U型生產(chǎn)線在制筆行業(yè)的實踐
——淺議精益生產(chǎn)中的單件流

王定力

一、前言

精益大師Robert 說，精益企業(yè)不提倡大批量生產(chǎn)，或經(jīng)濟生產(chǎn)規(guī)模的概念，而主張單件流，希望物料流和信息流能穩(wěn)定并不間斷地朝目的地（客戶）傳遞。單件流可以降低產(chǎn)品的交付時間，降低庫存，并把問題突顯出來。同時，單件流給我們較大的彈性來響應(yīng)市場的改變。[1]

U 型生產(chǎn)線是精益生產(chǎn)的核心模塊，是適應(yīng)多品種小批量、頻繁插線和變線的生產(chǎn)方式的生產(chǎn)線，以減少人力、物力的浪費為首要目標(biāo)。U 型生產(chǎn)線和直線流水生產(chǎn)線都可以定義為單件流，但是前者比后者的優(yōu)點更加明顯。

安碩文教用品（上海）股份有限公司（以下簡稱“安碩文教”）經(jīng)過多年的努力，成功地將U 型生產(chǎn)線運用在鉛筆生產(chǎn)線上，為中國鉛筆行業(yè)自動流水線生產(chǎn)推廣進行了有益的探索。

二、傳統(tǒng)模式和精益生產(chǎn)的對比

木桿鉛筆的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，即目前鉛筆企業(yè)的生產(chǎn)模式是以工種來區(qū)別生產(chǎn)活動的，為每個工種活動劃分了部門：制桿車間、油漆車間、成品車間等，并且在每個車間之間不得不設(shè)立一個半成品倉庫（見圖1）。

從圖1 看出，鉛筆的生產(chǎn)是將生產(chǎn)過程按照工藝分成了三個車間，鉛筆在一個車間加工完之后通過一個半成品倉庫再轉(zhuǎn)到下一個車間加工下一道工序，其生產(chǎn)是不連續(xù)的，這種流動是有停頓的。

精益專家將這種傳統(tǒng)模式與精益生產(chǎn)做了對比，推動式生產(chǎn)和精益生產(chǎn)的關(guān)鍵區(qū)別見表1。

表1 傳統(tǒng)規(guī)模化生產(chǎn)與精益生產(chǎn)對比

通過實施精益生產(chǎn)，企業(yè)可以在以下幾個方面實現(xiàn)突破性增長：

（1）使庫存減少90%；

（2）使廢品率降低50%；

（3）使訂貨時間縮短50%；

（4）使新品上市時間縮短50%。[2]

為此，針對上述精益理論，將鉛筆傳統(tǒng)生產(chǎn)模式與U 型生產(chǎn)線（單件流）進行對比，從物流和信息流動、管理成本、庫存、損耗、交貨時間等幾個方面做個簡單剖析。

圖1 木桿鉛筆生產(chǎn)的流程圖

首先是物料/信息流動。在推動式生產(chǎn)模式中，生產(chǎn)計劃是下達到每一個工序（車間）的，而每個車間根據(jù)自身物料、人員、機器的狀況安排生產(chǎn)，不管下一道工序當(dāng)前是否需要，因此，勢必造成物料的堆積。而且，推動式生產(chǎn)最糟糕的是，即使有大量的庫存，但卻不見得是當(dāng)班需要的品種；

其次是管理成本。假設(shè)一個年產(chǎn)量5 億支規(guī)模的鉛筆工廠（中等規(guī)模），至少需要二個500 ㎡的倉庫用于存放半成品，同時至少需要8 個物流員工（假設(shè)單班生產(chǎn)，4 人/倉庫）用于入庫、發(fā)料、做賬、盤點等管理等工作，假設(shè)一個員工的年平均收入及社保成本為8 萬元，則8 個員工年工資成本總額近64 萬元，如是是兩班的話，就需要翻倍；

再者是庫存依賴。基于推動式生產(chǎn)模式，一個年產(chǎn)5 億支規(guī)模的鉛筆工廠，假設(shè)半成品的庫存為一個月的產(chǎn)量，白桿半成品和油漆桿半成品的庫存筆者估計會有60 萬羅（1 羅=144 支）之多，假設(shè)半成品的平均成本為12 元/羅，則庫存金額高達720 萬元左右；

此外是損耗。一個傳統(tǒng)生產(chǎn)模式企業(yè)的倉庫，做到先進先出非常困難?？梢栽O(shè)想，因為沒有做好先進先出導(dǎo)致原材料或半成品超過保質(zhì)期，或標(biāo)準(zhǔn)變更或客戶要求變化等，其產(chǎn)生的報廢一定是批量性的；

另外是滿足客戶需求。隨著全球市場的變化，客戶的訂單變得打樣頻繁、品種多、數(shù)量小、交期短，傳統(tǒng)模式生產(chǎn)無法應(yīng)對短平快需求。

三、單件流（one piece flow）和U型生產(chǎn)線

什么是單件流？精益大師沃麥克和瓊斯在《精益思想》一書中用一個簡單有趣的例子作了解釋。

他們中的一位和他兩個不到10 歲的女兒一同完成了一個簡單的實驗。他問女兒們：要為媽媽每月出的通訊做好折疊、貼地址、封信封、貼郵票和郵寄的工作，最好怎么做？她們想了一會兒后干脆地回答：“爸爸，首先你要折好所有的通訊，然后給每一份通訊貼上地址標(biāo)簽，然后封好所有的信封，最后貼郵票?！薄盀槭裁床徽垡槐就ㄓ?，就封好、貼上地址，再貼郵票呢？那不就省得把每份通訊拿上拿下4 次了嗎？為什么我們不從一份通訊的角度出發(fā)，使它最快寄出，而花的力氣最少呢？”她們強調(diào)說：“因為那樣做效率不高?！?/p>

二位大師認為，世界上大多數(shù)的管理者在考慮他們的大事時與七八歲孩子的思路完全相同，這非常令人吃驚。大野耐一把這種主張批量生產(chǎn)的思想模式歸罪于人類文明中最早的農(nóng)民。他認為，是這些人在進行批量生產(chǎn)（一年一度的農(nóng)作物收獲）和儲存（收糧入倉）的過程中，丟掉了獵人們那種一物一獵的明智。我們所有的人都必須和部門化的、批量生產(chǎn)的思想作斗爭，因為如果產(chǎn)品按從原材料到成品的過程來連續(xù)生產(chǎn)的話，我們的工作幾乎總能完成得有效而精確得多。換言之，當(dāng)你把精力放在產(chǎn)品和交期的需要上，而不是放在組織或設(shè)備上時，事情就會辦得好一些。[3]

2008年，全球金融危機爆發(fā)，行業(yè)內(nèi)的很多企業(yè)發(fā)展遇到前所未有的挑戰(zhàn)，不少文具生產(chǎn)小企業(yè)瀕臨停產(chǎn)。當(dāng)然，也有很多企業(yè)希望通過改善（Kaizen）提高效益降低成本。此時，安碩文教通過幾年的精益理論學(xué)習(xí)和實踐積累，在當(dāng)年搬入新廠區(qū)后實施了突破性改善（Kaikaku，有別于一般的改善Kaizen），即，把傳統(tǒng)鉛筆生產(chǎn)模式改造成U 型生產(chǎn)線（也稱“迷你生產(chǎn)單元”或“一站式生產(chǎn)流程”），使物料和信息真正流動起來，盡可能取消不為客戶創(chuàng)造價值的步驟。并為今后實現(xiàn)全自動流水生產(chǎn)線奠定了基礎(chǔ)。

U 型生產(chǎn)線的特點是，設(shè)計時其入口Input 和出口Output(即第一道工序和最后一道工序)的位置應(yīng)盡可能地靠近，稱之為“IO 一致”原則。當(dāng)I 點與O 點接近時，可減少因“返回”而造成的時間浪費，減少搬運作業(yè)；其二，多工位呈弧形并且工序間相鄰、有利于員工間相互協(xié)作,且步行距離短,達到生產(chǎn)線的平衡, 并提高生產(chǎn)效率；第三，U 形生產(chǎn)線是按照逆時針方向布置的,這樣便于作業(yè)人員在生產(chǎn)中移動部件或者取物料時使用右手,使動作更簡單、更有效率。（見圖2）

圖2 U 形生產(chǎn)線的示意圖

圖2 和圖1 相比，木桿鉛筆的整個生產(chǎn)過程，只需一個迷你工廠即可完成，生產(chǎn)計劃不再根據(jù)工種拆分下達，所有物料和信息無間斷地朝著終端流動，從原材料到半成品再到成品的整個過程始終處于流動狀態(tài)，不會出現(xiàn)物料停滯現(xiàn)象，大大縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。同時，由于不再按照工種設(shè)置車間，因此不再需要半成品倉庫和倉庫管理人員，大大降低庫存和成本，減少損耗。更重要的，單件流可以暴露生產(chǎn)中存在的問題，一旦生產(chǎn)線上任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就會導(dǎo)致生產(chǎn)線的停止，這樣就可以及時發(fā)現(xiàn)并改正問題，并從中學(xué)習(xí)。

可以想見，將傳統(tǒng)生產(chǎn)模式成功改造成U 型生產(chǎn)單元，滿足交期和客戶的需要，決不是紙上談兵。要從制造過程局部的改善開始，實現(xiàn)快速換模；接下來再選擇節(jié)拍和實現(xiàn)產(chǎn)線平衡；最后再對整個生產(chǎn)體系進行平衡，實現(xiàn)U 型整體的流動。在此過程中，安碩文教遇到了很多具體的技術(shù)、工藝和管理上的問題，比如通過多臺設(shè)備改造，使各工序的節(jié)拍逐步趨于一致；比如膠水和涂料如何快速固化；比如如何快速更換彩色鉛筆的工裝模具；比如如何進行產(chǎn)線調(diào)整以達到生產(chǎn)線的最佳平衡率；比如物料和信息如何實現(xiàn)有效拉動，從客戶端開始一直拉到供應(yīng)商等等。

中國鉛筆制造業(yè)的最終目標(biāo)是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。2020年7月18日，中國制筆協(xié)會網(wǎng)站刊登了作者方通的一篇題為《德國見聞》的文章，德國“輝柏嘉公司成立至今已經(jīng)有二百多年，總部所在地是德國的紐倫堡，年產(chǎn)鉛筆二十四億支，其中巴西的產(chǎn)量達到年產(chǎn)十六億支。紐倫堡工廠有員工800 人，因為有著高度的自動化生產(chǎn)設(shè)備，所以一線工人只有140 人”。對照輝柏嘉，中國制筆人依舊任重道遠，除了在技術(shù)和工藝上要有進一步創(chuàng)新外，更需要在思想和觀念上有所突破；除了要讓物料流動起來外，更要讓思想流動起來。“流動”(flow）是核心。

四、結(jié)語

鉛筆發(fā)明已有300 多年的歷史，但是至今尚未有專利文獻公開一條完整的“一站式”生產(chǎn)流程，僅有單個生產(chǎn)流程或部分生產(chǎn)流程的專利文獻。因此，可以認為安碩文教的U 型鉛筆生產(chǎn)線具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步，具備創(chuàng)造性，在鉛筆行業(yè)具有里程碑意義。

根據(jù)專利檢索以及中國輕工業(yè)聯(lián)合會公告，安碩文教已經(jīng)將U 型鉛筆生產(chǎn)線的方法申請了發(fā)明專利（木桿鉛筆的一站式生產(chǎn)流程，專利申請?zhí)?01910456406.3），并榮獲2020年度中國輕工業(yè)聯(lián)合會科技進步獎二等獎。在此，向安碩文教勇于創(chuàng)新表示敬意！向安碩文教榮獲中國輕工業(yè)科技進步獎表示祝賀！