［摘 要］應(yīng)用精益生產(chǎn)的理念，論述了A公司的新品生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)流程再造的過程。通過價(jià)值流圖描述生產(chǎn)線的狀態(tài)，根據(jù)精益生產(chǎn)的基本分析方法，結(jié)合工業(yè)工程理論和產(chǎn)品工程化設(shè)計(jì)理念，提出改善原則。

［關(guān)鍵詞］精益生產(chǎn) 生產(chǎn)流程再造 生產(chǎn)線平衡 價(jià)值流圖

一、引言

精益生產(chǎn)是繼單件小批量生產(chǎn)和福特公司的少品種大批量生產(chǎn)方式之后出現(xiàn)的、面向低速經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)時(shí)代適應(yīng)于多品種小批量的新型生產(chǎn)方式。精益生產(chǎn)的關(guān)鍵出發(fā)點(diǎn)是關(guān)注顧客價(jià)值，最大程度滿足顧客對(duì)產(chǎn)品的需求，其基本理念是通過尋找和消除生產(chǎn)過程中的各種浪費(fèi)現(xiàn)象達(dá)到徹底降低成本的目的。精益生產(chǎn)方式極大推動(dòng)了美日工業(yè)的飛速發(fā)展，在國內(nèi)的大型企業(yè)也得到成功應(yīng)用。對(duì)于國內(nèi)眾多的中小型企業(yè)特別是中小科研生產(chǎn)型企業(yè)，精益生產(chǎn)方式的應(yīng)用仍處于探索階段。這些企業(yè)面臨的共性問題是將新技術(shù)研究、新產(chǎn)品樣機(jī)快速轉(zhuǎn)化到工業(yè)化多品種小批量生產(chǎn)，滿足市場(chǎng)需求，實(shí)現(xiàn)由技術(shù)領(lǐng)先到市場(chǎng)領(lǐng)先的目標(biāo)轉(zhuǎn)化。

A公司是國內(nèi)某重點(diǎn)科研所和某重點(diǎn)大學(xué)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的合資企業(yè)，主營(yíng)某型傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)，是集設(shè)計(jì)開發(fā)、生產(chǎn)和銷售服務(wù)于一體的中小型高新技術(shù)企業(yè)。依托產(chǎn)品性能的的優(yōu)勢(shì)，近年來公司的市場(chǎng)份額迅速擴(kuò)大，產(chǎn)品供不應(yīng)求，但同時(shí)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，用戶要求降低產(chǎn)品價(jià)格的呼聲越來越高，導(dǎo)致單件產(chǎn)品的利潤(rùn)逐漸降低。公司重組僅一年時(shí)間，產(chǎn)品品種較多，生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)沿用樣機(jī)研發(fā)時(shí)的生產(chǎn)模式，缺少工藝流程再設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，產(chǎn)品生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本居高不下，嚴(yán)重影響了公司的市場(chǎng)開拓和經(jīng)濟(jì)效益。

為了提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，公司引入了精益生產(chǎn)方式。運(yùn)用工業(yè)工程分析技術(shù)，研究公司整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的價(jià)值流程，對(duì)制約生產(chǎn)過程中的各個(gè)生產(chǎn)要素進(jìn)行了系統(tǒng)地分析；同時(shí)結(jié)合產(chǎn)品的工程化改進(jìn)設(shè)計(jì)，幫助管理者準(zhǔn)確地制定解決瓶頸的方法，更有效地利用人力、設(shè)備、場(chǎng)地等資源，達(dá)到提升公司經(jīng)濟(jì)效益的目的。

二、原生產(chǎn)狀態(tài)分析

1.生產(chǎn)線價(jià)值流圖

價(jià)值流程圖分析技術(shù)是幫助分析整個(gè)價(jià)值流的一個(gè)強(qiáng)有力的工具，它可以使整個(gè)紛亂復(fù)雜的價(jià)值流變?yōu)橐粡埧梢暤膬r(jià)值流現(xiàn)狀圖，使得價(jià)值流中的問題顯現(xiàn)出來，這樣就可以應(yīng)用各種優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)流程的重組和優(yōu)化。

公司傳感器是在多工序連續(xù)作業(yè)生產(chǎn)線上生產(chǎn)制造的。該條生產(chǎn)線是根據(jù)產(chǎn)品樣機(jī)研發(fā)時(shí)的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行組建，缺少對(duì)生產(chǎn)流程仔細(xì)的研究，導(dǎo)致流程復(fù)雜繁瑣、布局混亂、工序銜接不暢，物流線路交叉迂回等情況普遍存在，大大影響了企業(yè)的生產(chǎn)效率。

根據(jù)精益理論，按照如下步驟對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行分析: ①現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研; ②收集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，對(duì)每一道工序進(jìn)行了時(shí)間測(cè)量，并且對(duì)其搬運(yùn)次數(shù)，搬運(yùn)距離和搬運(yùn)時(shí)間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)；③繪制生產(chǎn)價(jià)值流圖，確定生產(chǎn)瓶頸因素。根據(jù)調(diào)研和測(cè)試，以公司典型的B產(chǎn)品為例繪制其價(jià)值流圖。

2.生產(chǎn)線分析

從價(jià)值流程圖可以計(jì)算出生產(chǎn)線的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)：

增值時(shí)間：AT=∑(所有實(shí)際加工周期)=18934min

非增值時(shí)間（UT）：等待、運(yùn)輸和堵塞時(shí)間等除加工時(shí)間以外的所有時(shí)間

UT=∑(加工時(shí)間以外的所有時(shí)間)=1920-15960min

增值比=增值時(shí)間/（增值時(shí)間+非增值時(shí)間）=18934/(18934+15960)= 54.3%

生產(chǎn)線平衡率=[各工位作業(yè)時(shí)間總和/(最長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間×工位數(shù))]×100%= [8230/(1410 ×17)]×100%=34.3%

平衡損失率=1-34.3%=65.7%

按每天7.5小時(shí)工作計(jì)算，產(chǎn)品的最短生產(chǎn)周期為20.4天，最長(zhǎng)生產(chǎn)周期為52.2天，平均生產(chǎn)周期為36.3天。

由以上計(jì)算可以看出，該生產(chǎn)線嚴(yán)重不平衡，平衡損失率高達(dá)69.1%。對(duì)價(jià)值流圖分析可以看出，原有生產(chǎn)線存在如下問題：

(1) 繞環(huán)工序?yàn)樯a(chǎn)線第一“瓶頸”，工序內(nèi)部設(shè)置不合理，加工周期長(zhǎng)；

(2) 老化測(cè)試工序?yàn)槊颗?個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)方式， 生產(chǎn)設(shè)備少，周期長(zhǎng)，緩沖庫存為4個(gè)產(chǎn)品，大部分時(shí)間處于等待狀態(tài)；

(3) 振動(dòng)溫度篩選工序、溫補(bǔ)工序和全溫零偏工序都只有一臺(tái)設(shè)備，每次只能進(jìn)行一個(gè)產(chǎn)品的測(cè)試，周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品大部分時(shí)間處于等待狀態(tài)。

(4)多個(gè)工序內(nèi)部沿用了研發(fā)時(shí)期的不成熟產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，中間設(shè)置了較多用于研發(fā)目的的檢驗(yàn)測(cè)試環(huán)節(jié)，形成了不必要的等待時(shí)間浪費(fèi)；

(5)工藝路線布局設(shè)置不合理，存在迂回交叉等現(xiàn)象，導(dǎo)致搬運(yùn)次數(shù)過多和等待時(shí)間的浪費(fèi)；

導(dǎo)致生產(chǎn)線平衡率低的主要原因是瓶頸工位的作業(yè)時(shí)間與其他工位的作業(yè)時(shí)間相差較大，同時(shí)有些工位的生產(chǎn)能力存在過?，F(xiàn)象。瓶頸不僅限制了一個(gè)流程的產(chǎn)出速度，而且影響了其它環(huán)節(jié)生產(chǎn)能力的發(fā)揮。為了實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)必須把握各工序的作業(yè)時(shí)間，進(jìn)行生產(chǎn)流程的再造，將瓶頸工位的作業(yè)時(shí)間降下來，同時(shí)將過剩的生產(chǎn)能力降低，從而生產(chǎn)提高效率。

三、生產(chǎn)流程再造

目前國內(nèi)中小企業(yè)的大多數(shù)新品在研發(fā)階段更多追求的是產(chǎn)品的性能指標(biāo)，對(duì)于產(chǎn)品的制造工藝性往往考慮不足，為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能穩(wěn)定和生產(chǎn)流暢，在轉(zhuǎn)化批生產(chǎn)之前需要一個(gè)產(chǎn)品的工程化再設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程的再設(shè)計(jì)過程，這必須由設(shè)計(jì)、工藝和生產(chǎn)流程各個(gè)方面協(xié)調(diào)共同完成。因此，對(duì)生產(chǎn)流程的改進(jìn)應(yīng)以點(diǎn)到面、從局部改進(jìn)到整體生產(chǎn)線優(yōu)化逐步展開，反復(fù)迭代。

1.局部“瓶頸”工序改進(jìn)

提高設(shè)備和作業(yè)的生產(chǎn)效率：從價(jià)值流圖可以看出，老化篩選、振動(dòng)溫度篩選和溫補(bǔ)工序是生產(chǎn)“瓶頸”，只能進(jìn)行單件生產(chǎn)，造成大量等待時(shí)間浪費(fèi)。通過改進(jìn)設(shè)備接口、測(cè)試電纜和工裝后，每臺(tái)設(shè)備的測(cè)試產(chǎn)品數(shù)量由1個(gè)增加到4個(gè)，實(shí)現(xiàn)多產(chǎn)品同時(shí)進(jìn)行測(cè)試，使得單工序生產(chǎn)效率提高3倍，并且降低成本，節(jié)約大量經(jīng)費(fèi)。

改善工序內(nèi)部的作業(yè)流程，減少周轉(zhuǎn)等待時(shí)間：繞環(huán)工序內(nèi)的預(yù)處理工序原來穿越了繞環(huán)、裝配和篩選工序，周轉(zhuǎn)等待時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)周期為12.5小時(shí)。將測(cè)試設(shè)備調(diào)整到繞環(huán)工序，且將一個(gè)繞環(huán)工培訓(xùn)成為多面手，整個(gè)制造過程封閉在繞環(huán)工序內(nèi)，由一人完成，消除了工序間的等待，繞環(huán)工序內(nèi)生產(chǎn)周期減少10小時(shí)。

提升產(chǎn)品的制造性:通過優(yōu)化產(chǎn)品的工程化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程；優(yōu)化產(chǎn)品測(cè)試條件，簡(jiǎn)化全溫零偏測(cè)試工序?yàn)?4h；改進(jìn)并統(tǒng)一各工序在制產(chǎn)品的軟件版本，刪除溫補(bǔ)前的軟件下載工步，并簡(jiǎn)化溫補(bǔ)工序?yàn)?3h；

2.整個(gè)生產(chǎn)流程改造

整體生產(chǎn)線流程的設(shè)計(jì)水平直接影響生產(chǎn)能力。一些生產(chǎn)線常常因?yàn)槟承┕の坏淖鳂I(yè)分配不均衡影響了生產(chǎn)線整體生產(chǎn)能力。所以，通過生產(chǎn)線流程系統(tǒng)再造，有效分配資源，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線平衡，提高生產(chǎn)效率。

從精益生產(chǎn)的觀點(diǎn)來看，一個(gè)工位的總工時(shí)可分成三部分，一是有價(jià)值工作時(shí)間(直接生產(chǎn)操作)，二是無價(jià)值工作時(shí)間(檢查，搬運(yùn))，三是等待時(shí)間(瓶頸工位的工作時(shí)間)。因此，等待、搬運(yùn)和過量的檢驗(yàn)等都是不創(chuàng)造價(jià)值的活動(dòng)，應(yīng)予以消除。

(1)剔除多余的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)：測(cè)試檢驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)置過多是新品生產(chǎn)流程中的通病，導(dǎo)致整個(gè)工藝路線交叉迂回，造成大量等待時(shí)間。通過設(shè)計(jì)和制造技術(shù)改進(jìn)、以及員工技能培訓(xùn)，提高了各工序的合格率，在此基礎(chǔ)上對(duì)各工序合格率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，刪除了合格率≥97%、且產(chǎn)品質(zhì)量由后工序檢驗(yàn)?zāi)軌虼_保的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。依據(jù)此項(xiàng)研究結(jié)果，剔除測(cè)試Ⅰ工序、中轉(zhuǎn)庫測(cè)試和各工序內(nèi)部的9項(xiàng)檢驗(yàn)測(cè)試環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化測(cè)試Ⅱ環(huán)節(jié)，并將裝配Ⅰ工序和裝配Ⅱ工序合并。合計(jì)縮短生產(chǎn)周期時(shí)間49小時(shí)，同時(shí)減少3名工人。

(2) 采用單件流生產(chǎn)方式：改進(jìn)老化篩選工序的批處理生產(chǎn)方式，成為單件流方式，將中轉(zhuǎn)緩沖庫存降到零庫存。老化篩選、溫度篩選和溫補(bǔ)工序的一個(gè)完整生產(chǎn)周期太長(zhǎng)，與上下游工序的節(jié)拍不匹配，造成等待時(shí)間很長(zhǎng)。為此將完整測(cè)試周期分成6組，可以在完成一個(gè)測(cè)試周期后加入新一個(gè)產(chǎn)品，借助上述的多產(chǎn)品測(cè)試改進(jìn)技術(shù)，其單件流生產(chǎn)間隔周期縮短為6小時(shí)。

(3) 生產(chǎn)線平衡設(shè)計(jì)：

研究原來生產(chǎn)線平衡分析圖發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)過程中，有65.7%的時(shí)間由于生產(chǎn)線配置不平衡而損失。生產(chǎn)線平衡的目的是使生產(chǎn)線的各工序作業(yè)時(shí)間的差別達(dá)到最小。在各個(gè)瓶頸局部工序的改善基礎(chǔ)上，對(duì)各工序的作業(yè)時(shí)間進(jìn)行平均化調(diào)整，進(jìn)而取得生產(chǎn)線的平衡。

生產(chǎn)線平衡改善按照工業(yè)工程的原則進(jìn)行，主要是分割長(zhǎng)周期工序，合并短周期工序：

#8226;繞環(huán)2工序?yàn)殚L(zhǎng)周期工序，拆分為繞環(huán)2-1和后處理2-2工序；合并準(zhǔn)備1工序和 2-2工序兩個(gè)短工序?yàn)?個(gè)人；

#8226;老化測(cè)試3工序拆分為3-1、3-2和3-3三個(gè)短周期工序；3-3與全溫4工序具有相似性，兩工序合并后由一個(gè)人完成；

#8226;振動(dòng)溫度工序中的振動(dòng)工步后移，將溫度工步與前合面的測(cè)試工序合并；

四、效益分析對(duì)比

1.生產(chǎn)線技術(shù)指標(biāo)

(1)生產(chǎn)線年生產(chǎn)能力

單件生產(chǎn)節(jié)拍按照最長(zhǎng)的生產(chǎn)工序計(jì)算，原來產(chǎn)品生產(chǎn)工序最長(zhǎng)的工序是繞環(huán)1410min。這樣按照一月22天，每天7.5個(gè)小時(shí)的生產(chǎn)時(shí)間計(jì)算， 則一年的產(chǎn)量為:

(一年生產(chǎn)時(shí)間-等待時(shí)間)/單件生產(chǎn)節(jié)拍=(22×7.5×60-15960)/1410 =72.9(臺(tái)/ 年)

改進(jìn)后單件生產(chǎn)節(jié)拍由測(cè)試Ⅱ工序時(shí)間580min決定，一年的產(chǎn)量為：

(一年生產(chǎn)時(shí)間-等待時(shí)間)/單件生產(chǎn)節(jié)拍=(22×7.5×60-830)/580 =203.4(臺(tái)/年)

改進(jìn)后生產(chǎn)線的年生產(chǎn)能力提高2倍多。

(2)生產(chǎn)周期：由原來的平均36.2縮短為15.1天，提高了市場(chǎng)快速反應(yīng)能力。

(3)產(chǎn)值增加顯著：改進(jìn)后每條生產(chǎn)線一年可增加產(chǎn)品130臺(tái)，每臺(tái)產(chǎn)品按10萬元計(jì)算，這樣每年就增加的產(chǎn)值約1300多萬元。與改善的投入相比，投入產(chǎn)出比為1:130。

(4) 改進(jìn)投資費(fèi)用總計(jì)少于10萬元。

2.持續(xù)改善

改進(jìn)后一條生產(chǎn)線的產(chǎn)能仍然無法滿足公司的銷售要求，為此公司組建了第二條生產(chǎn)線，并根據(jù)生產(chǎn)線平衡原理進(jìn)一步優(yōu)化了生產(chǎn)流程。兩條生產(chǎn)線的生產(chǎn)人數(shù)僅比一條生產(chǎn)線增加10%，生產(chǎn)設(shè)備僅增加一臺(tái)繞環(huán)機(jī)。

生產(chǎn)線平衡率=6116/[(580×16)]×100%=65.9%

平衡損失率=1-65.9%=34.1%

較原來生產(chǎn)平衡率提高31.6%，兩條生產(chǎn)線年產(chǎn)能達(dá)到407臺(tái)。

重新設(shè)計(jì)后的整個(gè)工藝路線清晰、順暢，解決了平衡生產(chǎn)節(jié)拍的問題，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，大幅提高了年生產(chǎn)能力，滿足了公司新產(chǎn)品多品種小批量生產(chǎn)、快速拓展市場(chǎng)的需求。

五、結(jié)束語

對(duì)于新興的中小型高新技術(shù)企業(yè)而言，由新技術(shù)研究、新產(chǎn)品樣機(jī)試制到工程化多品種小批量快速生產(chǎn)，中間需要一個(gè)面向生產(chǎn)的再設(shè)計(jì)過程，其中包括產(chǎn)品、工藝及生產(chǎn)流程的再設(shè)計(jì)。本文應(yīng)用精益生產(chǎn)中的價(jià)值流圖技術(shù)尋找生產(chǎn)線中的瓶頸問題，用工業(yè)工程的方法結(jié)合產(chǎn)品工程化再設(shè)計(jì)提出生產(chǎn)線作業(yè)改善、設(shè)備改善和流程改善方案，平衡生產(chǎn)線全流程，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)流程再造，解決了企業(yè)所面臨的困境，證明了精益思想和工業(yè)工程科學(xué)的作用，在中小型高新技術(shù)企業(yè)中具有借鑒意義。

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