中噸位起重機底盤產(chǎn)線生產(chǎn)布局分析與改善方案

李天陽 羅建強 顧劉棟

摘 要：制造企業(yè)生產(chǎn)線布局是否合理將直接影響企業(yè)生產(chǎn)運作效率的提升與企業(yè)運行成本的削減，針對業(yè)已成型的傳統(tǒng)生產(chǎn)線布局，如何利用精益思想改善現(xiàn)有布局成為當(dāng)前諸多成功制造企業(yè)實踐的主流方向。以某公司為例，描述X公司中噸位起重機底盤生產(chǎn)線平衡率低、物料線邊流動不暢、現(xiàn)場管理困難等的現(xiàn)狀，將上述問題歸結(jié)于生產(chǎn)線布局的不合理，挖掘不合理生產(chǎn)線布局存在的深層次問題;利用3P精益布局思想與流程改進(jìn)方法，對存在突出問題的第七工段進(jìn)行布局與生產(chǎn)流程改善，使生產(chǎn)線平衡率由69.1%%提高到86.7%，生產(chǎn)流程總時間由5 315s縮短至4 344s，縮短了18.3%，節(jié)拍時間由1 913s縮短至1 252s，縮短了34.6%。

關(guān)鍵詞：底盤生產(chǎn)線;3P;精益布局;生產(chǎn)線平衡;流程改善

中圖分類號：C931 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ?文章編號：1673-291X（2019）03-0043-05

一、項目背景

1.企業(yè)簡介。某公司是一家集工程機械開發(fā)、制造與出口為一體的大型重工制造業(yè)企業(yè)，主要生產(chǎn)工程起重機械、高空消防設(shè)備、建筑機械、液壓件、工程機械專用底盤、驅(qū)動橋、回轉(zhuǎn)支承、齒輪泵、工程輪胎等工程機械主機和基礎(chǔ)零部件產(chǎn)品。起重機底盤生產(chǎn)流程長，裝配過程復(fù)雜，隨著X公司生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，原有廠房不斷添加各類新生產(chǎn)設(shè)備，現(xiàn)場布局原有規(guī)劃的合理性被打破，造成生產(chǎn)瓶頸與現(xiàn)場管理問題。一方面，物料暫存位置距離操作工位較遠(yuǎn)，人員搬運物料行走距離普遍超過80米，頻繁出現(xiàn)無效走動與無效搬運，物料通道無人管理，生產(chǎn)線常因缺料或等待行車而出現(xiàn)短暫停產(chǎn);另一方面，每天上午8：00—9：30供應(yīng)商集中送貨時間往往出現(xiàn)物料運輸擁堵問題，物料堆積在線邊空間與行車軌道上，造成物流系統(tǒng)癱瘓，并導(dǎo)致平均每周8.4次的頻繁停產(chǎn)，同時帶來WIP積壓、物料齊套率低、現(xiàn)場管理成本高昂等連帶問題，優(yōu)化生產(chǎn)線布局，改善生產(chǎn)現(xiàn)場情況變得刻不容緩。

2.生產(chǎn)準(zhǔn)備過程相關(guān)理論研究現(xiàn)狀。生產(chǎn)準(zhǔn)備過程（3P，Production，Preparation，Process）是指產(chǎn)品正式投入批量生產(chǎn)之前所進(jìn)行的各種面向生產(chǎn)的技術(shù)準(zhǔn)備工作，包括產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、工藝安排、標(biāo)準(zhǔn)化工作，組織生產(chǎn)線、調(diào)整與組建勞動組織、新產(chǎn)品試制與鑒定等[1]。美國聯(lián)合技術(shù)公司（UTC，United Technologies Corporation）根據(jù)美國學(xué)者施恩伯于1986年提出的“世界級制造”（World Class Manufacturing）的概念[2]而開發(fā)的“獲得競爭優(yōu)勢”運營管理系統(tǒng)（ACE，Achieve Competitive Excellence）[3]成為3P工具大規(guī)模應(yīng)用的開端，此后國內(nèi)外眾多學(xué)者都對3P工具的應(yīng)用產(chǎn)生了濃厚的興趣。如，陳玲利用3P工具設(shè)計了開利公司生產(chǎn)過程的一系列標(biāo)準(zhǔn)化方案[4];李丹運用3P精益理念及精益工具構(gòu)建了飛機整流罩裝配單件流產(chǎn)線等[5]。但應(yīng)用3P工具對老生產(chǎn)線進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)的優(yōu)化問題，國內(nèi)學(xué)者仍較少關(guān)注。

本文旨在運用3P精益布局思想，對X公司的中噸位起重機底盤生產(chǎn)線進(jìn)行改進(jìn)，改善操作過程中的人機工程性能，優(yōu)化操作流程與物料搬運，縮短生產(chǎn)線的節(jié)拍，充分利用裝配生產(chǎn)線空間，從而有效改善新系統(tǒng)中的缺陷，減少生產(chǎn)過程中的七大浪費，使得生產(chǎn)線的效率得到提高，并根據(jù)優(yōu)化方案編制標(biāo)準(zhǔn)工作手冊，達(dá)到生產(chǎn)流程的持續(xù)改進(jìn)[6]。實際操作過程中，3P精益生產(chǎn)工作法可簡單概括為五個基本步驟：定義3P目的、初步發(fā)掘新方案、方案決策、模擬操作、優(yōu)選方案。

二、起重機底盤生產(chǎn)線現(xiàn)狀

1.產(chǎn)線布局現(xiàn)狀。X公司中噸位起重機底盤裝配生產(chǎn)線共分為12個工段，主要生產(chǎn)產(chǎn)品有7個系列，包括XZ50K系列、XZ70K系列、XZ35K5、XZ25K5、XZ40K系列、XZ65K、XZ60K等產(chǎn)品或產(chǎn)品群，其中以XZ50K系列產(chǎn)量最大，產(chǎn)量占比為50.5%，且工藝流程具有代表性，因此以XZ50K的裝配流程作為研究對象。產(chǎn)線布局主要存在三方面問題：首先，物料未經(jīng)緩沖階段直送生產(chǎn)現(xiàn)場，造成物料齊套率無提前預(yù)警、配套質(zhì)量不可控、WIP不可控、生產(chǎn)環(huán)境污染等問題;其次，發(fā)動機分裝離線，現(xiàn)場WIP庫存數(shù)量多，物流配送距離遠(yuǎn)，導(dǎo)致工作人員長距離無效搬運;最后，倉庫與生產(chǎn)現(xiàn)場缺少銜接，倉庫管理人員只負(fù)責(zé)發(fā)貨至產(chǎn)線入口，由現(xiàn)場服務(wù)人員與供應(yīng)商服務(wù)人員共同負(fù)責(zé)送貨，人員進(jìn)出混亂，現(xiàn)場管理松散。其中，第七工段耗時較長，價值創(chuàng)造效率低下，為主要瓶頸工段。因此，本文選取第七工段作為主要測量對象與改進(jìn)實施對象。

2.工段布局現(xiàn)狀。第七工段現(xiàn)場布局可分為兩個主要加工部分，共46個步驟，主要操作人員共4人，實行并列工作模式，單件平均總操作時間為5 315s。單件生產(chǎn)節(jié)拍按照生產(chǎn)時間最長的瓶頸工位第四工位所用時間1 913s計算，則根據(jù)生產(chǎn)線平衡率計算公式可知：

由此可得，第七工段生產(chǎn)線平衡率為69.1%，生產(chǎn)線平衡率較低。

3.布局問題分析。對第七工段進(jìn)行現(xiàn)場勘察，安排兩名統(tǒng)計人員對工位現(xiàn)場4名操作人員的走動與工作流程進(jìn)行統(tǒng)計，并以流線圖表示出來（見下頁圖1）。第一，物料配盤與增值線間距離遠(yuǎn)，人員搬運物料或拿取工具時走動距離長，路線彼此交叉，造成人員相互等待;第二，物料和工具沒有做到定置管理，物料按照進(jìn)場時間順序依次堆放，工具按照習(xí)慣或物料位置隨手放置，人員花費更多時間尋找物料與工具;第三，物流布局未考慮進(jìn)料口，物料進(jìn)出口位置相同，產(chǎn)生進(jìn)出料額外等待時間;最后，物料托盤、零件托盤與裝配工具架均不可移動，人員拿取物料與工具不便。

三、改進(jìn)目標(biāo)與方案實施

1.改進(jìn)KPI目標(biāo)。以3P精益布局思想綜合考慮以上問題，同時兼顧改善效果，致力于產(chǎn)生變化率大于30%的突破性改善，由此可提出面向中噸位起重機生產(chǎn)線第七工位布局設(shè)計的針對性改進(jìn)目標(biāo)。經(jīng)過前期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析后，將CT、線邊寬度、人均吊裝距離、吊裝時間、查找物料及工具的時間、進(jìn)入生產(chǎn)線的外來車輛數(shù)量作為KPI指標(biāo)，并預(yù)計其改進(jìn)目標(biāo)和變化率（見表1）。

2.編制工位PFEP清單。企業(yè)往往由于大規(guī)模生產(chǎn)與大批量零部件供應(yīng)的影響而不能做到對生產(chǎn)過程的準(zhǔn)確控制，由此帶來物料損失與物料齊套率低等問題。工位物料清單PFEP（plan for every part）是規(guī)劃零部件生產(chǎn)線物流信息的規(guī)范性文件，其旨在對生產(chǎn)過程中的每一個零件進(jìn)行詳細(xì)計劃，關(guān)注物料的時間變化和物料控制，改善了傳統(tǒng)物料清單無法描述物料隨時間變化過程的缺陷[7]。完整的PFEP清單描述了零部件的圖號、單臺定額、零件功能描述、適用產(chǎn)品、物料ABC分類、到貨包裝、線邊包裝、消耗速度、到貨方式、到貨頻率、配送方式、投料路線、投料設(shè)備、線邊地址與存儲地址等15個屬性。3P精益布局可利用PFEP對物料進(jìn)場、暫存與流動進(jìn)行精確定位，以XZ50K產(chǎn)品在01工位的PFEP清單為例。

3.精益布局方案設(shè)計。綜合KPI與PFEP，并結(jié)合生產(chǎn)線工藝流程順序進(jìn)行綜合分析，對生產(chǎn)線進(jìn)行設(shè)計，并繪制設(shè)計方案模擬流線圖（見圖2），新方案在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行了如下調(diào)整：一是盡可能通過單件流縮短生產(chǎn)節(jié)拍;二是分裝線靠近總裝線，優(yōu)先選用單元線，慎用動力流水線;三是盡可能使用副線來降低主線的長度，不穩(wěn)定的支線接入要建立標(biāo)準(zhǔn)緩沖程序，杜絕物料無緩沖直送;四是所有物料裸件上線，不允許包裝出現(xiàn)在生產(chǎn)線上，杜絕線邊空間雜物堆積;五是所有物料暫存區(qū)靠近增值線，盡量使得操作人員可直視所有物料，使用可分解的線棒裝置存儲物料;六是標(biāo)記操作中心位置，并據(jù)此來設(shè)計線邊物料的直送區(qū)域與暫存區(qū)域;七是使用可移動的工具小車存放工具，并對所有工具進(jìn)行定置管理，避免人員尋找工具;八是上線前確定物料齊套率，現(xiàn)場對產(chǎn)品物料清單進(jìn)行可視化表述。

4.方案實施。根據(jù)方案流程，將優(yōu)化方案逐步進(jìn)行展開，明確具體問題，并劃分責(zé)任單位。同時，將布局改善問題劃分為歸責(zé)到人的具體方案，包括立即執(zhí)行方案、短期執(zhí)行方案與長期執(zhí)行方案，進(jìn)行改善新聞報的編制，以第七工段01工位為例。

四、效益分析與長期改善

根據(jù)以上布局具體方案及改善新聞報落實情況，在三個月后再次對中噸位起重機底盤生產(chǎn)線第七工段進(jìn)行調(diào)查，并繪生產(chǎn)流程圖。由此可看出，流程總時間由5 315s縮短至4 344s，縮短18.3%;節(jié)拍時間由1 913s縮短至1 252s，縮短34.6%。可以計算出改善后生產(chǎn)線平衡率：

改進(jìn)后生產(chǎn)線平衡率達(dá)到86.7%，同比提高17.2%。

將主要KPI指標(biāo)改善情況與改善目標(biāo)進(jìn)行對比，列出KPI改善情況對照表（見表2），可看出主要KPI改善值指標(biāo)合計已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

五、結(jié)語

本文以某公司為例，利用3P精益布局思想與流程改進(jìn)方法，對某公司中噸位起重機底盤生產(chǎn)線存在突出問題的第七工段進(jìn)行布局與生產(chǎn)流程改善，針對性地解決了其生產(chǎn)線平衡率低，生產(chǎn)線布局不合理，物料線邊流動不暢，現(xiàn)場管理困難等問題。具體實踐包括：

1.通過對線邊物料存放與工具存放進(jìn)行定置管理，有效解決了物料質(zhì)量與齊套率問題，縮短了瓶頸工位的生產(chǎn)時間，使生產(chǎn)線平衡率由69.1%提高到86.7%。

2.通過發(fā)動機分裝掛靠線邊的布局改善，縮短人均行走距離與物流運轉(zhuǎn)線路，使得流程總時間由5 315s縮短至4 344s，縮短18.3%。

3.通過對瓶頸工位的集中改善，縮短人員尋找物料與工具的時間，降低作業(yè)交叉率，減少人員動作浪費，使得節(jié)拍時間由1 913s縮短至1 252s，縮短34.6%。

此項目基于3P精益思想的布局改進(jìn)與流程改進(jìn)，有效提升了該工段的生產(chǎn)線效率與平衡率，并由此揭示了基于3P的有效布局對企業(yè)生產(chǎn)過程的重要意義，對3P精益生產(chǎn)思想在企業(yè)中的應(yīng)用起到了一定的倡導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

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