楊 昀，趙玉蘭

(機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450007)

精益生產(chǎn)在液壓支架制造企業(yè)中的實(shí)現(xiàn)

楊 昀，趙玉蘭

(機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450007)

探討了液壓支架制造企業(yè)的生產(chǎn)組織方式，以及按精益生產(chǎn)要求實(shí)現(xiàn)拉動生產(chǎn)的工藝布局優(yōu)化方法.結(jié)合項(xiàng)目案例提出具體方案，達(dá)成物流短捷，減少或消除生產(chǎn)中存在的7種浪費(fèi)，為企業(yè)持續(xù)改進(jìn)提供條件.

精益生產(chǎn)；總裝拉動；物流短捷；持續(xù)改進(jìn)；零庫存

精益生產(chǎn)源于20世紀(jì)80年代日本豐田的準(zhǔn)時生產(chǎn)(JIT)方式.精益方式目前已擴(kuò)大到制造業(yè)以外的所有生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其是第三產(chǎn)業(yè)，精益生產(chǎn)方法已外延到企業(yè)活動的各個方面，不再局限于生產(chǎn)領(lǐng)域，從而促使管理人員重新思考企業(yè)流程，消滅浪費(fèi)，創(chuàng)造價值.我國制造業(yè)包含有十幾個行業(yè)，無論是產(chǎn)品特性還是生產(chǎn)制造工藝都千差萬別.在不同行業(yè)實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)，需要針對行業(yè)特點(diǎn)、產(chǎn)品特性和具體制造工藝，在遵循精益生產(chǎn)基本原則的基礎(chǔ)上，進(jìn)行具體問題具體分析.

液壓支架是煤礦機(jī)械產(chǎn)品中一類主導(dǎo)產(chǎn)品，其產(chǎn)值占整個煤礦機(jī)械產(chǎn)品的40%以上.液壓支架制造企業(yè)通常的生產(chǎn)組織方式是生產(chǎn)設(shè)備按機(jī)群式布置，采用固定工作地的裝配方式.我院承接的某液壓支架制造工廠設(shè)計(jì)中，首次按精益生產(chǎn)方式進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了總裝流水裝配作業(yè)及拉式生產(chǎn).

1 總體需求及產(chǎn)品分析

液壓支架由底座、連桿、掩護(hù)梁、頂梁及立柱共五大部件組成(圖1).該企業(yè)的總體需求是年產(chǎn)6 000臺高端液壓支架，除立柱由外協(xié)提供外，其余四大部件都自行生產(chǎn)制造.這四大部件全部為鋼結(jié)構(gòu)件，重量約8萬t/a，按照鋼材利用率80%計(jì)算，年需各類鋼材約10萬t.其總體工藝流程為：下料→焊接→焊后加工→涂裝→裝配→調(diào)試.

圖1 液壓支架產(chǎn)品組成示意

2 總裝拉動的流水生產(chǎn)方式工藝布置

目前我國液壓支架制造企業(yè)裝配的生產(chǎn)方式都是固定工作地裝配.精益生產(chǎn)方式強(qiáng)調(diào)的是拉式生產(chǎn).從總裝開始的拉式生產(chǎn)是最徹底的拉式生產(chǎn)，它涵蓋了從原材料進(jìn)入到成品輸出的所有環(huán)節(jié)[1].經(jīng)過產(chǎn)品分析，將液壓支架分成五大部件進(jìn)行流水裝配作業(yè)，理論上是可行的.液壓支架產(chǎn)品較重，最大產(chǎn)品重量達(dá)78 t，通常借鑒坦克、工程機(jī)械產(chǎn)品的重載式板式輸送鏈運(yùn)輸方式，本設(shè)計(jì)方案也采用該類運(yùn)輸方式.最終方案的兩條部裝生產(chǎn)線為掩護(hù)梁生產(chǎn)線和頂梁生產(chǎn)線.總裝生產(chǎn)線上設(shè)8個工位，部裝生產(chǎn)線相對于總裝生產(chǎn)線平行布置，部裝生產(chǎn)線的下線工位與總裝生產(chǎn)線對應(yīng)部件的裝配工位對齊，做到無縫銜接，物流短捷(圖2).

圖2 總裝生產(chǎn)線與部裝生產(chǎn)線布置

在總裝實(shí)現(xiàn)流水生產(chǎn)后，需要考慮涂裝、焊后機(jī)加、焊接、下料等工序的流水生產(chǎn)問題.涂裝采用重載自行小車進(jìn)行運(yùn)輸，以實(shí)現(xiàn)固定節(jié)拍的流水生產(chǎn)作業(yè).自行小車為全程PLC控制，屬于成熟技術(shù)，這里不再贅述.對于焊后機(jī)械加工，針對不同部件，采用高效的專用加工設(shè)備，除連桿需要2臺設(shè)備外，其余部件僅需1臺設(shè)備即可完成機(jī)加工作，也比較簡單.

對于焊接，四大部件具體的焊接工藝基本類似，即：一次拼焊→預(yù)熱→一次焊接→二次拼焊→預(yù)熱→二次焊接.由于焊接所需時間是拼焊所需時間的4倍，且焊接工藝要求焊接過程連續(xù)作業(yè)且要用到焊接變位機(jī)，因此焊接工序無法分解，不能實(shí)現(xiàn)固定節(jié)拍的流水化作業(yè).根據(jù)這一特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)方案按照焊接工藝流程實(shí)現(xiàn)了成組流水生產(chǎn)，即一個拼焊工位和4個焊接工位組成一組，工作完成后再轉(zhuǎn)入下一組，這樣按四大部件，組成4條焊接生產(chǎn)線.

下料包括板材切割、打磨清理、校平、開破口、焊前加工等環(huán)節(jié)，具有工件種類多、工藝路線長短不一、前后工序時間差別大等特點(diǎn)，無法進(jìn)行流水作業(yè).分析發(fā)現(xiàn)，軋輥校平機(jī)工作效率最高，只需要2臺設(shè)備.本設(shè)計(jì)方案圍繞這2臺高效設(shè)備，將其他設(shè)備分成2組進(jìn)行工藝布置.經(jīng)過物流模擬分析，相對于傳統(tǒng)的機(jī)群式布置，可極大地減少物流運(yùn)輸量.

對液壓支架生產(chǎn)全過程的工藝流程進(jìn)行梳理，以實(shí)現(xiàn)工藝流程再造.在進(jìn)行工藝布置時，流水生產(chǎn)的優(yōu)先順序是：固定流水生產(chǎn)，成組流水生產(chǎn)，按最高效的設(shè)備進(jìn)行分組式布置.

精益生產(chǎn)強(qiáng)調(diào)流水生產(chǎn)，除了分工細(xì)化，使工人更加專注自己所干之事，熟能生巧，有利于責(zé)任追溯之外，更大的作用在于減少在制品庫存，便于暴露問題、發(fā)現(xiàn)問題.在精益生產(chǎn)的理念中，問題就是寶庫，發(fā)現(xiàn)一個問題并解決，就相當(dāng)于減少了一種浪費(fèi).流水生產(chǎn)線其實(shí)暗含著PDCA(Plan,Do,Check,Action)的管理思想，設(shè)定好的工位和節(jié)拍就相當(dāng)于計(jì)劃， 針對工作過程中沒有完成任務(wù)的某個工位，檢查出問題，進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后繼續(xù)生產(chǎn)，針對新產(chǎn)生的問題再做改進(jìn).如此循環(huán)往復(fù)，不斷提高.

3 工藝布置中需注意的問題

3.1 打破專業(yè)限制，按工藝流程布置設(shè)備

物流短捷，一直是現(xiàn)代生產(chǎn)追求的目標(biāo).傳統(tǒng)的生產(chǎn)組織方式往往按機(jī)加、涂裝、熱處理、總裝車間這一順序布置生產(chǎn)，得出的所謂短捷物流，往往不是最優(yōu)物流.

本設(shè)計(jì)方案打破專業(yè)間限制，完全按工藝流程進(jìn)行設(shè)備布局.如：焊接車間的工件在焊接前需要預(yù)熱，以前的做法是集中設(shè)置加熱爐工段，而本設(shè)計(jì)方案是按工藝流程需要進(jìn)行設(shè)置的；結(jié)構(gòu)件機(jī)加后還需要一些小件焊接，通常做法是返回焊接車間進(jìn)行焊接，而本設(shè)計(jì)方案直接在機(jī)加車間設(shè)置一塊區(qū)域進(jìn)行焊接，并用維屏將其隔開，防止弧光輻射對機(jī)加設(shè)備的影響，避免了工件回流.

3.2 設(shè)備盡可能小型化、專業(yè)化、自動化

設(shè)備的小型化方便移動，有利于后期進(jìn)行設(shè)備布置調(diào)整，因?yàn)榫嫔a(chǎn)強(qiáng)調(diào)持續(xù)改進(jìn)，不斷完善，進(jìn)行局部的工藝調(diào)整是時常發(fā)生的.另外，小型化的設(shè)備，更便于組成生產(chǎn)線.精益也是強(qiáng)調(diào)設(shè)備自動化和高效率的，不過它關(guān)注的是整體效率的提高.分解到局部，它關(guān)注的就是效率最不高的環(huán)節(jié).本設(shè)計(jì)方案采用了數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控等離子切割機(jī)、坡口機(jī)器人、焊接機(jī)器人工作站、數(shù)控機(jī)加專用設(shè)備等一批高效工藝設(shè)備，整體工藝水平在國內(nèi)領(lǐng)先.

3.3 各工序間設(shè)備產(chǎn)能均衡配置

為了消除等待，在具體設(shè)計(jì)過程中，需進(jìn)行各工序間的設(shè)備產(chǎn)能匹配計(jì)算.不僅要關(guān)注生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)能匹配，還需關(guān)注輔助設(shè)備的負(fù)荷匹配[2].對輔助生產(chǎn)設(shè)備，尤其是起重運(yùn)輸設(shè)備的配置，不能簡單按負(fù)荷計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)值估算來確定，而要根據(jù)實(shí)際情況分析，以不導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備等待為原則，尤其要注意工藝設(shè)計(jì)中集中上下料的環(huán)節(jié)，如無法準(zhǔn)確計(jì)算，可采用計(jì)算機(jī)仿真模擬進(jìn)行設(shè)置.

在具體設(shè)備選型中無法做到完全產(chǎn)能匹配時，如果等待不可避免，就要考慮重點(diǎn)保障的順序是工人、生產(chǎn)設(shè)備、輔助生產(chǎn)設(shè)備，即工人是不能閑著的，其次才是生產(chǎn)設(shè)備，最后是生產(chǎn)設(shè)備.

4 庫存的合理確定

精益生產(chǎn)“零庫存”的概念，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中無法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵谥破芬彩菐齑?在進(jìn)行液壓支架項(xiàng)目設(shè)計(jì)時，對于原材料、外協(xié)外購件、成品的存放區(qū)，因?yàn)槠髽I(yè)自身控制能力較弱，需要一定量的安全庫存.在企業(yè)可控的生產(chǎn)過程中，庫存僅有兩處：一處是原材料下料后的配送區(qū)；另一處是涂裝生產(chǎn)線和裝配生產(chǎn)線的銜接區(qū).因?yàn)橥垦b生產(chǎn)線和裝配生產(chǎn)線都是強(qiáng)制節(jié)拍流水生產(chǎn)，如不設(shè)緩存區(qū)，總裝線一旦出現(xiàn)突發(fā)狀況，將導(dǎo)致物流的擁堵，所以需要緩存.在確定庫存區(qū)后，選取代表性產(chǎn)品進(jìn)行價值流圖分析，確定其合理的庫存量.僅此一項(xiàng)，就大大縮小了廠房面積.

車間生產(chǎn)管理人員總是希望增加庫存，根本原因是擔(dān)心出現(xiàn)問題后被追究責(zé)任，有庫存的話可以用庫存先頂上.這樣做是以掩蓋問題為代價的.在精益生產(chǎn)的理念中，庫存是“萬惡之源”，庫存將給企業(yè)帶來如下直接損失：①產(chǎn)生不必要的搬運(yùn)、堆積、放置、防護(hù)處理、找尋等浪費(fèi)；②先進(jìn)先出的作業(yè)變得困難；③損失利息及管理費(fèi)用；④物品的價值會降低，變成呆滯品；⑤占用廠房空間，導(dǎo)致多余的工場、倉庫建設(shè)投資；⑥造成設(shè)備能力及人員需求的誤判.此外，庫存造成的無形損失絕不亞于上述有形損失.庫存會掩蓋問題，而問題在精益生產(chǎn)中被認(rèn)為是寶藏，問題如果能不斷地被發(fā)現(xiàn)、解決，則價值便會不斷地產(chǎn)生.

5 結(jié)束語

當(dāng)前提倡的綠色制造在于提高單位面積產(chǎn)出量、降低單位產(chǎn)品能耗.精益生產(chǎn)正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效手段.它是一種生產(chǎn)管理方法，更是一種思想方法.要在設(shè)計(jì)中滿足精益生產(chǎn)的需求，需要設(shè)計(jì)師在具有專業(yè)知識的同時，掌握生產(chǎn)管理知識，擁有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).

[1] 詹姆斯·沃麥克，丹尼爾·瓊斯.精益思想[M].北京：商務(wù)印書館，2000.

[2] 劉樹華,魯建夏,王家堯.精益生產(chǎn)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

Realization of Lean Production in Hydraulic Support Manufacturing Enterprise

YANG Yun, ZHAO Yu-lan

(SIPPR Engineering Group Co. Ltd,Zhengzhou 450007,China)

The way to change the traditional production organizational mode in hydraulic support manufacturing enterprise was discussed. According to the pull-production demanded in lean production, the method used for optimizing the process arrangement was introduced. The specific solution making the logistics short and convenient was proposed combined with projects. Seven kinds of waste which were defined in lean production were reduced or eliminated. The possibility of continuous improvement was provided for the factory.

lean production; pull-production of final assembly; short and convenient logistics; continuous improvement; zero stock

2017-01-04

楊 昀(1969-)，男，江蘇揚(yáng)州人，高級工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)械工廠的工藝設(shè)計(jì)及自動化.

1006-3269(2017)01-0031-03

TH186

A

10.3969/j.issn.1006-3269.2017.01.007