基于價值流的法蘭加工流程改善研究

徐承利 李明惠 徐杰 于星燕

（山東理工大學管理學院，山東 淄博 255000）

精益生產作為一種可以降低產品生產成本、提高生產平衡率、減少庫存的生產管理模式受到眾多制造企業的推崇。價值流程圖作為精益生產的重要工具之一，可以識別企業生產過程中存在的浪費現象，找到浪費問題的根源，因此對價值流程圖應用的研究也未曾間斷。Harwinder Singh 等學者專門實施了以價值流為主的改善方案，使用價值流理論分析后，可以使生產線中的低效率問題暴露出來，可以提高生產線的效率[1]。梁博健（2021）以螺紋插裝閥生產線為對象進行精益改善，繪制價值流圖識別浪費，以ECRS 的方法對生產線結構、工藝進行改進優化，繪制未來價值流圖，經改善后生產效率顯著提升[2]。本文以T 公司的某型號曲軸法蘭的生產流程為研究對象，搜集整理數據，繪制價值流現狀圖，分析并找出浪費，并依據精益生產的思想和工業工程的方法來進行改善。

1 企業生產現狀與問題分析

1.1 企業生產現狀

T 公司為某曲軸生產企業的全資子公司，主要產品包括法蘭、飛輪、飛輪殼、汽缸蓋等發動機類鑄鍛件成品。本文以該企業訂單量最大，生產過程最具代表性的法蘭生產線為研究對象，法蘭生產線由十道工序組成，分別是粗車、精車、車螺紋并倒角、劃線、鉆孔、擴孔、去毛刺、清理、檢驗、防銹包裝。當前的法蘭生產線采用的是推動式生產，由公司業務部門接收客戶訂單后，公司根據客戶訂單數量制定生產計劃，并由車間生產主管將當日的生產計劃傳達給車間生產人員。

1.2 價值流現狀圖的繪制

價值流程圖的繪制離不開數據的收集與整理。法蘭生產過程數據的收集要深入生產現場，跟蹤產品生產的全部過程，沿著物料流與信息流的方向一直追溯到供應方[3]，并對涉及的數據測量計算并記錄。法蘭生產實行三班工作制，每班工作8h，經測算每班實際工作時間為430min。該公司平均每月接受該型號曲軸法蘭的訂單數量為8788 個，每月工作天數為26d。生產節拍P=每月生產時間/每月客戶需求量=（430×3×60×26）/8788=229s/個。

通過對價值流現狀圖研究分析，我們可以計算出法蘭生產的增值時間（VA)為1193s，非增值時間（NVA）為4.9 天。

1.增值比為i：增值時間與生產周期的百分比。

2.生產線平衡率：

將上述數據代入公式中，VA=1193s，NVA=4.9 天，i=0.31%。由增值比可知，法蘭生產線的非增值時間過長，生產過程存在很大浪費，改進空間較大。將各工序生產時間代入公式（2）中，可知當前法蘭生產線的平衡率為46.6%，可知法蘭生產線的平衡率過低，生產線不平衡。

圖1 價值流現狀圖

1.3 企業生產問題分析

通過對價值流現狀圖進行分析后，發現法蘭生產過程中存在以下問題：

1.在制品庫存量大。法蘭生產線的生產模式為推動式生產，法蘭生產各工序如同“孤島”，各工序生產人員按照車間生產主管傳達的生產計劃進行加工產品，不考慮下游的實際需求，工位間缺乏交流協調，生產信息未能相互流通，這導致相鄰工位之間存在著大量的在制品，嚴重影響產品的交付期，導致產品的生產周期變長。

2.生產線不平衡。法蘭生產過程中的瓶頸工序為精車工序，瓶頸時間為256s，而生產時間最短的劃線工序，生產時間僅為33s，兩者生產時間差距過大。當前法蘭生產線的平衡率為46.6%，生產線平衡率較低，說明法蘭生產線不平衡現象較為嚴重。各工序間生產時間不平衡會導致生產線不平衡，較低的生產平衡率則會導致在制品庫存的大量堆積。同時工序間生產時間差異過大也會造成員工利用率不平衡，降低員工的生產積極性。

3.產能不足。法蘭生產線的瓶頸工序時間為256s，每班實際生產時間為430min，則法蘭車間每天的實際生產量為302 個。客戶平均每月訂單數量為8788 個，每月工作26d，客戶每日需求量為338 個，客戶需求節拍(TT)=每天實際生產時間/每日需求量=1290×60/338=229s/個，法蘭生產實際節拍要大于客戶需求節拍，說明當前生產能力下法蘭生產線不能完成訂單需求。

2 改善方案與未來價值流程圖

在明確浪費產生原因后，依據精益思想，采用工業工程方法對法生產線進行優化改善，并對部分工序進行改造，實現連續流并引入“生產超市”。

2.1 生產線平衡改善

運用ECRS 的方法對法蘭生產流程重排與合并，在不違背生產順序的前提下，平衡各個工位的加工內容并保證平衡后的各工位加工時間均不超過客戶需求時間[4]。在該法蘭生產線中瓶頸工序為精車，瓶頸時間為256s，在該工位中由一名工人操作一臺數控機床進行加工生產，其中工人操作時間為35s，數控車床工作時間為221s，工人有221s 的空閑等待時間，為使生產線平衡在該工位處增加一臺數控機床，經調整后該工序的作業時間為145.5s。清理與檢驗工位的加工時間都比較短，分別是76s 與35s，現將這兩個工位進行合并，由一個工人來完成清理與檢驗工作，合并后該工位的生產時間為111s。將劃線、鉆孔與擴孔三道工序劃分為一個作業單元，新建U 型加工生產線，在該生產單元內實行單件流。在進行鉆孔過程中，由于鉆頭容易發生偏移導致工件孔的位置精度、尺寸精度等達不到要求，容易造成工件報廢導致生產時間增加。因此，在進行鉆孔前對工件進行預加工，用鉆頭在工件端面上預鉆一個凹坑以引導鉆頭切削，在鉆孔過程中對鉆頭加裝鉆套來引導鉆削。在該生產單元中由三位工人進行加工，其中第一位工人先進行劃線并對法蘭工件進行預加工，用秒表測算加工時間為55s，第二位工人進行鉆孔加工，改善后鉆孔工序的生產時間為113s，然后第三位工人進行擴孔工序，用秒表記錄該作業單元的生產時間共計為224s。經重新調整后，法蘭生產線由十個工位變成七個工位，瓶頸工序變為劃線鉆孔擴孔工位，瓶頸時間為224s，新的生產線平衡率=1050.5/（224×7）×100%=67%。

2.2 引入連續流

法蘭生產過程中為提高生產的連續性，應引入連續流即產品在經過上道工序加工完成后直接傳遞到下一道工序，中間沒有停頓等待。當一系列的工序間的節拍時間相近或相同,或者工藝相近,都可以考慮引入連續流[5]。未來價值流圖如圖2 所示。

圖2 未來價值流圖

3 改善效果評價

經對比后發現：改善后法蘭生產周期減少，生產線平衡率與增值比都有所提高，人工成本降低，法蘭日生產量提高，可以滿足客戶需求。其中增值時間變為1050.5s，生產提前期變為1.95d，生產線平衡率提高20.4%，增值比也提高0.40%，改善效果顯著。說明價值流圖對法蘭生產線的精益改善起到重要作用。同時本文的研究成果可以為該公司其他產品的優化起到參考作用，并為其他制造企業進行精益化改善提供借鑒。