基于連續(xù)流的某復材零件成型作業(yè)精益改善研究

□ 賀靖倫，欒世超，丁金想，連福詩

(1.中國航空綜合技術研究所，北京 100028；2.北京航協(xié)認證中心有限責任公司，北京 100028)

隨著我國復合材料研發(fā)、制造技術的快速發(fā)展及客戶對于產(chǎn)品需求數(shù)量的不斷提升，我國的復材制造企業(yè)面臨更大的產(chǎn)能壓力。因此，相關企業(yè)也開始引入精益生產(chǎn)理念，并致力于產(chǎn)能的提升，旨在快速響應客戶的產(chǎn)能需求。

精益生產(chǎn)源于日本豐田汽車公司的準時化生產(chǎn)方式(Just In Time,JIT)[1]，在一定程度上可認為是戰(zhàn)后日本汽車工業(yè)遭到“資源稀缺”和“多品種、小批量”市場制約的產(chǎn)物。1990年，美國麻省理工學院國際汽車發(fā)展組織(IMVP)的專家對其進行了全面調(diào)查、提煉與總結，提出了精益生產(chǎn)這一生產(chǎn)方式[2]。它強調(diào)在不過多投入生產(chǎn)要素的前提下，追求在適當?shù)臅r間生產(chǎn)必要數(shù)量的急需產(chǎn)品，強調(diào)“消滅一切浪費”，保證生產(chǎn)過程中的各環(huán)節(jié)都具有較高經(jīng)濟效益[3]。隨著時代發(fā)展，精益生產(chǎn)的內(nèi)涵也在持續(xù)地豐滿、延伸。目前，精益生產(chǎn)既是一種適用于現(xiàn)代制造企業(yè)降本增效的生產(chǎn)方式，又是一種理念和文化。

目前，精益理念在生產(chǎn)管理方面的應用有許多切入點，石英等[4]以精益物流路線為切入點，圍繞安全生產(chǎn)展開研究；張方哲等[5]基于價值流圖，運用看板管理、快速換模、布局優(yōu)化等方法或手段對飛機蒙皮族零件的生產(chǎn)進行精益改善；顏靜等[6]基于精益六西格瑪方法，重點針對交期、質(zhì)量、成本指標，對某企業(yè)的電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程進行精益改善；張瑩瑩等[7]以仿真為主要手段，對物流中心作業(yè)流程進行改進；肖岳峰等[8]以生產(chǎn)管理流程信息化為切入點，針對當前產(chǎn)品生產(chǎn)的多品種、小批量趨勢以及企業(yè)的海量數(shù)據(jù)存儲問題，將精益思想融入到應用軟件中，結合技術手段實現(xiàn)信息系統(tǒng)的敏捷反應與業(yè)務流程可視化。

連續(xù)流是精益理論的核心思想之一，通過縮短等待時間、均衡各工序作業(yè)股和與過程節(jié)拍、消除生產(chǎn)波動、實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，從而縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)能，迅捷響應客戶需求[9-12]。本研究以某制造企業(yè)復合材料生產(chǎn)車間的某復材產(chǎn)品的復材成型過程為例，根據(jù)其生產(chǎn)特點，結合連續(xù)流理論及專業(yè)化分工思想，以生產(chǎn)組織模式變革為切入點與核心對其開展精益改善，旨在建立適合其零件成型過程的精益生產(chǎn)模式，支撐其滿足交付需求。

1 總體策劃與實施路徑

改善活動總體策劃與實施路徑如圖1所示，在研究對象和改善需求明確的基礎上，通過價值流圖復盤產(chǎn)品生產(chǎn)過程，基于相關數(shù)據(jù)鎖定重點環(huán)節(jié)。

圖1 總體策劃與實施路徑

在此基礎上，通過綜合運用數(shù)據(jù)統(tǒng)計、人員訪談、現(xiàn)場觀察等調(diào)研方法，開展各環(huán)節(jié)，尤其是重點環(huán)節(jié)的詳細調(diào)研與診斷分析，對生產(chǎn)現(xiàn)狀進行全方位描繪。一方面，通過與理想狀態(tài)的縱向?qū)Ρ燃芭c同類型標桿企業(yè)的橫向?qū)Ρ缺┞陡鳝h(huán)節(jié)差距與典型問題；另一方面，對產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的業(yè)務特點進行分析，為后續(xù)制定適用于當前生產(chǎn)現(xiàn)場的改善思路與措施提供決策依據(jù)。基于此，進行問題的梳理與分析，鎖定根本因素與重點問題，并以此制定改善思路與具體改善措施。

基于改善思路與具體措施，有序組織相關部門與人員按照PDCA循環(huán)開展各措施的實施工作，項目管理組按項目管理制度與方案實施節(jié)點進行管控工作。

改善措施實施完成后，應對交付及過程績效進行記錄與分析，定期開展價值流圖重繪，并制定后續(xù)改善目標。

2 生產(chǎn)現(xiàn)狀與問題分析

2.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

M廠是某制造型企業(yè)的下屬生產(chǎn)分廠，主要負責復合材料零部件的成型和裝配工作。其中，A產(chǎn)品是M廠最重要的產(chǎn)品之一，由一套共32個復材零件膠接、裝配而成，目前，該產(chǎn)品面臨著較大的交付壓力。其中，A產(chǎn)品的復材零件成型工作成為其生產(chǎn)過程的瓶頸，該環(huán)節(jié)的工人大多加班頻繁，但仍然不能按期交付給后端的膠接裝配環(huán)節(jié)。

A產(chǎn)品的復材成型現(xiàn)狀價值流圖如圖2所示，工藝路線如表1所示，由圖表可知，單純從工藝角度出發(fā)，A產(chǎn)品復材零件的成型過程具有幾方面特點。

圖2 改善前價值流圖

表1 A產(chǎn)品復材成型工藝路線

①孤島式作業(yè)特征明顯：目前，該復材零件成型過程中的絕大多數(shù)工序均由同兩個作業(yè)班組完成，且班組內(nèi)無明確的人員分工，每一員工需完成相應零件的幾乎全部工序，具有較強的孤島式作業(yè)特征。

②手工作業(yè)程度高：除固化成型工序及部分零件的生產(chǎn)準備工作須依賴設備完成外，其他工序均由手工方式完成。這意味著，一方面，在進行涉及工藝路線方面的改善時，需要考慮在條件允許的范圍內(nèi)增加設備作業(yè)的比例，從而削減工人的作業(yè)負荷，并提升工藝的穩(wěn)定性；另一方面，則需要考慮工人作業(yè)負荷的均衡性。

③齊套性：進罐時，須確保A產(chǎn)品的所有復材零件均齊套同時進罐。因此，在采取改善措施以縮短進罐前工序作業(yè)時間的同時，應使得盡可能多的零件同時完成打包，從而減少進罐前部分零件的等待時間。

④對模具有依賴性：A產(chǎn)品的所有復材零件的打包、進罐、固化成型、出罐工序均需要模具，其中24項零件的鋪貼工序也需要在模具上進行，可見A產(chǎn)品的復材成型過程與模具關聯(lián)緊密。因此，在分析問題并制定改善措施時需關注模具的定置、組合及相關的管理問題。

2.2 問題分析

結合生產(chǎn)現(xiàn)場及產(chǎn)品交付情況，M廠A產(chǎn)品復材零件成型過程中主要存在的問題如下。

①各班組工作量不均衡，鋪貼班組人員工作負荷大，加班嚴重。受限于孤島式的生產(chǎn)方式，鋪貼班組人員除了需完成作為核心工序的鋪貼工序外，還需完成零件成型過程中的幾乎所有工序，作業(yè)負荷大，加班成為常態(tài)。

②鋪貼前生產(chǎn)準備工作繁瑣、無計劃。實施改善前，對于通過下料機自動下料的預浸料片，下料完成后，鋪貼人員需親自揀料并帶回至凈化間，完成相應零件鋪貼前的生產(chǎn)準備工作，除此以外，針對28項需手工裁切下料的零件，還需鋪貼人員步行至冷庫領料，并帶回凈化間手工裁剪下料，完成鋪貼前生產(chǎn)準備工作。

③未對鋪貼班組人員進行合理化分工，并形成明確的“人員-站位-產(chǎn)品”匹配關系。目前，鋪貼班組人員需要掌握A產(chǎn)品所有32種復材零件的鋪貼及其他工序工作，新員工學習難度較大，鋪貼打包熟練度提升緩慢；班組人員根據(jù)班組長當天派工情況完成相應任務，而在沒有明確的“人員-站位-產(chǎn)品”匹配關系的情況下，班組長靠經(jīng)驗進行派工，無法充分保證員工作業(yè)負荷的均衡性，同時也無法確保各零件盡可能同時完工，齊套進罐。

④現(xiàn)場定置管理水平仍待提升。凈化間、熱壓罐外、熱壓罐內(nèi)模具/產(chǎn)品擺放混亂，未劃分固定放置區(qū)域。

⑤部分工序作業(yè)方法待改進。部分環(huán)節(jié)(如生產(chǎn)準備、輔材下料等)嚴重依賴手工作業(yè)，自動化設備利用不充分，作業(yè)人員負擔較大，且效率不理想。

3 改善方案及措施

3.1 改善方案

上述生產(chǎn)現(xiàn)場存在的問題，根本上是由于沒有對各生產(chǎn)要素進行精細化管控并建立起連續(xù)流動的生產(chǎn)現(xiàn)場所導致的，基于此，結合當前產(chǎn)品及同行業(yè)企業(yè)復材成型現(xiàn)場的管理基礎，設計如圖3所示的總體改善方案。

為達成產(chǎn)能提升，實現(xiàn)卓越績效，應基于精益理念，靈活運用精益方法與工具，構建連續(xù)流動的生產(chǎn)現(xiàn)場，實現(xiàn)精益生產(chǎn)模式的落地。生產(chǎn)現(xiàn)場的流動，包括實物流及信息流，要保障實物流的順暢流動，打破孤島式的生產(chǎn)方式，實現(xiàn)生產(chǎn)組織模式的變革是核心，這也是整個改善項目的重點。實施生產(chǎn)組織模式的變革往往涉及到班組的重新劃分、工人零件圖號任務的分配、定額工時的調(diào)整等。同時，為支撐新的生產(chǎn)組織模式落地和平穩(wěn)運行，需要對于生產(chǎn)準備環(huán)節(jié)、重點工序工藝進行提效、優(yōu)化，并強化現(xiàn)場基礎管理。另一方面，要保障信息流的順暢流動，其重點在于計劃排產(chǎn)與管控，需考慮在實現(xiàn)專業(yè)化、精益化生產(chǎn)組織模式變革的基礎上，圍繞關鍵設備或工序開展日滾動排產(chǎn)與管控，并輔以可視化管理工具，支撐計劃管理和生產(chǎn)保障部門對生產(chǎn)進度及異常情況的實時管控。

3.2 改善措施

①調(diào)整班組及其工作內(nèi)容，釋放鋪貼人員核心能力。根據(jù)人員技能水平和工序的工作量，在不增加總人數(shù)的前提下對班組進行調(diào)整(如表2所示)：鋪貼班組只保留具有較高鋪貼打包技術水平的員工，并只聚焦于鋪貼、打包等核心工序；設立生產(chǎn)準備班組和進出罐班組。前者由原鋪貼班組中技術水平較弱的人員組成，專門負責鋪貼前的主、輔材下料、分揀、配送等生產(chǎn)準備工作。后者整合了原熱壓罐操作人員和外包班組，專門負責進罐、固化、出罐工序。經(jīng)班組的重新劃分和主責工序范圍的調(diào)整，各班組人員工作量大為均衡，鋪貼人員專注于核心工序，作業(yè)負擔顯著減輕，現(xiàn)場實物流堵點顯著緩解。

表2 改善后班組劃分情況

②生產(chǎn)準備工作提效。一方面，提升主、輔材下料自動化水平：重新設計下料圖，將所有32種零件的主材均通過下料機下料，同時大幅縮減主材的修剪余量，從而降低鋪貼人員進行鋪貼時的修剪工作量，而用量較大的輔材(如透氣氈)也通過輔材下料機下料，提升生產(chǎn)準備速率；另一方面，下料后的主、輔材由生產(chǎn)準備班組人員進行分揀和配送，保障鋪貼能力的充分釋放。

③鋪貼人員按零件型號專業(yè)化分工，確定人員-站位-任務匹配關系。改善措施實施前，鋪貼班組人員無固定的主責零件型號范圍，員工需掌握全部32種復材零件的鋪貼技能，并根據(jù)當天的派工情況進行鋪貼，員工鋪貼技能的熟練度提升緩慢，且不利于生產(chǎn)進度的實時管控。因此，如表3、圖4所示，特根據(jù)各型號零件的鋪貼用時，結合零件類型與作業(yè)人員的技能水平，向鋪貼人員均衡分包主責零件型號，讓鋪貼人員由“雜家”變?yōu)閷９ツ硯讉€型號的“專家”。

表3 改善后人員-站位-任務分配情況

圖4 改善后各站位主責零件的加工時間(鋪貼、修邊堵膠、打包時間)山積圖

④明確“板-模”最優(yōu)對應關系，提升打包效率。在打包環(huán)節(jié)中，工人需要將鋪貼好的零件連同其模具置于平板上，并封于打包袋中抽真空，隨后齊套進罐固化。改善前，車間無明確的“板-模”匹配標準，也未對其最優(yōu)的組合進行研究，工人根據(jù)經(jīng)驗行事，造成所需平板數(shù)量較多，打包次數(shù)因此增多，造成時間的浪費。針對此問題，鋪貼班組與工藝人員對“板-模”匹配關系展開研究，確定了最優(yōu)的組合，使得需打包的平板數(shù)最少，并將其作為明確的匹配標準，提升了打包作業(yè)的標準化程度和規(guī)范性。

⑤現(xiàn)場定置管理。對凈化間、熱壓罐外、熱壓罐內(nèi)進行定置管理。工藝人員對熱壓罐內(nèi)零件(平板)的擺放位置進行規(guī)劃，并對其擺放位置劃線、編號。在熱壓罐外和凈化間內(nèi)，則依照平板在熱壓罐內(nèi)擺放的相對位置進行擺放，并粘貼地標線及編號，固定其擺放位置。

⑥設置定拍工序，強化生產(chǎn)進度管控。將位于復材零件成型價值流后端的進罐環(huán)節(jié)設為定拍工序，基于前序工序所需時間及起模后的部件裝配過程的節(jié)拍，規(guī)定每日下午5點進罐，以控制復材零件成型全流程按節(jié)拍生產(chǎn)。熱壓罐前設置熱壓罐排產(chǎn)看板，每日對未來兩日各熱壓罐進出罐作業(yè)進行排產(chǎn)，并將排產(chǎn)結果在看板上公示。同時，對當日任務完成情況及所遇問題在看板上予以標識，供計劃管理及生產(chǎn)保障部門實時管控生產(chǎn)進度及異常情況。

4 改善效果評價

改善后價值流圖如圖5所示，部分量化指標改善情況如表4所示。

圖5 改善后價值流圖

表4 量化改善效果

總體而言，精益改善項目成效顯著，具體體現(xiàn)在以下方面。

①生產(chǎn)能力提升。如表4所示，基于專業(yè)化思想的改善，極大地釋放了高技術工人的核心能力，提升了作業(yè)的熟練度和規(guī)范化水平，同時有效地減少了非增值作業(yè)時間，生產(chǎn)能力得到明顯提升，滿足了客戶需求，達到預期目標。

②實現(xiàn)生產(chǎn)組織模式變革。打破了原先的孤島式生產(chǎn)方式，形成了基于精益理念和專業(yè)化分工的生產(chǎn)組織模式，基本實現(xiàn)了按節(jié)拍生產(chǎn)，并大大提升了作業(yè)的規(guī)范性和管理的透明度。

③作業(yè)負荷均衡化。通過工作內(nèi)容的重新劃分和零件型號任務的再分配，降低了瓶頸工序作業(yè)人員的勞動強度，也在一定程度上降低了因不平衡帶來的等待與停滯，保證了實物流的順暢流動。

④現(xiàn)場管理規(guī)范化。對生產(chǎn)現(xiàn)場廣泛開展定置管理，規(guī)范模具、平板等工裝的擺放位置與要求，提升了現(xiàn)場基礎管理水平，并有力支撐了生產(chǎn)組織模式變革。

⑤精益理念普及。讓相關員工感受到了精益生產(chǎn)帶來的改變，初步建立并普及了精益理念和專業(yè)化分工思想，在生產(chǎn)車間構建了較好的精益改善氛圍。

5 結語

通過對目標產(chǎn)品生產(chǎn)流程及作業(yè)特點進行分析，針對其存在的問題，基于精益理念，結合連續(xù)流理論，對生產(chǎn)現(xiàn)場開展精益改善，并取得較顯著的量化及無形改善成果。鑒于我國復材制造企業(yè)的復材零件成型生產(chǎn)現(xiàn)場及業(yè)務特點存在較多共性，本文的改善思路及措施也可為其他復材加工單位的精益改善提供借鑒。