基于價值流的硫化機裝配效率改善研究

李軍 李翔宇 葛辰虹

（1.桂林電子科技大學 商學院，廣西 桂林 541004 ；2.桂林電子科技大學 職業技術學院，廣西 北海 536000）

【摘 要】應用價值流圖析技術首先確定G廠裝配車間主打產品，然后對裝配流程的物料、信息等進行分析，繪制出價值流現狀圖，并分析其中存在的問題，提出改善后的未來狀態圖，并根據精益思想提出改善的策略建議，結果使裝配車間原三班生產改為兩班，節約人員11人，員工每月休息4天；更重要的是，生產系統有效地運轉起來，實現了每天產出1臺產品的均衡化生產。實踐表明，價值流是推行精益生產的有力工具。

【關鍵詞】硫化機；均衡生產；價值流圖析；裝配效率；改善策略

【中圖分類號】F273 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）04-0095-06

1 問題的提出

裝配車間負責把各個車間加工好的零件與外協外購件進行組裝、調試，最后拆機包裝。裝配車間現有員工255人，分為鉗工組、包裝組、吊車組、電焊組、輔助組。裝配車間現有出口主機與國內主機2條裝配線。車間內工人每天工作8 h，三班倒，每班次中間的休息時間為1.5 h，沒有節假日。根據目前的生產狀況，發現裝配車間存在的主要問題如下：①車間是按口頭計劃生產；②裝配流程不流暢，車間堆滿大量在制品；③工作過程中常常出現等待現象；④工傷事故頻繁；⑤裝配周期過長，很多產品都未能按時交貨；⑥生產極不均衡。裝配車間成為整個企業生產的瓶頸。為此，G廠專門成立了精益生產推進機構，在工業工程人員的協助下，采用價值流圖析技術對裝配車間存在的問題進行分析和改善。

2 裝配流程價值流現狀分析

2.1 確定主打產品

顧客只關心與他們有關的產品，而不是所有產品。通常，顧客決定企業的價值流[1]。由于G廠生產的產品類型有很多種，每個顧客都有其獨特的要求，因此每種產品都有自己的價值流。在開始引入價值流圖析技術時，不能一次性做所有產品的價值流分析，本文選出在工廠內具有代表性的產品作為改善的主打產品，該產品具有代表意義，能代表整個產品的價值流趨勢。主打產品的確定方法有產品數量分析法和產品路徑分析法2種。在開始進行價值流分析時，先采用簡化的產品數量分析法。首先需要在橫坐標上將各種產品按照產品產量由高到低的順序排列，畫出條形圖。然后選出一個標志，如可以選擇產品產量占總產量的20%作為改進目標價值流。下面運用簡化的產品數量分析法來確定G廠裝配車間裝配的主打產品。G廠于2015年9月—2016年2月，計劃每月完成的各規格硫化機數量柱狀圖如圖1所示。

由圖1可知，規格為LL-B1600的硫化機每月產量最高，占每個月總產量的50%以上，相對其他產品來說，占有的份額比較大，因此將規格為LL-B1600的硫化機作為G廠裝配車間的主打產品，對其進行價值流分析與重點改善。

2.2 物料流分析

物料流是物料流經的每個過程，是企業內產品基本的生產過程。LL-B1600硫化機裝配過程的物料流為底座→曲柄齒輪→二道齒→墻板→齒輪罩→齒輪罩→橫梁→減速機→連桿→硫化室→中心機構→機械手→卸胎裝置→潤滑管路→動力水管路→蒸汽管路→控制管路→聯動試車→拆機。

根據價值流圖析技術，從發貨區開始一直往回追溯到各種零部件到達裝配車間，收集到相關數據資料與計算結果見表1。

每班可利用時間：每班前10 min列隊開會時間與休息時間，合計有70 min為計劃停工時間，則實際每班可利用生產時間為410 min。

2.3 信息流分析

G廠的顧客有國內客戶與國外客戶，采用訂貨方式組織生產。2015年9月—2016年2月，G廠與客戶簽訂的訂單見表2。

依據表2得到：①客戶訂貨信息：客戶一般提前2個月向G廠發出訂貨信息。②客戶需求：發貨的時間要求每5 d以上發一次貨，每次發貨的數量為1～26臺，波動性較大。

G廠的銷售部收到客戶的訂貨信息后，整理成文件，發給生產部及其他各部門各一份，生產部經過總調度室對ERP產生的信息與各個車間及職能部門反饋的信息加以處理，然后在ERP系統中產生周計劃，向各個車間下達生產計劃命令。這時，車間調度及車間主任開始組織生產，向車間的各個班組下達每日生產計劃。

由此可得，給供應商（各生產部門）與裝配車間的信息：生產部每星期在ERP系統發布周生產計劃。

2.4 價值流現狀圖

通過對物料流與信息流的數據進行收集與分析，可以對價值流現狀圖進行描繪 [2]，價值流現狀圖如圖2所示。

2.5 價值流現狀圖存在的不合理現象分析

（1）物料流。裝配過程沒有連續流動起來，出現很多等待浪費現象。由圖2可知，在裝配過程中上道工序與下道工序之間的裝配時間存在很大的差異，如墻板裝配周期為30 min，而聯動試車需要945 min，這使達到裝配連續流動存在很大的困難。經現場觀察發現，有2條裝配線在裝配過程中，工人工作的隨意性很大，沒有劃分明確的作業單元，沒有明確合理的分工，從而造成在工作中爭搶吊車、時常雙手空閑、人等待機器等現象。工人習慣以6臺份作為一個裝配批量，從而造成大量在制品庫存，大大地延長了硫化機的裝配周期。每日產出量極不均衡，很難及時響應客戶的需求，無法按時交貨。例如，2015年4月至12月的產出基本集中在上旬和下旬，上旬包裝入庫188臺，比例為51%；中旬包裝入庫45臺，比例為15%；下旬包裝入庫125臺，比例為35%。上旬包裝入庫的硫化機基本是上一個月由于各種原因而不得不留到本月上旬生產完包裝入庫，最多的包裝入庫量為一天22臺，最少的只有1臺。

（2）信息流。信息處理不及時、不合理。從表2可知，客戶要求交貨的時間波動較大，2015年10月7號，客戶要求交貨3臺，10月15號要求交貨15臺，8號到14號都沒有要求交貨，客戶要求交貨數量最少一天為1臺，最多達26臺，交貨時間及數量極不均衡，這給生產造成很大的壓力。正是由于交貨時間的差別太大及交貨數量的懸殊，使現場積壓了大量的在制品。工人在面對日交貨量大的情況下加班加點，搶在交貨期前完成任務，工作變得非常忙碌，壓力極大。在交貨期不緊張的情況下，工作又變得很輕松，這種時而輕松，時而緊張的工作讓員工感覺心情壓抑、煩躁。從圖2可知：生產部給各生產車間（供應商）的計劃周期太長，每星期一次，從而造成裝配車間在裝配過程中常常出現供應商供應物料不足的情況。生產部為裝配車間制訂的生產計劃過于籠統，涉及的范圍太寬，使得裝配車間的計劃與其他部門車間的計劃不一致，不能很好地組織生產，信息溝通、計劃不協調，造成有計劃等于沒有計劃。

3 提出改進方案

3.1 價值流未來圖

在設計未來價值流中，設想將價值流從最終顧客到硫化機在裝配車間開始組裝的所有過程采用一種平滑的流動，使其盡可能地實現連續流動，即每次只生產一個單位的產品，而且立即從一個過程傳遞到下一道工序，中間沒有任何停頓[3]。在繪制硫化機未來價值流圖（如圖3所示）時，主要從以下幾個方面進行改善。

（1）客戶需求。第一，確定客戶的需求節拍，核定目前的生產節拍是否滿足客戶需求節拍。從上面收集到的數據分析可知，裝配車間每班的有效工作時間為T=410 min，3班制，無休息日。從表2可知，客戶平均每月需求量為40臺，即客戶需求節拍=410×3×30/40=922.5 min，裝配車間的生產能力達到每月40臺份以上，因此目前的裝配能力可以滿足客戶需求。第二，確定發運過程是采用客戶拉動系統還是建立成品發運倉庫。根據調查，一臺硫化機的價格一般高達100萬～200萬元，且顧客要求多樣，該產品在市場上的需求很難預測，即按訂單方式組織生產，因此G廠可以采用顧客拉動方式向客戶發送產品。

（2）物料流。方法為引入連續流動，使生產過程流動起來，消除中間在制品庫存、等待浪費現象。硫化機裝配工序有18道，每道工序的裝配時間極不平衡，波峰與波谷相差915 min，要達到一個流的形式，就要使物流平衡，即波峰要消除在客戶節拍時間內，波谷要把它填平到客戶節拍時間內。優化后，每道工序的作業時間要基本一致。在二道齒裝配過程中需要2～5人，橫梁裝配需要2～6人，減速器、連桿裝配需要2～4人，蒸氣管路裝配需要3～4人，這在流水線生產中，要確定每個作業單元的工作人員人數時存在困難。經過分析，在二道齒裝配工序中，只有在撞二道齒的時候才需要5個工人，時間為30 min，其他時間都是只需要2個人。橫梁裝配過程中，在撞橫梁軸的時候才需要6個人員，時間為40 min，其他時間只需要2個人。減速機裝配過程中，在撞減速機軸的時候才需要4個人操作，時間為10 min，其他時間只需要2個人。在連桿裝配工序中，在組裝連桿的時候需要4個人，時間為50 min，其他時間只需要2個人。蒸氣管路組裝過程中，控制管路制作和組裝到位需要4人，時間為30 min，其他時間只需要3個人。在一個流的形式中，每個工序的作業人數是不變的，因此要固定每個工序的作業人員人數。

消減波峰，本文采用直接拆分波峰工序的方法。經過調查分析，聯動試車工序可拆分為聯動試車1和聯動試車2，聯動試車1需要的時間為475 min，聯動試車2需要的時間為470 min；控制管路可拆分為控制管路1和控制管路2，控制管路1需要的時間為468 min，控制管路2需要的時間為470 min；潤滑管路工序可拆分為潤滑管路1和潤滑管路2，潤滑管路1需要的時間為240 min，潤滑管路2需要的時間為450 min。保證每道工序工作時間在480 min以內及接近480 min，480 min小于客戶節拍時間922.5 min。

填平波谷，處于波谷的工序生產能力大于波峰工序生產能力，在一個流的生產流程里，波谷工序的操作工會出現等待現象，造成等待浪費，因此要分給波谷工序適量的工作任務，使波谷工序作業時間上升到接近480 min，達到填平波谷的效果。本文把工序底座、曲柄齒輪、二道齒輪合成為一道工序，總時間為474 min；把工序墻板、齒輪罩、橫梁、減速機合成為一道工序，總時間為458 min；把工序連桿、動力水、活絡模管路合成為一道工序，總時間為464 min；把工序中心機構、卸胎裝置、部分潤滑管路合成為一道工序，總時間為474 min。這樣原來有915 min之差的各個工序變成平滑工序，每道工序的作業時間與480 min基本一致，達到優化效果。

固定每道工序的作業人員人數。由以上分析可知，每道工序的作業人員基本上是不變的，但有時需要3～4個工作人員協助，因此抽調出4名工作人員作為多能工，在整條裝配線上某個工序需要工人協助時，多能工就出現在那里，而且在制定流水線生產時解決了固定操作工人難安排的問題。在撞二道齒、撞橫梁軸、撞減速機軸、組裝連桿、蒸氣管路組裝過程中，多功能工是這些工序的支持工作人員。

此外，為了減少在制品數量，需要確定緩存或超時拉動系統。

（3）信息流。為了達到均衡生產、流暢制造，需要確定客戶如何訂貨，交貨周期是多少，多大量？從表2可知，可以從3個方面改進。{1}客戶信息：客戶要求送貨周期極不均衡，每5 d以上發一次貨，每次發貨的數量為1～26臺，波動性非常大。在與客戶簽訂合同的時候要與客戶進行協商，要求客戶每班發一次貨，每次發貨的數量為1臺最佳。這樣就能根據客戶的需求做到拉動生產、使生產均衡。{2}裝配車間信息：生產部向裝配車間發出的計劃要詳細到每班的生產任務，裝配車間調度室計劃要詳細到每班、每個班組、每位員工的工作任務，做到跟定計劃，靈活修改，按時完成任務。{3}供應商信息：生產部向供應商發出的計劃要與裝配車間每班的計劃緊密聯系，做到供應商按時提供裝配車間所需要的產品數量。

（4）支持改進。對于裝配車間來說，要得到所希望的價值流，應對下列過程進行改進：①重新劃分裝配線場地，縮短零部件在車間內的移動距離，使得運作效率提高。②在車間推行“5S”活動，規劃好車間內在制品的存放區，減少尋找物料與吊裝物料的時間。③改善裝配車間的現場管理，使裝配流程更加順暢，縮短制造周期。④安排工作人員，確定優化后的工作單元的作業人員。⑤重新制定作業時間，分兩班倒，早班為7：00—4：30，其中12：00—13：30為吃飯休息時間。中班為4：30—1：30，其中5：30—6：30為吃飯時間。早班與中班的有效工作時間為8 h，即480 min。根據上面的分析，畫出的未來價值流狀態圖如圖3所示。

3.2 改善效果

裝配車間硫化機價值流重組后：①做到均衡生產。改善前每過5 989 min裝配完成6臺硫化機，即生產1臺硫化機需約998 min。改善后達到一個流的生產方式，每過480 min裝配完成硫化機1臺，即每班組完成1臺硫化機的裝配，做到均衡生產。②減少1條裝配線。由于現在每班可完成1臺硫化機的裝配，這樣不論是國內客戶機還是出口機裝配都不會產生干擾，因此可將原來的2條裝配線合并成1條，這樣可節約1條裝配線。③節約了工作人員。目前，完成40臺成品硫化機需要5 989+39×480=24 709 min，共51.5個工作日，即每天兩班制，一條裝配線每班需要員工2+2+2+3+3+3+3+3+3+3+2+2+5+4=40人，管理人員共23人，2班需要員工80人，總人數為80+23=103人。與改善前相比，節約員工114-103=11人。④改善了員工的勞動待遇。經改善后，每班的有效工作時間為480 min，員工在完成任務的情況下每月可以休息30-25.75=4 d，三班制變為兩班制，取消了夜班，這樣有利于員工的身心健康及企業的可持續發展。

4 方案實施

要實現未來價值流的過程，需要按以下步驟進行：①成立一個項目小組，廠長任項目的經理，裝配車間主任任項目的執行經理，小組成員由裝配車間、技術部、質量部、綜合部相關人員組成，人數為8人為宜。②把精益生產的思想、理念、宗旨在廠內廣泛宣傳。③在裝配車間內召開項目啟動大會，大會成員由裝配車間的所有員工、項目組的所有成員及各車間與職能部門的主要領導參加。④在裝配車間內開展“5S”現場改善活動，把整理、整頓、清掃、清潔融入員工的日常工作行為中，使員工養成良好的習慣。⑤組織項目成員對裝配車間硫化機組裝流程進行價值流數據的收集、整理，討論出改善方案。⑥重新劃分裝配線場地，縮短零部件在車間內的移動距離，減少吊運物料的距離。⑦項目組與生產部、銷售部進行溝通，要求銷售部與客戶簽訂訂單時，要與客戶進行溝通協調，使客戶要求的送貨時間與送貨量均衡化，做到每班送一次貨，送貨量為1臺。⑧生產部與車間調度要重新制訂詳細的計劃，生產部的計劃在整個車間內要與裝配車間的計劃相協調。車間調度的計劃要盡量詳細，做到每班每組每人。⑨建立合理化建議制度，廣泛地挖掘員工的智慧，使員工參與到項目中，做到全員參與。⑩建立健全培訓系統，外請培訓師培訓一批廠內的培訓師，讓廠內的培訓師定期對員工進行培訓[4]。

5 結語

應用價值流圖析技術首先對G廠的硫化機裝配進行價值流分析后發現，裝配流程中存在大量的浪費現象，然后按精益思想和方法進行改善，在G廠高層的大力支持下取得明顯效果。實踐表明，價值流圖析技術是發現企業浪費現象的可視化工具，是消除企業浪費、實施精益生產的必備工具[5]。企業引進精益生產管理模式，是企業的一場變革，是一項艱巨且復雜的系統工程[6]。在這個變革的過程中，企業領導是變革的帶頭人，在思想認識、領導方法等方面都必須有一個很大的轉變，以適應迅速變化的新形勢，帶領員工進一步推動精益生產項目的改革。

參 考 文 獻

[1]邁克·魯斯·舒克.價值流圖析[M].北京：人民交通出版社，1999.

[2]杜宏生.企業實施精益生產過程中價值流圖析方法的運用[D].天津：天津大學，2005.

[3]張群，韓良智譯.價值流管理：計劃，描繪及保持精益化革新的八個步驟[M].東北：東北財經大學出版社，2005.

[4]陸青麗，王俊峰.價值流在精益生產中的作用[J].汽車制造業，2003（2）.

[5]薛為超.強生公司外發加工業務流程案例[D].上海：復旦大學，2000.

[6]王秉剛.價值流圖析技術[J].世界汽車，2000（7）：28-31.

[責任編輯：陳澤琦]

【基金項目】廣西高等學校工業工程特色專業與課程一體化建設項目“基于價值流的硫化機裝配效率改善研究（GXTSZY212）”。

【作者簡介】李軍，男，陜西岐山人，桂林電子科技大學商學院教授，研究方向：工業工程；李翔宇，男，陜西岐山人，桂林電子科技大學職業技術學院實驗員，研究方向：電子工程；葛辰虹，女，廣西桂林人，桂林電子科技大學職業技術學院圖書館員，研究方向：信息管理和信息系統。