精益生產(chǎn)在小批量生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用
——以ZD公司為例思創(chuàng)

中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所 陳維波

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)成為當(dāng)今社會的主流，國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)全球化在科學(xué)技術(shù)的推動下得到了前所未有的發(fā)展。與此同時，科技制造企業(yè)的管理和生產(chǎn)方法的創(chuàng)新也成為決定現(xiàn)代企業(yè)跟上時代發(fā)展的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)大中型企業(yè)正處于全面變革的重要階段。對于國內(nèi)的傳統(tǒng)企業(yè)來說，要完成計劃經(jīng)濟(jì)到市場經(jīng)濟(jì)的成功轉(zhuǎn)型，不僅要抓住時代發(fā)展的巨大機(jī)遇，更要做好迎接困難與挑戰(zhàn)的準(zhǔn)備，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)健康、快速、可持續(xù)地發(fā)展。應(yīng)用適合企業(yè)自身情況的管理方法和生產(chǎn)技術(shù)是保障企業(yè)良性發(fā)展的必要選擇。本文以ZD公司為例，研究精益生產(chǎn)在多品種、小批量生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用情況。

一、精益生產(chǎn)的內(nèi)涵

精益生產(chǎn)是20世紀(jì)80年代末由麻省理工學(xué)院國際汽車項目的研究團(tuán)隊提出的概念，用來描述豐田汽車公司的生產(chǎn)方式。研究者通過對日本企業(yè)大量調(diào)查，對比后發(fā)現(xiàn)，日本豐田汽車公司的生產(chǎn)組織、管理方式是最適用于現(xiàn)代制造的一種生產(chǎn)方式[1]。精，即精煉，不浪費(fèi)生產(chǎn)要素，不提前囤積庫存，只生產(chǎn)市場需要數(shù)量的合格產(chǎn)品；益，即所有的生產(chǎn)和經(jīng)營活動都具有有效性和高效性，以生產(chǎn)客戶需要的產(chǎn)品為中心，摒棄冗雜的生產(chǎn)流程。這種生產(chǎn)方式的目標(biāo)是減少生產(chǎn)中的不必要流程和時間，提高生產(chǎn)過程中各部門的協(xié)同性，降低生產(chǎn)成本，消除企業(yè)生產(chǎn)過程中的浪費(fèi)現(xiàn)象，從而提高生產(chǎn)效率。

精益生產(chǎn)的核心是不斷地減少浪費(fèi)，其不僅包括生產(chǎn)材料上的浪費(fèi)，還包括改善企業(yè)的生產(chǎn)方式，優(yōu)化生產(chǎn)流程，減少生產(chǎn)過程中不必要的人力、時間、空間、資金浪費(fèi)等[2]。精益生產(chǎn)是企業(yè)管理創(chuàng)新的一種方式。最初，精益生產(chǎn)的概念只被運(yùn)用在優(yōu)化制造業(yè)的生產(chǎn)線上。隨著研究者和企業(yè)對于精益生產(chǎn)概念和實(shí)施方面的拓展，“精益”已經(jīng)不只是一種戰(zhàn)術(shù)或降低成本的計劃，而是被延伸為整個組織的一種思考和行動方式，它不僅僅只適用于制造業(yè)，更能夠應(yīng)用于各產(chǎn)業(yè)的每一項業(yè)務(wù)和每一個流程，涉及從設(shè)計過程到制造、分銷、產(chǎn)品支持等每一個階段[3]。

與傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)相比，精益生產(chǎn)的過程強(qiáng)調(diào)的并不是從各個孤立的點(diǎn)消除浪費(fèi)，而是將整個價值流視為一個整體，消除整體的浪費(fèi)。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，精益思維改變了管理的焦點(diǎn)，即從優(yōu)化單獨(dú)的技術(shù)、資產(chǎn)和垂直部門，到優(yōu)化整個價值流的產(chǎn)品和服務(wù)。例如，精益生產(chǎn)考慮了由于不均勻的工作負(fù)荷所產(chǎn)生的材料浪費(fèi)。若生產(chǎn)線的工作不均衡，則各工站工作時間便會產(chǎn)生差異，使得生產(chǎn)線上出現(xiàn)閑置或中斷，從而出現(xiàn)人力或生產(chǎn)機(jī)器的浪費(fèi)[4]。

二、小批量生產(chǎn)

（一）實(shí)施小批量生產(chǎn)的必要性

小批量生產(chǎn)模式是企業(yè)為了迎合市場的變化做出的積極應(yīng)對，與傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)模式存在較大的不同。在過去，企業(yè)的降本增效主要是通過標(biāo)準(zhǔn)化的流水線作業(yè)實(shí)現(xiàn)的，即通過增加產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量來實(shí)現(xiàn)平均成本降低。大批量生產(chǎn)方式適用于過去產(chǎn)品種類較少、需求量大、更新?lián)Q代周期長的生產(chǎn)背景[5]。在這種背景下，企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)，不必?fù)?dān)心庫存和銷量問題。而隨著經(jīng)濟(jì)社會文化的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)不再滿足于傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化的產(chǎn)品市場，轉(zhuǎn)而注重個性化、差異化、定制化生活方式[6]。這就使得企業(yè)的產(chǎn)品也必須緊跟市場變化，高效快速地提供市場所需的定制化產(chǎn)品即小批量產(chǎn)品。于是，企業(yè)和市場就進(jìn)入了以差異化為主要特征的小批量生產(chǎn)時代。

（二）小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)和困境

1.生產(chǎn)管理復(fù)雜

產(chǎn)品規(guī)格批次多、數(shù)量少是小批量生產(chǎn)最主要的特點(diǎn)[7]。為了滿足不同批次產(chǎn)品的生產(chǎn)，生產(chǎn)部門需要不斷調(diào)整生產(chǎn)計劃，生產(chǎn)場地中的設(shè)備和生產(chǎn)人員也需要匹配產(chǎn)品批次的變化。這對生產(chǎn)現(xiàn)場的管理要求極高，現(xiàn)場的人員管理以及設(shè)備管理需要及時高效地調(diào)動，否則就會延誤生產(chǎn)進(jìn)程。

2.生產(chǎn)成本高

相對大批量生產(chǎn)模式，小批量的產(chǎn)品一般生產(chǎn)成本都比較高，這與所用的原材料和設(shè)備等不斷變換不無關(guān)系。同時，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、參數(shù)等方面的差異使得企業(yè)為了能夠按時交貨，可能會增大生產(chǎn)計劃產(chǎn)量，以解決產(chǎn)品缺陷引起的產(chǎn)能不足問題，這也給企業(yè)增加了生產(chǎn)成本。

3.生產(chǎn)效率較低

小批量生產(chǎn)不同于采用流水線式的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的大批量生產(chǎn)，其產(chǎn)品工藝不固定，且使用的設(shè)備工具和人員不統(tǒng)一，在不斷變換的生產(chǎn)的過程中容易拉低生產(chǎn)效率。因此，當(dāng)前大部分小批量生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率低于同類的大批量生產(chǎn)企業(yè)。

4.質(zhì)量不穩(wěn)定

小批量生產(chǎn)模式難以應(yīng)用現(xiàn)代化的標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化的生產(chǎn)設(shè)備，多采用通用性的加工制造手段，甚至是通過手工半自動化方式進(jìn)行加工制造，給產(chǎn)品的質(zhì)量增加了不確定性因素。同時，產(chǎn)品不斷變換和調(diào)整的要求也增加了產(chǎn)品缺陷的出現(xiàn)頻率[8]。多品種小批量的訂單模式使得對生產(chǎn)過程和質(zhì)量控制進(jìn)行科學(xué)化管理變得十分困難，無法有效地保證產(chǎn)品的質(zhì)量，更談不上質(zhì)量體系的持續(xù)改進(jìn)。小批量生產(chǎn)的這些特點(diǎn)使得企業(yè)在實(shí)施這種生產(chǎn)模式時，面對的內(nèi)部和外部的不確定性因素較多，而企業(yè)為了盡可能地保證交貨質(zhì)量和交貨日期，在生產(chǎn)過程中就不可避免地會出現(xiàn)浪費(fèi)和重復(fù)生產(chǎn)的情況，進(jìn)而造成企業(yè)運(yùn)行成本增加、競爭力下降等問題[9]。此外，這種生產(chǎn)模式使得企業(yè)的生產(chǎn)變得較為分散，管理難度較大，這就意味著繼續(xù)使用過去的生產(chǎn)管理方法必然使得企業(yè)陷入低效益、高成本的困境當(dāng)中[10]。因此，為了能夠更好地適應(yīng)未來市場的定制化、個性化產(chǎn)品需求，精益生產(chǎn)這一新的生產(chǎn)管理模式是小批量生產(chǎn)企業(yè)的必然選擇。

三、精益生產(chǎn)管理體系的構(gòu)建思路

在構(gòu)建企業(yè)進(jìn)行由傳統(tǒng)生產(chǎn)模式向精益生產(chǎn)轉(zhuǎn)型思路前，有必要對生產(chǎn)系統(tǒng)中的一些管理原理共性進(jìn)行歸納總結(jié)分析。首先是相似性原理，企業(yè)在進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計和制造中，存在著許多功能和工藝制造的相似性，企業(yè)需要對這些制造生產(chǎn)中的相似性進(jìn)行挖掘，并進(jìn)行歸類處理。其次是重用性原理，許多產(chǎn)品的制造是分為多個不同的制造單元來進(jìn)行的，細(xì)分之后的具體制造單元往往在不同的產(chǎn)品上具有通用性和可重復(fù)使用性。充分分析生產(chǎn)過程中的重用性現(xiàn)象，能夠減少生產(chǎn)管理的復(fù)雜性，提高生產(chǎn)管理效率。第三是全局性原理，生產(chǎn)是一項系統(tǒng)工程，局部的變化須盡可能地不影響整體。雖然目前市場逐漸向個性化和差異化轉(zhuǎn)變，但客戶對產(chǎn)品質(zhì)量的高要求從未改變，這一點(diǎn)也幾乎是所有客戶對所有產(chǎn)品需求中最統(tǒng)一的需求。質(zhì)量的保證是企業(yè)開展小批量生產(chǎn)模式的理論基礎(chǔ)，也是構(gòu)建精益生產(chǎn)體系的前提[11]。企業(yè)的生產(chǎn)管理部門，要從所有產(chǎn)品需求的共同點(diǎn)—質(zhì)量開始入手，進(jìn)行精益生產(chǎn)，對企業(yè)生產(chǎn)管理模式進(jìn)行改善優(yōu)化。在保證質(zhì)量的前提下，進(jìn)行定制化、差異化產(chǎn)品生產(chǎn)，以適應(yīng)市場和客戶的產(chǎn)品需求。小批量生產(chǎn)盡管生產(chǎn)批次較多，產(chǎn)量較少，但是在生產(chǎn)過程中依然可以借鑒標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)的管理經(jīng)驗(yàn)[12]。在相似性、重用性和全局性原理的幫助下，充分了解產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的特性，通過將產(chǎn)品制造細(xì)分為具有通用性的模塊化制造單元，這些制造單元能夠在多個產(chǎn)品的生產(chǎn)中進(jìn)行較為自由的轉(zhuǎn)換，從而提高小批量生產(chǎn)模式下的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，縮短制造周期。在小批量生產(chǎn)企業(yè)中構(gòu)建精益生產(chǎn)體系，需要將理論基礎(chǔ)與企業(yè)自身特點(diǎn)相結(jié)合，分析比較傳統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)和精益生產(chǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)，取長補(bǔ)短，進(jìn)行有特點(diǎn)、有針對性的改造，創(chuàng)立適合本企業(yè)的精益生產(chǎn)管理體系。

四、案例分析

（一）生產(chǎn)現(xiàn)狀

ZD公司是在某綜合性電子技術(shù)研究所基礎(chǔ)上組建而成的，其產(chǎn)品范圍涉及多種型號和圖號，是典型的多品種、小批量的生產(chǎn)方式。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷革新和生產(chǎn)任務(wù)的增加，該公司現(xiàn)有的生產(chǎn)模式暴露出了諸多不足之處。（1）產(chǎn)線不合理。數(shù)字產(chǎn)線的工作站之間穿插了二次裝配工序，由于二次裝配的工期時間變化較大，實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)流動化調(diào)試。雖然公司前期對作為整機(jī)生產(chǎn)線的前端工序的模塊生產(chǎn)線進(jìn)行了成線整流，但還是未能解決同一時間內(nèi)，不同工期的模塊在任務(wù)交叉的情況下進(jìn)度和資源的問題，也未能建立起需求與工序能力相互匹配的固定生產(chǎn)模型。（2）生產(chǎn)不均衡。生產(chǎn)現(xiàn)場依然存在生產(chǎn)不均衡的情況。由于前端的待調(diào)模塊供給不足和資源不足，產(chǎn)線在生產(chǎn)高峰時間段經(jīng)常出現(xiàn)停工待料和模塊排隊等待調(diào)測的問題。（3）生產(chǎn)布局不利于就近生產(chǎn)原則。模塊生產(chǎn)涉及到調(diào)試、電裝（鉗裝）整理、三防、粘固、溫度篩選、振動試驗(yàn)、二次裝配等工序，作業(yè)地點(diǎn)分散在多處。然而當(dāng)前部分工序采取統(tǒng)一物流配送的方式，模塊流轉(zhuǎn)存在等待、搬運(yùn)等浪費(fèi)情況，且生產(chǎn)布局不符合接近化生產(chǎn)原則。（4）異常頻發(fā)，導(dǎo)致模塊生產(chǎn)過程時間被拉長。在模塊生產(chǎn)過程中約有近50%的概率會發(fā)生各類異常，其中故障異常占異?？倲?shù)的70%左右，單件產(chǎn)品平均故障周期為模塊調(diào)試14—17個工作日。異常閉環(huán)處理時間顯著拉長了模塊的實(shí)際生產(chǎn)工期時間。

（二）精益生產(chǎn)對策實(shí)施

1.工藝優(yōu)化

模塊調(diào)試要先后經(jīng)過板級（單元）調(diào)試、三防、二次裝配、模塊調(diào)試、整理、自測、驗(yàn)收等很多環(huán)節(jié)，其中二次裝配、三防等外工序由于工期時間長、環(huán)節(jié)多，調(diào)試工序被多個外工序穿插，實(shí)物與信息也在多個工序間往復(fù)流動，導(dǎo)致二期改善整流后無法形成流動化生產(chǎn)模式。（1）裝配工藝優(yōu)化。通過分析模塊的故障率和物理結(jié)構(gòu)，將穿插在調(diào)試工序中的三防、粘固和二次裝配等工序從原來的調(diào)試工序中前置到調(diào)試工序前，減少調(diào)試工序被穿插打斷的問題，同時取消了故障率小于2%的模塊的板級或單元級調(diào)試，縮短了模塊調(diào)試工期（如圖1所示）。（2）調(diào)試工藝優(yōu)化。調(diào)試中的部分指標(biāo)可以通過測試其他指標(biāo)項來確保這其是否合格，但測試細(xì)則和調(diào)試工藝要求對這部分指標(biāo)進(jìn)行直接測試。這種重復(fù)測試的指標(biāo)不僅占用了測試資源，還拉長了生產(chǎn)工期。經(jīng)過理論分析、技術(shù)和質(zhì)量管理評審，刪減掉常溫測試階段部分，可以通過測試其他指標(biāo)確保測試合格的指標(biāo)項，縮短常溫測試時間，刪減常溫階段多余測試項后優(yōu)化最多的模塊，常溫測試時間可以減少約40%（如圖2）。

圖1 裝配工藝優(yōu)化

圖2 調(diào)試工藝優(yōu)化

2.產(chǎn)線重組與工作站劃分

（1）產(chǎn)線重組。成組制造可以根據(jù)不同事物之間客觀上存在的相似性（相關(guān)性），按照一定的目的，對事物的特征進(jìn)行歸類分組，把原來多樣化無序的事物有序化，總結(jié)出其存在的內(nèi)在規(guī)律?；诳裳h(huán)、流動化均衡生產(chǎn)的劃分目的，模塊成組分線選擇生產(chǎn)套量大、可將分批循環(huán)生產(chǎn)交付的模塊進(jìn)行成組，選擇模塊調(diào)試中儀器復(fù)用相關(guān)性強(qiáng)、生產(chǎn)工期大致相等、工藝路線（順序）基本一致的模塊進(jìn)行成組分線。（2）工作站劃分。產(chǎn)線優(yōu)化重組的目的就是要提升工序能力，縮短工期，實(shí)現(xiàn)客戶需求與產(chǎn)出能力的匹配。因此，產(chǎn)線的工作站劃分應(yīng)根據(jù)客戶的需求節(jié)拍定制產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍。由于現(xiàn)有的測試所需的儀器工裝大多體積小、可搬動，當(dāng)多個任務(wù)同時進(jìn)行時，儀器通常被四處挪用，導(dǎo)致出現(xiàn)多條任務(wù)出現(xiàn)爭搶資源、相互干擾問題?；跍p少搬運(yùn)、簡化調(diào)度的原則，儀器被固定在工作站內(nèi)，以此來盡量減少搬運(yùn)帶來的浪費(fèi)。

3.優(yōu)化排產(chǎn)

模塊在常溫調(diào)測時通常按單件流動，但是在進(jìn)入溫度、振動、老化等試驗(yàn)時出于節(jié)約成本考慮一般采用按批生產(chǎn)。為了實(shí)現(xiàn)按時保量地交付生產(chǎn)產(chǎn)品，管理人員對模塊的投料順序、生產(chǎn)組合、站間湊批等待等進(jìn)行了整體性預(yù)排，發(fā)展出有穩(wěn)定生產(chǎn)節(jié)拍、可循環(huán)使用的生產(chǎn)模式。

4.制定標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)組合票

為了降低管理難度，減少現(xiàn)場人員調(diào)度，管理人員依照循環(huán)排產(chǎn)模式，在分配人員時依據(jù)兩個原則，一是單條產(chǎn)線所需人數(shù)盡量每日一致；二是將人員盡可能固定到指定工作站。這有利于減少線內(nèi)站間人員的流動，提高工作質(zhì)量，進(jìn)而繪制出標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)組合票。在此基礎(chǔ)上，管理人員可將多條產(chǎn)線人員的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)組合票排布在一起，利用同一時間人機(jī)分離時等待看守進(jìn)行工作合并，減少人力投入。

5.利用目視化手段管控異常

該公司制作安裝了計劃、進(jìn)度、返修、異常管理板和安東系統(tǒng)等目視化道具來暴露生產(chǎn)過程中的異常，通過早會、日常點(diǎn)檢和工作群組等方法推進(jìn)異常處理。當(dāng)產(chǎn)線有異?；蛘咂渌枨髸r，現(xiàn)場人員按下對應(yīng)的按鈕，通過閃爍的指示燈和現(xiàn)場語音播報來反饋異常信息。異常處理人員根據(jù)接收的信息前往相應(yīng)位置處理異常并復(fù)位系統(tǒng)，由此快速高效地解決異常。

（三）改善效果

通過調(diào)整三防和裝配工序順序、取消板級調(diào)試、優(yōu)化排產(chǎn)、加強(qiáng)異常管控以及開展現(xiàn)場改善等手段，A工程和B工程的改善效果如圖3所示。數(shù)據(jù)顯示，兩個工程的生產(chǎn)工期在實(shí)施了精益生產(chǎn)改善措施后均顯著縮短，超額完成了既定的改善目標(biāo)，證明了精益生產(chǎn)方式實(shí)施的有效性。

圖3 精益生產(chǎn)在ZD公司的實(shí)施效果

五、結(jié)語

本文歸納總結(jié)了精益生產(chǎn)的內(nèi)涵和特點(diǎn)，進(jìn)一步分析了我國小批量生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)狀和困境，并以ZD公司為案例，探究了精益生產(chǎn)在小批量生產(chǎn)企業(yè)中的具體實(shí)施情況。案例研究結(jié)果表明，精益生產(chǎn)的實(shí)施優(yōu)化了生產(chǎn)工藝，簡化了生產(chǎn)流程，顯著縮短了目標(biāo)工程的生產(chǎn)工期。這為小批量生產(chǎn)企業(yè)的管理優(yōu)化提供了新的方向和途徑。