益改進(jìn)后的連續(xù)流程如圖5所示。2. 3建立拉動式生產(chǎn)控制方式要避免生產(chǎn)客戶不需要的產(chǎn)品, 就要避免用預(yù)圖5制片到化成的連續(xù)流程測來安排生產(chǎn)計劃, 應(yīng)將各生產(chǎn)流程與下游顧客連接起來控制生產(chǎn)4。由于包裝是直接面對顧客的工序, 所以PMC 部門將要生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量和種類要求下達(dá)到包裝部門, 整個生產(chǎn)過程由包裝車間來控制節(jié)拍。, , 。由于顧2倍。在這種情況下, 如, 隨時進(jìn)行調(diào)整, 會對

15、生產(chǎn)造成很大的波動。所以在包裝車間之前建立成品超市來緩解這種波動, 減小生產(chǎn)過程的不穩(wěn)定性。在制片到化成之間建立連續(xù)流程后, 各工序的生產(chǎn)節(jié)奏由制片決定, 所以設(shè)立制片為“定拍工序”。成品超市將更平衡的需求信息通過“生產(chǎn)看板”對制片工序發(fā)出生產(chǎn)指令, 取消了PMC 部門根據(jù)預(yù)測分別下達(dá)計劃的生產(chǎn)控制模式。3未來價值流圖和改善方案效果分析根據(jù)上述精益改善方案對企業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行改善后, 企業(yè)的未來價值流圖如圖6所示 。圖6企業(yè)未來價值流圖12企業(yè)管理與信息化鄭永前張曉宇基于生產(chǎn)流程分析的企業(yè)精益改進(jìn)方法及應(yīng)用 通過對企業(yè)的現(xiàn)狀價值流和未來價值流進(jìn)行對比, 可以發(fā)現(xiàn)企業(yè)的生產(chǎn)周期大幅縮短, 庫存水平

16、下降, 同時生產(chǎn)方式由之前的計劃性批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蝾櫩偷倪B續(xù)生產(chǎn), 在應(yīng)對市場變化方面更具備靈活性, 改善前后的對比數(shù)據(jù)見表3。表3改善前后數(shù)據(jù)對比總生產(chǎn)周期/d在制品庫存/d成品庫存/d生產(chǎn)平衡率/%生產(chǎn)周期/s 人均效率/(pcs 人-1h -1 人均占地面積/(m 2人-1 制片封口制片封口制片封口制片封口改善前120. 083. 507538. 165. 7420024001761941. 071. 45改善后44. 750. 751068. 987. 724006001902610. 911. 27改善效果62. 7%78. 6%86. 7%80. 8%33. 5%42. 6%75

17、. 0%8. 0%34. 5%15. 0%12. 4%4結(jié)束語通過對企業(yè)生產(chǎn)流程改善效果分析和生產(chǎn)現(xiàn)場運行情況的調(diào)查, 析、, , 企業(yè)對市場變化的適應(yīng)性有了顯著的提高。參考文獻(xiàn):1. 鄭州航空工業(yè)管理( -134.2Learning to SeeM .Boston :LeanInstitute , 1998.3沃麥克詹姆斯P , 瓊斯丹尼爾T. 精益思想M .北京:商務(wù)印書館,2005.4Rother Mike , Harris Rick. Create C ontinuous Flow M .Boston :Lean Enterprise Institute , 2001.The Lean

18、 Improvement Method and Application B ased on Production Process AnalysisZHEN G Y ong -qian , ZHAN G Xiao -yu (Tongji University , Shanghai , 201804, China Abstract :Taking the battery producing process as the object of study , it identifies the problems of the process by using lean tools such as va

19、lue stream mapping. It establishes the continuous cell and the pull system , which can reduce lead time , balance the production fluctuation and enhancement of the quality , help the enterprise realize the transformation from traditional mass manufacture to lean manufacture and be more suitable to t

20、he marketing diversification.K ey w ords :Lean ; Value Stream Mapping ; Manufacturing Cell ; Continuous Flow ; Pull(上接第17頁參考文獻(xiàn):1吳偉仁. 軍工制造業(yè)數(shù)字化M .北京:原子能出版社,2007:128-130.2熊四兵, 何衛(wèi)平, 和延立, 等. 制造執(zhí)行系統(tǒng)中的實時排程研究與實現(xiàn)J.現(xiàn)代制造工程,2008(2 :20-24.3李飛, 黎小華. 離散行業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的應(yīng)用實踐J.CAD/CAM 與制造業(yè)信息化,2008(1 :23-27.R esearch of MES on Multi -products and V ariety B atch ProductionYAN G Bin , J IAN G Yan , YUAN Chao -yang(The 14th Research In