基于SMED的某公司線盒生產(chǎn)系統(tǒng)分析與改進

霍霖

摘要：本文以某公司線盒生產(chǎn)系統(tǒng)為研究對象，借助精益生產(chǎn)中的SMED將車床的換產(chǎn)時間從58′31″減小到29′51″，減幅達49%，大大減少了停機浪費。在此基礎(chǔ)上又根據(jù)“最小批量法”優(yōu)化了生產(chǎn)批量，使改善后的排產(chǎn)更均衡、生產(chǎn)更靈活。

關(guān)鍵詞：換產(chǎn)時間;SMED;均衡生產(chǎn)

Abstract： This article takes the wire box production system of a company as the research object， and with the help of SMED in lean production， it reduced the changeover time of lathe from 58′31″to 29′51″， with a reduction of 49%， which greatly reduced the waste of downtime. On this basis， the production batch was optimized according to the "minimum batch method" to make the improved production scheduling more balanced and more flexible.

Key words： changeover time;SMED;balanced production

1? 換產(chǎn)時間與SMED

換產(chǎn)時間是指因從事?lián)Q產(chǎn)動作，而使生產(chǎn)線或設(shè)備停止生產(chǎn)的時間，即前一批次最后一個合格零件與下一批次第一個合格零件之間的間隔時間。換產(chǎn)時間不增加產(chǎn)品價值，屬于應(yīng)該盡量減少的因素。

SMED起源于20世紀50年代的日本，是新鄉(xiāng)重夫先生在日本豐田公司中首創(chuàng)的一套應(yīng)對多批少量、降低庫存、提高生產(chǎn)系統(tǒng)快速反應(yīng)能力的有用技術(shù)。它曾幫助豐田企業(yè)將1000噸沖床的換模時間由4小時降到9分鐘。這一技術(shù)指出所有的轉(zhuǎn)變或啟動都能夠而且應(yīng)該少于10分鐘。SMED的關(guān)鍵點在于將轉(zhuǎn)換作業(yè)分為兩大塊：內(nèi)部作業(yè)和外部作業(yè)。筆者在此基礎(chǔ)上又加入了一項浪費作業(yè)。

內(nèi)部作業(yè)：是指必須在停機狀態(tài)下才能進行的操作。它占用停機時間，是SMED改善的關(guān)鍵對象。具體做法為盡量將內(nèi)部作業(yè)轉(zhuǎn)化為外部作業(yè)，并將其減小到最低限度;

外部作業(yè)：是指能在機器運行的過程中同時進行的操作。對這類作業(yè)的處理原則為：盡可能在設(shè)備運行過程中完成這些動作，盡可能不占用停機時間;

浪費作業(yè)：是指與換產(chǎn)作業(yè)無直接關(guān)系的動作，如尋找，無謂的走動……這些是必須要消除的，可以通過5S管理得到解決。

通過區(qū)分三種作業(yè)，然后將內(nèi)部作業(yè)盡可能轉(zhuǎn)化為外部作業(yè)，并消除其中的浪費作業(yè)即可實現(xiàn)快速換產(chǎn)。

2? 公司情況簡介

該零配件公司生產(chǎn)3種不同線盒：A型線盒，B型線盒和C型線盒。A型和B型線盒的生產(chǎn)流程如圖1所示，C型線盒的生產(chǎn)流程與A、B類似，但需要在第一步車工之前加入切削工序。各工序的加工時間和換產(chǎn)時間如表1所示。

3? 目前存在的問題

當前，該公司的線盒生產(chǎn)系統(tǒng)主要存在如下問題：

3.1 臨時插單現(xiàn)象嚴重? 該公司采用的排產(chǎn)方式為：根據(jù)月訂貨量制定月生產(chǎn)計劃，然后按照傳統(tǒng)的生產(chǎn)排程方法進行分段生產(chǎn)。雖然這種方法可以節(jié)省換產(chǎn)時間，但會造成在一定時期內(nèi)，先生產(chǎn)出來的產(chǎn)品供過于求，而其他產(chǎn)品雖然有需求，卻長時間無法供應(yīng)。在這種排產(chǎn)方式下，臨時插單和更換產(chǎn)品生產(chǎn)的現(xiàn)象比較頻繁，嚴重擾亂了正常的生產(chǎn)秩序。

3.2 成品庫存過高? 為了滿足客戶的需求變化，公司不得不維持較多的成品庫存。大量的庫存不僅占用過多倉庫空間，增加庫存成本，而且占用了大量資金。

3.3 預裝工件庫存過高? 為了保證緩沖庫存一直可用，公司將預裝工件的庫存量維持在一個月的需求量。然而，據(jù)統(tǒng)計，用于預裝的原材料和采購件占線盒制造成本的40%，這同樣造成了庫存浪費和資金占用問題。

3.4 設(shè)備負荷不均衡? 公司常常會出現(xiàn)以下情況：某一時期，工人常常加班，機器不停運轉(zhuǎn)，而在接下來的時間里，員工卻沒什么工作，閑置現(xiàn)象嚴重。

以上四個問題即目前該生產(chǎn)系統(tǒng)面臨的主要問題。綜合來看，無論是排產(chǎn)計劃不合理造成的插單頻繁，為應(yīng)對顧客需求變化保持的較高成品庫存，還是為維持連續(xù)生產(chǎn)保持的較高預裝工件庫存，生產(chǎn)計劃安排不合理造成的設(shè)備負荷不均衡等，它們本質(zhì)上都源于生產(chǎn)的不均衡。因此，該公司目前面臨的真正問題是生產(chǎn)不均衡問題。而均衡生產(chǎn)“多品種，小批量”的生產(chǎn)特性，導致與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，該方式換產(chǎn)的頻率大大增加，如果不以快速換產(chǎn)為前提，就會產(chǎn)生極大的停機浪費。因此，要解決線盒生產(chǎn)系統(tǒng)當前的問題，首先要做到快速換產(chǎn)。

4? SMED的應(yīng)用

通過觀察換產(chǎn)過程，筆者發(fā)現(xiàn)，由于現(xiàn)場工作環(huán)境混亂，在換產(chǎn)過程中，工人常常因找不到要用的工具和圖紙而耽誤時間，而且有時候工人找到用具后還要檢測其準確性，調(diào)整基準等;另外，有些工作本可以在停機前提前進行，而工人卻總是等到機器停止運轉(zhuǎn)后才開始著手處理等等，這一系列因素導致了換產(chǎn)時間過長。

根據(jù)表1，可以發(fā)現(xiàn)，目前，換產(chǎn)的瓶頸工序為車工，其換產(chǎn)時間為60分鐘，明顯高于其他工序的換產(chǎn)時間，同時，這個數(shù)據(jù)也遠遠高于SMED（single minute exchange of dies）所提倡的所有的轉(zhuǎn)變都能夠而且應(yīng)該少于10分鐘的原則。

下面，筆者就運用SMED工具對車工的換產(chǎn)作業(yè)進行改善。在應(yīng)用SMED之前，筆者首先收集了換產(chǎn)期間的數(shù)據(jù)。

一般情況下，收集換產(chǎn)數(shù)據(jù)最好的辦法是現(xiàn)場錄像。通過錄像，可以詳細記錄工人在換產(chǎn)期間的所有動作和時間。但是限于客觀條件，筆者只能采用現(xiàn)場觀察的方法。

筆者對車工的換產(chǎn)過程共進行了4次觀察。在第一次觀察過程中，筆者主要針對車工在換產(chǎn)期間的工作內(nèi)容進行了記錄。在后3次觀察中，筆者主要采用秒表測時的方法記錄了各項工作花費的時間。觀測結(jié)果如表2所示。

搜集完換產(chǎn)期間的數(shù)據(jù)后，接下來區(qū)分內(nèi)外部作業(yè)，并依據(jù)SMED的改善要點進行改善。為了更好的實施SMED，本文參考了SMED的一些常用原則，如表3所示。

對照表3，可以對換產(chǎn)作業(yè)作如表4所示改善。

改善后的標準作業(yè)如表5所示。

改進前后的效果對比如表6所示。

改善后，車工的換產(chǎn)停機時間為29′51″，相比改善前降幅為49%。由于改善后車工的換產(chǎn)停機時間仍為該生產(chǎn)線的瓶頸，因此，目前暫不需要對其他工序的換產(chǎn)時間進行改善。

5? 生產(chǎn)均衡化

經(jīng)過上述改善后，接下來就可以按照均衡生產(chǎn)的原則重新排產(chǎn)。實施均衡生產(chǎn)分為兩個階段：每月適應(yīng)和每日適應(yīng)。

在每月適應(yīng)階段，根據(jù)每個月的歷史訂貨情況制定月度生產(chǎn)計劃，然后按照總量均衡進行人員、設(shè)備等生產(chǎn)要素的配置。

在每日適應(yīng)階段，在品種均衡的指導下進行投產(chǎn)順序的確定，再根據(jù)每日的需求拉動進行生產(chǎn)調(diào)整。

結(jié)合本公司每月各種產(chǎn)品的需求情況，根據(jù)公式：

生產(chǎn)節(jié)拍=一天正常生產(chǎn)時間/一天生產(chǎn)量（1）

均衡化生產(chǎn)下各種產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)拍如表7所示（按每月工作25天，每天工作8小時）。

據(jù)此，從理論上說，公司應(yīng)該按照每天生產(chǎn)15個線盒來配置人員、設(shè)備和材料等生產(chǎn)要素。然后按照先生產(chǎn)4個A，再生產(chǎn)3個B，最后生產(chǎn)8個C的排產(chǎn)計劃，按照32分鐘/件的節(jié)奏分別生產(chǎn)A、B、C型線盒。但是，需要指出的是，為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)批量與換產(chǎn)時間損失的關(guān)系，常常需要確定一個符合實際情況的生產(chǎn)批量。常用的方法有“最小批量法”和“經(jīng)濟批量法”。

當采用“最小批量”決定生產(chǎn)批量時，批量大小的計算公式為：

δ：設(shè)備換產(chǎn)損失系數(shù)（與生產(chǎn)類型、零件大小有關(guān)）;tad：設(shè)備換產(chǎn)時間;t：單件工序時間;Qmin：最小批量。

當采用“經(jīng)濟批量”決定生產(chǎn)批量時，批量大小的計算公式為：

N：零件年產(chǎn)量;A：設(shè)備換產(chǎn)一次的費用;c：單位產(chǎn)品的生產(chǎn)成本;i：產(chǎn)品單位庫存費用率;Q*：經(jīng)濟生產(chǎn)批量。

鑒于目前缺少“經(jīng)濟批量”公式中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，本文將采用“最小批量”法來確定目前公司各個產(chǎn)品的生產(chǎn)批量。其中，設(shè)備換產(chǎn)時間損失系數(shù)可根據(jù)表8查得。

根據(jù)該表，該線盒生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備換產(chǎn)時間損失系數(shù)應(yīng)為0.08，由此便可根據(jù)公式（2）和公式（4）計算出改善前后的最小生產(chǎn)批量：

最后，根據(jù)均衡生產(chǎn)排產(chǎn)順序確定的根本原則，即優(yōu)先生產(chǎn)相互之間換產(chǎn)時間短的產(chǎn)品;對于兩組換產(chǎn)時間相同的產(chǎn)品，優(yōu)先考慮需求量比較大的產(chǎn)品，可以得到改善前后企業(yè)的不同排產(chǎn)方式。

改善前排產(chǎn)方式為：80C40B30A120C60B45A

改善后排產(chǎn)方式為：40C20A15B40C20A15B40C20A15B40C20A15B40C20A15B

顯然，改善后的排產(chǎn)方式更均衡，而且循環(huán)周期更短。

6? 總結(jié)

本文通過分析線盒生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)存的問題，找到了問題根源，即生產(chǎn)不均衡，為了使生產(chǎn)均衡化，筆者借助SMED對生產(chǎn)流程中的瓶頸工序——車工進行了重點改善，通過快速換產(chǎn)，將車工的換產(chǎn)停機時間從58′31″減小到29′51″，減幅達49%，大大減少了換產(chǎn)停機浪費。在此基礎(chǔ)上，筆者參照均衡生產(chǎn)的原則對產(chǎn)線進行了重新排產(chǎn)，將最小生產(chǎn)批量從30降低到15，并改善了排產(chǎn)計劃，從而使生產(chǎn)更均衡，循環(huán)周期更短。

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