張國(guó)輝，張凌杰

（1.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 管理科學(xué)與工程學(xué)院，河南 鄭州 450015；2.河南水利與環(huán)境職業(yè)學(xué)院 機(jī)電與信息工程系，河南 鄭州 450008）

1 引言

價(jià)值流圖析技術(shù)（Value Stream Mapping，VSM）自上世紀(jì)末由邁克·魯斯和約翰·舒克首次提出以來(lái)[1]，被眾多專(zhuān)家學(xué)者應(yīng)用到不同領(lǐng)域，并取得了良好的效果。精益生產(chǎn)被越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)企業(yè)所接受，而價(jià)值流圖是其中一種非常重要的方法[2]。謝慶紅等[3]基于價(jià)值流圖對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品裝配線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化；張宇等[4]利用價(jià)值流圖對(duì)齒輪生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行改善研究；張國(guó)輝[5]利用價(jià)值流圖技術(shù)對(duì)床墊生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，取得很好的效果；楊青等[6]基于價(jià)值流圖對(duì)研發(fā)項(xiàng)目績(jī)效評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究；隨著生產(chǎn)鏈的不斷細(xì)化和延伸，價(jià)值流在企業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程中的應(yīng)用和研究也日趨廣泛和深入。

本文針對(duì)客車(chē)企業(yè)生產(chǎn)管理中存在的由于高庫(kù)存帶來(lái)的各種浪費(fèi)，以及生產(chǎn)系統(tǒng)柔性不足而難以對(duì)市場(chǎng)變化做出迅速響應(yīng)等一系列問(wèn)題，運(yùn)用價(jià)值流圖析技術(shù)，從價(jià)值流的角度對(duì)企業(yè)現(xiàn)狀做出探究分析，尋找問(wèn)題根源，圍繞精益思想，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改善，繪制出價(jià)值流未來(lái)狀態(tài)圖，將企業(yè)傳統(tǒng)的推式生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛墒袌?chǎng)需求拉動(dòng)的生產(chǎn)方式，不僅消除了不必要的浪費(fèi)，且實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性化改造，提高了企業(yè)自身競(jìng)爭(zhēng)力。

2 Y企業(yè)價(jià)值流現(xiàn)狀分析

Y企業(yè)是國(guó)內(nèi)知名的客車(chē)生產(chǎn)企業(yè)，其2008年新建底盤(pán)生產(chǎn)項(xiàng)目的投產(chǎn)，標(biāo)志著公司底盤(pán)已全部實(shí)現(xiàn)自制。該生產(chǎn)線(xiàn)年產(chǎn)能力達(dá)30 000臺(tái)，涵蓋公司所有底盤(pán)產(chǎn)品類(lèi)型，可用于自用和外銷(xiāo)。目前需求量較大且穩(wěn)定的主要有A、B、C三種型號(hào)的產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝基本相同，包括零部件制作、車(chē)架焊接、車(chē)架電泳、成品底盤(pán)裝配等四個(gè)主要部分。運(yùn)用價(jià)值流圖繪制當(dāng)前狀態(tài)圖需要以下數(shù)據(jù)。

2.1 客戶(hù)需求

客戶(hù)對(duì)A、B、C三種型號(hào)底盤(pán)的需求量見(jiàn)表1，其中總需求量中的約80%為自用，20%為外銷(xiāo)。自用客戶(hù)分屬于不同的車(chē)間，運(yùn)輸距離約為1 000m；外銷(xiāo)客戶(hù)，距離不定，采用公路貨車(chē)運(yùn)輸，具體客戶(hù)需求信息見(jiàn)表2。

2.2 供應(yīng)商信息

公司為保證原材料供應(yīng)質(zhì)量和周期，與寶鋼建立長(zhǎng)期合作。由于距離原因且考慮到庫(kù)存，公司每月提交一次采購(gòu)申請(qǐng)，采用鐵路運(yùn)輸，周期為7天，見(jiàn)表3。

表1 不同產(chǎn)品客戶(hù)需求量

表2 客戶(hù)需求信息

表3 原材料采購(gòu)信息

2.3 企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)信息

由于近期市場(chǎng)需求較為穩(wěn)定，公司按照每月26天，每天2班安排生產(chǎn)計(jì)劃，見(jiàn)表4。

表4 工作時(shí)間信息

對(duì)以上信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算數(shù)據(jù)：

（1）客戶(hù)每班需求量=平均每月需求件數(shù)/每月工作天數(shù)/班數(shù)=2000/26/2=39；

（2）最佳生產(chǎn)節(jié)拍=（每班時(shí)間-休息時(shí)間）/每班客戶(hù)需求量=（8-1）×3 600/39=646s；

（3）庫(kù)存天數(shù)=現(xiàn)有庫(kù)存量/日顧客需求量；

（4）生產(chǎn)線(xiàn)平衡率=各工序時(shí)間總和/（工序位數(shù)×瓶頸工序時(shí)間）。

基于以上信息數(shù)據(jù)，利用一系列價(jià)值流圖符號(hào)，客觀反映生產(chǎn)系統(tǒng)各工序流程，繪制價(jià)值流圖當(dāng)前狀態(tài)圖，如圖1所示。

通過(guò)對(duì)價(jià)值流圖當(dāng)前狀態(tài)圖進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)達(dá)10天的生產(chǎn)周期中，增值活動(dòng)所占用的時(shí)間僅為1 980s，增值率僅為0.2%，其余時(shí)間都屬于非增值活動(dòng)，不難發(fā)現(xiàn)過(guò)量生產(chǎn)、搬運(yùn)、等待、庫(kù)存等占用了巨大的生產(chǎn)成本，造成了不必要的浪費(fèi)。

（1）生產(chǎn)過(guò)量的浪費(fèi)。由于企業(yè)采用需求預(yù)測(cè)的方式安排生產(chǎn)計(jì)劃，然而預(yù)測(cè)往往存在偏差再加上顧客需求的不確定性，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)無(wú)法按計(jì)劃生產(chǎn)的現(xiàn)象，導(dǎo)致生產(chǎn)中存在大量的在制品積壓和成品庫(kù)存。同時(shí)在制品庫(kù)存往往會(huì)造成不良品的持續(xù)產(chǎn)生，使得生產(chǎn)過(guò)程控制相當(dāng)困難。

（2）生產(chǎn)系統(tǒng)缺乏柔性，不能實(shí)現(xiàn)均衡混流生產(chǎn)。由于該生產(chǎn)線(xiàn)同時(shí)生產(chǎn)A、B、C三種型號(hào)的產(chǎn)品，而客戶(hù)對(duì)三種產(chǎn)品的需求并不相同。由于缺乏合理的安排，生產(chǎn)系統(tǒng)缺乏柔性，容易出現(xiàn)需要的產(chǎn)品供應(yīng)不及時(shí)，暫時(shí)沒(méi)有需求的產(chǎn)品卻存在大量的庫(kù)存這一尷尬的局面。

（3）生產(chǎn)線(xiàn)工序間能力不平衡。生產(chǎn)節(jié)拍是平衡生產(chǎn)線(xiàn)的重要依據(jù)，節(jié)拍由客戶(hù)需求量決定，穩(wěn)定的節(jié)拍有利于資源的充分利用和生產(chǎn)安排。而目前生產(chǎn)系統(tǒng)的瓶頸工位是裝配，其周期為600s，通過(guò)價(jià)值流圖很容易發(fā)現(xiàn)各個(gè)工序周期相差較大，這使得生產(chǎn)系統(tǒng)很難創(chuàng)建連續(xù)流，無(wú)法滿(mǎn)足客戶(hù)需求節(jié)拍要求。

造成這些問(wèn)題的主要原因是企業(yè)采用的是典型的推動(dòng)式生產(chǎn)，各個(gè)工序之間形成信息孤島，生產(chǎn)完全按照預(yù)測(cè)進(jìn)行（包括原材料需求預(yù)測(cè)和客戶(hù)需求預(yù)測(cè)），而且預(yù)測(cè)周期較長(zhǎng)。這導(dǎo)致在預(yù)測(cè)偏差出現(xiàn)以及客戶(hù)需求波動(dòng)的情況下，不能做出柔性反應(yīng)及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)，企業(yè)如若為了保證滿(mǎn)足客戶(hù)需求則往往導(dǎo)致過(guò)量生產(chǎn)進(jìn)而出現(xiàn)庫(kù)存。

3 設(shè)計(jì)Y企業(yè)價(jià)值流圖未來(lái)狀態(tài)圖

企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)工序間因缺乏信息流通而盲目生產(chǎn)，造成在制品庫(kù)存過(guò)高，同時(shí)下游工序嚴(yán)重依賴(lài)上游工序的推動(dòng)。因此改進(jìn)價(jià)值流的關(guān)鍵在于，如何有效降低庫(kù)存，使推動(dòng)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛深櫩托枨罄瓌?dòng)進(jìn)行生產(chǎn)。

3.1 生產(chǎn)節(jié)拍

按照精益思想，企業(yè)的最佳生產(chǎn)節(jié)拍應(yīng)該根據(jù)顧客需求來(lái)確定，使企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)與外部客戶(hù)需求同步，達(dá)到有效避免生產(chǎn)過(guò)多（早）或者供應(yīng)不及時(shí)的目的。對(duì)于Y企業(yè)的底盤(pán)產(chǎn)品：

生產(chǎn)節(jié)拍=每月總有效工作時(shí)間/顧客月需求量=26×14×3 600/2 000=655.2s，也就是說(shuō)，企業(yè)至少以655s一件的速率進(jìn)行生產(chǎn)，才能保證滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。這一節(jié)拍是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)狀態(tài)下最慢的生產(chǎn)節(jié)拍，不應(yīng)包括各種正?；蛘咭馔獾膶挿艜r(shí)間。

3.2 發(fā)展連續(xù)流

在一切可能的地方發(fā)展連續(xù)流，其目的是為了將各個(gè)原本孤立的工序以一種無(wú)形的方式連接起來(lái)形成一個(gè)相互聯(lián)系的整體，使得產(chǎn)品在相鄰工序間的傳遞不再存在積壓或等待，以此消除大量的在制品庫(kù)存。

由于該條生產(chǎn)線(xiàn)同時(shí)生產(chǎn)三種產(chǎn)品，且沖壓工序存在一定的換模時(shí)間，為了適應(yīng)多品種小批量的客戶(hù)需求，在實(shí)際情況許可的情況下，將切割和沖壓工位合并，實(shí)現(xiàn)連續(xù)流和單件流，以消除工序間在制品庫(kù)存和減少換模頻次。而且平衡后的工序時(shí)間為600s，與生產(chǎn)節(jié)拍相當(dāng)接近，且又具有一定的彈性。而對(duì)于接下來(lái)的焊接工序，由于其需要一組完整且沖壓好的部件方能進(jìn)行，A、B、C三種產(chǎn)品需要的部件數(shù)最多為20，因此在兩工序之間設(shè)立一個(gè)容量為20的先進(jìn)先出通道。

3.3 超市拉動(dòng)系統(tǒng)

價(jià)值流中存在一些工序由于規(guī)模經(jīng)濟(jì)或者其他客觀原因不能連續(xù)流動(dòng)時(shí)，就有必要引進(jìn)超市拉動(dòng)系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 超市拉動(dòng)系統(tǒng)

在制品超市與普通在制品庫(kù)存的主要區(qū)別在于：在制品庫(kù)存只是在制品的簡(jiǎn)單堆積，其數(shù)量只是受到庫(kù)存空間的限制；而在制品超市要求對(duì)庫(kù)存數(shù)量進(jìn)行嚴(yán)格控制、按需生產(chǎn)，只有在下游工位通過(guò)取貨看板取走在制品的時(shí)候，上游工位才能通過(guò)生產(chǎn)看板組織生產(chǎn)。

由于電泳工序必須以5/0.5h為批量進(jìn)行生產(chǎn)（否則即造成產(chǎn)能浪費(fèi)），所以可以考慮引入超市拉動(dòng)系統(tǒng)。同時(shí)，在原材料存儲(chǔ)區(qū)和產(chǎn)成品發(fā)運(yùn)區(qū)也各設(shè)置一個(gè)超市系統(tǒng)，這樣可以避免盲目生產(chǎn)并以此來(lái)拉動(dòng)上游供應(yīng)商工序的進(jìn)行。

3.4 均衡混流生產(chǎn)

隨著市場(chǎng)需求多樣化、個(gè)性化時(shí)代的到來(lái)，企業(yè)如果僅僅依靠生產(chǎn)一種產(chǎn)品以不變應(yīng)萬(wàn)變，其結(jié)果必然是遭到激烈競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的無(wú)情拋棄。均衡生產(chǎn)則是一種多品種小批量的混流生產(chǎn)方法，在一段時(shí)間內(nèi)均勻地安排不同產(chǎn)品不同數(shù)量的生產(chǎn)。這樣產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中，從原材料投入到產(chǎn)成品入庫(kù)，都可以保證按計(jì)劃、有節(jié)奏均衡地進(jìn)行，在相同的時(shí)間間隔內(nèi)，生產(chǎn)大致相同或遞增數(shù)量的產(chǎn)品。

對(duì)于Y企業(yè)，同時(shí)生產(chǎn)A、B、C三種產(chǎn)品，月需求量分別為400件、1 000件和600件，因此企業(yè)可以按需求比例安排每周生產(chǎn)。按照均衡生產(chǎn)的要求，必須在三種產(chǎn)品間頻繁換型，又由于只有沖壓工位存在換模的要求，且換模時(shí)間僅為6min。因此，可以在任何一個(gè)周期內(nèi)安排均衡生產(chǎn)，以200件為一換模周期，其順序可以為ABCBCABCBB。也許僅僅著眼于單個(gè)工序，那么可以說(shuō)均衡生產(chǎn)帶來(lái)了頻繁換型這一新的弊端；但從價(jià)值流的角度，這樣小的代價(jià)換來(lái)的卻是整個(gè)價(jià)值流的生產(chǎn)周期、交貨期和生產(chǎn)成本的極大降低和縮短。

在均衡生產(chǎn)下，企業(yè)生產(chǎn)啟動(dòng)方式與以往有很大不同：企業(yè)生產(chǎn)控制部門(mén)根據(jù)顧客需求在各個(gè)看板中尋求均衡，然后將信息傳遞到成品發(fā)運(yùn)倉(cāng)庫(kù)，成品發(fā)運(yùn)出庫(kù)后產(chǎn)生的生產(chǎn)看板進(jìn)而拉動(dòng)上游工序進(jìn)行生產(chǎn)，以拉動(dòng)生產(chǎn)方式實(shí)現(xiàn)均衡混流生產(chǎn)。

3.5 確定發(fā)運(yùn)方式

發(fā)運(yùn)方式通常包括顧客拉動(dòng)和成品倉(cāng)庫(kù)發(fā)運(yùn)兩種。一般情況下當(dāng)顧客的需求變化難以預(yù)測(cè)或者生產(chǎn)系統(tǒng)可靠性不高時(shí)，可采用建立成品倉(cāng)庫(kù)，存儲(chǔ)一定數(shù)量的產(chǎn)成品，以保證顧客需求的滿(mǎn)足。相反，如果顧客需求較為穩(wěn)定且生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)可靠，那么就可以采用準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)（Just-In-Time，JIT）。

由于Y企業(yè)生產(chǎn)的底盤(pán)產(chǎn)品不僅自用而且有外銷(xiāo)，二者的需求信息并不完全相同，因此有必要分開(kāi)考慮發(fā)運(yùn)方式。對(duì)于自用而言，由于需求信息獲取較為及時(shí)，其周期幾乎可以忽略，可以采用準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)而不必設(shè)置庫(kù)存；相反，外銷(xiāo)面對(duì)的是企業(yè)之外的其他獨(dú)立客戶(hù)，由于需求情況經(jīng)常處于變動(dòng)，因此有必要采用成品倉(cāng)庫(kù)發(fā)運(yùn)。

按照以上改善策略，預(yù)測(cè)價(jià)值流圖未來(lái)狀態(tài)圖，如圖3所示。

圖3 價(jià)值流未來(lái)狀態(tài)圖

未來(lái)價(jià)值流圖的繪制并不是改善的終點(diǎn)，在將其付諸實(shí)踐之前，有必要從理論上分析其改善效果能否達(dá)到預(yù)期。對(duì)未來(lái)狀態(tài)圖和現(xiàn)狀圖進(jìn)行參數(shù)對(duì)比，用定量的方法分析其改善效果。包括訂貨提前期、線(xiàn)上生產(chǎn)周期、在制品庫(kù)存、增值率、生產(chǎn)線(xiàn)平衡等。所需計(jì)算公式如下：

（1）增值率：

（2）平衡率

（3）在制品庫(kù)存

改善方案與原方案數(shù)據(jù)對(duì)比如表5和圖4所示。

表5 改善前后數(shù)據(jù)對(duì)比

圖4 在制品庫(kù)存等待天數(shù)改善前后對(duì)比

綜上，改善后的方案將企業(yè)生產(chǎn)模式由推式轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓌?dòng)式生產(chǎn)，使生產(chǎn)節(jié)拍更加與客戶(hù)需求節(jié)拍相吻合，降低了原材料、在制品、成品庫(kù)存，有效降低了庫(kù)存帶來(lái)的各種浪費(fèi)。通過(guò)調(diào)整工位，使生產(chǎn)線(xiàn)平衡率得到了提高，減少了先前生產(chǎn)線(xiàn)部分工序出現(xiàn)大量空閑時(shí)間的現(xiàn)象。同時(shí)對(duì)信息流進(jìn)行改善，利用看板管理和超市拉動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線(xiàn)的柔性改造，能夠?qū)σ欢ǚ秶鷥?nèi)的市場(chǎng)需求做出迅速反應(yīng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

市場(chǎng)的需求是企業(yè)能夠存在的先決條件。精益生產(chǎn)中價(jià)值流圖析的意義就在于從終端客戶(hù)的角度出發(fā)來(lái)考察產(chǎn)品所經(jīng)歷的所有活動(dòng)，把任何不能創(chuàng)造價(jià)值或者創(chuàng)造了顧客不需要的價(jià)值的活動(dòng)都視作浪費(fèi)，最終以需求為導(dǎo)向來(lái)安排企業(yè)生產(chǎn)。本文以?xún)r(jià)值流圖析為主要技術(shù)工具，對(duì)客車(chē)生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)狀做深入的探究分析并進(jìn)行優(yōu)化改善。使生產(chǎn)周期縮短近40%，增值率上升為0.34%，生產(chǎn)線(xiàn)平衡率由原來(lái)的66%增加至78%，在制品線(xiàn)上庫(kù)存時(shí)間也減少為0.2d。改善后的生產(chǎn)系統(tǒng)，有效降低了生產(chǎn)成本，縮短了交貨周期，快速響應(yīng)市場(chǎng)需求變化，有利于提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

[1]邁克·魯斯,約翰·舒克,著,杜宏生,譯.價(jià)值流圖析:增加價(jià)值、消除浪費(fèi)[M].北京:人民交通出版社,1999.

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[3]謝慶紅,王小彬,潘志霄.基于價(jià)值流圖析的復(fù)雜產(chǎn)品裝配優(yōu)化研究—以G公司DM3生產(chǎn)裝配優(yōu)化為例[J].工業(yè)工程與管理,2013,18(4):117-121.

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