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        流水線生產(chǎn)效率全過程評價與改善

        2022-11-18 10:36:20
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2022年16期
        關(guān)鍵詞:線體流水線工位

        楊 云

        (柳州柳新汽車沖壓件有限公司,廣西 柳州 545616)

        0 引言

        流水線生產(chǎn)模式適用于少品種大批量的生產(chǎn),是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要方式之一,具有分工細、節(jié)點多、節(jié)拍快和效率高等特點,其線體結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)組織都比較復雜,是一項整體的系統(tǒng)性工程。

        一條流水線的效率高低,以往通常是通過稼動率或標準工時來評估,即生產(chǎn)效率=稼動率×工時平衡率×操作效率,生產(chǎn)效率=單件標準工時×良品數(shù)÷負荷工時[1]。但是這2種評價方式都必須是生產(chǎn)開動后才能評價,只有經(jīng)過生產(chǎn)驗證后才知道流水線的效率高低,這是事后評價。

        對已經(jīng)投產(chǎn)的流水線,利用JIT七大浪費分析流水線的效率問題[2],識別出改善點,改善瓶頸工位,可以在一定程度上提升線體的生產(chǎn)效率。但是隨著改善深入,流水線各個工位節(jié)點基本均衡,要想進一步提升流水線效率就變得非常困難,有很多浪費點無法在現(xiàn)有的流水線去改善,或者需要巨大的投入,即改善投入大于改善收益而無法實施。

        所以流水線的效率評價與改善并不只是制造現(xiàn)場的職責,而應該是從設計到生產(chǎn)、從硬件到管理的全過程評價與改善,這樣才能找到流水線的全過程效率最優(yōu)解。

        1 流水線效率全過程評價

        流水線的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)要素可以分為物流、加工節(jié)點、生產(chǎn)管理3個部分。物體流是除人以外的資源流動,包括原材料到產(chǎn)品所有環(huán)節(jié)的資源流動;加工節(jié)點是將原材料、半成品變成合格產(chǎn)品的增值過程;生產(chǎn)管理現(xiàn)場的管理制度及標準是整個流水線的“驅(qū)動軟件”。

        1.1 建立評價指標體系及權(quán)重

        制定指標體系有經(jīng)驗確定和數(shù)學方法2種[3],根據(jù)流水線的三大結(jié)構(gòu),該文采用經(jīng)驗確定的方法來識別評價指標及權(quán)重。根據(jù)流水線開發(fā)及使用的相關(guān)方職責分工,邀請工藝規(guī)劃部門、生產(chǎn)管理部門和物流管理部門的資深專家,分別梳理物流、加工節(jié)點和生產(chǎn)管理3個板塊對流水線效率有重大影響的評價要素。

        物流板塊,主要從影響物流輸送速度與距離的因素著手分析,經(jīng)專家組共同評審識別出7項評價要素;加工節(jié)點板塊,主要從作業(yè)的附加價值分析著手,專家組通過加工節(jié)點主要的作業(yè)浪費點識別與梳理,共同確認6項評價指標;生產(chǎn)管理板塊,重點評價管理的規(guī)范化,經(jīng)專家組共同評審,識別出3項評價指標。流水線全過程評價共16項二級指標,并經(jīng)討論制定各自的權(quán)重,具體見表1。

        表1 指標體系構(gòu)成表

        1.2 確定評價等級及標準

        綜合系統(tǒng)的評價標準通常都是以定性評價或者模糊評價為主。但對流水線系統(tǒng)來說,通過前期規(guī)劃與設計數(shù)據(jù)的統(tǒng)計是可以做到量化評價的,所以專家組在討論確定評價標準時,需要盡量做到量化評價,使評價結(jié)果唯一,減少主觀判斷,這樣雖然需要做大量的統(tǒng)計工作,但評價結(jié)果更直觀、更可靠。

        基于這個原則,該文將評價結(jié)果按0分到5分建立6個評價等級,即V={0,1,2,3,4,5}。5分為理想狀態(tài),4分為優(yōu)秀,3分為良好,2分為一般,1分為較差,0分為不可接受。針對每個評價要素的6個評價梯度制定可量化的評分標準,可以直觀地根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計的結(jié)果評價出每項評價指標的分數(shù),評價標準由相應板塊的專家共同討論擬定,具體見表2。

        表2 評價分數(shù)標準對照表

        1.3 評價及結(jié)果計算

        分3個板塊,逐個對評價因素Uij進行單因素評價,也就是確定從單因素來看被評價對象對各等級模糊子集的隸屬度。由于已經(jīng)詳細制定了單因素評價的標準,在單因素評價過程中只需要統(tǒng)計好流水線單因素的數(shù)據(jù),即可非常明確地計算出Uij處于評語集(V={0,1,2,3,4,5})的哪個區(qū)域。將第某個板塊所有指標評價完成后,將得到一個評價集,如公式(1)所示。

        將評價集的指標乘以權(quán)重后相加,便可得到一級指標的評價結(jié)果,計算過程如公式(2)所示。

        式中:rij為二級指標評價結(jié)果;pij為二級指標權(quán)重。

        用同樣的方法算出3個一級指標結(jié)果后,便可以明確判斷每個板塊的效率水平,再將一級指標進行加權(quán)求和,便可得到最終的流水線效率水平,計算公式如公式(3)所示。

        式中:ui為一級指標評價結(jié)果;pi為一級指標權(quán)重。

        以某汽車行業(yè)生產(chǎn)線為例,通過具體的數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算出物流板塊、加工節(jié)點集生產(chǎn)管理3個板塊的評價結(jié)果集,分別如公R式(4)~公式(6)所示。

        計算一級加權(quán)得分數(shù)值,如公式(7)~公式(9)所示。

        計算結(jié)果顯示,物流板塊效率較低,介于良好與一般水平之間;加工節(jié)點板塊與生產(chǎn)管理節(jié)點效率水平相對較高,介于優(yōu)秀與良好水平之間。

        最后計算流水線的整體效率水平分數(shù),如公式(10)所示。

        通過計算得知,流水線的整體效率處于良好水平以上,仍有較大的改善空間。

        通過以上3個板塊、16個方面的評價,可以基本掌握一條流水線的效率情況。評價的目的并不只是為了分數(shù),更重要的是要識別改善點,尋找效率提升方向。在實際操作過程中,評價并不是一次性的,而是從項目規(guī)劃階段制定流水線的效率目標,分別在流水線設計確認階段、建設驗收階段以及量產(chǎn)階段進行評價,將改善點提前識別。針對得分較低的環(huán)節(jié),從設計到建設,再到制造管理全過程制定改善措施,以提升流水線綜合整體效率。

        2 流水線全過程效率改善對策

        加工節(jié)點的改善簡單直接,容易發(fā)現(xiàn)浪費點并迅速實施,投入少量的人員與資金就可以在改善工位看到明顯的效果,但對線體整體效率來說,卻不一定有效果,特別是當各個工位效率均衡的情況下,點的改善只能形成局部效果,無法使整體效率得到提升。所以點的改善如果沒有生產(chǎn)線整體效率提升作為支撐,便很容易恢復到改善前的狀態(tài)。

        所以流水線的效率改善必須點、線結(jié)合,不能孤立地看問題。沒有單個節(jié)點的改善,線體的改善缺乏支撐;沒有線體的改善,單個節(jié)點的改善無法體現(xiàn)效果。所以在節(jié)點的改善之前,即便已經(jīng)想到非常好的改善方案,也務必先考慮能否對整線效率提供足夠的支持后再實施,因為只有真正能夠減少整線人員配置或提升線體輸出節(jié)拍,改善才能體現(xiàn)收益。

        2.1 物流的改善

        物流不僅是指原材料的配送,還包括從原材料到成品庫的所有物體的流動環(huán)節(jié),為了便于分析,可使用流程圖工具將所有的物流路徑與節(jié)點畫出來,分析哪些是非必要的,哪些是可以整合的,哪些是不產(chǎn)生價值的。具體分析可以從以下幾個方面著手:1) 流程的節(jié)點是否可以減少,例如將中轉(zhuǎn)物流點取消,直接從倉庫配送到工位,或者減少加工工位數(shù)量等,這類直接減少節(jié)點的改善相當于縮短了物體流動的路程,可以直接提升生產(chǎn)線效率,效果立竿見影。2) 不同的產(chǎn)品生產(chǎn)切換時,盡量做到生產(chǎn)線不停止,效率無損失,即要求生產(chǎn)線真正做到多品種柔性化。如果產(chǎn)品切換時生產(chǎn)線需要停止,則不是真正的柔性化。3) 生產(chǎn)指令是否能實時傳達到現(xiàn)場的每個節(jié)點。計劃是每個節(jié)點的工作指令,任何生產(chǎn)都必須根據(jù)計劃制定工作內(nèi)容,如果計劃不能實時傳達到現(xiàn)場節(jié)點,勢必會造成現(xiàn)場生產(chǎn)不順暢。4)庫存量是否合理。庫存是一種浪費,會占用大量的資金,投入大量的場地與人員。庫存過多,還會掩蓋各個環(huán)節(jié)的浪費問題,例如卸貨環(huán)節(jié)的問題、供應商的問題等。所以合理的庫存是改善的開始,為保持合理的庫存量,就不能過早、過多地采購,采購時間和采購數(shù)量都必須適合于生產(chǎn)計劃,同時庫存量必須實時準確顯示,讓人隨時都能掌握庫存數(shù)據(jù)。5) 原料的包裝數(shù)量也是比較容易忽略的點。包裝數(shù)量過多,會造成庫存積壓,例如日常生產(chǎn)每天只需要30件,但是包裝量卻是300件以上,一次采購至少就是10天的量,無形中就將庫存量增加到了10天,占用了更多的資金與場地。所以合理的包裝數(shù)量與包裝方式必須與生產(chǎn)批量相結(jié)合,避免二次裝框。

        2.2 加工節(jié)點的改善

        加工節(jié)點的改善,如果只考慮單工位的節(jié)拍改善,就是“點的改善”。如果從線的改善來分析加工節(jié)點,就需要整體考慮,而不是只考慮單工位的節(jié)拍與浪費點。整體考慮的因素主要有以下幾個方面:1) 工藝設計是否最優(yōu)。在工藝設計時應該盡量減少不產(chǎn)生附加值或低附加值的工序,例如外觀檢查、拋光打磨等不產(chǎn)生附加價值的作業(yè),是要盡量減少或者避免的。如果在焊接時能一步到位,減少焊接的飛濺或變形,使焊接之后不需要打磨即可成為合格的產(chǎn)品,這才是效率最優(yōu)的生產(chǎn)線。2) 高效率的設備。針對附加價值作業(yè)點,也要盡量考慮用最少的人,或者無人的方式一步到位地實現(xiàn)產(chǎn)品的增值作業(yè),并盡量消除作業(yè)之后的檢查與確認環(huán)節(jié)。3)高效率的工裝。工裝應該盡量避免無附加值的動作,例如夾具操作的步驟應盡量少,最好一步到位,同時工裝能夠?qū)崟r切換,將工裝的無附加價值動作優(yōu)化到最少。4) 生產(chǎn)布局。生產(chǎn)線的布局不應該存在阻礙物體流動的“墻”,而應確保生產(chǎn)過程中半成品及原材料的流動順暢。還要避免作業(yè)孤島,導致各崗位作業(yè)人員之間無法相互支援,當生產(chǎn)節(jié)拍變化時,無法重新分配作業(yè)內(nèi)容而形成浪費。

        2.3 生產(chǎn)管理的改善

        生產(chǎn)管理的改善,除了單個作業(yè)工位的改善,從整體考慮,還應該有相應的制度、標準、流程來支撐,單個作業(yè)崗位的改善固然重要,但如果沒有線的改善來支撐,單個作業(yè)工位的改善就不能轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)線效率的提升,改善就不能產(chǎn)生收益,具體有以下4點:1) 柔性化與彈性的排班。當產(chǎn)量需求變化時,排班是否能隨之變化,讓生產(chǎn)線永遠以效率最優(yōu)原則來運行,這必須要有相應的管理要求與體制相匹配。2) 標準作業(yè)。所有人和設備的作業(yè)內(nèi)容都應該有標準的動作,標準的作業(yè)步驟,標準的作業(yè)時間,有了標準才能快速識別改善點,快速改善。3) 作業(yè)時間改善的效果體現(xiàn)。針對每個工位的作業(yè)時間改善,其改善效果可以從2個方面來體現(xiàn),一是提升生產(chǎn)線的節(jié)拍,二是生產(chǎn)節(jié)拍不變時,可以減少人員配崗。如果不能在這2個方面體現(xiàn),這種改善是不產(chǎn)生效果的。4) 異常的快速處理。當生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)異常情況時,能否快速處理并恢復,對生產(chǎn)線的整體效率影響也很大。這種異常的快速處理需要相應的響應機制與處理流程支撐,同時還需要現(xiàn)場人員訓練有素,這是保證生產(chǎn)線高效率運轉(zhuǎn)的重要因素之一。

        以上只是通常的改善方向?qū)Σ?,具體能不能改善還需要結(jié)合投資收益以及其他客觀因素來具體確定。有的改善投入不高,但改善收益卻很可觀,這一類必須立即改善,先從容易且收益較高的改善開始。

        線體的改善,需要花費大量的時間和精力去分析研討,且投資可能也會比較大,通常需要跨部門推進,推進的難度較大,但可以促使生產(chǎn)線整體的效率提升,改善效果與改善的回報都是巨大的,可以從根本上消除浪費,一旦改善固化,就不會恢復到改善前的狀態(tài),可以步步為營地實施,最終實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升。

        3 結(jié)語

        綜上所述,生產(chǎn)效率的評價改善不只是生產(chǎn)一線的事情,而是全過程、全要素的系統(tǒng)性工程。從產(chǎn)品設計到工藝規(guī)劃,從工藝規(guī)劃到線體建設,從線體建設到生產(chǎn)管理,一直到現(xiàn)場作業(yè),每個環(huán)節(jié)都要不遺余力地追求最佳生產(chǎn)效率,都要追求不斷的削減、消除無附加價值作業(yè)。當所有環(huán)節(jié)都不斷改善時,才能讓生產(chǎn)線以最少的投入,實現(xiàn)從原材料、半成品到產(chǎn)品的增值,才能將制造成本降低,提升企業(yè)的競爭力。

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