精益生产方式在挖掘机装配线的应用

2011-06-23蔡胤华赵海军

装备制造技术 2011年9期

蔡胤华，文化，赵海军

（广西柳工机械股份有限公司，广西柳州545007）

精益生产方式是一种消除浪费、降低成本、增加企业利润和增强核心竞争力的一种生产方式。二战结束以后，以丰田生产方式为代表的精益生产方式，带领日本汽车工业赶上并超越了美国，取得了骄人的业绩。从20世纪80年代起，精益生产方式在汽车行业已得到了广泛的运用，而在工程机械行业用得不多。

2011年是“十二五”的开局年，我国经济转型正进入深化阶段，国家对基础设施领域的投资仍会继续增加。国家政策在给工程机械行业带来良好发展契机的同时，也带来了更为激烈的竞争。国内企业竞争风起云涌，国际巨头也逐步挤入中国市场，国企想要凭借自身力量与国际跨国公司抗衡，并在行业内处于领先地位，就必须提升企业管理水平，提高企业竞争力。

1 企业现状问题分析

柳工挖掘机事业部大型机厂，主要生产15 t以上的挖掘机，机型多达7种，零件大、批量小、品种多是该厂产品的主要特点。自2009年起，挖掘机市场需求开始增大，需求量最大的CLG205型挖掘机，日均衡需求由8台提升到12台，而该厂产能未能跟上市场发展的需求。为保证满足销售需求，通常需要加班才能完成当日的订单计划。延长劳动时间，员工经常加班，企业成本也随之增加；最终导致员工怨言大，人员流动较频繁，增加了管理的难度，由产能不足问题形成的恶性循环日益凸显。

经原因查找和问题分析，造成以上状况的原因主要有：

（1）作业流程不顺畅，作业分配不均衡。该厂装配工段共有10个装配工位，各工位作业负荷不均衡，最高作业时间和最低作业时间工位差距达17.5 min，生产线平衡率低，直接致使生产效率低，产品不能按时交货。

（2）缺乏标准操作指导，产品品质一致性不高。在生产现场指导员工操作的，只有部分机型的装配工艺，且工艺不齐全，没有指导员工作业的标准化作业书，不同操作员间的作业方式不一致，使得装配品质差异大。

（3）推式物料供货，物料流动效率低。仓库物料收发与生产需求衔接不好，采用计划式的推式供货，一旦出现计划调整或生产异常，大批物料堆积现场，物料流动性差，物流响应的速度慢，影响生产效率。

（4）缺乏系统管理模式，管理提升缓慢。生产单位的生产管理方法无章可循，提升的目标不明确，管理水平提升较慢，支持生产现场的改善效果不佳。

根据以上原因，以大型机厂上线工段CLG205型挖掘机为研究对象，运用精益生产方式的工具和方法，对生产现场进行优化和改善，解决难题。

2 运用生产线平衡的改善方法提高线平衡率

“生产线平衡”即是对生产的全部工序进行平均化，调整各作业负荷，以使各作业时间尽可能相近。在流水线生产作业中，决定生产线的作业周期的工序时间只有一个，即最长工序时间，也就是瓶颈时间。当一个流水线上各个工序的作业时间不一致时，瓶颈工序以及其他工序就会产生空闲时间，即等待。等待除了造成的无谓的工时损失外，还造成大量的工序在制品堆积，严重的还会造成生产的中止，直接影响生产效率。为解决以上问题，就必须对各工序的作业时间平均化，以使生产线能顺畅运转。

2.1 生产线平衡分析

通过生产线平衡分析，可以达到以下目的：

（1）缩短每道工序的作业时间，提高单位时间的产量；

（2）减少工序之间的预准备时间；

（3）消除生产线中的瓶颈、阻滞和不均衡等现象；

（4）改善制造的方法，使生产具备柔性。改善前大型机上线工段平衡分布见图1。

图1 大型机厂各工位作业时间平衡分布图

由图1数据可以看出，布线工位的作业时间最长，52.5 min，是瓶颈工位，瓶颈工位决定了此条流水线的CT。所以设法降低布线工位的时间，提高该条流水线的平衡率，对提高整条线的产能有着重要意义。

4 个工位作业时间超出T/T时间35 min，因此，该条生产线存在较大的改善空间。

2.2 线平衡改善方案的研究及应用

对生产线平衡改善时，多采用5W1H的提问技术和ECRS（即Eliminate取消，Combine合并，Rearrange重排，Simplify简化）分析原则进行作业改善。

2.2.1 对于耗时较长的工位

对于耗时较长的工位，采取的措施为：

（1）分割作业，移一部分作业至耗时较短的工序；

（2）利用新工艺、工具或机械，改善作业缩短工时；

（3）取消多余的工序、操作和动作；

（4）提高设备运行效率；

（5）增加作业人员；

（6）提高作业人员的操作效率。

2.2.2 对于耗时较短的作业

对于耗时较短的作业，可以采取的措施为：

（1）分割作业，填充到其他耗时短的工序；

（2）耗时长的工序移一部分作业过来；

（3）把耗时短的工序合并。

采用上述改善方法，对流水线进行了两次作业改善。

表1 第一次改善内容

第一次改善后各工位时间平衡分布见图2。

图2 第一次改善后的各工位作业时间平衡分布图

线平衡率有所改善，瓶颈工位仍是布线工位；仍有部分工位作业不饱和，仍有提升空间。

第二次改善内容详见表2。

表2 第二次改善内容

第二次改善后各工位时间平衡分布见图3。

图3 第二次改善后的各工位时间平衡分布图

经过两次改善，线平衡率由64.84%提升到84.4%，线平衡率比以前提升了31.7%。

班产效率由8台提升到12台，提升了50%。

3 建立作业标准化提高产出效率

线平衡分析和改善，是提高整条产线产出效率的有效工具和方法，但要保障改善的产出效率稳定，还需要通过建立作业标准化来稳定改善的绩效。只有在标准化作业稳定之后，才能确保改善的效果。任何作业在尚未制定标准之前，不可能达到真正的改进。标准化作业是持续改进的基线，同时也是保持流程稳定性的基础。

（1）标准化的作用，是把企业内的成员所积累的技术、经验，通过文件的方式来加以保存，而不会因为人员的流动，导致技术、经验的流失。如果企业在操作上没有一个统一的作业规定，就导致不同时段不同操作人员的作业方式不一样，从而影响了整体的运作效率和运作质量。有了标准化，每一项工作即使换了不同的人来操作，也不会因为不同的人，在效率与制造质量上出现太大的差异。

（2）标准化有以下四大目的：技术储备，提高效率，防止再发，教育训练。

（3）采用统一作业标准化指导文件：《标准操作单》是将操作者标准作业周期时间和标准装配顺序文件化，并标出重要步骤和位移图，见图4。

图4 标准操作单

《工作要素单》是对《标准操作单》中的关键动作步骤的解释说明，将品质控制要求、工艺要求和安全操作要求与员工的操作步骤相结合，采用图文并茂的文件方式，重点描述了关键步骤的作业要点和原因，进一步指导作业员的作业，见图5。

图5 工作要素单

标准化文件是持续改进的基础，通过对员工开展标准操作训练，CLG205型挖掘机的生产效率稳定在12台/班，同时，产品品质也得到了提高，单台产品缺陷数6/台下降到4/台，一次交检合格率≥95%。

4 建立物流拉动系统，提高物流拉动效率

物流作为连接各生产环节的纽带，物流系统的效率，间接影响到整个生产系统的效率。

推式配送是根据生产计划进行配送的物流方案，物料投放的信息，来源于预先设定的生产计划（推式配送信息图，见图6）。

图6 推式信息图

拉式配送是根据下工序物料消耗的信息，转化成物料配送信息，是一种源于客户需求的配送方式（拉式信息传递图，见图7）。

图7 拉式配送信息图

推式系统由于工序之间与仓库之间缺乏及时响应，生产物流流转不畅，导致在制品库存积累增加，大量浪费存在生产流程中，严重影响生产效率。

拉式系统由于是从后工序向前工序适时地提出物料需求的配送模式，能减少在制品的堆积，提高了生产响应，减少浪费。

将大型机厂的物料按配送频次和物料特性进行分类，A类物料为产品价值高、配送频次高、体积大的零件；B类物料为产品价值不高，可按批次配送，体积不大的零件；C类物料为产品价值低，配送频次低，体积小的零件。

由于B、C类物料，多为标准件和外协件，可按批次进行配送，故可采用看板卡拉动的方式。看板卡上记录有零件名称、图号、配送数量、容器等信息，当物料使用到约定的最小量时，操作工将物料需求的看板投递到看板收集盒，配送人员定时回收看板卡，实现物料及时配送。

对于大件A类物料，采用定置拉动的方式，配送人员按现场定置的最大、最小量实施配送，配送人员巡线时发现物料小于最小量时，即开始启动配送，达到最大量时则停止配送。用目视化的物料需求看板传递配送指令，取代以前依靠口头传递信息的方式，缩短了信息传递的和处理的时间，物料配送及时率由原45%提升至98%，物料供给变得更高效，现场在制品存量减少50%。