基于价值流的硫化机装配效率改善研究

李军 李翔宇 葛辰虹

（1.桂林电子科技大学 商学院，广西 桂林 541004 ；2.桂林电子科技大学 职业技术学院，广西 北海 536000）

【摘 要】应用价值流图析技术首先确定G厂装配车间主打产品，然后对装配流程的物料、信息等进行分析，绘制出价值流现状图，并分析其中存在的问题，提出改善后的未來状态图，并根据精益思想提出改善的策略建议，结果使装配车间原三班生产改为两班，节约人员11人，员工每月休息4天；更重要的是，生产系统有效地运转起来，实现了每天产出1台产品的均衡化生产。实践表明，价值流是推行精益生产的有力工具。

【关键词】硫化机；均衡生产；价值流图析；装配效率；改善策略

【中图分类号】F273 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）04-0095-06

1 问题的提出

装配车间负责把各个车间加工好的零件与外协外购件进行组装、调试，最后拆机包裝。装配车间现有员工255人，分为钳工组、包装组、吊车组、电焊组、辅助组。装配车间现有出口主机与国内主机2条装配线。车间内工人每天工作8 h，三班倒，每班次中间的休息时间为1.5 h，没有节假日。根据目前的生产状况，发现装配车间存在的主要问题如下：①车间是按口头计划生产；②装配流程不流畅，车间堆满大量在制品；③工作过程中常常出现等待现象；④工伤事故频繁；⑤装配周期过长，很多产品都未能按时交货；⑥生产极不均衡。装配车间成为整个企业生产的瓶颈。为此，G厂专门成立了精益生产推进机构，在工业工程人员的协助下，采用价值流图析技术对装配车间存在的问题进行分析和改善。

2 装配流程价值流现状分析

2.1 确定主打产品

顾客只关心与他们有关的产品，而不是所有产品。通常，顾客决定企业的价值流[1]。由于G厂生产的产品类型有很多种，每个顾客都有其独特的要求，因此每种产品都有自己的价值流。在开始引入价值流图析技术时，不能一次性做所有产品的价值流分析，本文选出在工厂内具有代表性的产品作为改善的主打产品，该产品具有代表意义，能代表整个产品的价值流趋势。主打产品的确定方法有产品数量分析法和产品路径分析法2种。在开始进行价值流分析时，先采用简化的产品数量分析法。首先需要在横坐标上将各种产品按照产品产量由高到低的顺序排列，画出条形图。然后选出一个标志，如可以选择产品产量占总产量的20%作为改进目标价值流。下面运用简化的产品数量分析法来确定G厂装配车间装配的主打产品。G厂于2015年9月—2016年2月，计划每月完成的各规格硫化机数量柱状图如图1所示。

由图1可知，规格为LL-B1600的硫化机每月产量最高，占每个月总产量的50%以上，相对其他产品来说，占有的份额比较大，因此将规格为LL-B1600的硫化机作为G厂装配车间的主打产品，对其进行价值流分析与重点改善。

2.2 物料流分析

物料流是物料流经的每个过程，是企业内产品基本的生产过程。LL-B1600硫化机装配过程的物料流为底座→曲柄齿轮→二道齿→墙板→齿轮罩→齿轮罩→横梁→减速机→连杆→硫化室→中心机构→机械手→卸胎装置→润滑管路→动力水管路→蒸汽管路→控制管路→联动试车→拆机。

根据价值流图析技术，从发货区开始一直往回追溯到各种零部件到达装配车间，收集到相关数据资料与计算结果见表1。

每班可利用时间：每班前10 min列队开会时间与休息时间，合计有70 min为计划停工时间，则实际每班可利用生产时间为410 min。

2.3 信息流分析

G厂的顾客有国内客户与国外客户，采用订货方式组织生产。2015年9月—2016年2月，G厂与客户签订的订单见表2。

依据表2得到：①客户订货信息：客户一般提前2个月向G厂发出订货信息。②客户需求：发货的时间要求每5 d以上发一次货，每次发货的数量为1～26台，波动性较大。

G厂的销售部收到客户的订货信息后，整理成文件，发给生产部及其他各部门各一份，生产部经过总调度室对ERP产生的信息与各个车间及职能部门反馈的信息加以处理，然后在ERP系统中产生周计划，向各个车间下达生产计划命令。这时，车间调度及车间主任开始组织生产，向车间的各个班组下达每日生产计划。

由此可得，给供应商（各生产部门）与装配车间的信息：生产部每星期在ERP系统发布周生产计划。

2.4 价值流现状图

通过对物料流与信息流的数据进行收集与分析，可以对价值流现状图进行描绘 [2]，价值流现状图如图2所示。

2.5 价值流现状图存在的不合理现象分析

（1）物料流。装配过程没有连续流动起来，出现很多等待浪费现象。由图2可知，在装配过程中上道工序与下道工序之间的装配时间存在很大的差异，如墙板装配周期为30 min，而联动试车需要945 min，这使达到装配连续流动存在很大的困难。经现场观察发现，有2条装配线在装配过程中，工人工作的随意性很大，没有划分明确的作业单元，没有明确合理的分工，从而造成在工作中争抢吊车、时常双手空闲、人等待机器等现象。工人习惯以6台份作为一个装配批量，从而造成大量在制品库存，大大地延长了硫化机的装配周期。每日产出量极不均衡，很难及时响应客户的需求，无法按时交货。例如，2015年4月至12月的产出基本集中在上旬和下旬，上旬包装入库188台，比例为51%；中旬包装入库45台，比例为15%；下旬包装入库125台，比例为35%。上旬包装入库的硫化机基本是上一个月由于各种原因而不得不留到本月上旬生产完包装入库，最多的包装入库量为一天22台，最少的只有1台。

（2）信息流。信息处理不及时、不合理。从表2可知，客户要求交货的时间波动较大，2015年10月7号，客户要求交货3台，10月15号要求交货15台，8号到14号都没有要求交货，客户要求交货数量最少一天为1台，最多达26台，交货时间及数量极不均衡，这给生产造成很大的压力。正是由于交货时间的差别太大及交货数量的悬殊，使现场积压了大量的在制品。工人在面对日交货量大的情况下加班加点，抢在交货期前完成任务，工作变得非常忙碌，压力极大。在交货期不紧张的情况下，工作又变得很轻松，这种时而轻松，时而紧张的工作让员工感觉心情压抑、烦躁。从图2可知：生产部给各生产车间（供应商）的计划周期太长，每星期一次，从而造成装配车间在装配过程中常常出现供应商供应物料不足的情况。生产部为装配车间制订的生产计划过于笼统，涉及的范围太宽，使得装配车间的计划与其他部门车间的计划不一致，不能很好地组织生产，信息沟通、计划不协调，造成有计划等于没有计划。

3 提出改进方案

3.1 价值流未来图

在设计未来价值流中，设想将价值流从最终顾客到硫化机在装配车间开始组装的所有过程采用一种平滑的流动，使其尽可能地实现连续流动，即每次只生产一个单位的产品，而且立即从一个过程传递到下一道工序，中间没有任何停顿[3]。在绘制硫化机未來价值流图（如图3所示）时，主要从以下几个方面进行改善。

（1）客户需求。第一，确定客户的需求节拍，核定目前的生产节拍是否满足客户需求节拍。从上面收集到的数据分析可知，装配车间每班的有效工作时间为T=410 min，3班制，无休息日。从表2可知，客户平均每月需求量为40台，即客户需求节拍=410×3×30/40=922.5 min，装配车间的生产能力达到每月40台份以上，因此目前的装配能力可以满足客户需求。第二，确定发运过程是采用客户拉动系统还是建立成品发运仓库。根据调查，一台硫化机的价格一般高达100万～200万元，且顾客要求多样，该产品在市场上的需求很難预测，即按订单方式组织生产，因此G厂可以采用顾客拉动方式向客户发送产品。

（2）物料流。方法为引入连续流动，使生产过程流动起来，消除中间在制品库存、等待浪费现象。硫化机装配工序有18道，每道工序的装配时间极不平衡，波峰与波谷相差915 min，要达到一个流的形式，就要使物流平衡，即波峰要消除在客户节拍时间内，波谷要把它填平到客户节拍时间内。优化后，每道工序的作业时间要基本一致。在二道齿装配过程中需要2～5人，横梁装配需要2～6人，减速器、连杆装配需要2～4人，蒸气管路装配需要3～4人，这在流水线生产中，要确定每个作业单元的工作人员人数时存在困难。经过分析，在二道齿装配工序中，只有在撞二道齿的时候才需要5个工人，时间为30 min，其他时间都是只需要2个人。横梁装配过程中，在撞横梁轴的时候才需要6个人员，时间为40 min，其他时间只需要2个人。减速机装配过程中，在撞减速机轴的时候才需要4个人操作，时间为10 min，其他时间只需要2个人。在连杆装配工序中，在组装连杆的时候需要4个人，时间为50 min，其他时间只需要2个人。蒸气管路组装过程中，控制管路制作和组装到位需要4人，时间为30 min，其他时间只需要3个人。在一个流的形式中，每个工序的作业人数是不变的，因此要固定每个工序的作业人员人数。

消减波峰，本文采用直接拆分波峰工序的方法。经过调查分析，联动试车工序可拆分为联动试车1和联动试车2，联动试车1需要的时间为475 min，联动试车2需要的时间为470 min；控制管路可拆分为控制管路1和控制管路2，控制管路1需要的时间为468 min，控制管路2需要的时间为470 min；润滑管路工序可拆分为润滑管路1和润滑管路2，润滑管路1需要的时间为240 min，润滑管路2需要的时间为450 min。保证每道工序工作时间在480 min以内及接近480 min，480 min小于客户节拍时间922.5 min。

填平波谷，处于波谷的工序生产能力大于波峰工序生产能力，在一个流的生产流程里，波谷工序的操作工会出现等待现象，造成等待浪费，因此要分给波谷工序适量的工作任务，使波谷工序作业时间上升到接近480 min，达到填平波谷的效果。本文把工序底座、曲柄齿轮、二道齿轮合成为一道工序，总时间为474 min；把工序墙板、齿轮罩、横梁、减速机合成为一道工序，总时间为458 min；把工序连杆、动力水、活络模管路合成为一道工序，总时间为464 min；把工序中心机构、卸胎装置、部分润滑管路合成为一道工序，总时间为474 min。这样原来有915 min之差的各个工序变成平滑工序，每道工序的作业时间与480 min基本一致，达到优化效果。

固定每道工序的作业人员人数。由以上分析可知，每道工序的作业人员基本上是不变的，但有时需要3～4个工作人员协助，因此抽调出4名工作人员作为多能工，在整条装配线上某个工序需要工人协助时，多能工就出现在那里，而且在制定流水线生产时解决了固定操作工人难安排的问题。在撞二道齿、撞横梁轴、撞减速机轴、组装连杆、蒸气管路组装过程中，多功能工是这些工序的支持工作人员。

此外，为了减少在制品数量，需要确定缓存或超时拉动系统。

（3）信息流。为了达到均衡生产、流畅制造，需要确定客户如何订货，交货周期是多少，多大量？从表2可知，可以从3个方面改进。{1}客户信息：客户要求送货周期极不均衡，每5 d以上发一次货，每次发货的数量为1～26台，波动性非常大。在与客户签订合同的时候要与客户进行协商，要求客户每班发一次货，每次发货的数量为1台最佳。这样就能根据客户的需求做到拉动生产、使生产均衡。{2}装配车间信息：生产部向装配车间发出的计划要详细到每班的生产任务，装配车间调度室计划要详细到每班、每个班组、每位员工的工作任务，做到跟定计划，灵活修改，按时完成任务。{3}供应商信息：生产部向供应商发出的计划要与装配车间每班的计划紧密联系，做到供应商按时提供装配车间所需要的产品数量。

（4）支持改进。对于装配车间来说，要得到所希望的价值流，应对下列过程进行改进：①重新划分装配线场地，缩短零部件在车间内的移动距离，使得运作效率提高。②在车间推行“5S”活动，规划好车间内在制品的存放区，减少寻找物料与吊装物料的时间。③改善装配车间的现场管理，使装配流程更加顺畅，缩短制造周期。④安排工作人员，确定优化后的工作单元的作业人员。⑤重新制定作业时间，分两班倒，早班为7：00—4：30，其中12：00—13：30为吃饭休息时间。中班为4：30—1：30，其中5：30—6：30为吃饭时间。早班与中班的有效工作时间为8 h，即480 min。根据上面的分析，画出的未来价值流状态图如图3所示。

3.2 改善效果

装配车间硫化机价值流重组后：①做到均衡生产。改善前每过5 989 min装配完成6台硫化机，即生产1台硫化机需约998 min。改善后达到一个流的生产方式，每过480 min装配完成硫化机1台，即每班组完成1台硫化机的装配，做到均衡生产。②减少1条装配线。由于现在每班可完成1台硫化机的装配，这样不论是国内客户机还是出口机装配都不会产生干扰，因此可将原来的2条装配线合并成1条，这样可节约1条装配线。③节约了工作人员。目前，完成40台成品硫化机需要5 989+39×480=24 709 min，共51.5个工作日，即每天两班制，一条装配线每班需要员工2+2+2+3+3+3+3+3+3+3+2+2+5+4=40人，管理人员共23人，2班需要员工80人，总人数为80+23=103人。与改善前相比，节约员工114-103=11人。④改善了员工的劳动待遇。经改善后，每班的有效工作时间为480 min，员工在完成任务的情况下每月可以休息30-25.75=4 d，三班制变为两班制，取消了夜班，这样有利于员工的身心健康及企业的可持续发展。

4 方案实施

要实现未来价值流的过程，需要按以下步骤进行：①成立一个项目小组，厂长任项目的经理，装配车间主任任项目的执行经理，小组成员由装配车间、技术部、质量部、综合部相关人员组成，人数为8人为宜。②把精益生产的思想、理念、宗旨在厂内广泛宣传。③在装配车间内召开项目启动大会，大会成员由装配车间的所有员工、项目组的所有成员及各车间与职能部门的主要领导参加。④在装配车间内开展“5S”现场改善活动，把整理、整顿、清扫、清洁融入员工的日常工作行为中，使员工养成良好的习惯。⑤组织项目成员对装配车间硫化机组装流程进行价值流数据的收集、整理，讨论出改善方案。⑥重新划分装配线场地，缩短零部件在车间内的移动距离，减少吊运物料的距离。⑦项目组与生产部、销售部进行沟通，要求销售部与客户签订订单时，要与客户进行沟通协调，使客户要求的送货时间与送货量均衡化，做到每班送一次货，送货量为1台。⑧生产部与车间调度要重新制订详细的计划，生产部的计划在整个车间内要与装配车间的计划相协调。车间调度的计划要尽量详细，做到每班每组每人。⑨建立合理化建议制度，广泛地挖掘员工的智慧，使员工参与到项目中，做到全员参与。⑩建立健全培训系统，外请培训师培训一批厂内的培训师，让厂内的培训师定期对员工进行培训[4]。

5 结语

應用价值流图析技术首先对G厂的硫化机装配进行价值流分析后发现，装配流程中存在大量的浪费现象，然后按精益思想和方法进行改善，在G厂高层的大力支持下取得明显效果。实践表明，价值流图析技术是发现企业浪费现象的可视化工具，是消除企业浪费、实施精益生产的必备工具[5]。企业引进精益生产管理模式，是企业的一场变革，是一项艰巨且复杂的系统工程[6]。在这个变革的过程中，企业领导是变革的带头人，在思想认识、领导方法等方面都必须有一个很大的转变，以适应迅速变化的新形势，带领员工进一步推动精益生产项目的改革。

参 考 文 献

[1]迈克·鲁斯·舒克.价值流图析[M].北京：人民交通出版社，1999.

[2]杜宏生.企业实施精益生产过程中价值流图析方法的运用[D].天津：天津大学，2005.

[3]张群，韩良智译.价值流管理：计划，描绘及保持精益化革新的八个步骤[M].东北：东北财经大学出版社，2005.

[4]陆青丽，王俊峰.价值流在精益生产中的作用[J].汽车制造业，2003（2）.

[5]薛为超.强生公司外发加工业务流程案例[D].上海：復旦大学，2000.

[6]王秉刚.价值流图析技术[J].世界汽车，2000（7）：28-31.

[责任编辑：陈泽琦]

【基金项目】广西高等学校工业工程特色专业与课程一体化建设项目“基于价值流的硫化机装配效率改善研究（GXTSZY212）”。

【作者简介】李军，男，陕西岐山人，桂林电子科技大学商学院教授，研究方向：工业工程；李翔宇，男，陕西岐山人，桂林电子科技大学职业技术学院实验员，研究方向：电子工程；葛辰虹，女，广西桂林人，桂林电子科技大学职业技术学院图书馆员，研究方向：信息管理和信息系统。