流水線生產(chǎn)效率全過程評價與改善

楊 云

（柳州柳新汽車沖壓件有限公司，廣西 柳州 545616）

0 引言

流水線生產(chǎn)模式適用于少品種大批量的生產(chǎn)，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要方式之一，具有分工細(xì)、節(jié)點多、節(jié)拍快和效率高等特點，其線體結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)組織都比較復(fù)雜，是一項整體的系統(tǒng)性工程。

一條流水線的效率高低，以往通常是通過稼動率或標(biāo)準(zhǔn)工時來評估，即生產(chǎn)效率＝稼動率×工時平衡率×操作效率，生產(chǎn)效率＝單件標(biāo)準(zhǔn)工時×良品數(shù)÷負(fù)荷工時[1]。但是這2種評價方式都必須是生產(chǎn)開動后才能評價，只有經(jīng)過生產(chǎn)驗證后才知道流水線的效率高低，這是事后評價。

對已經(jīng)投產(chǎn)的流水線，利用JIT七大浪費分析流水線的效率問題[2]，識別出改善點，改善瓶頸工位，可以在一定程度上提升線體的生產(chǎn)效率。但是隨著改善深入，流水線各個工位節(jié)點基本均衡，要想進一步提升流水線效率就變得非常困難，有很多浪費點無法在現(xiàn)有的流水線去改善，或者需要巨大的投入，即改善投入大于改善收益而無法實施。

所以流水線的效率評價與改善并不只是制造現(xiàn)場的職責(zé)，而應(yīng)該是從設(shè)計到生產(chǎn)、從硬件到管理的全過程評價與改善，這樣才能找到流水線的全過程效率最優(yōu)解。

1 流水線效率全過程評價

流水線的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)要素可以分為物流、加工節(jié)點、生產(chǎn)管理3個部分。物體流是除人以外的資源流動，包括原材料到產(chǎn)品所有環(huán)節(jié)的資源流動；加工節(jié)點是將原材料、半成品變成合格產(chǎn)品的增值過程；生產(chǎn)管理現(xiàn)場的管理制度及標(biāo)準(zhǔn)是整個流水線的“驅(qū)動軟件”。

1.1 建立評價指標(biāo)體系及權(quán)重

制定指標(biāo)體系有經(jīng)驗確定和數(shù)學(xué)方法2種[3]，根據(jù)流水線的三大結(jié)構(gòu)，該文采用經(jīng)驗確定的方法來識別評價指標(biāo)及權(quán)重。根據(jù)流水線開發(fā)及使用的相關(guān)方職責(zé)分工，邀請工藝規(guī)劃部門、生產(chǎn)管理部門和物流管理部門的資深專家，分別梳理物流、加工節(jié)點和生產(chǎn)管理3個板塊對流水線效率有重大影響的評價要素。

物流板塊，主要從影響物流輸送速度與距離的因素著手分析，經(jīng)專家組共同評審識別出7項評價要素；加工節(jié)點板塊，主要從作業(yè)的附加價值分析著手，專家組通過加工節(jié)點主要的作業(yè)浪費點識別與梳理，共同確認(rèn)6項評價指標(biāo)；生產(chǎn)管理板塊，重點評價管理的規(guī)范化，經(jīng)專家組共同評審，識別出3項評價指標(biāo)。流水線全過程評價共16項二級指標(biāo)，并經(jīng)討論制定各自的權(quán)重，具體見表1。

表1 指標(biāo)體系構(gòu)成表

1.2 確定評價等級及標(biāo)準(zhǔn)

綜合系統(tǒng)的評價標(biāo)準(zhǔn)通常都是以定性評價或者模糊評價為主。但對流水線系統(tǒng)來說，通過前期規(guī)劃與設(shè)計數(shù)據(jù)的統(tǒng)計是可以做到量化評價的，所以專家組在討論確定評價標(biāo)準(zhǔn)時，需要盡量做到量化評價，使評價結(jié)果唯一，減少主觀判斷，這樣雖然需要做大量的統(tǒng)計工作，但評價結(jié)果更直觀、更可靠。

基于這個原則，該文將評價結(jié)果按0分到5分建立6個評價等級，即V={0，1，2，3，4，5}。5分為理想狀態(tài)，4分為優(yōu)秀，3分為良好，2分為一般，1分為較差，0分為不可接受。針對每個評價要素的6個評價梯度制定可量化的評分標(biāo)準(zhǔn)，可以直觀地根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計的結(jié)果評價出每項評價指標(biāo)的分?jǐn)?shù)，評價標(biāo)準(zhǔn)由相應(yīng)板塊的專家共同討論擬定，具體見表2。

表2 評價分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)對照表

1.3 評價及結(jié)果計算

分3個板塊，逐個對評價因素Uij進行單因素評價，也就是確定從單因素來看被評價對象對各等級模糊子集的隸屬度。由于已經(jīng)詳細(xì)制定了單因素評價的標(biāo)準(zhǔn)，在單因素評價過程中只需要統(tǒng)計好流水線單因素的數(shù)據(jù)，即可非常明確地計算出Uij處于評語集（V={0，1，2，3，4，5}）的哪個區(qū)域。將第某個板塊所有指標(biāo)評價完成后，將得到一個評價集，如公式（1）所示。

將評價集的指標(biāo)乘以權(quán)重后相加，便可得到一級指標(biāo)的評價結(jié)果，計算過程如公式（2）所示。

式中：rij為二級指標(biāo)評價結(jié)果；pij為二級指標(biāo)權(quán)重。

用同樣的方法算出3個一級指標(biāo)結(jié)果后，便可以明確判斷每個板塊的效率水平，再將一級指標(biāo)進行加權(quán)求和，便可得到最終的流水線效率水平，計算公式如公式（3）所示。

式中：ui為一級指標(biāo)評價結(jié)果；pi為一級指標(biāo)權(quán)重。

以某汽車行業(yè)生產(chǎn)線為例，通過具體的數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算出物流板塊、加工節(jié)點集生產(chǎn)管理3個板塊的評價結(jié)果集，分別如公R式（4）～公式（6）所示。

計算一級加權(quán)得分?jǐn)?shù)值，如公式（7）～公式（9）所示。

計算結(jié)果顯示，物流板塊效率較低，介于良好與一般水平之間；加工節(jié)點板塊與生產(chǎn)管理節(jié)點效率水平相對較高，介于優(yōu)秀與良好水平之間。

最后計算流水線的整體效率水平分?jǐn)?shù)，如公式（10）所示。

通過計算得知，流水線的整體效率處于良好水平以上，仍有較大的改善空間。

通過以上3個板塊、16個方面的評價，可以基本掌握一條流水線的效率情況。評價的目的并不只是為了分?jǐn)?shù)，更重要的是要識別改善點，尋找效率提升方向。在實際操作過程中，評價并不是一次性的，而是從項目規(guī)劃階段制定流水線的效率目標(biāo)，分別在流水線設(shè)計確認(rèn)階段、建設(shè)驗收階段以及量產(chǎn)階段進行評價，將改善點提前識別。針對得分較低的環(huán)節(jié)，從設(shè)計到建設(shè)，再到制造管理全過程制定改善措施，以提升流水線綜合整體效率。

2 流水線全過程效率改善對策

加工節(jié)點的改善簡單直接，容易發(fā)現(xiàn)浪費點并迅速實施，投入少量的人員與資金就可以在改善工位看到明顯的效果，但對線體整體效率來說，卻不一定有效果，特別是當(dāng)各個工位效率均衡的情況下，點的改善只能形成局部效果，無法使整體效率得到提升。所以點的改善如果沒有生產(chǎn)線整體效率提升作為支撐，便很容易恢復(fù)到改善前的狀態(tài)。

所以流水線的效率改善必須點、線結(jié)合，不能孤立地看問題。沒有單個節(jié)點的改善，線體的改善缺乏支撐；沒有線體的改善，單個節(jié)點的改善無法體現(xiàn)效果。所以在節(jié)點的改善之前，即便已經(jīng)想到非常好的改善方案，也務(wù)必先考慮能否對整線效率提供足夠的支持后再實施，因為只有真正能夠減少整線人員配置或提升線體輸出節(jié)拍，改善才能體現(xiàn)收益。

2.1 物流的改善

物流不僅是指原材料的配送，還包括從原材料到成品庫的所有物體的流動環(huán)節(jié)，為了便于分析，可使用流程圖工具將所有的物流路徑與節(jié)點畫出來，分析哪些是非必要的，哪些是可以整合的，哪些是不產(chǎn)生價值的。具體分析可以從以下幾個方面著手：1） 流程的節(jié)點是否可以減少，例如將中轉(zhuǎn)物流點取消，直接從倉庫配送到工位，或者減少加工工位數(shù)量等，這類直接減少節(jié)點的改善相當(dāng)于縮短了物體流動的路程，可以直接提升生產(chǎn)線效率，效果立竿見影。2） 不同的產(chǎn)品生產(chǎn)切換時，盡量做到生產(chǎn)線不停止，效率無損失，即要求生產(chǎn)線真正做到多品種柔性化。如果產(chǎn)品切換時生產(chǎn)線需要停止，則不是真正的柔性化。3） 生產(chǎn)指令是否能實時傳達(dá)到現(xiàn)場的每個節(jié)點。計劃是每個節(jié)點的工作指令，任何生產(chǎn)都必須根據(jù)計劃制定工作內(nèi)容，如果計劃不能實時傳達(dá)到現(xiàn)場節(jié)點，勢必會造成現(xiàn)場生產(chǎn)不順暢。4）庫存量是否合理。庫存是一種浪費，會占用大量的資金，投入大量的場地與人員。庫存過多，還會掩蓋各個環(huán)節(jié)的浪費問題，例如卸貨環(huán)節(jié)的問題、供應(yīng)商的問題等。所以合理的庫存是改善的開始，為保持合理的庫存量，就不能過早、過多地采購，采購時間和采購數(shù)量都必須適合于生產(chǎn)計劃，同時庫存量必須實時準(zhǔn)確顯示，讓人隨時都能掌握庫存數(shù)據(jù)。5） 原料的包裝數(shù)量也是比較容易忽略的點。包裝數(shù)量過多，會造成庫存積壓，例如日常生產(chǎn)每天只需要30件，但是包裝量卻是300件以上，一次采購至少就是10天的量，無形中就將庫存量增加到了10天，占用了更多的資金與場地。所以合理的包裝數(shù)量與包裝方式必須與生產(chǎn)批量相結(jié)合，避免二次裝框。

2.2 加工節(jié)點的改善

加工節(jié)點的改善，如果只考慮單工位的節(jié)拍改善，就是“點的改善”。如果從線的改善來分析加工節(jié)點，就需要整體考慮，而不是只考慮單工位的節(jié)拍與浪費點。整體考慮的因素主要有以下幾個方面：1） 工藝設(shè)計是否最優(yōu)。在工藝設(shè)計時應(yīng)該盡量減少不產(chǎn)生附加值或低附加值的工序，例如外觀檢查、拋光打磨等不產(chǎn)生附加價值的作業(yè)，是要盡量減少或者避免的。如果在焊接時能一步到位，減少焊接的飛濺或變形，使焊接之后不需要打磨即可成為合格的產(chǎn)品，這才是效率最優(yōu)的生產(chǎn)線。2） 高效率的設(shè)備。針對附加價值作業(yè)點，也要盡量考慮用最少的人，或者無人的方式一步到位地實現(xiàn)產(chǎn)品的增值作業(yè)，并盡量消除作業(yè)之后的檢查與確認(rèn)環(huán)節(jié)。3）高效率的工裝。工裝應(yīng)該盡量避免無附加值的動作，例如夾具操作的步驟應(yīng)盡量少，最好一步到位，同時工裝能夠?qū)崟r切換，將工裝的無附加價值動作優(yōu)化到最少。4） 生產(chǎn)布局。生產(chǎn)線的布局不應(yīng)該存在阻礙物體流動的“墻”，而應(yīng)確保生產(chǎn)過程中半成品及原材料的流動順暢。還要避免作業(yè)孤島，導(dǎo)致各崗位作業(yè)人員之間無法相互支援，當(dāng)生產(chǎn)節(jié)拍變化時，無法重新分配作業(yè)內(nèi)容而形成浪費。

2.3 生產(chǎn)管理的改善

生產(chǎn)管理的改善，除了單個作業(yè)工位的改善，從整體考慮，還應(yīng)該有相應(yīng)的制度、標(biāo)準(zhǔn)、流程來支撐，單個作業(yè)崗位的改善固然重要，但如果沒有線的改善來支撐，單個作業(yè)工位的改善就不能轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)線效率的提升，改善就不能產(chǎn)生收益，具體有以下4點：1） 柔性化與彈性的排班。當(dāng)產(chǎn)量需求變化時，排班是否能隨之變化，讓生產(chǎn)線永遠(yuǎn)以效率最優(yōu)原則來運行，這必須要有相應(yīng)的管理要求與體制相匹配。2） 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)。所有人和設(shè)備的作業(yè)內(nèi)容都應(yīng)該有標(biāo)準(zhǔn)的動作，標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)步驟，標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)時間，有了標(biāo)準(zhǔn)才能快速識別改善點，快速改善。3） 作業(yè)時間改善的效果體現(xiàn)。針對每個工位的作業(yè)時間改善，其改善效果可以從2個方面來體現(xiàn)，一是提升生產(chǎn)線的節(jié)拍，二是生產(chǎn)節(jié)拍不變時，可以減少人員配崗。如果不能在這2個方面體現(xiàn)，這種改善是不產(chǎn)生效果的。4） 異常的快速處理。當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)異常情況時，能否快速處理并恢復(fù)，對生產(chǎn)線的整體效率影響也很大。這種異常的快速處理需要相應(yīng)的響應(yīng)機制與處理流程支撐，同時還需要現(xiàn)場人員訓(xùn)練有素，這是保證生產(chǎn)線高效率運轉(zhuǎn)的重要因素之一。

以上只是通常的改善方向?qū)Σ?，具體能不能改善還需要結(jié)合投資收益以及其他客觀因素來具體確定。有的改善投入不高，但改善收益卻很可觀，這一類必須立即改善，先從容易且收益較高的改善開始。

線體的改善，需要花費大量的時間和精力去分析研討，且投資可能也會比較大，通常需要跨部門推進，推進的難度較大，但可以促使生產(chǎn)線整體的效率提升，改善效果與改善的回報都是巨大的，可以從根本上消除浪費，一旦改善固化，就不會恢復(fù)到改善前的狀態(tài)，可以步步為營地實施，最終實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升。

3 結(jié)語

綜上所述，生產(chǎn)效率的評價改善不只是生產(chǎn)一線的事情，而是全過程、全要素的系統(tǒng)性工程。從產(chǎn)品設(shè)計到工藝規(guī)劃，從工藝規(guī)劃到線體建設(shè)，從線體建設(shè)到生產(chǎn)管理，一直到現(xiàn)場作業(yè)，每個環(huán)節(jié)都要不遺余力地追求最佳生產(chǎn)效率，都要追求不斷的削減、消除無附加價值作業(yè)。當(dāng)所有環(huán)節(jié)都不斷改善時，才能讓生產(chǎn)線以最少的投入，實現(xiàn)從原材料、半成品到產(chǎn)品的增值，才能將制造成本降低，提升企業(yè)的競爭力。