列车制动系统阀类产品生产“透明化”管理的研究及应用

钱叶昶, 孙浩清

(北京纵横机电科技有限公司， 北京 100094)

制动系统是高速列车行驶安全的重要保障，阀类产品作为制动控制系统的关键部件，其产品生产具有多品种、小批量和订单波动大等特点，纵横公司的生产工艺流程包括了零部件机加、检测、组装、测试和包装。由于阀类产品的重要性，其产品质量、交货期和成本直接影响到纵横公司的未来发展。由于阀类产品种类众多、批量小，相比其他产品，现场“布朗运动”最明显，生产管理和现场作业人员均处于忙碌状态，但是最终的订单准时交付率可能还是很低。为了消除生产现场的“无序”运动，提高“增值”活动比例，需要将整个车间运营流程的“黑匣子”打开，打造生产运营的“透明化”环境。

车间现场管理的“透明化”，就是要将影响车间生产运营效率的各种因素实时显现化，以达到及时处理并跟踪解决的效果。透明化管理是现代企业管理的一种趋势，在某种程度上，企业管理透明化程度的高低决定了企业竞争力的高低。精益生产的标杆企业，如：丰田、博世等，在车间现场“透明化”管理方面作出了大量的投入。这些成功的企业不但将“透明化”与诚信原则纳入战略中，更将这两个关键特性融入到产品与服务、品牌与声誉之中[1]。

1 车间现场问题调研

如图1所示，车间没有明确的区域规划，作业现场摆放大量的物料和货架；没有明确的物流运营方案，各工位作业人员需要负责各自所需物料的搬运工作。车间管理方面，直观的印象是车间可视化管理不足，车间展示板，不足以持续精益日常管理，车间没有做到“自解释”的可视化程度。同时员工不能及时准确地了解到相关的业务目标指标信息。

在生产管理方面，缺乏可靠的数据支撑，影响设备综合效率OEE(Overall Equipment Effectiveness)的居多因素，如：缺料、来料质量、工艺、设备等，相互参杂，没有深入区分，并针对性的进行根本原因分析法RCA(Root Cause Analysis)分析。生产产能一直以来没有一个参照的标准，相应的计划排产、物料配送和原材料采购均没有数据可依，车间产出的波动可能会很大，原因错综复杂，难以对症下药。

图1 阀类班组生产区域(改造前)

2 “透明化”管理方案设计与实施

针对车间运营的“黑匣子”现状，实施现场的“透明化”管理，让所有问题浮出水面，是车间实现管理精益化的第一步，见图2。

图2 “透明化”改善流程

现场管理管的是现场数据，车间现场的“透明化”，其本质就是生产现场“数据”的公开化，首先需要将产能损失按影响因素进行统计分析，为“透明化”管理提供数据支撑；其次需要对产能损失进行“寻医问诊”，只有找到了问题根源原因，才可以“对症下药”；对问题的“治疗”和“开药方”的过程中，必然会涉及到与现有技术规范或管理流程相互“冲突”的地方，需要我们进行实际验证，对“药效”进行评估，如果事实证明效果明显，最后需要我们将修改后的技术规范或管理流程进行“固化”和“标准化”。

根据现场“透明化”管理的实施要点，纵横公司以阀类班组为试点，建立了车间的日常持续改进流程CIP(Continuous Improvement Process)流程，对生产现状通过“数据”来描述；针对问题分析，建立了RCA分析流程和机制，对影响生产现场的关键问题，进行根源原因分析，并采取针对性措施；CIP和RCA流程实施完善后，通过ANDON系统(一种可视化的管理工具，让人们一眼就能够看出工作的运转状况，并且在任何有异常状况时发出信号)，应用信息化手段实现数据的自动采集，确保生产数据的客观性；同时建立了现场问题的快速解决流程和机制，实现OEE的提高。

2.1 CIP流程

构建车间现场的CIP流程，第1步：需要通过对工位作业情况按写实的方式，将工位的产能及产能损失情况客观记录下来，根据前期对标杆制造企业的调研，在车间没有上MES系统之前，多采用小时产出表进行产能统计；第2步：按照固定频次(参照标杆企业，一般建议为一个月)，对工位的产能损失情况，按照E(设备故障)、Q(质量不良)、M(缺料)、P(工艺)、S(管理体系)五大类进行分析汇总，并列出OEE损失的前3项；第3步：将每月OEE损失的前3项，作为问题专项，进行RCA分析，提出问题解决方案；第4步：根据问题解决方案，就方案实施情况进行进度追踪和实施效果评估；第5步：通过实施后的效果评估，对已经达到关闭要求的问题，将实施方案进行标准化并作为日常管理的一部分进行实施。

为了对日常生产数据进行评价，首先需要建立“评价依据”。依照“纵横公司标准工时统计规则”，完成阀类产品的标准工时统计。根据标准工时，计算出理论的小时产能，作为实际产能损失的参照依据。以高度阀为例，经统计分析标准工时为：Bt=50 min，实际换算某小时的实际产出为0.8台，OEE损失可依据式(1)计算：

1-OEE=(60-N×Bt)/60×100%

(1)

式中：N为单位小时内生产产品数量，单位为件、台或套等；Bt为1个单位数量产品的标准工时，min；

根据式(1)，可得该小时内的OEE损失为：

1-(0.8×50)/60=33%

对于OEE损失的监控，可以按天、周、月的时间周期进行统计分析，对损失原因进行分类汇总。

图3 纵横阀类班组透明化改善案例

如图3所示，在没有上ANDON系统之前，阀类班组通过对生产过程“操作写实”的方式，记录每天的工位产能，下班前分析总结当天的产能损失，并对产能损失进行分类，编制OEE损失统计表，按周为周期，对OEE损失统计表进行汇总，对影响产能损失大的前几项，通过会议的形式进行讨论分析，通过问题分析工具(如：鱼骨图、RCA、8D(是福特公司处理问题的一种方法)分析等，提出问题解决方案，并通过PDCA(Plan Do Check Act)循环，对优化后的流程进行固化，并形成新的生产管理标准。

2.2 RCA分析

CIP的标准是通过RCA分析并进行改善实施的方式来实现水平的不断提高。RCA分析是整个现场“透明化”管理的最核心环节。RCA分析关注的改善点是纵横公司及各级供应商的“人、机、法、料、环”(见图4)，RCA分析有很多工具可利用，如：8D、5-WHY、交叉验证等。不论采取何种方法，RCA的问题原因均应尽可能的挖掘到供应链最下端供应商的5个加工要点：

(1)人：作业人员是否具备相应的技能要求？作业状态是否稳定？

(2)机：设备状态是否符合生产需求？设备维护保养周期是否合理？

(3)法：作业指导是否“标准化”？作业工装工具状态是否符合生产需求？

(4)料：来料是否符合质量要求？

(5)环：作业环境是否符合要求？

图4 RCA分析逻辑

以纵横阀类某个轴孔配合的“干涉”问题分析为例，首先对涉及干涉的轴径和孔径进行测量，很容易发现轴径超标，作为一般的问题分析，我们很容易下结论：来料问题，加大进货检的抽查比例。然而作为RCA分析来说，这样的结论是不符合要求的，我们还需要分析到供应链最下端供应商的“人、机、法、料、环”环节。RCA分析过程如下：

(1)按照2个不同的到货批次，从库房各抽取10个样件，进行轴径测量后发现20个样件均在设计尺寸范围内，两批次测量数的过程能力指数Cpk分别为1.22、1.18，都没有达到要求的1.33，两批一起综合后的Cpk仅为0.96。通过数据分析可知：该轴的轴径尺寸，虽然都符合要求，批次内相对稳定，但不同批次间差异较大，远没有达到Cpk≥1.33的要求，轴径的加工标准化控制能力不足，产生次品概率大。

(2)该轴到北京纵横机电科技有限公司前，在甲供应商处完成成型加工后，再到乙供应商处进行表面处理(磷化)。通知甲供应商，分别按照下列方式，各提供10个样件轴径的测量数据。

①保持操作人员(甲)不变，同一天在不同的2套(标注为1,2)设备上各生产的10个样件。

②更换操作人员(乙)，在同样设备上各生产10个样件。

将甲乙操作人员分别在设备1上生产的20个样件测量数据，计算其Cpk为0.86，将甲操作人员在设备1、2上生产的共20个样件测量数据，计算其Cpk为1.26。通过数据分析可知，供应商(甲)作业人员的个体差异较大，在设备间的性能稳定情况下，我们初步可以判定供应商的作业标准化水平不足，需要供应商及时完善作业指导、细化到动作标准、加强工艺纪律检查，后续可以再按照上述抽样方式进行整改后的效果评估。对于乙供应商的加工能力评估，同样可以按照上述方式开展。

根据上述案例看出，对于RCA分析是一个长期的、复杂的工程，完整的管理流程支撑和专业的技术团队都是必不可少的。

2.3 ANDON系统

通过增加ANDON系统达成以下目标：

(1)可视化和透明化车间现场状况；

(2)实现工位和相关人员的快速互动(例如线边库、工艺人员等)；

(3)实现装配过程中问题的分级上报机制；

(4)问题发生时第一时间发送短信给相关人员；

(5)统计各岗位响应时间及有效工作时间。

图5 ANDON显示屏布局示意图

如图5所示，阀类车间涉及到35个工位，共采用5个40寸显示屏(一体机)，每个工位共有4个ANDON按钮，分别对应生产中断的问题类型：设备、质量、缺料和工艺。ANDON系统设为5级呼叫，分别为：

班组长、工程师、部门主任、主管副总、总经理

当工位出现不可持续生产的故障时，有作业人员先自行判定“生产中断”问题分类，选择不同的问题上报按钮。通过系统设定：

第一时间，短信通知到班组长，工位三色灯同时进行提示；

当生产在10 min内，得不到恢复，系统自动短信通知到相应的工程师；

当生产在30 min内，得不到恢复，系统自动短息通知到相应的部门主任；

当生产在60 min内，得不到恢复，系统自动短信通知到相应的主管副总；

当生产在180 min内，得不到恢复，系统自动短信通知到总经理。

如表1所示，通过显示屏信息可知，工位1目前的OEE损失，主要由设备故障、来料质量不良、缺料和工艺问题所造成，除了来料质量不良问题尚未解决，其余问题均已得到解决，根据来料问题引起的停产时间(10 min<12 min<30 min)来看，目前该问题处理正处于ANDON系统呼叫的第3层级，问题信息已传达到质量部门主任。

表1 ANDON显示屏工位实时信息案例

通过ANDON系统实现“透明化”管理流程数据的自动化采集和统计分析，结合RCA分析，推动CIP标准的不断提高。同时通过ANDON系统的逐级上报机制，实现车间现场临时快速恢复生产，确保车间整体OEE水平。

3 结束语

从管理方法的角度，研究如何提高车间整体OEE水平。通过以提高车间现场“透明化”管理水平为抓手，建立起：快速发现问题→暴露问题→分析问题→解决问题→效果评估→形成标准的问题解决机制，实现以解决生产问题、消除浪费为导向，拉动生产管理体系的精益化转变。目前通过纵横阀类班组"透明化"管理项目的实施，试点工位的生产效率均实现了10%以上的提升，优化生产管理流程5条以上，通过RCA分析，对供应商的生产技术也起到了很大的推进作用。