基于價值流的硫化機(jī)裝配效率改善研究

李軍 李翔宇 葛辰虹

（1.桂林電子科技大學(xué) 商學(xué)院，廣西 桂林 541004 ；2.桂林電子科技大學(xué) 職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 北海 536000）

【摘 要】應(yīng)用價值流圖析技術(shù)首先確定G廠裝配車間主打產(chǎn)品，然后對裝配流程的物料、信息等進(jìn)行分析，繪制出價值流現(xiàn)狀圖，并分析其中存在的問題，提出改善后的未來狀態(tài)圖，并根據(jù)精益思想提出改善的策略建議，結(jié)果使裝配車間原三班生產(chǎn)改為兩班，節(jié)約人員11人，員工每月休息4天；更重要的是，生產(chǎn)系統(tǒng)有效地運(yùn)轉(zhuǎn)起來，實(shí)現(xiàn)了每天產(chǎn)出1臺產(chǎn)品的均衡化生產(chǎn)。實(shí)踐表明，價值流是推行精益生產(chǎn)的有力工具。

【關(guān)鍵詞】硫化機(jī)；均衡生產(chǎn)；價值流圖析；裝配效率；改善策略

【中圖分類號】F273 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）04-0095-06

1 問題的提出

裝配車間負(fù)責(zé)把各個車間加工好的零件與外協(xié)外購件進(jìn)行組裝、調(diào)試，最后拆機(jī)包裝。裝配車間現(xiàn)有員工255人，分為鉗工組、包裝組、吊車組、電焊組、輔助組。裝配車間現(xiàn)有出口主機(jī)與國內(nèi)主機(jī)2條裝配線。車間內(nèi)工人每天工作8 h，三班倒，每班次中間的休息時間為1.5 h，沒有節(jié)假日。根據(jù)目前的生產(chǎn)狀況，發(fā)現(xiàn)裝配車間存在的主要問題如下：①車間是按口頭計劃生產(chǎn)；②裝配流程不流暢，車間堆滿大量在制品；③工作過程中常常出現(xiàn)等待現(xiàn)象；④工傷事故頻繁；⑤裝配周期過長，很多產(chǎn)品都未能按時交貨；⑥生產(chǎn)極不均衡。裝配車間成為整個企業(yè)生產(chǎn)的瓶頸。為此，G廠專門成立了精益生產(chǎn)推進(jìn)機(jī)構(gòu)，在工業(yè)工程人員的協(xié)助下，采用價值流圖析技術(shù)對裝配車間存在的問題進(jìn)行分析和改善。

2 裝配流程價值流現(xiàn)狀分析

2.1 確定主打產(chǎn)品

顧客只關(guān)心與他們有關(guān)的產(chǎn)品，而不是所有產(chǎn)品。通常，顧客決定企業(yè)的價值流[1]。由于G廠生產(chǎn)的產(chǎn)品類型有很多種，每個顧客都有其獨(dú)特的要求，因此每種產(chǎn)品都有自己的價值流。在開始引入價值流圖析技術(shù)時，不能一次性做所有產(chǎn)品的價值流分析，本文選出在工廠內(nèi)具有代表性的產(chǎn)品作為改善的主打產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有代表意義，能代表整個產(chǎn)品的價值流趨勢。主打產(chǎn)品的確定方法有產(chǎn)品數(shù)量分析法和產(chǎn)品路徑分析法2種。在開始進(jìn)行價值流分析時，先采用簡化的產(chǎn)品數(shù)量分析法。首先需要在橫坐標(biāo)上將各種產(chǎn)品按照產(chǎn)品產(chǎn)量由高到低的順序排列，畫出條形圖。然后選出一個標(biāo)志，如可以選擇產(chǎn)品產(chǎn)量占總產(chǎn)量的20%作為改進(jìn)目標(biāo)價值流。下面運(yùn)用簡化的產(chǎn)品數(shù)量分析法來確定G廠裝配車間裝配的主打產(chǎn)品。G廠于2015年9月—2016年2月，計劃每月完成的各規(guī)格硫化機(jī)數(shù)量柱狀圖如圖1所示。

由圖1可知，規(guī)格為LL-B1600的硫化機(jī)每月產(chǎn)量最高，占每個月總產(chǎn)量的50%以上，相對其他產(chǎn)品來說，占有的份額比較大，因此將規(guī)格為LL-B1600的硫化機(jī)作為G廠裝配車間的主打產(chǎn)品，對其進(jìn)行價值流分析與重點(diǎn)改善。

2.2 物料流分析

物料流是物料流經(jīng)的每個過程，是企業(yè)內(nèi)產(chǎn)品基本的生產(chǎn)過程。LL-B1600硫化機(jī)裝配過程的物料流為底座→曲柄齒輪→二道齒→墻板→齒輪罩→齒輪罩→橫梁→減速機(jī)→連桿→硫化室→中心機(jī)構(gòu)→機(jī)械手→卸胎裝置→潤滑管路→動力水管路→蒸汽管路→控制管路→聯(lián)動試車→拆機(jī)。

根據(jù)價值流圖析技術(shù)，從發(fā)貨區(qū)開始一直往回追溯到各種零部件到達(dá)裝配車間，收集到相關(guān)數(shù)據(jù)資料與計算結(jié)果見表1。

每班可利用時間：每班前10 min列隊(duì)開會時間與休息時間，合計有70 min為計劃停工時間，則實(shí)際每班可利用生產(chǎn)時間為410 min。

2.3 信息流分析

G廠的顧客有國內(nèi)客戶與國外客戶，采用訂貨方式組織生產(chǎn)。2015年9月—2016年2月，G廠與客戶簽訂的訂單見表2。

依據(jù)表2得到：①客戶訂貨信息：客戶一般提前2個月向G廠發(fā)出訂貨信息。②客戶需求：發(fā)貨的時間要求每5 d以上發(fā)一次貨，每次發(fā)貨的數(shù)量為1～26臺，波動性較大。

G廠的銷售部收到客戶的訂貨信息后，整理成文件，發(fā)給生產(chǎn)部及其他各部門各一份，生產(chǎn)部經(jīng)過總調(diào)度室對ERP產(chǎn)生的信息與各個車間及職能部門反饋的信息加以處理，然后在ERP系統(tǒng)中產(chǎn)生周計劃，向各個車間下達(dá)生產(chǎn)計劃命令。這時，車間調(diào)度及車間主任開始組織生產(chǎn)，向車間的各個班組下達(dá)每日生產(chǎn)計劃。

由此可得，給供應(yīng)商（各生產(chǎn)部門）與裝配車間的信息：生產(chǎn)部每星期在ERP系統(tǒng)發(fā)布周生產(chǎn)計劃。

2.4 價值流現(xiàn)狀圖

通過對物料流與信息流的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與分析，可以對價值流現(xiàn)狀圖進(jìn)行描繪 [2]，價值流現(xiàn)狀圖如圖2所示。

2.5 價值流現(xiàn)狀圖存在的不合理現(xiàn)象分析

（1）物料流。裝配過程沒有連續(xù)流動起來，出現(xiàn)很多等待浪費(fèi)現(xiàn)象。由圖2可知，在裝配過程中上道工序與下道工序之間的裝配時間存在很大的差異，如墻板裝配周期為30 min，而聯(lián)動試車需要945 min，這使達(dá)到裝配連續(xù)流動存在很大的困難。經(jīng)現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，有2條裝配線在裝配過程中，工人工作的隨意性很大，沒有劃分明確的作業(yè)單元，沒有明確合理的分工，從而造成在工作中爭搶吊車、時常雙手空閑、人等待機(jī)器等現(xiàn)象。工人習(xí)慣以6臺份作為一個裝配批量，從而造成大量在制品庫存，大大地延長了硫化機(jī)的裝配周期。每日產(chǎn)出量極不均衡，很難及時響應(yīng)客戶的需求，無法按時交貨。例如，2015年4月至12月的產(chǎn)出基本集中在上旬和下旬，上旬包裝入庫188臺，比例為51%；中旬包裝入庫45臺，比例為15%；下旬包裝入庫125臺，比例為35%。上旬包裝入庫的硫化機(jī)基本是上一個月由于各種原因而不得不留到本月上旬生產(chǎn)完包裝入庫，最多的包裝入庫量為一天22臺，最少的只有1臺。

（2）信息流。信息處理不及時、不合理。從表2可知，客戶要求交貨的時間波動較大，2015年10月7號，客戶要求交貨3臺，10月15號要求交貨15臺，8號到14號都沒有要求交貨，客戶要求交貨數(shù)量最少一天為1臺，最多達(dá)26臺，交貨時間及數(shù)量極不均衡，這給生產(chǎn)造成很大的壓力。正是由于交貨時間的差別太大及交貨數(shù)量的懸殊，使現(xiàn)場積壓了大量的在制品。工人在面對日交貨量大的情況下加班加點(diǎn)，搶在交貨期前完成任務(wù)，工作變得非常忙碌，壓力極大。在交貨期不緊張的情況下，工作又變得很輕松，這種時而輕松，時而緊張的工作讓員工感覺心情壓抑、煩躁。從圖2可知：生產(chǎn)部給各生產(chǎn)車間（供應(yīng)商）的計劃周期太長，每星期一次，從而造成裝配車間在裝配過程中常常出現(xiàn)供應(yīng)商供應(yīng)物料不足的情況。生產(chǎn)部為裝配車間制訂的生產(chǎn)計劃過于籠統(tǒng)，涉及的范圍太寬，使得裝配車間的計劃與其他部門車間的計劃不一致，不能很好地組織生產(chǎn)，信息溝通、計劃不協(xié)調(diào)，造成有計劃等于沒有計劃。

3 提出改進(jìn)方案

3.1 價值流未來圖

在設(shè)計未來價值流中，設(shè)想將價值流從最終顧客到硫化機(jī)在裝配車間開始組裝的所有過程采用一種平滑的流動，使其盡可能地實(shí)現(xiàn)連續(xù)流動，即每次只生產(chǎn)一個單位的產(chǎn)品，而且立即從一個過程傳遞到下一道工序，中間沒有任何停頓[3]。在繪制硫化機(jī)未來價值流圖（如圖3所示）時，主要從以下幾個方面進(jìn)行改善。

（1）客戶需求。第一，確定客戶的需求節(jié)拍，核定目前的生產(chǎn)節(jié)拍是否滿足客戶需求節(jié)拍。從上面收集到的數(shù)據(jù)分析可知，裝配車間每班的有效工作時間為T=410 min，3班制，無休息日。從表2可知，客戶平均每月需求量為40臺，即客戶需求節(jié)拍=410×3×30/40=922.5 min，裝配車間的生產(chǎn)能力達(dá)到每月40臺份以上，因此目前的裝配能力可以滿足客戶需求。第二，確定發(fā)運(yùn)過程是采用客戶拉動系統(tǒng)還是建立成品發(fā)運(yùn)倉庫。根據(jù)調(diào)查，一臺硫化機(jī)的價格一般高達(dá)100萬～200萬元，且顧客要求多樣，該產(chǎn)品在市場上的需求很難預(yù)測，即按訂單方式組織生產(chǎn)，因此G廠可以采用顧客拉動方式向客戶發(fā)送產(chǎn)品。

（2）物料流。方法為引入連續(xù)流動，使生產(chǎn)過程流動起來，消除中間在制品庫存、等待浪費(fèi)現(xiàn)象。硫化機(jī)裝配工序有18道，每道工序的裝配時間極不平衡，波峰與波谷相差915 min，要達(dá)到一個流的形式，就要使物流平衡，即波峰要消除在客戶節(jié)拍時間內(nèi)，波谷要把它填平到客戶節(jié)拍時間內(nèi)。優(yōu)化后，每道工序的作業(yè)時間要基本一致。在二道齒裝配過程中需要2～5人，橫梁裝配需要2～6人，減速器、連桿裝配需要2～4人，蒸氣管路裝配需要3～4人，這在流水線生產(chǎn)中，要確定每個作業(yè)單元的工作人員人數(shù)時存在困難。經(jīng)過分析，在二道齒裝配工序中，只有在撞二道齒的時候才需要5個工人，時間為30 min，其他時間都是只需要2個人。橫梁裝配過程中，在撞橫梁軸的時候才需要6個人員，時間為40 min，其他時間只需要2個人。減速機(jī)裝配過程中，在撞減速機(jī)軸的時候才需要4個人操作，時間為10 min，其他時間只需要2個人。在連桿裝配工序中，在組裝連桿的時候需要4個人，時間為50 min，其他時間只需要2個人。蒸氣管路組裝過程中，控制管路制作和組裝到位需要4人，時間為30 min，其他時間只需要3個人。在一個流的形式中，每個工序的作業(yè)人數(shù)是不變的，因此要固定每個工序的作業(yè)人員人數(shù)。

消減波峰，本文采用直接拆分波峰工序的方法。經(jīng)過調(diào)查分析，聯(lián)動試車工序可拆分為聯(lián)動試車1和聯(lián)動試車2，聯(lián)動試車1需要的時間為475 min，聯(lián)動試車2需要的時間為470 min；控制管路可拆分為控制管路1和控制管路2，控制管路1需要的時間為468 min，控制管路2需要的時間為470 min；潤滑管路工序可拆分為潤滑管路1和潤滑管路2，潤滑管路1需要的時間為240 min，潤滑管路2需要的時間為450 min。保證每道工序工作時間在480 min以內(nèi)及接近480 min，480 min小于客戶節(jié)拍時間922.5 min。

填平波谷，處于波谷的工序生產(chǎn)能力大于波峰工序生產(chǎn)能力，在一個流的生產(chǎn)流程里，波谷工序的操作工會出現(xiàn)等待現(xiàn)象，造成等待浪費(fèi)，因此要分給波谷工序適量的工作任務(wù)，使波谷工序作業(yè)時間上升到接近480 min，達(dá)到填平波谷的效果。本文把工序底座、曲柄齒輪、二道齒輪合成為一道工序，總時間為474 min；把工序墻板、齒輪罩、橫梁、減速機(jī)合成為一道工序，總時間為458 min；把工序連桿、動力水、活絡(luò)模管路合成為一道工序，總時間為464 min；把工序中心機(jī)構(gòu)、卸胎裝置、部分潤滑管路合成為一道工序，總時間為474 min。這樣原來有915 min之差的各個工序變成平滑工序，每道工序的作業(yè)時間與480 min基本一致，達(dá)到優(yōu)化效果。

固定每道工序的作業(yè)人員人數(shù)。由以上分析可知，每道工序的作業(yè)人員基本上是不變的，但有時需要3～4個工作人員協(xié)助，因此抽調(diào)出4名工作人員作為多能工，在整條裝配線上某個工序需要工人協(xié)助時，多能工就出現(xiàn)在那里，而且在制定流水線生產(chǎn)時解決了固定操作工人難安排的問題。在撞二道齒、撞橫梁軸、撞減速機(jī)軸、組裝連桿、蒸氣管路組裝過程中，多功能工是這些工序的支持工作人員。

此外，為了減少在制品數(shù)量，需要確定緩存或超時拉動系統(tǒng)。

（3）信息流。為了達(dá)到均衡生產(chǎn)、流暢制造，需要確定客戶如何訂貨，交貨周期是多少，多大量？從表2可知，可以從3個方面改進(jìn)。{1}客戶信息：客戶要求送貨周期極不均衡，每5 d以上發(fā)一次貨，每次發(fā)貨的數(shù)量為1～26臺，波動性非常大。在與客戶簽訂合同的時候要與客戶進(jìn)行協(xié)商，要求客戶每班發(fā)一次貨，每次發(fā)貨的數(shù)量為1臺最佳。這樣就能根據(jù)客戶的需求做到拉動生產(chǎn)、使生產(chǎn)均衡。{2}裝配車間信息：生產(chǎn)部向裝配車間發(fā)出的計劃要詳細(xì)到每班的生產(chǎn)任務(wù)，裝配車間調(diào)度室計劃要詳細(xì)到每班、每個班組、每位員工的工作任務(wù)，做到跟定計劃，靈活修改，按時完成任務(wù)。{3}供應(yīng)商信息：生產(chǎn)部向供應(yīng)商發(fā)出的計劃要與裝配車間每班的計劃緊密聯(lián)系，做到供應(yīng)商按時提供裝配車間所需要的產(chǎn)品數(shù)量。

（4）支持改進(jìn)。對于裝配車間來說，要得到所希望的價值流，應(yīng)對下列過程進(jìn)行改進(jìn)：①重新劃分裝配線場地，縮短零部件在車間內(nèi)的移動距離，使得運(yùn)作效率提高。②在車間推行“5S”活動，規(guī)劃好車間內(nèi)在制品的存放區(qū)，減少尋找物料與吊裝物料的時間。③改善裝配車間的現(xiàn)場管理，使裝配流程更加順暢，縮短制造周期。④安排工作人員，確定優(yōu)化后的工作單元的作業(yè)人員。⑤重新制定作業(yè)時間，分兩班倒，早班為7：00—4：30，其中12：00—13：30為吃飯休息時間。中班為4：30—1：30，其中5：30—6：30為吃飯時間。早班與中班的有效工作時間為8 h，即480 min。根據(jù)上面的分析，畫出的未來價值流狀態(tài)圖如圖3所示。

3.2 改善效果

裝配車間硫化機(jī)價值流重組后：①做到均衡生產(chǎn)。改善前每過5 989 min裝配完成6臺硫化機(jī)，即生產(chǎn)1臺硫化機(jī)需約998 min。改善后達(dá)到一個流的生產(chǎn)方式，每過480 min裝配完成硫化機(jī)1臺，即每班組完成1臺硫化機(jī)的裝配，做到均衡生產(chǎn)。②減少1條裝配線。由于現(xiàn)在每班可完成1臺硫化機(jī)的裝配，這樣不論是國內(nèi)客戶機(jī)還是出口機(jī)裝配都不會產(chǎn)生干擾，因此可將原來的2條裝配線合并成1條，這樣可節(jié)約1條裝配線。③節(jié)約了工作人員。目前，完成40臺成品硫化機(jī)需要5 989+39×480=24 709 min，共51.5個工作日，即每天兩班制，一條裝配線每班需要員工2+2+2+3+3+3+3+3+3+3+2+2+5+4=40人，管理人員共23人，2班需要員工80人，總?cè)藬?shù)為80+23=103人。與改善前相比，節(jié)約員工114-103=11人。④改善了員工的勞動待遇。經(jīng)改善后，每班的有效工作時間為480 min，員工在完成任務(wù)的情況下每月可以休息30-25.75=4 d，三班制變?yōu)閮砂嘀?，取消了夜班，這樣有利于員工的身心健康及企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4 方案實(shí)施

要實(shí)現(xiàn)未來價值流的過程，需要按以下步驟進(jìn)行：①成立一個項(xiàng)目小組，廠長任項(xiàng)目的經(jīng)理，裝配車間主任任項(xiàng)目的執(zhí)行經(jīng)理，小組成員由裝配車間、技術(shù)部、質(zhì)量部、綜合部相關(guān)人員組成，人數(shù)為8人為宜。②把精益生產(chǎn)的思想、理念、宗旨在廠內(nèi)廣泛宣傳。③在裝配車間內(nèi)召開項(xiàng)目啟動大會，大會成員由裝配車間的所有員工、項(xiàng)目組的所有成員及各車間與職能部門的主要領(lǐng)導(dǎo)參加。④在裝配車間內(nèi)開展“5S”現(xiàn)場改善活動，把整理、整頓、清掃、清潔融入員工的日常工作行為中，使員工養(yǎng)成良好的習(xí)慣。⑤組織項(xiàng)目成員對裝配車間硫化機(jī)組裝流程進(jìn)行價值流數(shù)據(jù)的收集、整理，討論出改善方案。⑥重新劃分裝配線場地，縮短零部件在車間內(nèi)的移動距離，減少吊運(yùn)物料的距離。⑦項(xiàng)目組與生產(chǎn)部、銷售部進(jìn)行溝通，要求銷售部與客戶簽訂訂單時，要與客戶進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，使客戶要求的送貨時間與送貨量均衡化，做到每班送一次貨，送貨量為1臺。⑧生產(chǎn)部與車間調(diào)度要重新制訂詳細(xì)的計劃，生產(chǎn)部的計劃在整個車間內(nèi)要與裝配車間的計劃相協(xié)調(diào)。車間調(diào)度的計劃要盡量詳細(xì)，做到每班每組每人。⑨建立合理化建議制度，廣泛地挖掘員工的智慧，使員工參與到項(xiàng)目中，做到全員參與。⑩建立健全培訓(xùn)系統(tǒng)，外請培訓(xùn)師培訓(xùn)一批廠內(nèi)的培訓(xùn)師，讓廠內(nèi)的培訓(xùn)師定期對員工進(jìn)行培訓(xùn)[4]。

5 結(jié)語

應(yīng)用價值流圖析技術(shù)首先對G廠的硫化機(jī)裝配進(jìn)行價值流分析后發(fā)現(xiàn)，裝配流程中存在大量的浪費(fèi)現(xiàn)象，然后按精益思想和方法進(jìn)行改善，在G廠高層的大力支持下取得明顯效果。實(shí)踐表明，價值流圖析技術(shù)是發(fā)現(xiàn)企業(yè)浪費(fèi)現(xiàn)象的可視化工具，是消除企業(yè)浪費(fèi)、實(shí)施精益生產(chǎn)的必備工具[5]。企業(yè)引進(jìn)精益生產(chǎn)管理模式，是企業(yè)的一場變革，是一項(xiàng)艱巨且復(fù)雜的系統(tǒng)工程[6]。在這個變革的過程中，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)是變革的帶頭人，在思想認(rèn)識、領(lǐng)導(dǎo)方法等方面都必須有一個很大的轉(zhuǎn)變，以適應(yīng)迅速變化的新形勢，帶領(lǐng)員工進(jìn)一步推動精益生產(chǎn)項(xiàng)目的改革。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]邁克·魯斯·舒克.價值流圖析[M].北京：人民交通出版社，1999.

[2]杜宏生.企業(yè)實(shí)施精益生產(chǎn)過程中價值流圖析方法的運(yùn)用[D].天津：天津大學(xué)，2005.

[3]張群，韓良智譯.價值流管理：計劃，描繪及保持精益化革新的八個步驟[M].東北：東北財經(jīng)大學(xué)出版社，2005.

[4]陸青麗，王俊峰.價值流在精益生產(chǎn)中的作用[J].汽車制造業(yè)，2003（2）.

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[6]王秉剛.價值流圖析技術(shù)[J].世界汽車，2000（7）：28-31.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]

【基金項(xiàng)目】廣西高等學(xué)校工業(yè)工程特色專業(yè)與課程一體化建設(shè)項(xiàng)目“基于價值流的硫化機(jī)裝配效率改善研究（GXTSZY212）”。

【作者簡介】李軍，男，陜西岐山人，桂林電子科技大學(xué)商學(xué)院教授，研究方向：工業(yè)工程；李翔宇，男，陜西岐山人，桂林電子科技大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)員，研究方向：電子工程；葛辰虹，女，廣西桂林人，桂林電子科技大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院圖書館員，研究方向：信息管理和信息系統(tǒng)。