基于價值流程圖技術(shù)的離散型制造企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化*

郭信文，謝慶紅，葛紅玉

(南京工業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，南京 211816)

0 引言

隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及市場化進(jìn)程的逐漸推進(jìn)，中國制造業(yè)面臨著前所未有的競爭壓力:原材料和勞動力的價格的持續(xù)上漲逐漸侵蝕著企業(yè)的利潤，市場的多樣化以及個性化的需求也使得客戶對企業(yè)質(zhì)量價格以及交貨期的要求也日益嚴(yán)苛。而精益生產(chǎn)方式被無數(shù)企業(yè)證明對于多品種小批量制造型企業(yè)的成本降低有著顯著的效果，從而精益生產(chǎn)方式也成為了全球制造型企業(yè)競相學(xué)習(xí)的對象［1］。

制造型企業(yè)按照其產(chǎn)品制造工藝過程和現(xiàn)場布局的特點(diǎn)可分為連續(xù)型制造和離散型制造企業(yè)。相對于連續(xù)制造，離散制造型企業(yè)的產(chǎn)品往往由多個零件經(jīng)過一系列并不連續(xù)的工序加工或裝配而成，其生產(chǎn)組織特征表現(xiàn)為:制造過程不是連續(xù)的，各階段、各工序間存在明顯的停頓和等待時間［2］。

在大多數(shù)推行精益生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)場中，為了縮減搬運(yùn)距離而讓前后各工序緊密銜接，從而有利于減少不必要的搬運(yùn)和在制品庫存，實(shí)現(xiàn)流線化生產(chǎn)［3］。然而對于因?yàn)槟承┕に嚵鞒痰瓤陀^原因需要將某些工序分割開實(shí)施離散式布局的企業(yè)，在現(xiàn)場推行精益管理以及降低在制品庫存等方面存在著天然的難度。本文主要以G 公司的加工車間作為研究對象，針對該離散型布局企業(yè)的實(shí)際情況，運(yùn)用價值流程圖技術(shù)和精益生產(chǎn)手法等對于現(xiàn)場的產(chǎn)能和交貨期進(jìn)行優(yōu)化，以期達(dá)到降低庫存與交貨期的效果［4］。

1 基于工廠現(xiàn)狀的價值流程圖分析

價值流是指從原材料采購到加工為成品并交與顧客手中，在這過程中使產(chǎn)品增值的一系列活動。價值流程圖(Value Stream Mapping，VSM)是一種用來生動描述從原料采購到產(chǎn)成品交貨這個過程中所發(fā)生的物流與信息流的有效工具?？梢?，使用價值流程圖分析的目的就是為了明確記錄生產(chǎn)過程中的浪費(fèi)，分析其中不增值之處，從而對生產(chǎn)流程加以改進(jìn)［5］。

價值流圖示法(value stream mapping，VSM)起源于日本豐田公司，是豐田生產(chǎn)系統(tǒng)框架下的一種用來描述物流和信息流的形象化工具。豐田公司稱之為“物料與信息流圖”(Material and Information Flow diagram)。美國學(xué)者Womack 和Jones 將價值流圖示法總結(jié)為“反映物資和信息流動的圖表”，并且闡明其作用在于“指出物資和信息無阻礙流通的途徑”［6］。而Peter Hines 與Nick Rich 指出，VSM 存在的意義在于體現(xiàn)生產(chǎn)過程中存在的浪費(fèi)，并提出了價值流管理(value stream management)，將VSM 上升為一種指導(dǎo)企業(yè)推行精益生產(chǎn)的管理工具［7］。

G 公司是一家主要從事于鋁合金自行車生產(chǎn)及研發(fā)的企業(yè)，成立于2011 年。公司每天正常工作時間為8h，目前平均到每個工作日的訂單量約為4000 臺，其生產(chǎn)車間主要分為加工、涂裝、裝配三個車間，而加工車間由于工藝的原因，整體布局被分割為準(zhǔn)加、皂化、加工、焊接前處理、焊接、皮膜處理、校正、T6 爐這8 個工段，屬于典型的離散式布局，工廠價值流程圖如圖1 所示。

根據(jù)價值流程圖的觀察和對工廠現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，發(fā)現(xiàn)該生產(chǎn)車間主要存在的問題有:

(1)各工段的產(chǎn)能不均，存在瓶頸工序，導(dǎo)致8 小時產(chǎn)能不能滿足訂單的要求。

(2)生產(chǎn)周期過長且交貨期不穩(wěn)定:雖然推行了看板式生產(chǎn)方式，但由于存在過多在制品庫存，導(dǎo)致生產(chǎn)周期偏長。一方面，從零部件采購到最終出貨往往需要17 個工作日才能完成;另一方面，由于生產(chǎn)異常頻發(fā)，即使17 個工作日的交貨期也不十分穩(wěn)定，致使客戶下訂單時往往會考慮工廠的交貨周期的不穩(wěn)定，常常會采用提前下單的方式訂貨。這樣，勢必引起渠道庫存的增加，最終導(dǎo)致企業(yè)物流成本的上升。

(3)現(xiàn)場主管為了減少產(chǎn)品換型時間以提高產(chǎn)量，常常擅自將同類別但不同順序的產(chǎn)品合并起來生產(chǎn)。這樣，提前加工的產(chǎn)品上裝配線時，由于與其配套的供應(yīng)商的零部件尚未入庫，導(dǎo)致該產(chǎn)品的裝配工序無法進(jìn)行;而本應(yīng)該上裝配線的產(chǎn)品被推遲生產(chǎn)，即使該產(chǎn)品的供應(yīng)商零部件已經(jīng)入庫也無法上裝配線。其結(jié)果造成生產(chǎn)線停工待料，浪費(fèi)極大。

圖1 G 公司的價值流程圖(改善前)

2 企業(yè)的未來價值流程圖設(shè)計

2.1 提高瓶頸工段的產(chǎn)能

從圖1 可以看出，整個工廠8h 產(chǎn)能低于每日平均4000 臺訂單的工段主要發(fā)生在加工線和鋁皮膜處理區(qū)。其中鋁皮膜處理設(shè)備由于產(chǎn)能不足，目前采取白班夜班兩班倒的作業(yè)方案來適應(yīng)訂單需求，而出于工藝的要求同時也迫使后兩個相鄰工段(校正線與T6 爐)也必須同時進(jìn)行兩班運(yùn)轉(zhuǎn)。為了徹底解決皮膜處理的產(chǎn)能瓶頸，在公司重新引進(jìn)同樣的一套皮膜處理設(shè)備后，皮膜處理區(qū)產(chǎn)能由原先的2194 臺/8h 提升為4388 臺/8h，徹底解決了此工序的產(chǎn)能瓶頸問題。

加工區(qū)問題經(jīng)分析調(diào)查后發(fā)現(xiàn)是由于車架下管的瓶頸產(chǎn)能不足拖累致使加工段的8h 產(chǎn)能低于4000 臺。以銷量最大、最具代表性的ATX6 系列為例:其加工區(qū)上管、下管、上叉、下叉各有4 個U 型單元，每個加工單元的8h產(chǎn)能分別為:1610 臺、929 臺、1337 臺、1221 臺。可以看到，主要是下管產(chǎn)能的不足限制了加工段的產(chǎn)能釋放。其中下管加工單元作業(yè)工時布局如圖2 和圖3 所示。

圖2 下管加工單元布局圖(改善前)

圖3 下管加工單元山積表(改善前)

下管的作業(yè)單元由兩個作業(yè)員負(fù)責(zé)操作，裁剪和下管銑弧工序由一名作業(yè)員負(fù)責(zé)操作，而磨毛邊以及裁上管接口工序由另一位作業(yè)員負(fù)責(zé)。其中下管銑弧工序由全自動化設(shè)備進(jìn)行操作，作業(yè)員只需將并管件放入規(guī)定位置并開啟設(shè)備即可。

從圖3 我們中可以發(fā)現(xiàn)下管銑弧這道工序是制約下管加工單元產(chǎn)能的瓶頸所在，而此道工序由于設(shè)備原因在工藝上沒有多大提升的空間，所以為了增加瓶頸的產(chǎn)能，現(xiàn)決定在下管的加工內(nèi)再加入一臺銑弧機(jī)，并將單元經(jīng)行了布局調(diào)整，改進(jìn)后的布局見圖4、圖5 所示。

從圖4 可以看到改進(jìn)后的加工單元依然是兩個員工在作業(yè)，A 作業(yè)員作業(yè)區(qū)域中增加了一臺銑弧機(jī)，管件經(jīng)過銑弧機(jī)加工后，暫存在旋轉(zhuǎn)式周轉(zhuǎn)架上，接著由作業(yè)員B 從周轉(zhuǎn)架上取件進(jìn)行加工。改進(jìn)后的要素山積表如圖4 所示，由于銑弧機(jī)由一臺變?yōu)閮膳_，所以該工序平均作業(yè)時間降為15.5s，整個下管單元的瓶頸工序由改善前的31s 降為15.5s，每個單元的理論產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)翻倍。改善加工段的瓶頸后，整個加工段的理論產(chǎn)能從原先的3716 臺/8h 提高至4884 臺/8h 提升約31%。

經(jīng)過上述兩瓶頸工段的產(chǎn)能提升，整個工廠的8h產(chǎn)能由改進(jìn)前的2194 臺提升至4100 臺，提升了約86%，而各工段間的平衡率也由49.9%提升至87%。

圖4 下管加工單元布局圖(改善后)

圖5 下管加工單元山積表(改善后)

2.2 提高生產(chǎn)安定性，減少在制品庫存

工序間異常頻發(fā)，為保證上道工序因故停工時下道工序仍能繼續(xù)生產(chǎn)，需要加工車間保留足夠多的在制品庫存。解決在制品庫存問題，不能簡單粗暴的將庫存降下來［8］。事實(shí)上，庫存的存在會掩蓋一系列的生產(chǎn)問題，如果不對生產(chǎn)流程加以改進(jìn)就簡單的把庫存降下來，則必然會將存在的生產(chǎn)問題同時暴露出來，使得生產(chǎn)狀況更加糟糕［9］。經(jīng)過IE、品保、生管、設(shè)備部和現(xiàn)場部門的協(xié)作，發(fā)現(xiàn)以下幾個影響生產(chǎn)安定的主要因素，并作出了相應(yīng)的對策:

(1)機(jī)器設(shè)備時常損壞:由設(shè)備部門與現(xiàn)場主管負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書和設(shè)備點(diǎn)檢表的制定，將標(biāo)準(zhǔn)書相應(yīng)工位處，方便員工隨時閱讀，由現(xiàn)場主管督促員工按標(biāo)準(zhǔn)操作，同時設(shè)備保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)則由IE 和維修部門制定，將設(shè)備日常保養(yǎng)任務(wù)明確到由操作該設(shè)備的員工負(fù)責(zé)，每天開機(jī)前需點(diǎn)檢，如有異常情況及時向維修部門反映，真正做到早發(fā)現(xiàn)、早處理。

(2)在采集不良率數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，新員工上崗數(shù)量也跟不良發(fā)生率存在正相關(guān)的關(guān)系。除了對新員工上崗之前進(jìn)行必要的培訓(xùn)和考核，對于關(guān)鍵崗位的新員工上崗時必須由老員工指導(dǎo)，直到其真正具備獨(dú)立操作的能力為止。

(3)現(xiàn)場車架的返工和報廢情況時有發(fā)生。針對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生產(chǎn)品不良率較高的相關(guān)課題，由相關(guān)現(xiàn)場主管和IE 部門以及相關(guān)部門組成臨時專案組共同研究解決方案，定時向總經(jīng)理和專案輔導(dǎo)小組匯報專案進(jìn)展情況，以期降低車架的不良返工率與報廢率，提高整批達(dá)交率。

(4)供應(yīng)商不能按時交貨或供應(yīng)的配件質(zhì)量不良。在供應(yīng)商交貨日期的管理上，生管(PMC)第一時間將生產(chǎn)排程共享給供應(yīng)商，要求供應(yīng)商生產(chǎn)計劃制定的車架上線日期提前三天備料，公司采取提前一天收貨的制度，來保證物料的正常供應(yīng)。而為了確保供應(yīng)商的保質(zhì)保量供應(yīng)配件，公司建立了對供應(yīng)商定期考核的制度體系，對不達(dá)標(biāo)的供應(yīng)商進(jìn)行協(xié)助限期整改，整改后由采購和品保部進(jìn)行考察，仍然不能達(dá)標(biāo)的供應(yīng)商，采取暫時取消供應(yīng)商資格的決定。

在持續(xù)推行以上幾點(diǎn)的改進(jìn)方案之后，生產(chǎn)的安定性逐漸得以保證的前提下，參考現(xiàn)場的實(shí)際情況將在制品的看板數(shù)量每個月逐步的減少，推行4 個月之后，現(xiàn)場在制品看板由16700 降低至10400，減少幅度約38%。

2.3 嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)日程，杜絕跳批并批現(xiàn)象

加工線的現(xiàn)場主管為了減少產(chǎn)品的換型次數(shù)、提高產(chǎn)量，經(jīng)常擅自將同類別但不同順序的產(chǎn)品合并起來做，致使提前做的產(chǎn)品上裝配線時由于過早生產(chǎn)導(dǎo)致供應(yīng)商的零部件尚未入庫，而本應(yīng)該上裝配線的產(chǎn)品被推遲生產(chǎn)，結(jié)果造成生產(chǎn)線停工。對此公司采取了兩個措施:第一，減少換模時間?，F(xiàn)場跳批現(xiàn)象主要是因?yàn)閾Q模時間過長引起的，因此縮短時間是解決問題的根本之策。通過設(shè)備部門和IE 負(fù)責(zé)現(xiàn)場換模區(qū)分內(nèi)部和外部換模動作，針對實(shí)際情況制作模具高度定位塊和專門的換模臺車。將換模動作以及工具標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)過一系列的改進(jìn)，成功的將加工線換模時間由30min 縮短至10min 左右。第二，適當(dāng)授權(quán)，嚴(yán)格流程管理，由總經(jīng)理授予權(quán)力對訂單執(zhí)行情況以及現(xiàn)場主管的違規(guī)跳批操作進(jìn)行稽核處理。將現(xiàn)場主管擅自跳批并批的次數(shù)納入個人KPI 考核指標(biāo)，每天下班前舉行生產(chǎn)例行會議，進(jìn)行一天生產(chǎn)問題的檢查與回顧。

2.4 與供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)信息共享、共同進(jìn)步

如圖1 所示，準(zhǔn)加管件部分從供應(yīng)商的生產(chǎn)到供貨需要8 個工作日的時間，占整個從生產(chǎn)到交貨總時間的47%。如何減少這段時間是降低交貨周期、提高生產(chǎn)端響應(yīng)速度的關(guān)鍵所在。采取將終端顧客的銷售以及訂單預(yù)測數(shù)據(jù)和供應(yīng)商共享，讓供應(yīng)商第一時間知道客戶端需求的變化，以便其及時提前采購備貨，供應(yīng)商通過提前采購原材料，降低了原材料生產(chǎn)周期。改善后，準(zhǔn)加區(qū)域的材料的訂購周期也從8 天降為3 天交貨。

對G 公司來說，與供應(yīng)商不是利益博弈的關(guān)系，而是利益共享、風(fēng)險公擔(dān)的合作伙伴。所以公司定期會和供應(yīng)商之間開展針對質(zhì)量交貨期的改善分享報告會，和供應(yīng)商起到互相借鑒的作用，也會對部分不符合要求的供應(yīng)商提供改善支持，在有些車種在更新版本時，對于新車不再需要的配件，公司會提前告知供應(yīng)商，了解他們的庫存情況，將供應(yīng)商那里產(chǎn)生的多余的庫存消化后，才徹底停止生產(chǎn)舊的車型，真正做到顧及供應(yīng)商的利益，共同成長。

通過以上方案的實(shí)施，改進(jìn)后的價值流程圖如圖6 所示。

圖6 G 公司的價值流程圖(改善后)

3 總結(jié)

本文使用價值流程圖方法并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況對分析出主要的產(chǎn)能瓶頸所在，結(jié)合精益生產(chǎn)相關(guān)理念與相關(guān)改善手法對工序瓶頸、生產(chǎn)的安定化、現(xiàn)場管控、供應(yīng)商管理等方面進(jìn)行了分析和改進(jìn)設(shè)計，并通過持續(xù)的改進(jìn)和優(yōu)化，在減少了生產(chǎn)不安全因素的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)場在制品庫存降低了約38% ，生產(chǎn)周期從原來的17 個工作日降低縮減到現(xiàn)在的9 個工作日，降低幅度約為47%，效果良好。任何企業(yè)推行的精益生產(chǎn)都不是一簇而就的，而實(shí)現(xiàn)精益與企業(yè)文化融合，并持續(xù)改進(jìn)是企業(yè)推行精益生產(chǎn)的關(guān)鍵問題［10］。本文的意義在于為離散制造企業(yè)的生產(chǎn)管理、減少在制品庫存和降低交貨期方面提供有效借鑒。

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