基于價值流及仿真的鉛酸蓄電池再制造系統(tǒng)改善

孫嘉懿

摘要：為解決Q公司鉛酸蓄電池再制造系統(tǒng)平衡率低、生產(chǎn)工序繁雜、浪費較大等問題，利用精益生產(chǎn)工具價值流圖制定改善方案，同時用Witness系統(tǒng)建模與仿真驗證改善方案的可行性。經(jīng)過改善實現(xiàn)員工削減13人、生產(chǎn)周期減少69%、增值比提高30%，日產(chǎn)量顯著提高的效果。

關(guān)鍵詞：再制造系統(tǒng);價值流;生產(chǎn)線平衡;系統(tǒng)仿真

Abstract： In order to solve the problems such as low balance rate of lead-acid battery remanufacturing system， complicated production process and large waste in Q Company， the improvement scheme was made by using the value flow chart of lean production tools. At the same time， the feasibility of the improvement scheme is verified by modeling and simulation of Witness system. Through the improvement to achieve 13 employee cuts， the production cycle decreased by 69%， the value-added ratio increased by 30%， and daily output increased significantly.

Key words： remanufacturing system;value flow;production line balance;system simulation

0? 引言

Q公司是鉛酸蓄電池再制造公司，有三套年產(chǎn)18萬噸的廢鉛酸蓄電池處理系統(tǒng)，年可處理再生鉛54萬噸。Q公司再制造過程工序繁雜，存在人員分配不合理，平衡率低，增值比低等問題，優(yōu)化現(xiàn)有生產(chǎn)線，降低生產(chǎn)成本，改善績效是公司進(jìn)一步落實生產(chǎn)責(zé)任制要解決的問題。

作為精益生產(chǎn)的有效工具——價值流圖可以增加價值，減少浪費[1]。目前，應(yīng)用價值流圖進(jìn)行研究的學(xué)者分為以下幾類：①按照應(yīng)用領(lǐng)域可以分為兩類：應(yīng)用于生產(chǎn)系統(tǒng)[2]，應(yīng)用于非生產(chǎn)系統(tǒng)即辦公室系統(tǒng)[3]等;②按照研究工具分為四類：與其他工具如系統(tǒng)仿真結(jié)合[4]，與其他算法[5]等結(jié)合，將以上工具結(jié)合[6]，作為單獨的工具輔助研究[7]。

1? Q公司鉛酸蓄電池的再制造價值流現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)狀描述

Q公司再制造過程復(fù)雜，涉及電池元件的分類與分離、干燥等26道工序，員工每天工作時間是單班制8h。再制造產(chǎn)品有再生鉛和塑料塊。經(jīng)調(diào)查，記錄實際平均操作時間及等待時間繪制現(xiàn)狀價值流圖。其中，再生鉛和塑料塊的生產(chǎn)過程時間分別為98.77h和18.7h，工人數(shù)分別為35人和7人。

由于Q公司兩種產(chǎn)品加工工藝及時間不同，因此分別進(jìn)行分析。再生鉛的增值比計算過程如下：

由此可知，再生鉛增值比為41.77%，同理知塑料塊增值比為21%，兩種產(chǎn)品的生產(chǎn)增值比均較低。

1.2 現(xiàn)狀分析

Q公司再制造過程有諸多非增值活動和瓶頸工序，在制品庫存較多，迫切需要對生產(chǎn)運作過程優(yōu)化。再生鉛瓶頸環(huán)節(jié)為烤箱烘烤工序，過程時間為32h;塑料塊瓶頸工序為塑料塊清洗并分離，過程時間為3.6h。對Q公司現(xiàn)狀價值流圖做具體分析如下：

1.2.1 工序加工時間差距大，平衡率低

再生鉛的平衡率及日產(chǎn)量經(jīng)計算分別為28.42%和0.01噸/天。

生產(chǎn)過程平衡率低，日產(chǎn)量不能滿足0.06噸/天的需要，因此提高生產(chǎn)效率是企業(yè)亟待解決的問題。

1.2.2 生產(chǎn)工序繁雜，浪費較大

再制造過程中工人為33人，人力成本較高;運輸、搬運和存儲時間較多，生產(chǎn)效率和員工利用率低，增值比低;信息流動不及時，導(dǎo)致在制品堆積。使用對Q公司再制造工作流程布局進(jìn)行5M1E分析如圖1。

1.2.3 回收過程被動，采用推式生產(chǎn)方式

廢舊鉛酸蓄電池的回收采用推式生產(chǎn)，回收途徑多，不僅回收較被動，供不應(yīng)求，也阻礙信息傳遞不利于企業(yè)管理。

2? 制定未來價值流圖

2.1 回收過程改善

為改善回收率低，供不應(yīng)求的情況，Q企業(yè)應(yīng)聯(lián)合各鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)積極落實生產(chǎn)者責(zé)任延伸制，在終端建立回收中心，使回收路徑單一化。同時建立電瓶使用數(shù)據(jù)庫，對電瓶的使用情況進(jìn)行記錄，積極主動回收廢舊鉛酸蓄電池，使回收與生產(chǎn)平衡，提升品牌形象。

2.2 再制造過程改善

2.2.1 環(huán)境改善

①改善工廠整體環(huán)境。全面實施6S管理標(biāo)準(zhǔn)，增強公司軟實力，同時確保物料運輸順利進(jìn)行，減少運輸成本。②改善勞動力環(huán)境。確保員工身體健康，避免有毒有害物質(zhì)導(dǎo)致的安全問題，避免對新員工培訓(xùn)造成成本增加。

2.2.2 再生鉛生產(chǎn)改善

①解決瓶頸環(huán)節(jié)。增加烤箱數(shù)量或改造烤箱空間，在烘烤之前引入超市拉動系統(tǒng)，轉(zhuǎn)移瓶頸工序，在烤箱烘烤和組裝中間加入看板，使組裝和烘烤同時進(jìn)行，提高效率。②發(fā)展連續(xù)流。通過超市拉動和添加看板建立連續(xù)流，轉(zhuǎn)推式生產(chǎn)為拉式生產(chǎn)。③簡化工序。將各相似工序進(jìn)行合并，縮短各工序距離，減少運輸成本，提高效率。

2.2.3 再生塑料塊生產(chǎn)改善

①解決瓶頸環(huán)節(jié)。解決清潔工序耗時問題，加快塑料塊清洗工序的進(jìn)程，縮短加工時間，減少庫存。②節(jié)約運輸成本。通過減少運輸時間實現(xiàn)物料流的改善，將傳統(tǒng)運輸方式改為先進(jìn)先出模式，節(jié)約物料搬運和輸送時間，加快生產(chǎn)進(jìn)程。③減少工人數(shù)。再生塑料塊生產(chǎn)過程中，工人大多起監(jiān)控作用，可以讓一個工人監(jiān)控多道工序，提高人機利用率。

3? 基于Witness系統(tǒng)建模與仿真的未來價值流圖

3.1 Witness系統(tǒng)建模與仿真的實現(xiàn)

根據(jù)改善方案，使用Witness軟件根據(jù)Q公司產(chǎn)線布置情況建立鉛酸蓄電池再制造系統(tǒng)仿真模型，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析驗證設(shè)計方案的可行性。建立仿真模型如圖2所示。

仿真模型包含機器、傳動帶等8種模塊及fspeed函數(shù)，其具體含義及數(shù)量等信息如表1。

多次統(tǒng)計仿真結(jié)果，選取平均值作為工序時間。系統(tǒng)的運行時間單位為s，設(shè)置運行時間為20d。

3.2 仿真結(jié)果分析

通過運行仿真模型對各機器的忙率進(jìn)行統(tǒng)計得出表2。

表2反映改善后機器處于平穩(wěn)運營狀態(tài)，破碎機的忙率最高為91.76%。改善效果較好，各機器運轉(zhuǎn)正常，改善方案可行。

3.3 繪制未來價值流圖

根據(jù)設(shè)計方案，繪制未來價值流圖如圖3所示。改善后節(jié)拍時間穩(wěn)定在3.5小時，明顯改善了生產(chǎn)效率。經(jīng)過改善使員工削減13人，生產(chǎn)周期減少69%，增值比提高30%，日產(chǎn)量顯著提升。

3.4 指標(biāo)對比分析

經(jīng)仿真模擬驗證了未來價值流圖的可行性，將改善前后的情況進(jìn)行對比分析，可以看出Q公司現(xiàn)有再制造系統(tǒng)改善空間大，改善后效果顯著提升。

4? 結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，雖然鉛酸蓄電池再制造能夠為使用者、制造企業(yè)與政府帶來收益，但由于消費者和生產(chǎn)企業(yè)回收意識不強，回收渠道多樣化，導(dǎo)致正規(guī)回收率不足30%;由于技術(shù)不完善和工藝流程不合理，導(dǎo)致回收過程復(fù)雜，浪費較大。Q公司生產(chǎn)線改善空間較大，經(jīng)改善可使員工削減13人、生產(chǎn)周期減少69%、增值比提高30%、日產(chǎn)量顯著提升。本研究只針對Q公司情況進(jìn)行分析，鉛酸蓄電池再制造系統(tǒng)的完善還需使用者、制造企業(yè)與政府三方協(xié)作，共同努力。

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