精益生產在H公司生產管理中的應用與改進

隨著全球制造業的快速發展，企業之間的競爭日益激烈，如何在保持產品質量的同時提高生產效率、降低成本，成為企業面臨的重要課題。精益生產作為世界知名的先進管理理念，通過優化生產流程、減少浪費、提高自動化水平等手段，為企業提升競爭力提供了有效途徑。本文將以H公司的裝配線平衡優化為例，深入探討精益生產在企業生產管理中的應用及其成效。

近年來，我國制造業雖然取得了長足進步，但與世界先進國家相比，仍存在基礎薄弱、發展不均衡等問題。特別是在自行車零部件行業，面對國內外市場的激烈競爭和消費者需求的多樣化，如何提高生產效率和產品質量，成為企業生存和發展的關鍵。H公司在面臨市場挑戰的同時，積極引入精益生產理念，通過優化裝配線平衡，提升自動化水平，以期實現生產效率和產品質量的雙重提升。

一、精益生產的內涵

精益生產（LeanProduction，簡稱LP）是一種起源于19世紀30年代的日本豐田公司所創造的一種先進的生產管理理念，在世界范圍內的各類制造型企業中被廣泛應用并不斷發展。其中的核心方法為5W1H、MOD法等。

5W1H，是一種結構化分析方法，也被稱為“六何分析法”，常用于問題定義、項目規劃、需求分析等領域。通過對選定的項目或操作提出“何事（What）”“何因（Why）”“何地（Where）”“何時（When）”“何人（Who）”“何法（How）”的問題輔助思考以及對問題進行分析。

MOD法（Motion and OperationDevelopment）作為精益生產體系中的一種關鍵工具，它源于對工人操作動作效率化、標準化的深刻洞察，旨在通過科學方法減少生產過程中的浪費，提升工作效率與質量。

MOD法核心在于對生產作業中的每一個基本動作（如抓取、移動、組裝等）進行精確的時間測量與標準化。它建立了一套動作單元體系，每個動作單元代表完成某個基礎動作所需的標準時間，通常被稱為“模數”。通過這些模數的累加，可以計算出完成整個工作流程所需的總時間，從而識別出潛在的瓶頸或低效環節。

隨著全球制造業的不斷變革，精益生產理念及其核心方法如5W1H、MOD法等，正被越來越多的企業所采納與深化。它們不僅被用于傳統制造業的轉型升級，更在新興的智能制造領域展現出強大的生命力。通過持續的應用與創新，這些工具與方法正幫助企業構建起更加高效、靈活、可持續的生產體系，為企業的長遠發展奠定堅實的基礎。

二、H公司問題診斷與裝配線基本情況

H公司自創立以來，正值市場繁榮期，其戰略重心聚焦于產量擴張以滿足市場需求。在高速發展階段，公司專注于達成產量目標，管理精細化方面相對不足。然而，隨著市場增速放緩、產量下滑，生產管理中的問題逐漸顯現。通過生產現場考察與運營部門專家的訪談，我們深入了解了H公司的生產經營狀況，并識別出其在未全面推行精益生產前存在的多個管理短板和效率瓶頸，為后續優化改進提供了有力支持。

H公司所生產產品總裝線一共18個主要工序流程，固定傳送帶車架、組裝前叉、中軸、前后車輪、托板，以及鏈輪、鏈條和曲柄的組裝；接著是車把與剎車控制器的組裝，腳踏板、鏈罩的安裝，座椅和擋泥板的安裝；最后進行自行車的調試和合格檢驗，最終將成品存放至成品區。各個裝配線在不同的車間內完成。

H公司產品裝配線屬于U型裝配線，主要是將單車零件以固定速度投入到傳送帶中，并且以一定速度傳送至各個工作站進行裝配。該裝配線主要由9道工序、18個作業元素組成，工藝流程分別是傳送帶固定車架、前插組裝、中軸組裝、前車輪組裝、后車輪組裝、托盤組裝、鏈輪組裝、鏈條組裝、曲柄組裝、車把組裝、閘線控制器組裝、腳踏板組裝、鏈罩組裝、座椅安裝、擋泥板組裝、調試然后進行合格檢驗，最后運往成品區存放。

三、H公司產品裝配線問題分析

為了制定H公司裝配線中作業人員完成某項工作所需的標準時間，根據作業元素劃分原則對每個工序進行了劃分，以達到不可再劃分的程度。通過企業調研可得H公司裝配線中各工序的劃分及標準時間數據。

車架與前叉、中軸組裝的工序標準時間為54.84秒，需要一人進行操作；前后車輪、托板組裝的工序標準時間為50.76秒，需要一人進行操作；鏈輪、鏈條、曲柄組裝的工序標準時間為56.04秒，需要一人進行操作；腳踏板、鏈罩組裝的工序標準時間為30.00秒，需要一人進行操作；車把、閘線控制器組裝的工序標準時間為29.62秒，需要一人進行操作；擋泥板、座椅組裝的工序標準時間為68.36秒，需要一人進行操作；共享單車調試的工序標準時間為60.02秒，需要一人進行操作；合格檢驗的工序標準時間為56.30秒，需要一人進行操作；存放至成品區的工序標準時間為53.20秒，需要一人操作。

對該裝配線平衡問題進行分析，首先需要判斷出瓶頸工序，判斷各個工序、工位的平衡狀況。根據數據可知，工位4是當前的瓶頸工序，其時間是68.36秒，即優化前裝配線最小節拍為68.36秒。

為了評估裝配線的平衡程度，引入了裝配線平衡率P的概念。平衡率P的計算公式是：將總作業時間除以（瓶頸工序時間乘以工序數量），再乘以 100% ，裝配線優化前的平衡率為 74.6% 。這個數值反映了裝配線上各工序時間分配的均衡程度，數值越高表示平衡性越好，生產效率越高。

平衡損失率d是用來衡量裝配線上由于工序時間不均衡所導致的生產效率損失的一個指標。它表示的是裝配線未能達到完全平衡（即所有工序時間相等）的程度。計算平衡損失率d的公式為1減去平衡率P。計算裝配線優化前的損衡率為 21.2% 。

平滑性指數是計算每個工序作業時間與生產節拍之差的平方，然后將這些平方差相加并除以工序數量M，最后對結果開平方根。計算優化前裝配線平滑性指數為21.2。

由上述計算可知，H公司裝配線平衡率為 74.6% ，平衡損失率為 25.4% ，該裝配線損失率低于 80% ，還需進一步改善。平滑性指數為21.2，即該裝配線上不同工位的作業時間差異較大，裝配線平衡狀況不達標，需要對其進行一定的優化。

四、基于精益生產的裝配線改進方案

1.基于5W1H方法的裝配線平衡局部優化方案。首先識別瓶頸工序，然后運用5W1H方法反復探討其產生原因，直至找到根本原因。接著，通過動作優化和雙手作業分析等手段改善瓶頸工序，降低其作業時間，使其盡量與其他工序的作業時間保持一致，從而實現裝配線的平穩運行，均衡各工作站負荷，提高生產效率。

經過現場觀察該裝配線可知，4號工序工時較長，制約著裝配線的效率，其作業步驟包括車把組裝和閘線控制器組裝，工序作業時間為68.36秒，相較于其他工序作業時間較長，針對瓶頸工序采用5W1H法進行分析，找出存在的問題和可改善點。

對于以上存在的問題，運用5W1H原則進行分析和改善，具體分析內容如下所示：

問：為什么裝配時間最久？

答：因為動作較多，需要將車把等大型零件從物料管理箱中取出，再安裝到車架上，因此工人所需進行的動作較多。

問：可不可以將車把組裝工序和閘線控制器組裝工序進行分解處理？

答：不可以，因為工序中的作業內容繁瑣且具備較高的復雜性，并且極為依賴人工操作，分解之后會打亂整個工作站的順序，增加多余時間。

問：可不可以把簡單工序進行合并？

答：可以，合并之后減少了工作站數量以及工人的數量，并且提高了工作站效率，達到生產線平衡的目的。

問：可不可以雙手同時拿取零件？

答：可以，因為可將車把和零件分別放置在操作工兩側，方便拿取。

問：裝配過程中，組裝車把和閘線控制器步驟可以同時進行嗎？

答：不可以，需按照順序組裝車把和閘線控制器。

通過分析，組裝車把這一環節具有較高的可操作性以及優化性。該工序在拿取配件時產生了多余動作。在拿取螺栓等小型零件時，由于物料管理箱在工人身體的后側方，操作工存在需要多次轉身拿去零件的現象，費時費力，違反了動作經濟原則，故對抓取動作以及存放小型配件的物料管理箱的擺放位置進行適當更改，通過將不同零件分別放置在工人身體兩側，達到降低手臂移動距離目的，期望能夠減少多余動作所產生的浪費。

2.基于MOD法的優化。根據所收集到的數據可知，4號工位是裝配線中的瓶頸工位。該工位相較于其他工位來說存在作業時間長的問題，極大地影響了裝配線平衡效率，不滿足生產線優化要求。

該工作崗位包括車把組裝和閘線控制器兩個工序，需要一個工人負責完成。這兩個工序的操作相當復雜，需要高度依賴人工操作。因此，在短期內，操作人員的熟練程度是影響生產效率提升的主要因素，但提升效率的難度較大。增加機械設備雖然可以縮短工序時間，但也將帶來額外的成本。因此，通過對裝配線現場進行實地調查并優化作業現場布置，遵循經濟原則，通過動作分析來減少多余的動作，提高操作效率，減少資源浪費。

改善前動作分析為：左手伸手抓取車把（M4G3），右手等待（BD）；左手移至胸前（M3P0），右手等待（BD）；左手放下車把（M3P0），右手等待（BD）；左手等待（BD），右手伸手抓取車架（M4G3）；左手等待（BD），右手移至工作臺（M3P2）；左手調整角度和方向（M4P0E2P5），右手調整角度和方向（M4POE2P5）；左手抬手安裝（M3P2A4），右手扶住車架（M3G0）；左手伸手抓取螺栓（M4G1），右手放回原處（M2P0）；左手移至胸前（M3P0），右手等待（BD）；左手放下螺栓（M4P2），右手等待（BD）；左手等待（BD），右手伸手抓取小型風炮（M4G3）；左手等待（BD），右手移至胸前（M3P0）；左手等待（BD），右手調整角度和方向（M4P0E2P5）；左手扶住車架（M3G0），右手拾手安裝（M3P2A4）；左手放回原處（M2P0），右手放回原處（M2P0）。

改善后動作分析為：左手伸手抓取車把（M4G3），右手伸手抓取車架（M4G3）；左手移至胸前（M3P0），右手移至工作臺（M3P2）；左手調整角度和方向（M4P0E2P5），右手調整角度和方向（M4POE2P5）；左手抬手安裝（M3P2A4），右手扶住車架（M3G0）；左手伸手抓取螺栓（M4G1），右手伸手抓取小型風炮（M4G3）；左手移至胸前（M3P0），右手移至胸前（M3P0）；左手等待（BD），右手調整角度和方向（M4P0E2P5）；左手扶住車架（M3G0），右手抬手安裝（M3P2A4）；左手放回原處（M2P0）。右手放回原處（M2P0）。

通過以上分析可知，在改善之前該作業MOD值為98MOD，改善之后該作業MOD值為68MOD。

在描述改善前后動作所需時間的計算過程中，使用了MOD（預置時間單位）作為衡量動作復雜度和所需時間的標準。首先，明確了1MOD所代表的時間長度，即1MOD等于0.129秒。對于改善前的動作，我們得知其需要98MOD的時間來完成。為了將這個時間轉換為秒，我們使用公式：改善前所需時間（秒）等于改善前MOD數乘以1MOD的時間（秒）。經過計算得知，在采取改善措施之前，完成該動作所需的時間為12.642秒，而實施改善之后，這一時間顯著縮短至8.772秒。

基于上述雙手作業分析的結果，針對性地提出了以下改善方案：為了優化作業流程并提升效率，我們計劃將車把組裝工序細化為兩個獨立部分。具體而言，將車把箱與工具箱分別置于操作者的左右兩側，這一布局調整旨在消除操作者在組裝完整車把過程中頻繁換手及不必要的轉身動作，從而簡化操作流程，減少時間浪費。此布局還有效地平衡了左右手的作業負荷，特別是顯著減輕了左手的工作壓力，進一步提升了作業的舒適度和可持續性。將操作臺上的左右兩側固定工具的放置位置，減少尋找、選擇與預置等動作。通過以上改善，作業時間得到了減少，提高了整體裝配線的效率。

3.優化工位數量。在深入應用5W1H系統分析法的基礎上，精準地識別出工序5與工序6之間存在的高空閑率及高度的作業內容相似性。基于這一發現，策略性地提出并實施了將工序5與工序6進行合并的決策。此決策旨在通過精簡生產流程，消除不必要的工序間轉換間隙，從而優化資源配置，使生產節拍達到更加緊湊與流暢的狀態。合并后的工序顯著降低了原有的閑置時間，實現了人力與時間資源的高效利用，進一步強化了裝配線的整體平衡性。

五、基于Flexsim的裝配線平衡效果評價

1.H公司Flexsim系統仿真模型建立。根據H公司裝配線的實體流程圖，將發生器、處理器、暫存器和吸收器從實體庫拖入軟件界面，然后按照工藝流程進行邏輯連接。在配置發生器時，將該工位中最耗時的作業周期時間設定為物料傳送的時間間隔。根據對公司裝配線現狀的調查結果顯示，其采用八小時工作制，每日工作480分鐘，因此仿真運行時間被設定為28800秒。

2.仿真結果與分析。在仿真模型運行結束之后，收集各個工位的工作狀態圖，匯總數據可得出裝配線中各個工位的工作情況，工序一的加工時間為 76% ，空閑率為 24% ；工序二的加工時間為 74% ，空閑率為 26% ；工序三的加工時間為 82% ，空閑率為18% ；工序四的加工時間為 92% ，空閑率為 8% ；工序五的加工時間為88% ，空閑率為 12% ；工序六的加工時間為 77% ，空閑率為 23% ；工序七的加工時間為 72% ，空閑率為 28% ·工序八的加工時間為 68% ，空閑率為32% 。

在生產節拍恒定不變的前提下，整條裝配線的工作站由優化后的9個減少到了8個，操作人員也減少了1位，所有工位的空閑率均在 40% 以下。裝配線平衡率由優化前的74.6% 提高至 88.2% ，平滑性指數由優化前的21.2降低至8.6，平衡損失率由優化前的 25.4% 減少至 11.8% 。

六、結語

本文以H公司裝配線為研究對象，結合實地觀看生產流程，深入分析并匯總了裝配線的流程數據和產線現狀，發現該裝配線存在裝配動作不規范、裝配線不平衡等問題。針對裝配線問題采用精益生產該裝配線進行了相應的優化，最終運用Flexsim軟件對優化結果進行驗證及對比分析，確定了最佳優化方案。優化方案使得該裝配線平衡率提高了 13.6% ，平衡損失率降低了 13.6% ，生產節拍降低了3.87秒，工位數量減少了1個，為公司的生產率和實際效益的提高提供了理論支撐。針對該裝配線平衡優化研究，本文得出以下研究成果：（1）對H公司裝配線進行了實地調查，記錄了裝配線的工藝流程、工序標準時間、生產節拍、工藝要求等現狀，并依據工序標準時間計算得出了裝配線平衡率，裝配線平衡損失率和裝配線平滑性指數，找尋瓶頸工序。（2）運用精益生產方法中的“5W1H”分析法找出問題根本原因，并運用模特法等方法優化瓶頸工序，縮減瓶頸工序作業時間，該裝配線的生產節拍由原來的68.36秒縮短為64.49秒；裝配線平衡率由 74.6% 增加到 78.4% ；平滑性指數由21.2縮小為18.2。（3）利用Flexsim軟件對裝配線平衡問題的解決方案進行了模型建立、模擬運行和結果分析，驗證了優化方案的合理性，為公司優化裝配線流程提供了理論依據。

「本文系山東華宇工學院2023年《質量管理》專創融合課程項目的研究成果]

（作者單位：山東華宇工學院）