精益生產(chǎn)在航空產(chǎn)品總裝生產(chǎn)線上的應用

中國空空導彈研究院 張曉峰 施芯樂

自從20世紀初人類發(fā)明了大規(guī)模生產(chǎn)方式以來，企業(yè)主流管理模式的演變已經(jīng)歷了大規(guī)模生產(chǎn)方式、精益生產(chǎn)方式和虛擬企業(yè)管理3個階段。隨著2007年美國次貸危機所引發(fā)的全球經(jīng)濟危機，精益管理作為21世紀的主流管理模式已初步呈現(xiàn)[1]。精益生產(chǎn)是美國麻省理工學院數(shù)位國際汽車計劃 (International Motor Vehicle Program)組織的專家對日本豐田準時化生產(chǎn)(Just In Time，JIT)生產(chǎn)方式的贊譽稱呼。精，即少而精，不投入多的生產(chǎn)要素，只是在適當?shù)臅r間生產(chǎn)必要數(shù)量的市場急需產(chǎn)品(或下道工序急需的產(chǎn)品)；益，即所有經(jīng)營活動都要有益有效，具有經(jīng)濟效益。精益生產(chǎn)是戰(zhàn)后日本汽車工業(yè)遭到 “資源稀缺”和“多品種、少批量”的市場制約的產(chǎn)物。精益生產(chǎn)（Lean Production）既是一種最大限度的減少企業(yè)生產(chǎn)所占用的資源和降低企業(yè)管理和運營成本為主要目標的生產(chǎn)方式，又是一種理念、一種文化。實施精益制造的過程就是決心追求完美、追求卓越，就是精益求精、盡善盡美，為實現(xiàn)7個零（零轉(zhuǎn)工、零庫存、零浪費、零缺陷、零故障、零停滯、零事故）的終極目標而不斷努力的過程。精益生產(chǎn)通常是按照確定價值、價值流、流動、拉動、盡善盡美的基本原則和管理路徑開展工作[2]。以實現(xiàn)零庫存、高柔性（多品種）、無缺陷的目標[3]。

1 精益生產(chǎn)在航空產(chǎn)品總裝生產(chǎn)線上實施的背景

作為傳統(tǒng)的航空制造企業(yè)，其產(chǎn)品決定了企業(yè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)，保持滿足“訂貨型”——多品種、小批量，科研生產(chǎn)高度交叉的離散型產(chǎn)品制造系統(tǒng)的特點。生產(chǎn)線多采用工藝專業(yè)化布置，其產(chǎn)品因價值高，結(jié)構(gòu)復雜，技術(shù)要求高，需要嚴格細致的過程質(zhì)量控制，產(chǎn)品移動采取順序移動方式，造成產(chǎn)品總裝交付生產(chǎn)線生產(chǎn)能力不足，產(chǎn)品交付周期長，生產(chǎn)效率低，不能滿足用戶迫切的需求等問題。近年來，由于用戶對航空產(chǎn)品需求的日益增加，該生產(chǎn)線長期承擔著數(shù)倍于生產(chǎn)線設(shè)計能力的任務，生產(chǎn)交付計劃受到影響，生產(chǎn)線柔性下降，不能滿足多品種、小批量，科研生產(chǎn)高度交叉的任務需求。職工加班加點增加，長期疲勞工作，質(zhì)量安全隱患有所顯露。急需通過精益改善工作的實施，實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)拍固化，交付周期縮短，生產(chǎn)服務保障工作滿足任務需求，促使生產(chǎn)線步入常態(tài)化管理狀態(tài)，實現(xiàn)穩(wěn)定批產(chǎn)。

2 生產(chǎn)線精益改善的總體思路

借鑒先進企業(yè)成功的管理經(jīng)驗，運用精益生產(chǎn)理論和工具，按照選題、策劃分析、改善落實、跟蹤保持的四步流程，針對產(chǎn)品總裝交付任務量大幅增加，生產(chǎn)節(jié)拍變化明顯，生產(chǎn)線柔性下降等問題，希望通過精益改進工作的開展，落實一個“理”字——利用價值流程圖（Value Stream Mapping），充分識別阻礙生產(chǎn)效率提高的主要問題、存在的浪費及其產(chǎn)生根源，設(shè)法采取有效措施予以改善；關(guān)注一個“流”字——從產(chǎn)品交付出廠開始，逆向拉動生產(chǎn)（Pull），在生產(chǎn)過程中推行單件流（Single Piece Flow），實現(xiàn)生產(chǎn)組織的精益化變革，提高生產(chǎn)效率；強調(diào)一個“準”字——根據(jù)用戶需求，固化生產(chǎn)節(jié)拍（Takt Time），實現(xiàn)生產(chǎn)線內(nèi)部物流、信息流、工作流的準時化，提高系統(tǒng)響應能力，以生產(chǎn)現(xiàn)場為中心，形成內(nèi)外互動順暢，工作銜接緊密，服務保障到位，任務推進迅速的生產(chǎn)運作模式；實現(xiàn)一個“平”字——通過作業(yè)標準（Standard Work）、目視管理（Visual Control）以及6S為基礎(chǔ)的標準化生產(chǎn)單元（Work Cells）的建立，保持生產(chǎn)線穩(wěn)定高效運作。

圖1 改善前價值流程示意圖Fig.1 Value flow chart before improvement

3 改善前流程分析

利用現(xiàn)狀觀察表、時間觀察表、生產(chǎn)流程描述表和工作量描述表，對流程進行觀察、跟蹤、記錄，繪制流程改善前價值流程圖如圖1所示。

繪制改善前價值流程圖，就是逆向的將原材料接收到產(chǎn)品提供客戶的整個過程的全部活動，用價值流程圖的形式予以再現(xiàn)，從中發(fā)現(xiàn)浪費及其產(chǎn)生的根源，并按其重要次序著手實施改善。從圖1中可知：

觀察點1：現(xiàn)有流程周期效率：增值時間/交付周期，流程效率較低；

按照客戶的實際需求，流程應達到的節(jié)拍時間（Takt Time，T/T）

T/T=有效工作時間/需要的產(chǎn)量

目標前置時間（L/T）=T/T×目標產(chǎn)量，說明流程可改善空間很大；

觀察點2：在產(chǎn)品順序移動狀態(tài)下，流程中各工序間都存在不同數(shù)量的工序間在制品（WIP，Work in Process），造成相鄰兩工序之間的等待時間長，生產(chǎn)周期長；

觀察點3：生產(chǎn)準備時間長，延長了生產(chǎn)周期；

觀察點4：生產(chǎn)管理信息以推動方式，傳達到生產(chǎn)線的各個工序，未形成基于客戶需求的拉動式生產(chǎn)信息傳遞方式。

同時，生產(chǎn)線還存在：生產(chǎn)空間組織不合理，產(chǎn)品人員移動距離長，職工工作強度大，生產(chǎn)現(xiàn)場缺乏可視化管理等問題。

4 基于節(jié)拍的連續(xù)流動生產(chǎn)

客戶的需求決定了流程的節(jié)拍（T/T），以節(jié)拍為基準對（如圖2）觀察，可以看出：每個工序的周期時間差異很大，由此帶來流程間庫存問題、斷續(xù)流問題、增值時間比率小問題、制造時間長等問題。需要對流程進行產(chǎn)能平衡。產(chǎn)能平衡就是按照節(jié)拍對流程中各工序整合，實現(xiàn)物的流動、人的多能化、設(shè)備的流水少人化，在相對整合的工序內(nèi)部形成連續(xù)流動，工序間運用超市銜接、拉動作用，平衡各工序間的工作負擔，消除流程間、 工序間的停滯和浪費，達到連續(xù)高效生產(chǎn)。

圖3為產(chǎn)能平衡后的各工序負荷情況。各工序均實現(xiàn)以節(jié)拍為基準實現(xiàn)相對均衡，對超出節(jié)拍的工序，可以通過其他方式予以改善（具體見第7節(jié)： 實施標準作業(yè)）。

基于以上思想，從滿足客戶需求出發(fā)，設(shè)計未來價值流程圖，提升流程效率。理想的未來價值流程圖見圖4。

圖4中：（1）根據(jù)客戶的需求，確定產(chǎn)品交付節(jié)奏；（2）根據(jù)任務節(jié)拍固化生產(chǎn)流程，將工序進行整合，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，縮短生產(chǎn)周期；（3）生產(chǎn)信息僅下達至最終工序，實現(xiàn)拉動生產(chǎn)；（4）各工序見建立“超市”，保證連續(xù)流動生產(chǎn)；（5）運用“看板”傳遞生產(chǎn)信息；（6）后工序向前拉動；（7）按照“先進先出”的原則移動產(chǎn)品。

通過改善可以實現(xiàn)消除浪費、縮短生產(chǎn)周期、提高效率的目的。

圖2 操作時間Fig.2 Operstion time

圖3 產(chǎn)能平衡后的工序能力負荷Fig.3 Workload after the capacity balance

圖4 未來價值流程示意圖Fig.4 Diagram of future value stream

5 生產(chǎn)線布局的調(diào)整與優(yōu)化

生產(chǎn)線布局的優(yōu)化，就是要突破裝配生產(chǎn)線設(shè)備相對固定，人、產(chǎn)品以設(shè)備為中心，反復周轉(zhuǎn)，相對移動距離長的限制。結(jié)合整合后的工序建立相對獨立的生產(chǎn)單元（Work Cells），單元內(nèi)部采用“U型”或“一型”布局，明確原材料及單元成品的出入口，固化設(shè)備實施安置位置，明確各生產(chǎn)單元內(nèi)部工具、工裝、量具配置明細，單元外部用大U型布局將各個生產(chǎn)單元進行串聯(lián)，形成完整的生產(chǎn)線，使用看板傳遞流程中的生產(chǎn)信息，形成人流、物流、信息流有序、高效運作。

6 實施并行工作縮短生產(chǎn)準備時間

生產(chǎn)準備周期決定了相鄰兩批（兩型）產(chǎn)品間切換的效率，通過加強對生產(chǎn)線上游配套提供情況的預測，提前拉動，實現(xiàn)早安排、早準備、早實施。通過實施并行工作，當批次產(chǎn)品裝配的同時，開展后續(xù)批次的準備工作，實現(xiàn)無縫銜接。通過業(yè)務流程整合，把配套件保管、儲存、分類、分揀和輸送連成一個整體，通過配套件的生產(chǎn)配送，實現(xiàn)了對生產(chǎn)現(xiàn)場“點對點的服務”，提高流程效率。

7 實施標準作業(yè)

如圖3所示，流程進行整合后，個別工序組出現(xiàn)超出用戶需求節(jié)拍的現(xiàn)象，在流程中會產(chǎn)生停滯和浪費，造成工序間銜接不暢。可以組織工程技術(shù)人員和操作人員，結(jié)合裝配規(guī)范，開展動作分析，細化操作規(guī)范，適當整合工步，消除流程中的浪費，編制標準作業(yè)書，運用作業(yè)組合票，反復推演動作的合理性、高效性，加強職工培訓，力求每個操作員都能達到要求，縮短工序組的作業(yè)時間，滿足流程要求。

8 準時化的生產(chǎn)服務保障

傳統(tǒng)的生產(chǎn)服務保障方式，一般采取“現(xiàn)場提出需求—提交現(xiàn)場調(diào)度—調(diào)度協(xié)調(diào)安排—組織實施保障”的方式，從產(chǎn)生保障需求到實施服務保障之間往往因諸多不確定性，造成不必要的等待。為消除時滯產(chǎn)生的浪費，依據(jù)標準作業(yè)書，在流程中推行準時化生產(chǎn)，形成基于工序排產(chǎn)計劃的生產(chǎn)坐標，管理人員每批任務開工前，按照生產(chǎn)坐標，編制準時化的生產(chǎn)服務保障計劃，與現(xiàn)場充分溝通后，組織實施，保證了當現(xiàn)場需要的時候，服務保障工作準時提供到需要的地點。

9 基于效率的5S管理

按照整理（Seiri）、整頓（Seiton）、清掃（Seiso）、清潔（Seiktsu）、教養(yǎng)（Shitsuke）的要求，在生產(chǎn)現(xiàn)場開展5S管理活動，按照一步原則布局生產(chǎn)單元內(nèi)的設(shè)備、設(shè)施。貨架、置物臺上物品的擺放按照45°原則，實現(xiàn)伸手可及，對工具、工裝進行整理，按照工序裝配需求，將必要的工具工裝組合到專用工具托盤中，直接送達工位，實現(xiàn)工具取用零耗時，達到物歸其位、干凈整潔、隨時可用的管理目標。

10 生產(chǎn)現(xiàn)場的目視管理

按照作業(yè)管理、物品管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、安全管理分門別類的設(shè)置生產(chǎn)現(xiàn)場信息提示板，達到一望便知（任何人看了就知道）、一目了然（可有效傳達有關(guān)信息）、觸目驚心（實現(xiàn)明顯的提示和警告作用）、見賢思齊（提供標準化的樣板，達到效仿的目的）、見景思情（激發(fā)聯(lián)想萌生創(chuàng)意）的目的。

11 結(jié)束語

通過對生產(chǎn)流程進行分析，尋找流程中不增值的環(huán)節(jié)，追其產(chǎn)生的根源，通過流程改善、生產(chǎn)空間改善、工藝技術(shù)改進、計劃管理手段改進和現(xiàn)場物流規(guī)范等一系列措施，可以使交付周期大大縮短，實現(xiàn)流程安定化、工作平準化、效率增值化的預期目標。

[1]呂建中.精益管理——21世紀的主流管理模式.青島：青島出版社,2009：1.

[2]陳麗霞.精益生產(chǎn)：現(xiàn)代IE.北京：兵器出版社, 2009： 2-7.

[3]劉勝軍.精益生產(chǎn)方式——現(xiàn)場IE.深圳：海天出版社 ,2002：10.