沖壓工廠精益化生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展方向（上）

文/謝文才，馬天流·一汽解放汽車有限公司

精益生產(chǎn)的內(nèi)涵

精益生產(chǎn)是美國麻省理工學(xué)院數(shù)位國際汽車計(jì)劃組織(IMVP)的專家對日本豐田準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)JIT 生產(chǎn)方式的贊譽(yù)稱呼。精——即少而精，不投入多余的生產(chǎn)要素，只是在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間生產(chǎn)必要數(shù)量的市場所需產(chǎn)品(或下道工序所需的產(chǎn)品)。益——即所有經(jīng)營活動(dòng)都要有益有效，具有經(jīng)濟(jì)效益。

精益生產(chǎn)方式的基本思想可以用一句話來概括，即:Just In Time(JIT)，翻譯為中文是“旨在需要的時(shí)候，按需要的量，生產(chǎn)所需的產(chǎn)品”。其目的是以客戶需求為拉動(dòng)，以消滅浪費(fèi)和快速反應(yīng)為核心，使企業(yè)以最少的投入獲取最佳的運(yùn)作效益和提高對市場的反應(yīng)速度。其核心追求以下兩個(gè)方面: 第一，追求零庫存。精益生產(chǎn)是一種追求無庫存生產(chǎn)，或使庫存達(dá)到極小的生產(chǎn)系統(tǒng)，為此而開發(fā)了包括“看板”在內(nèi)的一系列具體方式，并逐漸形成了一套獨(dú)具特色的生產(chǎn)經(jīng)營體系。第二，追求快速反應(yīng)，即快速應(yīng)對市場的變化。為了快速應(yīng)對市場的變化，精益生產(chǎn)者開發(fā)出了細(xì)胞生產(chǎn)、固定變動(dòng)生產(chǎn)等布局及生產(chǎn)編程方法。為了實(shí)現(xiàn)精益，許多改進(jìn)工具及技術(shù)已廣泛運(yùn)用，如價(jià)值流分析、看板(拉動(dòng)系統(tǒng))、快速換型換線、均衡生產(chǎn)、單件流等等。精益生產(chǎn)方式是以滿足用戶的需求為出發(fā)，對企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)的一種對盡善盡美的無止境的追求。

沖壓工廠精益生產(chǎn)主要指標(biāo)

精益生產(chǎn)的核心在于用“最少的投入”獲取“最大的效益”，期望獲得最優(yōu)的“投入產(chǎn)出比”。沖壓工廠產(chǎn)出的效益以“沖壓件價(jià)格”的方式體現(xiàn)。對于汽車主機(jī)廠的沖壓工廠來說，這種價(jià)格是以“整車價(jià)格”進(jìn)行體現(xiàn)的。雖然可以類比“沖壓件采購成本”進(jìn)行比較，但不具備評(píng)價(jià)意義。因此，沖壓工廠創(chuàng)造的價(jià)值可以用“滿足裝車質(zhì)量需求的產(chǎn)品”進(jìn)行描述。精益生產(chǎn)則主要體現(xiàn)在消除各種浪費(fèi)現(xiàn)象。主要評(píng)價(jià)指標(biāo)體現(xiàn)在成本控制、質(zhì)量、效率等，包括以下幾個(gè)方面。

在制品庫存

(1)生產(chǎn)周期。作為“精益生產(chǎn)方式”評(píng)價(jià)的核心，在制品庫存周期是評(píng)價(jià)精益生產(chǎn)體系狀態(tài)最好、最有效的指標(biāo)。

(2)半成品(毛坯板料)庫存周期。以“材料到貨提前量”形式體現(xiàn)，即要求生產(chǎn)材料“在生產(chǎn)前X小時(shí)”到達(dá)現(xiàn)場。

直接(變動(dòng))成本控制

(1)材料成本。材料成本是構(gòu)成沖壓件成本的絕大部分，主要以“材料消耗定額”、“材料單價(jià)”的形式體現(xiàn)在成本中。

(2)人工成本。直接生產(chǎn)人員比率——以“輔助人員系數(shù)”形式體現(xiàn)，反映“非直接生產(chǎn)人員”帶來的人工成本浪費(fèi)。

質(zhì)量成本

(1)廢品浪費(fèi)。以“廢品率”的形式體現(xiàn)，包括生產(chǎn)廢品、調(diào)試廢品及工藝廢品等。

(2)不良品返修。以“平均返修率”、“平均返修工時(shí)”的形式體現(xiàn)，包括返修人員成本、返修工具機(jī)磨料消耗、返修場地占用和生產(chǎn)效率下降。

生產(chǎn)效率

生產(chǎn)效率。以“有效沖程”的形式體現(xiàn)，涵蓋了設(shè)備自身的連續(xù)最高沖程能力、設(shè)備可動(dòng)率、產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時(shí)間、工藝模具能力等因素。影響對設(shè)備、廠房、人員成本的攤銷。

國內(nèi)沖壓工廠精益化生產(chǎn)現(xiàn)狀

精益生產(chǎn)方式以其減少浪費(fèi)、快速反應(yīng)滿足客戶需求的核心理念，越來越被眾多汽車生產(chǎn)工廠所重視并不同程度應(yīng)用實(shí)施。但各廠條件和文化理念背景不同，精益化生產(chǎn)的程度也大不相同。國內(nèi)乘用車主流沖壓工廠，根據(jù)生產(chǎn)車型和品系差異，大致可分為“日系”、“德系”、“自主”三類。以豐田為代表的日系企業(yè)，是精益生產(chǎn)方式發(fā)起者，沿用其TPS(或類似)體系要求，精益生產(chǎn)應(yīng)用非常好；德系企業(yè)更強(qiáng)調(diào)質(zhì)量、穩(wěn)定生產(chǎn)，精益生產(chǎn)所創(chuàng)造的價(jià)值更多地是以“產(chǎn)品溢價(jià)”形式體現(xiàn)；而自主體系在精益生產(chǎn)方面正努力向日系企業(yè)學(xué)習(xí)，但由于缺少相關(guān)的技術(shù)支撐和體系支撐，仍有非常大的提升空間。

以豐田為代表的日系合資企業(yè)

批量生產(chǎn)周期——1 天，安全庫存3 小時(shí)。有些日本廠家甚至可以把生產(chǎn)周期壓縮到4 ～5 小時(shí)，這得益于其對在制品庫存的重視程度和生產(chǎn)計(jì)劃的準(zhǔn)確性。連續(xù)生產(chǎn)穩(wěn)定性為小批量生產(chǎn)提供保證，模具投入量產(chǎn)的穩(wěn)定性驗(yàn)證條件相當(dāng)苛刻，拉伸墊壓力在-10%～+30%的范圍內(nèi)就可以生產(chǎn)出合格制件；在±10%條件下，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)小批量生產(chǎn)出合格制件，這從源頭上保證了“模具切換完成后”立即生產(chǎn)。快速生產(chǎn)轉(zhuǎn)換及模具快速維護(hù)體系最大限度降低了停機(jī)損失。

材料儲(chǔ)備周期——8 小時(shí)，向3 ～4 小時(shí)努力。生產(chǎn)計(jì)劃準(zhǔn)時(shí)性和材料供應(yīng)商送貨的即時(shí)性是減少材料儲(chǔ)備周期的前提條件，生產(chǎn)計(jì)劃穩(wěn)定性和執(zhí)行率是縮短材料儲(chǔ)備周期的核心。

材料利用率——65%～68%。一方面得益于對降低材料成本不懈的追求，不論是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是沖壓工藝編制都把“提升材料利用率”作為重要指標(biāo)；另一方面，長期的技術(shù)積累和沖壓工藝創(chuàng)新也為材料利用率提升提供了技術(shù)保證。在平衡成本與產(chǎn)品質(zhì)量之間的矛盾時(shí)，部分非關(guān)鍵質(zhì)量是讓步于成本的。即便在量產(chǎn)后，還是以“改善”為手段，尋求進(jìn)一步降低材料成本的方法。在經(jīng)過測算后，可以采用重新制造模具的方式提升材料利用率。

廢品率——幾乎為零。廢品是最直接的浪費(fèi)，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)不允許存在可預(yù)見的廢品風(fēng)險(xiǎn)。在量產(chǎn)階段，消除廢品是第一要?jiǎng)?wù)。

返修率——1%～3%。日系對沖壓件質(zhì)量（尤其是表面質(zhì)量）要求相對寬松。在“不引起客戶抱怨”的前提下，無法解決的質(zhì)量難題可以作為“階段性認(rèn)可”，不進(jìn)行返修和考核，直至有技術(shù)能力給予解決為止。這在很大程度上消除了“固定返修”的工作量，返修工作量都是由于臨時(shí)原因?qū)е碌?，比如：臟點(diǎn)、劃傷等等。

有效沖程——500 ～650 次/小時(shí)。通常采用SPH 指標(biāo)定義有效沖程，用SPM 指標(biāo)定義連續(xù)沖程。SPH(每小時(shí)有效沖程)的概念中，包含了產(chǎn)品轉(zhuǎn)換等制度停歇時(shí)間和首件檢查等工藝停歇時(shí)間損耗。在產(chǎn)能測算中，直接乘以工作時(shí)間即可獲得需要的產(chǎn)能值。因?yàn)樯a(chǎn)線最高連續(xù)沖程差異，難以用一個(gè)具體的值來說明。

一般條件下，每天生產(chǎn)10～15個(gè)品種（約1～1.5小時(shí)切換一次）時(shí)，“最高沖程利用率”大約可以實(shí)現(xiàn)最高連續(xù)沖程的67%。設(shè)備的最高連續(xù)沖程越低，達(dá)成系數(shù)越高。對于最高連續(xù)沖程16 次/分鐘的生產(chǎn)線，640 ～670 次/小時(shí)(SPH)。最大限度使用生產(chǎn)線的“最高連續(xù)沖程”和降低各種停機(jī)是實(shí)現(xiàn)有效沖程提升關(guān)鍵路徑。

以大眾為代表的德系合資企業(yè)

批量生產(chǎn)周期——3 ～5 天，最低庫存0.8 ～1.2天。由于德系車型普遍產(chǎn)量較大及對產(chǎn)品質(zhì)量的苛刻要求，對降低生產(chǎn)周期的需求并不明確。通常會(huì)安排較大生產(chǎn)批量。

材料儲(chǔ)備周期——8 小時(shí)。與日系企業(yè)相近，其材料儲(chǔ)備周期較短，尤其是線側(cè)的材料儲(chǔ)備量，主要得益于板料的開卷加工生產(chǎn)線一般都布置在沖壓生產(chǎn)線附近。

材料利用率——42%～50%。在沖壓工藝設(shè)計(jì)中，把“制件質(zhì)量”放在首位，尤其是在成本與質(zhì)量矛盾時(shí)，先保證質(zhì)量。為了獲得穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)穩(wěn)定性也是優(yōu)先保證的前提，在保證質(zhì)量和生產(chǎn)穩(wěn)定性的前提下，盡可能提升材料利用率，降低材料成本。

廢品率——1‰～2‰。因其對產(chǎn)品質(zhì)量的追求及其產(chǎn)品設(shè)計(jì)所追求的“尖銳棱線”等獨(dú)有技術(shù)，導(dǎo)致生產(chǎn)中廢品率相對日系企業(yè)要高一些。這主要體現(xiàn)在生產(chǎn)準(zhǔn)備和初期量產(chǎn)階段，為獲得更好的質(zhì)量造成的工藝廢品。量產(chǎn)階段廢品率主要是相對于很高的質(zhì)量要求與實(shí)際產(chǎn)品之間的差距，當(dāng)簡單返修后仍不能滿足質(zhì)量要求時(shí)，產(chǎn)生廢品。德系沖壓工藝強(qiáng)調(diào)高品質(zhì)和連續(xù)生產(chǎn)穩(wěn)定性，大多采用5 ～6 序生產(chǎn)大型內(nèi)外覆蓋件。這種工藝方式雖然在模具、設(shè)備、廠房投資等方面顯著增加了成本，但通過高品質(zhì)的溢價(jià)能力和降低廢品、返修等無效浪費(fèi)獲得補(bǔ)償。

返修率——5‰～15‰。返修工作視為一種質(zhì)量衰減，盡量在特殊情況下進(jìn)行返修。如：臟點(diǎn)、劃傷等。在量產(chǎn)初期，個(gè)別的缺陷點(diǎn)可能通過臨時(shí)返修的方式保證裝車，但這些缺陷必須在一定周期內(nèi)給予消除。

有效沖程——5.5 次/分鐘。在有效沖程方面，沒有過高的追求。在大眾體系內(nèi)，以標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能作為目標(biāo)值。這種要求也是全球適用的，在沒有獲得全面認(rèn)可前，不針對特定廠家進(jìn)行技術(shù)提升。

自主體系乘用車企業(yè)

批量生產(chǎn)周期——3 ～5 天，安全庫存周期1 天左右。受生產(chǎn)穩(wěn)定性及多品種、小批量的限制，通常生產(chǎn)周期較長。生產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率不高和過小的生產(chǎn)批量，導(dǎo)致“擴(kuò)大生產(chǎn)批量”是提升綜合產(chǎn)能的最有效途徑。其中生產(chǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)間是制約的關(guān)鍵因素，部分車型較小的生產(chǎn)批量導(dǎo)致模具更換時(shí)間不足也是被迫增大單批次生產(chǎn)數(shù)量的原因。

材料儲(chǔ)備周期——8 ～12 小時(shí)。這是理論設(shè)定的材料到貨提前量，實(shí)際上，由于生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行準(zhǔn)確率（包括生產(chǎn)數(shù)量和投產(chǎn)時(shí)間）問題，生產(chǎn)現(xiàn)場很多生產(chǎn)用料遠(yuǎn)超過這一周期。當(dāng)現(xiàn)場材料存放面積出現(xiàn)困難時(shí)，甚至出現(xiàn)退料現(xiàn)象。生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行率是導(dǎo)致材料儲(chǔ)備周期長的根本因素。由于生產(chǎn)計(jì)劃頻繁調(diào)整，板料供應(yīng)商為避免對自身生產(chǎn)計(jì)劃造成過大沖擊，在自己現(xiàn)場建立一定的庫存周轉(zhuǎn)量。

材料利用率——52%～55%。國內(nèi)各自主主機(jī)廠一直將材料利用率作為主要降成本方式，但在工藝技術(shù)支撐和產(chǎn)品設(shè)計(jì)配合方面還存在短板，總體材料利用率較以往的50%左右有所提升，還遠(yuǎn)不能與日系企業(yè)相提并論。在材料利用率與質(zhì)量之間的平衡方面，自主企業(yè)也沒有形成自己的價(jià)值取向，人云亦云，行政過多干預(yù)技術(shù)，技術(shù)人員無所適從，這也給材料利用率提升和質(zhì)量提升帶來困惑。

廢品率——3‰～5‰。導(dǎo)致廢品率較高的主要因素是生產(chǎn)穩(wěn)定性和工裝設(shè)備維護(hù)方面的差距。內(nèi)板零件的成形性問題（開裂、皺紋）和外板零件的表面質(zhì)量（面品缺陷和臟點(diǎn)）占廢品構(gòu)成的80%以上。對制件表面質(zhì)量的高要求與工藝技術(shù)水平及板料性能和工裝設(shè)備穩(wěn)定之間的差距是自主汽車導(dǎo)致廢品率高的根本原因。

返修率——5%～30%。返修率的高低主要取決于對質(zhì)量的要求和實(shí)物質(zhì)量的不對等程度。認(rèn)可(放行)交付量產(chǎn)質(zhì)量狀態(tài)條件下，僅對偶發(fā)的臨時(shí)缺陷進(jìn)行返修；對交付量產(chǎn)遺留問題不認(rèn)可時(shí)，會(huì)造成大量的返修工作量。導(dǎo)致制件返修的核心原因是外表面件的表面質(zhì)量問題，固定返修點(diǎn)導(dǎo)致的返修量占80%以上，偶發(fā)的臟點(diǎn)、壓痕等問題占總返修量的10%左右。

有效沖程——5 次/分鐘。前提是每天生產(chǎn)10 ～15 個(gè)品種(約1 ～1.5 小時(shí)切換一次)。由于工藝能力存在差距，很少能夠達(dá)到生產(chǎn)線最高連續(xù)沖程能力。從另外一個(gè)角度說，當(dāng)使用生產(chǎn)線最高連續(xù)沖程時(shí)，表面質(zhì)量、尺寸穩(wěn)定性、自動(dòng)化停機(jī)等因素造成的停機(jī)會(huì)導(dǎo)致實(shí)際有效沖程下降。在工藝技術(shù)能力沒有得到有效提升前，高速自動(dòng)化生產(chǎn)線是一種浪費(fèi)。