單元生產在導管生產線的探索與應用

李云艷 魯克 宋傳斌

摘要：單元生產是基于精益生產理念的一種現場生產組織方式。本文選取導管生產線，通過對該生產線進行產品族分類、設備布局調整、工藝優化、培訓多能工、精細化排產，提出單元化生產模式方案并實施。結合實際生產狀況，發現單元生產模式可大幅縮短物流距離、提高產品質量、壓縮交付周期、減少生產浪費，對提高公司生產力有著極為重要的意義。

關鍵詞：單元生產 ?設備布局優化 ?提高生產力

引言

單元生產方式能很好地應對多品種、多批次、小批量、短交期、定制化、更新快的市場需求形態，已逐漸成為現代制造企業競相采用的先進制造方式[1]。 “單元生產”是將在制品和生產設備按種類分成若干個單元，再由一個或者幾個作業人員共同承擔完成單元內的所有工序，單元生產管理方式開始逐步在生產制造領域使用。本文以導管生產線為例，探索用于提升生產力的單元生產管理方式。

1生產現狀分析

導管屬于典型的小批量、多品種、高要求的零件。隨著訂單的飛速增長，傳統的生產管理模式下的加班加工已然只能應付臨時任務，而不能長久地滿足顧客高質量快交付的要求。

導管零件因外形復雜的特性不適合大量庫存保管，但零件生產周期卻長，以某一批次零件（169件）為例繪制價值流程圖（圖1），生產周期高達81天，實際加工時間僅為33分鐘。該生產狀況導致其長時間出貨量不足和交期時間延遲，一直為生產瓶頸零件。

對零件加工情況進行實時跟蹤和全面分析，發現以下問題：

（1）生產周期長

通過對多批零件進行數據統計和價值流程圖分析，生產周期高達81天，實際加工時間僅為33分鐘，同時因零件返工造成生產周期由原本的43天拖延至81天，生產周期延長了47%，嚴重影響產品準時交付。

（2）返工率高

為了方便車間管理，加工設備采用傳統機群式設備布局。一件零件從第一道工序到最后一道工序，需要在多個車間和多個機群式工段頻繁轉運，運行路線往返曲折。根據實際調查，繪制物流分布面條圖，發現每批零件加工的7個工序，需在13個設備工位之間來回轉運，從第一個設備工位到最后一個設備工位的物流距離高達2200米，極大地浪費了人力物力，且極易造成零件表面劃傷，零件因表面劃傷的返工率高達6%。

（3）生產過程不平衡

每臺設備加工時間不同，而設備數量沒有匹配平衡，導致數控彎管和清洗工時短的設備在等待普車和手工彎曲工時長的設備，造成大量零件的工序等待，人員利用率低，生產過程不平衡。

2精益加工單元的設計

2.1產品族分類

選定零件產品族是對零件進行相似性分族，尋找工藝相似高的零件，將看似孤立的零件分類成組，實現標準化作業，構建加工單元。

項目組通過P-R分析法對產品類型、生產數量、工藝流程的相似性進行分析，將燃氣導管全部納入單元，并選取典型流程和典型零件。

將燃氣導管零件全部納入單元生產，并選取典型流程“下料→分光檢驗→普車→數控彎管→裝配→總檢”的零件作為構建單元的試點對象。根據工藝流程的差異分為A、B、C、D類，從選取的試點對象中選擇產量最大、工序最長的A類產品作為典型零件。

2.2工藝流程分析及優化

導管是由下料、分光檢驗、普車、數控彎管、手工彎曲、清洗和總檢等7個工序完成。

2.2.1 取消不增值工序

項目組對制造流程進行詳細梳理，按工序細化到每個動作進行拆分，繪制工序操作觀察表，發現了以下分光檢驗和清洗2個不增值工序，其中分光檢驗是避免混料，清洗是灰塵易進入導管內。經項目組分析，均為重復工序，取消不增值工序。

2.2.2 制定典型工藝規程

制定典型工藝規程，以典型零件A類導管為例，①A類導管：0下料→1普車→2數控彎管→3裝配→4總檢。②B類導管：0下料→1普車→2數控彎管→3總檢。③C類導管為0下料→1普車→2裝配→3總檢。④D類導管為0下料→1普車→2總檢。

2.2.3 ?工藝審查及改善

根據產品質量分析和工藝基礎數據分析，通過工序審查表、改善實施表等多種精益工具，審查加工存在的問題，提出并實施更改下料區域、增加導管防護、數字化檢測等工藝改善方法，消除作業過程浪費。

2.3 ?設備布局調整

根據單元生產思路，項目組將設備布局由機群式布局改為單元流水線布局。導管零件的生產設備多為專用設備，同時為實現流水作業，單元里安排了2臺普車車床。

為最大限度地縮短物流距離，項目組選擇了流水形U形布局，每個設備間隔距離為1.5米，其中圓管切割機與拋光機有輕微粉塵統一隔離。

3單元運行

3.2培訓多能工

3.1.1 ?必要性

項目組對所有加工工序繪制了時間觀察表，人機均無法分離。進一步對設備年基本運轉時間和產品年生產量工進行對比分析，得出設備有富裕產能，對應的人員也有大量的空置時間。

在原有模式下，由6名工人獨立完成從下料到成品的工作。6個工人均需要對產品有很熟練的了解，技能培養跟不上，產品的質量難以保證。人員進行多能工培訓和調配，可達到人員與設備利用率最高化。

3.1.2 ?多能工工作模式探索

采取培養多能工的措施，擴大知識技能水平，操作人員成為多功能工，實現多工序操作，例如普車與下料、普車與拋光、數控彎形與手工彎形的多工步或多工序連續操作，實現單元內人少化作業，將6人降至3人操作。

運行一段時間后，效果良好，單元內僅3人操作，人員工作量飽和，有效提高人員利用率。

3.2 精細化排產

工段長只將任務量分配給單元，單元內具體的排產由單元長負責，各型號調度計劃員將導管的交付節點、生產數量、到料情況共享給單元長，單元內所有工序每周或每天的生產任務由單元長直接管控。同時將導管的排產由任務下達順序更改為按焊接需求進行拉動式排產

3.3 ?工藝改進措施

3.3.1 在線檢測

燃氣導管外形復雜，尺寸多為三維空間尺寸，故其檢驗時間單件高達為15分鐘。故項目組引進設備代替檢驗員100%標準樣件對比目視檢的低效檢驗方式，實現數控彎管的在線檢測，檢驗時間縮短至2～5分鐘，大大提高檢測效率。

3.3.2 增加防護

燃氣導管的返工原因均為導管表面劃傷。故項目組采用置物架和專用轉運車替代大盒子轉運，同時工藝文件規定燃氣導管普車工序后每個工序加工完成后單根導管套塑料網套進行表面防護。

3.3顯性化管理

結合AOS推行方案，在精益單元現場設立看板，將每周生產計劃和生產問題顯示在看板上，有效避免出現實際加工與理論計劃存在出入的現象，對單元生產計劃的執行過程實現科學高效管控。

4效果檢查

單元運行1年后，隨機選取了某一批次零件（261件）為例繪制了新的價值流程圖（圖8），生產周期僅為7天，返工率為0。

同時物流距離由2200米縮短至7.5米，有效縮短了物料搬運距離，降低了工人勞動強度。導管生產線的工人數由6人減少至3人，有效提高了人員利用率，增加了職工收入。

5 ?總結

單元化生產模式在導管生產線上進行大膽探索，這種生產模式是通過多種精益生產工具的聯合使用，采用產品族分類、調整設備布局、工藝優化、培訓多能工、精細化排產等諸多方式，達到消除浪費、提高質量、提高準時交付率的目的。本文提供的方案，顯著提高了生產效率，對提高公司生產力有著極為重要的意義，具有可行性與有效性。

參考文獻：

[1]鄒家軍，汽車密封件生產流程的精益生產研究[D]，東南大學，2010