基于精益生產的某閥門制造企業作業車間改善

張艷旭，劉 燁

（天津工業大學管理學院，天津300387；）

科技發展日新月異，尤其是近年來信息技術的迅猛發展，為工程技術的發展和應用帶來而來新的契機。隨著德國工業4.0研究項目以“智能制造”為主導的革命性的生產模式的提出，在這種模式中，創造新價值的過程研究智能化生產系統及工程，成為制造時代新思維。但是，在這種國際的大形勢下，作為傳統批量加工的基礎設備制造型企業如何在這激烈的競爭中得到持續發展？在不總是更新設備等作業設備的同時，只有學習先進的生產理念，以最低的生產制造成本快速響應客戶需求，企業才能獲得發展的先機。精益生產，旨在強調生產“降低成本，提高效率，以人為本，持續改善”。既要求最大限度地減少企業生產所占用所有資源，降低生產過程中冗余、無用的東西，同時又堅持全員生產中培養持續改善的意識。

閥門作為工業上的一種重要的流體控制設備，涉及到國民經濟諸多部門，是國民經濟發展的重要基礎設備。閥門制造產業可以稱作為成熟產業，但是，大部分閥門加工制造車間加工時在許多方面仍然采用傳統批量加工制造方法，并且存在生產方式粗放、現場布置不合理以及生產無用功較多等問題，這些問題制約了企業的生產效率和產品質量。現以某閥門制造企業的閘閥作業車間為例，選中某一型號的閘閥為代表，對其生產進行優化。

本文以某閥門制造企業的閘閥作業車間為例，選中某一型號的閘閥為代表，提出一套完整的改善流程：對生產現狀進行工藝程序物流線路圖分析，以此尋找改善點，同時考慮到作業人員作業疲勞，根據工藝流程程序分析，改善生產流程以及加工現場設施布置，最終實現對生產線改進的更加科學、合理，降低工人的勞動強度，降低能耗，縮短生產周期。

一、現狀及問題分析

閘閥車間內生產加工制造零部件采用批量生產的生產模式，不同型號不同零部件的批量數量不同。各型號零部件的物流順序及車間布局大部分根據工藝流程設置，但是仍然存在許多零部件不是根據工藝流程設置機械設備，整個車間的空間已呈現飽和狀態，既存在一部分設備為運行狀態，也存在一部分設備為空閑狀態。根據生產調研，生產設備多采用一對一生產，即為省略更換夾具、刀具的時間，在刀具、夾具的壽命期限內，只生產某一型號的某零部件。

精益生產的思想是以客戶的需求及價值觀為導向，確定產品的功能及性能是否達到或者超出客戶的需求，把產品制造過程中所有不能為客戶創造價值的行為定義為浪費；他同時也是產品制造過程的管理方法，其核心是以盡量少的資源（人力、設備、生產周期、生產場地）在保證產品質量的前提下創造出盡可能高的效益。此論文即應用精益生產的第二方面的思想，通過精益生產活動以期達到以下目的：（1）針對某一型號的法蘭閘閥加工制造裝配的生產流程進行分析改進，使生產流程更合理；（2）針對某一型號的法蘭閘閥閥體的生產設施布局進行優化，消除物流浪費，提高物流效率，降低物流較傳統作業車間調度問題，（3）對生產線進行平衡分析，減少工序之間的物流等待，消除瓶頸環節，提高生產效率。

1.現場調查

圖2-1 DN80工藝程序圖

整個閘閥包含的零部件有：閥體、閘板、閥蓋、板扣、閥母、接頭、銅桿以及墊片等標準件。閥體的生產工藝有：平大面、車鐵口、打眼、焊口、車銅口五道工序；閘板需要車板面、焊閘板面、車銅板面；閥蓋的生產工藝為：車蓋大、車蓋小；閥母需要車閥母一道工序；接頭有車接頭大面、車接頭小面兩道工序。

本文以調研時正在生產的型號DN80的法蘭閘閥加工裝配為例，對法蘭閘閥作業系統全過程進行工藝程序分析，對生產系統進行簡略、全面和一般性的了解，總結出如圖1所示合成型的工藝程序圖（銅桿加工有單獨加工車間）。

通過走進現場的調研，應用秒表測時法，對各工位進行多次測時，計算出各種工件各道工序各個工位的單件加工作業時間（包含加工前檢查時間、加工準備時間、加工時間以及卸件時間）、運輸批量（運輸批量）以及生產加工設備數量，如表1所示。同時，考慮到作業過程中，作業者的作業機能衰退，作業能力明顯下降，有時伴隨著疲倦感等主觀癥狀的現象，產生作業疲勞。同時，閥門制造作業時，作業內容單一，短暫而動作高度重復的作業，限制作業者創造力發揮的作業都是單調乏味的，使人產生不愉快的情緒。根據日本能率協會勞動強度分級標準，車工、銑工加工工件，屬于中等勞動強度級別。

我國于1983年制訂了按勞動強度指數劃分的《體力勞動強度分級》國家標準（GB3869-83），該標準是在第262各工種的工人勞動時，能量代謝和疲勞感等的調查分析基礎上，以勞動時間率和工作日平均能量代謝率［KCal/（min·m2）］ 為指標制訂的，能比較全面地反映作業時人體負荷的大小。根據勞動強度分級標準，該車間作業者加工屬于中等勞動勞動強度，則作業者的實際勞動率為65%～75%。考慮到作業者的勞動強度，計算出75%勞動率的批量加工時間。

表1 調研與計算

2.流程程序分析

根據上述記錄現狀，運用“5W1H”提問技術，分別從操作、檢查、等待、儲存及搬運五個方面逐項分析。

由圖表可示，閥體工件工序的加工時間遠遠多于其他零部件，則應用工藝流程程序分析，以閥體的加工制造全過程為研究對象，把加工工藝劃分為加工、檢查、搬運、等待和儲存等五種狀態加以記錄，對閥體的整個制造過程進行流程分析，以進一步了解閥體制造全過程，為流程的進一步優化打下基礎，為設施的優化布置提供必要的基礎數據。假設從零開始，作業人員在加工前，沒有其他正在加工的閥體批量，只是進行單次批量加工，由此，繪制流程程序圖如圖2所示。

3.布置與經路分析

以作業現場為分析對象，對產品、零件的現場布置或作業者的移動路線進行布置和經路分析，與流程程序圖配合使用，以達到縮短搬運距離和改變不合理流向的目的。通過流程程序圖，可以了解產品的搬運距離或工人的移動距離，通過布置和經路分析可以更詳細地了解產品或工人在現場的實際流通線路和移動線路。便于對產品、零件或人與物的移動路線進行分析，通過優化設施布置，改變不合理的流向，減少移動距離，達到降低運輸成本的目的。根據實際調研，繪制物流路線圖，如圖2-2所示。

表2 加工閥體的流程程序圖

二、制定改善方案

通過對DN80閥體生產線的詳細分析，運用“5W1H”以及“ECRS”四大原則，對生產線進行改進。由上述流程程序圖以及物流路線圖所示，根據現場的工藝流程以及相鄰工序設備數量等現場調研數據，通過分析，提出改善方案：

（1）通過對表2的分析，整個閥體的作業流程需要558分鐘的作業時間，根據8小時工作安排，597分鐘的加工時間與運輸時間和，大約10個小時的作業時間，遠遠多于一天8小時的安排，所以作為第一步的將原材料閥體從原材料庫運輸到加工平面中口的工位處可以提前放置，不必在生產加工前，耗費時間在運輸上，即在前一天工作剩余。也同時消除了作業人員等待加工的時間，在運輸后存在的卸貨時間等。

圖2 DN80閥體加工的物流路線圖

（2）運輸閥體至下一工序的在制品儲存區，等待加工，耗費作業人員的作業時間，取消等待工序。

（3）降低生產關鍵工序生產作業時間，可以從75%作業勞動率的操作時間可見，焊鐵口為整個生產閥體的作業時間最長的，倘若只有單次批量，但是有4人可以加工此道工序，例如，可以將單次批量100件閥體，在打眼的同時，分為雙批次，每批次50件，在焊鐵口工序上架耗費時間時再統一為單批次。

（4）根據圖2，最左側的焊鐵口H1工位距離其他上一工序的位置較遠，可以將其位置調整，減少物流路線長度，減少重復路線，從焊鐵口到勾銅口處工位的距離本身取得平均值，則在流程程序分析中距離減少，即運輸時間也在減少。

通過分析研究，取消了等待加工的工序，并且通過物流流線圖的更改工位位置，減短物流運輸時間，增加批次。改進后閥體制造流程程序如圖3所示。

三、結 語

通過改進，取得了如下的效果：

（1）減少了加工時間，時間從原來的558分鐘減少為511.5分鐘，節省時間46.5分鐘。（2）減少了暫存次數以及暫存時間。增強了生產過程的連續性和節奏性，生產效率明顯提高。（3）減少了移動距離，開始從原材料處運輸到第一工位處的時間減少，可以提前一天存放在工位處。（4）縮短了生產周期。

圖3-1 流程程序分析圖2

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