孔令江、韓冬梅、趙飛、郭葉 /西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司

精益思想指通過消除非增值（浪費(fèi)）活動(dòng)來縮短生產(chǎn)流程，以較小的投入獲得最大的產(chǎn)出。實(shí)施精益制造就是找出真正創(chuàng)造價(jià)值的活動(dòng)以及浪費(fèi)現(xiàn)象，從而在生產(chǎn)、物流和存貨、組織結(jié)構(gòu)、決策等過程中不斷地消除浪費(fèi)。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)一般分為7 種浪費(fèi)，分別是過度生產(chǎn)、庫(kù)存、返工、不必要的搬運(yùn)、不必要的動(dòng)作、等待和過多流程。精益思想源于豐田生產(chǎn)方式，而豐田生產(chǎn)方式的形成是受到福特汽車公司流水線大規(guī)模生產(chǎn)和超市補(bǔ)貨方式的啟發(fā)，并充分應(yīng)用工業(yè)工程和全面質(zhì)量控制等理論中的工作方法研究、設(shè)施規(guī)劃與物流分析、人機(jī)工程、質(zhì)量控制等進(jìn)行持續(xù)改善的最佳實(shí)踐，現(xiàn)今仍在不斷完善。目前，精益的思想和工具方法已被全世界眾多企業(yè)廣泛應(yīng)用，有很多成功范例。

隨著航天型號(hào)生產(chǎn)任務(wù)的不斷增加，對(duì)工廠生產(chǎn)能力的要求越來越高，工廠目前基本沿用了以往的科研生產(chǎn)模式，設(shè)備集群式布局、批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，通過大量的檢驗(yàn)人員來控制產(chǎn)品制造中的不合格。為了解決這些問題，工廠迫切需要摸索建立起一個(gè)新的生產(chǎn)和質(zhì)量管控模式。筆者通過多年學(xué)習(xí)精益思想并結(jié)合工廠正在實(shí)施的精益生產(chǎn)線建設(shè)工作，詳細(xì)闡述了單元式柔性生產(chǎn)布局相對(duì)于傳統(tǒng)生產(chǎn)布局的優(yōu)勢(shì)以及如何實(shí)施的步驟和方法。

一、工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)布局

工廠現(xiàn)有的建設(shè)布局是按工藝式布局將設(shè)備按照功能分車間進(jìn)行的，如熱處理車間、機(jī)加車間、焊接車間、裝配車間等；各車間將同類設(shè)備按集群式布局在一片區(qū)域，如機(jī)加車間設(shè)立的普車區(qū)、數(shù)控車區(qū)、銑工區(qū)、鉗工區(qū)等，產(chǎn)品在各車間和各工序間批量加工和批量流轉(zhuǎn)，流轉(zhuǎn)方式如圖1所示。

圖1 產(chǎn)品在各車間或各種設(shè)備間的流轉(zhuǎn)方式示意圖

這種布局的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)組織形式靈活，可以根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整班組的生產(chǎn)安排，在生產(chǎn)過程中利用同類設(shè)備進(jìn)行不同型號(hào)產(chǎn)品的換型、轉(zhuǎn)產(chǎn)。

這種布局的缺點(diǎn)是在產(chǎn)品批量流轉(zhuǎn)過程中，各工位上待加工和在制品大量積壓，各工序間等待時(shí)間過長(zhǎng)，交付周期延長(zhǎng)；人員及物料移動(dòng)距離過長(zhǎng)，在運(yùn)輸中易造成產(chǎn)品磕碰傷、搬運(yùn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度加大，頻繁搬運(yùn)設(shè)備時(shí)易存在安全隱患；因?yàn)槭歉餍吞?hào)產(chǎn)品制造的共用設(shè)備，生產(chǎn)安排容易被各種因素打擾，流程中的各類問題被掩蓋，致使總體生產(chǎn)效率偏低。

二、單元式柔性生產(chǎn)布局

單元式柔性生產(chǎn)布局（見圖2）是按照產(chǎn)品原則來布置廠房和設(shè)備，將原材料直至成品的全部生產(chǎn)過程以工藝的先后順序安排，將人員、物料及設(shè)備等做最有效的組合，一人多機(jī)多工序，工序間不停留、同步進(jìn)行、單件流生產(chǎn)，材料和零件能夠以最小的搬運(yùn)或延誤完成流程，從而獲得安全、高效、經(jīng)濟(jì)的操作。它是日本以及歐美企業(yè)廣泛采用的生產(chǎn)線布局，這種方式很適合多品種、小批量、短交期、定制化、更新快的市場(chǎng)需求形態(tài)，被譽(yù)為“看不見的傳送帶”。

圖2 U型單元布局示意圖

單元布局最大的優(yōu)點(diǎn)是上下工序連續(xù)、作業(yè)專業(yè)化、在制品少、占用空間少、物流通暢、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)計(jì)劃簡(jiǎn)單，并可按照需求量隨時(shí)調(diào)整；該布局大大減少了生產(chǎn)過程中的搬運(yùn)和等待，產(chǎn)品切換時(shí)間短，交貨迅速，可以快速對(duì)應(yīng)“緊急訂單”；在制品非常少、消除了大批量生產(chǎn)而出現(xiàn)空間、設(shè)備及人員的浪費(fèi)，從而大大降低成本；單件流、下工序檢查上工序的產(chǎn)品質(zhì)量，快速發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，有利于從源頭快速解決問題。一人多機(jī)多工序如圖3 所示。

圖3 一人多機(jī)多工序示意圖

單元布局的缺點(diǎn)是流程必須非常穩(wěn)定，如果出現(xiàn)人員技能水平和出勤率不高，設(shè)備、工裝出現(xiàn)故障，材料供應(yīng)不及時(shí)，沒有標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，換型時(shí)間長(zhǎng)，質(zhì)量波動(dòng)大，沒有問題快速處理機(jī)制等任何問題都會(huì)使生產(chǎn)中斷。

三、實(shí)施單元布局優(yōu)化的步驟和方法

1.轉(zhuǎn)變管理思維

單元布局是基于精益思想中的需求拉動(dòng)生產(chǎn)方式產(chǎn)生的，它相對(duì)于傳統(tǒng)的工藝集群式布局是管理及生產(chǎn)模式的一次重大變革，因此要實(shí)施改進(jìn)，必須先轉(zhuǎn)變思想，找出真正創(chuàng)造價(jià)值的活動(dòng)以及浪費(fèi)現(xiàn)象，從而在過程中不斷消除浪費(fèi)。這需要領(lǐng)導(dǎo)層轉(zhuǎn)變管理思維，對(duì)全體員工進(jìn)行精益思想的培訓(xùn)，通過組織專題學(xué)習(xí)、討論等形式將精益思想傳達(dá)和灌輸給每位員工，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)廣泛開展實(shí)踐，學(xué)習(xí)如何利用精益工具和方法來消除浪費(fèi)、進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

2.改造傳統(tǒng)布局需一定投入

如果建設(shè)一個(gè)全新的企業(yè)或其他設(shè)施，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員可以用科學(xué)的方法進(jìn)行布局策劃，但現(xiàn)狀更多的是對(duì)原有設(shè)備設(shè)施的再布置，由于受原有場(chǎng)地面積和形狀或者建筑物墻柱、門窗、基礎(chǔ)、管線的限制，中、大型設(shè)備移動(dòng)的難度和投入都較大。例如美國(guó)普惠航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司，在20 世紀(jì)90 年代應(yīng)用精益思想進(jìn)行價(jià)值流優(yōu)化的過程中，共移動(dòng)了7000 多臺(tái)設(shè)備，改造成了80 多個(gè)作業(yè)單元，形成了8 類產(chǎn)品中心。

3.運(yùn)用工業(yè)工程和生產(chǎn)準(zhǔn)備流程（3P）等方法設(shè)計(jì)單元布局

首先要進(jìn)行現(xiàn)狀與需求分析、明確目標(biāo)狀態(tài)，包括產(chǎn)品制造周期、在制品數(shù)量，人員、設(shè)備、物流情況，產(chǎn)品族、產(chǎn)品共線及產(chǎn)能分析，節(jié)拍時(shí)間等；其次應(yīng)對(duì)單元布局的區(qū)域大小、設(shè)備設(shè)施、人員數(shù)量、產(chǎn)品物流方式運(yùn)用設(shè)施規(guī)劃與物流分析、信息流、人機(jī)工程、工作方法研究等方法做進(jìn)一步分析、設(shè)計(jì)，盡量選擇簡(jiǎn)單的小型專用設(shè)備進(jìn)行紙上或桌面平面推演，縮尺或全尺寸模型模擬，暴露和發(fā)現(xiàn)問題并解決，最終確定布局方案；布局實(shí)施后，還要進(jìn)行投產(chǎn)前試運(yùn)行，以消除最后的障礙。

4.流程穩(wěn)定是前提和保證

現(xiàn)場(chǎng)整潔有序，工人技術(shù)水平和出勤率良好，人員均為“多能工”，設(shè)備、工裝始終處于良好狀態(tài)，材料、毛坯供應(yīng)準(zhǔn)時(shí)，按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作，換型調(diào)整時(shí)間短，良好的產(chǎn)品質(zhì)量，問題的快速處理等都是單元布局平穩(wěn)運(yùn)行的前提和保證。在缺乏穩(wěn)定性的情況下，實(shí)現(xiàn)連續(xù)流和拉動(dòng)生產(chǎn)無疑是非常困難的，為此需要學(xué)習(xí)應(yīng)用一線主管技能培訓(xùn)（TWI）、全面生產(chǎn)維護(hù)（TPM）、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書（SOP）、快速換模（SMED）、“內(nèi)建質(zhì)量”等精益工具和方法來創(chuàng)建穩(wěn)定的流程。

5.均衡生產(chǎn)、按節(jié)拍拉動(dòng)

流程穩(wěn)定后，即可通過標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書中各工序?qū)崪y(cè)的周期時(shí)間繪制山積圖、進(jìn)行產(chǎn)線平衡設(shè)計(jì)，將產(chǎn)品品種、數(shù)量、周期時(shí)間、設(shè)備負(fù)荷進(jìn)行全部均衡，對(duì)全年計(jì)劃需求進(jìn)行穩(wěn)定排產(chǎn)到每月/周/日，簡(jiǎn)化計(jì)劃和控制，每天的計(jì)劃基本相同，讓操作員更好理解每天需要做什么，以及怎么做才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，同時(shí)也方便上游工序建立穩(wěn)定的生產(chǎn)計(jì)劃。產(chǎn)品生產(chǎn)以最終用戶的需求為生產(chǎn)起點(diǎn)，根據(jù)節(jié)拍時(shí)間和作業(yè)內(nèi)容確定單元內(nèi)人數(shù)，再進(jìn)行工序分割均衡作業(yè)，各工位按節(jié)拍實(shí)施單件或小批連續(xù)流作業(yè)，后道工序作為前道工序的用戶順序拉動(dòng)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，在暫時(shí)無法單件流動(dòng)的位置設(shè)置小型貨架，用于放置緩沖庫(kù)存。

6.仍需持續(xù)改善

精益思想的根本思路是改善，改善是一種實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)策略的常識(shí)性、低成本方法，改善的重點(diǎn)是發(fā)現(xiàn)浪費(fèi)的根源并消除，其本質(zhì)是通過培養(yǎng)員工成為問題解決者而贏得競(jìng)爭(zhēng)的策略?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施單元布局優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)均衡流動(dòng)后，還有一個(gè)關(guān)鍵就是需要全員參與和團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行持續(xù)改善。工人嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書操作，對(duì)上工位和自己的操作結(jié)果進(jìn)行檢查，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書中的工位工作內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)以提升效率。班組長(zhǎng)負(fù)責(zé)檢查操作人員操作過程與標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書的一致性，確保產(chǎn)品生產(chǎn)過程質(zhì)量，日常主要解決現(xiàn)場(chǎng)各生產(chǎn)單元的異常和問題，這一過程還需要其它相關(guān)管理人員予以協(xié)助，對(duì)流程中產(chǎn)生異常和問題的根本原因進(jìn)行分析并改善，最終能夠保質(zhì)保量地按照日計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)；班組長(zhǎng)的另一項(xiàng)主要工作是發(fā)現(xiàn)改善點(diǎn)并為操作工人的改善提供幫助。車間管理層或產(chǎn)品價(jià)值流領(lǐng)導(dǎo)將工廠質(zhì)量、成本、交付期、效率等方面的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)（KPI）進(jìn)一步分解為各班組、團(tuán)隊(duì)或加工單元欲達(dá)成的、具有挑戰(zhàn)性的工作目標(biāo)，并輔導(dǎo)和幫助他們完成目標(biāo)。

三、成功實(shí)施后會(huì)取得的效果

生產(chǎn)布局優(yōu)化最直接的結(jié)果首先是減少了搬運(yùn)所需的大量人力、物力和時(shí)間；其次是設(shè)備排布緊湊，不留產(chǎn)品庫(kù)存位置，大大減少了在制品庫(kù)存，降低了成本；接著從批量轉(zhuǎn)為單件生產(chǎn)，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期時(shí)間，例如美國(guó)普惠航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司，在20 世紀(jì)90 年代應(yīng)用精益思想進(jìn)行價(jià)值流優(yōu)化的過程中，成功地將裝配周期從30 天縮短為3天；各工序嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書操作，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，下工序依次逐件檢查上工序及自己的產(chǎn)品質(zhì)量，能夠快速發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題；一個(gè)工序出現(xiàn)任何問題，致使整個(gè)單元全部停工，倒逼管理團(tuán)隊(duì)必須從源頭快速解決；各個(gè)加工單元通過日常解決流程中的異常和問題及持續(xù)改善提升質(zhì)量、成本、交付周期等關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)，從而與車間及工廠目標(biāo)達(dá)成一致，工廠的戰(zhàn)略決策在各層級(jí)同步貫徹并實(shí)現(xiàn)。

工廠結(jié)合航天發(fā)展面臨的新形勢(shì)、新任務(wù)、新挑戰(zhàn)，現(xiàn)正以精益生產(chǎn)線、脈動(dòng)式裝配線建設(shè)為基礎(chǔ)，結(jié)合信息化建立智能裝配車間等方式組織實(shí)施“質(zhì)量強(qiáng)企”行動(dòng)計(jì)劃，后續(xù)在試點(diǎn)成功的基礎(chǔ)上，將會(huì)推廣應(yīng)用到其它組合件生產(chǎn)和裝配過程，以加快生產(chǎn)和質(zhì)量管控模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)。