軍用線束精益化生產(chǎn)的策劃

唐 浩

(航天科工集團(tuán)十院3419廠，江蘇蘇州，215129)

1 引言

線束是連接電器系統(tǒng)所有電子單元的電纜集合，起著傳遞電力、電信號的作用，廣泛用于汽車、家電、航空、航天等諸多具有電氣信號控制的領(lǐng)域[1]。民用線束由于批量大，規(guī)模效應(yīng)顯著，企業(yè)的自動化設(shè)備投入多，生產(chǎn)效率高。而軍工企業(yè)，由于本身的多品種、小批量的生產(chǎn)特性，決定了軍用線束目前仍以手工作業(yè)為主，生產(chǎn)效率低。

民用線束中的自動化生產(chǎn)線，也被稱為剛性生產(chǎn)線。它使用專用設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率極高。但卻難以滿足多品種、小批量的生產(chǎn)需求。而柔性生產(chǎn)系統(tǒng)是一種智能型、精益型生產(chǎn)方式，可根據(jù)客戶需求和生產(chǎn)環(huán)境的變化進(jìn)行快速調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)多種產(chǎn)品的高效生產(chǎn)。其核心內(nèi)容是在同一自動流水線上，實(shí)現(xiàn)多品種產(chǎn)品的高效生產(chǎn)，從而滿足產(chǎn)品的差異化發(fā)展。

2 公司生產(chǎn)模式

2.1 現(xiàn)狀

我們航天電器股份有限公司作為軍工線束領(lǐng)域?qū)I(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠商，承擔(dān)著國家和軍方全方位的線束研發(fā)生產(chǎn)工作。2018年，我們蘇州公司共生產(chǎn)軍用線束數(shù)萬批，產(chǎn)品的總數(shù)量為數(shù)十萬根，但平均每批僅幾十根，是典型的多品種、小批量的生產(chǎn)企業(yè)。

從生產(chǎn)方式上，公司目前根據(jù)產(chǎn)品的不同種類，將車間先分成多個(gè)生產(chǎn)班組，分別是預(yù)加工、帶線連接器、單頭電纜、雙頭電纜、多頭電纜和焊接電纜等；班組內(nèi)部再按產(chǎn)品工序?qū)⑸a(chǎn)人員分組，前后工序的傳遞需要人工周轉(zhuǎn)，聯(lián)系不緊密，存在"拋過墻"的作法。

從技術(shù)支撐上，公司目前以紙質(zhì)流程卡作為生產(chǎn)和檢驗(yàn)記錄的載體；流程卡上標(biāo)注產(chǎn)品每道工序作業(yè)程序、標(biāo)準(zhǔn)和主要技術(shù)參數(shù)。產(chǎn)品制作周轉(zhuǎn)時(shí)，需要操作人員和檢驗(yàn)人員手工填寫過程參數(shù)。

再從整個(gè)軍用電纜生產(chǎn)的總體信息流(圖1)上看，公司的電纜合同先由各辦事處的銷售發(fā)起，經(jīng)過貴陽商務(wù)，蘇州技術(shù)、生產(chǎn)、采購、供應(yīng)商直至最終組裝生產(chǎn)，是個(gè)典型地單向推進(jìn)式生產(chǎn)模式。整個(gè)信息流所經(jīng)部門多，周期長，目前客戶的電纜平均訂貨周期已需30天以上。

圖1 電纜總體信息流

2.2 問題點(diǎn)

軍用電纜這種銷售推進(jìn)式單向生產(chǎn)模式，雖已支撐公司生產(chǎn)多年，但隨著公司生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，其存在的缺陷也越來越明顯。本文主要羅列分析以下兩點(diǎn)。

2.2.1信息流不順

公司在信息化管理方面，已建立了ERP、PLM、OA等辦公系統(tǒng)和電子合同評審系統(tǒng)，初步搭建了信息化管理平臺，但信息化管理沒有覆蓋產(chǎn)品生產(chǎn)全過程，尤其是沒有延伸到車間生產(chǎn)環(huán)節(jié)。使得產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的記錄目前還是手工作業(yè)，系統(tǒng)集成度低，難以追溯；而且產(chǎn)品在車間的周轉(zhuǎn)處于失控狀態(tài)，無法做到及時(shí)管理，更談不上人員調(diào)配、車間產(chǎn)能規(guī)劃。從公司的生產(chǎn)信息流方面講，銷售的"推進(jìn)式"和生產(chǎn)的"拉動式"兩者沒有交集，沒人清楚公司的月產(chǎn)能總量是多少，目前負(fù)荷多少，還能承接多少；這就造成銷售(客戶)時(shí)常反饋的問題點(diǎn)：我們航天電器管理混亂，交付周期完全不可控。

2.2.2人均產(chǎn)值低

在客戶的眼里，我們航天電器是個(gè)整體；客戶不會區(qū)分銷售、技術(shù)和生產(chǎn)。目前我們的產(chǎn)能已經(jīng)成為制約我們快速發(fā)展的一個(gè)主要瓶頸，每月、每季度都有大量訂單無法按時(shí)交付。通過對2018年車間勞動生產(chǎn)效率的分析，我們得出2018年平均每月人均產(chǎn)值僅為數(shù)萬元，完全不能滿足我們月度千萬元的產(chǎn)值需求。

造成產(chǎn)值低的根本原因在于車間的整體生產(chǎn)效率低。生產(chǎn)效率低，一方面體現(xiàn)在員工有效工時(shí)少，存在大量無效工時(shí)；通過調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)車間操作者需要進(jìn)行大量的表單填寫：有紙質(zhì)流程卡的技術(shù)參數(shù)填寫、考勤加班表的填寫、車間看板的動態(tài)更新等；另一方面，產(chǎn)品的周轉(zhuǎn)混亂，各個(gè)工序之間無平衡而言，存在過多地?zé)o效等待，從而導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期被拉長，單位時(shí)間的產(chǎn)品產(chǎn)出少。

3 精益化生產(chǎn)的策劃

3.1 前期準(zhǔn)備

公司軍用線束的這種生產(chǎn)現(xiàn)狀，已引起高層的極大關(guān)注。我們從2017年起開始施行的《軍用高水平生產(chǎn)線的建設(shè)》，該方案從信息化、設(shè)計(jì)、檢測和裝配四大平臺對我們整個(gè)軍用生產(chǎn)進(jìn)行重組。目前方案已完成信息化軟件招標(biāo)，在軟件的技術(shù)方案中，我們已明確要求生產(chǎn)全過程實(shí)現(xiàn)信息化、自動化管控，覆蓋產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)周期。對車間生產(chǎn)總體而言，該項(xiàng)目的優(yōu)勢在于生產(chǎn)全過程可控，隨時(shí)自動匯報(bào)產(chǎn)品的進(jìn)度，做到產(chǎn)品滾動生產(chǎn)；員工效率、車間產(chǎn)能都會動態(tài)體現(xiàn)，從而做到"拉動式"精益化生產(chǎn)。對操作者而言，將會實(shí)現(xiàn)無紙化、智能化生產(chǎn)模式，員工通過指紋識別，輔助手寫輸入系統(tǒng)進(jìn)入生產(chǎn)準(zhǔn)備，生產(chǎn)過程隨時(shí)監(jiān)控、留檔。

2017年初，公司又推行的產(chǎn)品工時(shí)專案。通過工序標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)的制定引入，將會對產(chǎn)品工序之間的平衡、計(jì)劃排配起到積極作用，從根本上改變銷售"推進(jìn)式"的生產(chǎn)模式，促進(jìn)車間效率提升，產(chǎn)能增長。

3.2 XX電纜策劃

XX電纜是我們客戶研發(fā)的"新一代列車監(jiān)控系統(tǒng)"重要組成部分，其市場面向的是160km/h(千米/時(shí))及以下區(qū)段的全部機(jī)車和部分200km/h區(qū)段的動車。通過銷售部門的測算，預(yù)計(jì)市場總量將達(dá)到35,000套，而每套系統(tǒng)包含30種電纜，產(chǎn)品的生命周期將持續(xù)10年以上。整個(gè)電纜項(xiàng)目會由兩家電纜廠商進(jìn)行試樣、供貨；我們將會是其中一家。該項(xiàng)目是我們切入機(jī)車電纜的一個(gè)大好機(jī)會，同時(shí)該項(xiàng)目也便于我們對車間現(xiàn)有生產(chǎn)模式重組，進(jìn)行精益化生產(chǎn)的嘗試，從而為整個(gè)軍用車間樹立一個(gè)標(biāo)桿線。

3.2.1生產(chǎn)平衡率

每套電纜由30種不同電纜構(gòu)成，其中單頭電纜15種，雙頭電纜11種，多頭電纜4種。每種電纜都是以J599連接器為主頭，分別有壓接和焊接兩種端接工藝，每種產(chǎn)品都是僅組裝防波套，進(jìn)行線束處理。

圖2 XX電纜制作流程

圖2就是該電纜的主要制作流程，可以涵蓋所有單頭電纜，雙頭和多頭也是重復(fù)其中的端接工序。結(jié)合廠內(nèi)在推行的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，我們將該電纜的主要工序工時(shí)羅列如下：

表1 XX電纜工序標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)

在我們現(xiàn)有的離散型、分工序的制造車間里，加上周轉(zhuǎn)和物流等無效工時(shí)，這種單頭電纜產(chǎn)品的制作周期也需8.3小時(shí)，月產(chǎn)能僅為20套，生產(chǎn)效率極低。為此我們將采用精益化生產(chǎn)線，首先力求生產(chǎn)線工藝平衡，這需要我們對產(chǎn)品的工序進(jìn)行平均化，優(yōu)化各工序的作業(yè)時(shí)間，使前后工序作業(yè)趨于一致。生產(chǎn)平衡率是考核車間班組平衡好壞的主要指標(biāo)，其計(jì)算公式如下[2]：

生產(chǎn)平衡率=各工序時(shí)間之和/(CT*工序數(shù))*100%

CT: cycle time生產(chǎn)節(jié)拍，就是瓶頸工序(作業(yè)時(shí)間最長的工序)的工時(shí)。

現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)境里，根本沒有生產(chǎn)平衡這種概念。我們對表1進(jìn)行深入分析，其中工序1和2，自動化程度高，可以單獨(dú)拉出成為預(yù)加工部分。而表1中的"線束處理"是整個(gè)電纜生產(chǎn)的瓶頸，不能成為流水線的一道工序，需要對其進(jìn)行模塊化處理，工藝改進(jìn)或引入自動化設(shè)備。而表1中"剝線"到"組裝連接器"，30種電纜都含有這些工序，完全可以并入一條流水線進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)。為此我們先對這段精益化流水線進(jìn)行生產(chǎn)平衡分析。流水線平衡的主要目的，通過調(diào)整人力或增加設(shè)備，來消除瓶頸工序，達(dá)到流水線整體最優(yōu)的目的。通過對工序工時(shí)的對比，我們分析"焊接"是現(xiàn)階段的瓶頸工序，而我們的J599連接器引入自動化焊接非常困難，目前只能通過人力增加來降低車間生產(chǎn)節(jié)拍，經(jīng)過我們分析，可將"搪錫"納入到"焊接"工序中，并增加兩個(gè)焊接人員，此段流水線平衡率將會從28%達(dá)到77%，達(dá)到我們初步目標(biāo)。流水線段的人力排配優(yōu)化見表2、表3所示。

表2 XX電纜流水線段人力排配(優(yōu)化前)

表3 XX電纜流水線段人力排配(優(yōu)化后)

3.2.2 精益化生產(chǎn)

整個(gè)產(chǎn)品制作周期將分成四大段，半自動的預(yù)加工、精益化的流水線、模塊化的線束處理和收尾的檢驗(yàn)入庫。整個(gè)生產(chǎn)周期里，線束處理是瓶頸工段。由于該電纜將持續(xù)10年，平均到每月將有292套的總量，是由我們在內(nèi)的兩家線纜廠商承接?，F(xiàn)階段車間每段產(chǎn)能分析如下：

表3 現(xiàn)階段每段產(chǎn)能

圖3 防波套自動編織機(jī)

從表3可以看出，半自動的預(yù)加工和經(jīng)過優(yōu)化的流水線完全可以滿足30種產(chǎn)品的月生產(chǎn)所需，后階段的收尾也可以基本滿足。由于線束處理的復(fù)雜性，此段產(chǎn)能較低，故我們對線束處理這一工序進(jìn)行模塊化生產(chǎn)分析。若僅通過增加人力來解決，需要30人以上才能完全承接，不論是我們廠內(nèi)招人培訓(xùn)承接，還是將此工序整體外包，因整個(gè)項(xiàng)目持續(xù)時(shí)間長，這都會是一個(gè)極大的人力成本和風(fēng)險(xiǎn)隱患。為此，我們將采用自動化的設(shè)備來消除生產(chǎn)瓶頸。通過市場調(diào)研，我們將采用48錠復(fù)合材料編織機(jī)，如圖3所示。

該套全自動編織機(jī)可根據(jù)線束外徑不同進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，編織出遮蔽率90%以上的編織層，滿足我們的產(chǎn)品所需。該設(shè)備編織速率為100s/m,每天24小時(shí)編織，可編護(hù)套長度為864米，全月每臺機(jī)器的最大負(fù)荷(30天滿負(fù)荷)為25,920米。我們該系列電纜，每套30種產(chǎn)品共需編織長度為501米，這樣每臺機(jī)器每月可支撐52套。若我們以50%的市場占有率來核算，需3臺機(jī)器，我們將這些機(jī)器集于一處，再配以操作人員，對此作為單獨(dú)工段，完全可以滿足生產(chǎn)進(jìn)度。這樣我們產(chǎn)品四大段的人力、機(jī)器都配置清楚，整條線生產(chǎn)節(jié)拍趨于平衡，整套產(chǎn)品將可實(shí)現(xiàn)精益化的大規(guī)模生產(chǎn)?，F(xiàn)在，我們將優(yōu)化后的電纜精益化生產(chǎn)布局圖呈現(xiàn)如圖4～6所示。

圖4 XX電纜精益化生產(chǎn)布局的預(yù)加工

圖5 XX電纜精益化生產(chǎn)布局的流水線

圖6 XX電纜精益化生產(chǎn)布局的線束處理和檢驗(yàn)

整條電纜生產(chǎn)線，可以滿足30種產(chǎn)品的同時(shí)生產(chǎn)，月產(chǎn)能將達(dá)180套。整個(gè)生產(chǎn)線僅需17位操作者和多臺機(jī)器有序組合，各段生產(chǎn)線建立周邊庫，周轉(zhuǎn)可通過流水線自動或人工進(jìn)行，配以信息化全自動監(jiān)控，整條線的月人均產(chǎn)值可達(dá)到數(shù)十萬元。

4 結(jié)論

我國國防事業(yè)的快速發(fā)展，帶動軍用線束地持續(xù)增長，也給我們航天電器帶來巨大的機(jī)遇。如何在市場競爭中保持優(yōu)勢？本文的精益化生產(chǎn)策劃為這種多品種、小批量軍用線束的快速發(fā)展提供的一種可行的嘗試。