军用线束精益化生产的策划

唐 浩

(航天科工集团十院3419厂，江苏苏州，215129)

1 引言

线束是连接电器系统所有电子单元的电缆集合，起着传递电力、电信号的作用，广泛用于汽车、家电、航空、航天等诸多具有电气信号控制的领域[1]。民用线束由于批量大，规模效应显著，企业的自动化设备投入多，生产效率高。而军工企业，由于本身的多品种、小批量的生产特性，决定了军用线束目前仍以手工作业为主，生产效率低。

民用线束中的自动化生产线，也被称为刚性生产线。它使用专用设备，可实现单一品种的大批量生产，生产效率极高。但却难以满足多品种、小批量的生产需求。而柔性生产系统是一种智能型、精益型生产方式，可根据客户需求和生产环境的变化进行快速调整，从而实现一定范围内多种产品的高效生产。其核心内容是在同一自动流水线上，实现多品种产品的高效生产，从而满足产品的差异化发展。

2 公司生产模式

2.1 现状

我们航天电器股份有限公司作为军工线束领域专业设计生产厂商，承担着国家和军方全方位的线束研发生产工作。2018年，我们苏州公司共生产军用线束数万批，产品的总数量为数十万根，但平均每批仅几十根，是典型的多品种、小批量的生产企业。

从生产方式上，公司目前根据产品的不同种类，将车间先分成多个生产班组，分别是预加工、带线连接器、单头电缆、双头电缆、多头电缆和焊接电缆等；班组内部再按产品工序将生产人员分组，前后工序的传递需要人工周转，联系不紧密，存在"抛过墙"的作法。

从技术支撑上，公司目前以纸质流程卡作为生产和检验记录的载体；流程卡上标注产品每道工序作业程序、标准和主要技术参数。产品制作周转时，需要操作人员和检验人员手工填写过程参数。

再从整个军用电缆生产的总体信息流(图1)上看，公司的电缆合同先由各办事处的销售发起，经过贵阳商务，苏州技术、生产、采购、供应商直至最终组装生产，是个典型地单向推进式生产模式。整个信息流所经部门多，周期长，目前客户的电缆平均订货周期已需30天以上。

图1 电缆总体信息流

2.2 问题点

军用电缆这种销售推进式单向生产模式，虽已支撑公司生产多年，但随着公司生产规模的扩大，其存在的缺陷也越来越明显。本文主要罗列分析以下两点。

2.2.1信息流不顺

公司在信息化管理方面，已建立了ERP、PLM、OA等办公系统和电子合同评审系统，初步搭建了信息化管理平台，但信息化管理没有覆盖产品生产全过程，尤其是没有延伸到车间生产环节。使得产品生产过程中的记录目前还是手工作业，系统集成度低，难以追溯；而且产品在车间的周转处于失控状态，无法做到及时管理，更谈不上人员调配、车间产能规划。从公司的生产信息流方面讲，销售的"推进式"和生产的"拉动式"两者没有交集，没人清楚公司的月产能总量是多少，目前负荷多少，还能承接多少；这就造成销售(客户)时常反馈的问题点：我们航天电器管理混乱，交付周期完全不可控。

2.2.2人均产值低

在客户的眼里，我们航天电器是个整体；客户不会区分销售、技术和生产。目前我们的产能已经成为制约我们快速发展的一个主要瓶颈，每月、每季度都有大量订单无法按时交付。通过对2018年车间劳动生产效率的分析，我们得出2018年平均每月人均产值仅为数万元，完全不能满足我们月度千万元的产值需求。

造成产值低的根本原因在于车间的整体生产效率低。生产效率低，一方面体现在员工有效工时少，存在大量无效工时；通过调查，我们发现车间操作者需要进行大量的表单填写：有纸质流程卡的技术参数填写、考勤加班表的填写、车间看板的动态更新等；另一方面，产品的周转混乱，各个工序之间无平衡而言，存在过多地无效等待，从而导致整个产品的生产周期被拉长，单位时间的产品产出少。

3 精益化生产的策划

3.1 前期准备

公司军用线束的这种生产现状，已引起高层的极大关注。我们从2017年起开始施行的《军用高水平生产线的建设》，该方案从信息化、设计、检测和装配四大平台对我们整个军用生产进行重组。目前方案已完成信息化软件招标，在软件的技术方案中，我们已明确要求生产全过程实现信息化、自动化管控，覆盖产品的整个生产周期。对车间生产总体而言，该项目的优势在于生产全过程可控，随时自动汇报产品的进度，做到产品滚动生产；员工效率、车间产能都会动态体现，从而做到"拉动式"精益化生产。对操作者而言，将会实现无纸化、智能化生产模式，员工通过指纹识别，辅助手写输入系统进入生产准备，生产过程随时监控、留档。

2017年初，公司又推行的产品工时专案。通过工序标准工时的制定引入，将会对产品工序之间的平衡、计划排配起到积极作用，从根本上改变销售"推进式"的生产模式，促进车间效率提升，产能增长。

3.2 XX电缆策划

XX电缆是我们客户研发的"新一代列车监控系统"重要组成部分，其市场面向的是160km/h(千米/时)及以下区段的全部机车和部分200km/h区段的动车。通过销售部门的测算，预计市场总量将达到35,000套，而每套系统包含30种电缆，产品的生命周期将持续10年以上。整个电缆项目会由两家电缆厂商进行试样、供货；我们将会是其中一家。该项目是我们切入机车电缆的一个大好机会，同时该项目也便于我们对车间现有生产模式重组，进行精益化生产的尝试，从而为整个军用车间树立一个标杆线。

3.2.1生产平衡率

每套电缆由30种不同电缆构成，其中单头电缆15种，双头电缆11种，多头电缆4种。每种电缆都是以J599连接器为主头，分别有压接和焊接两种端接工艺，每种产品都是仅组装防波套，进行线束处理。

图2 XX电缆制作流程

图2就是该电缆的主要制作流程，可以涵盖所有单头电缆，双头和多头也是重复其中的端接工序。结合厂内在推行的标准工时，我们将该电缆的主要工序工时罗列如下：

表1 XX电缆工序标准工时

在我们现有的离散型、分工序的制造车间里，加上周转和物流等无效工时，这种单头电缆产品的制作周期也需8.3小时，月产能仅为20套，生产效率极低。为此我们将采用精益化生产线，首先力求生产线工艺平衡，这需要我们对产品的工序进行平均化，优化各工序的作业时间，使前后工序作业趋于一致。生产平衡率是考核车间班组平衡好坏的主要指标，其计算公式如下[2]：

生产平衡率=各工序时间之和/(CT*工序数)*100%

CT: cycle time生产节拍，就是瓶颈工序(作业时间最长的工序)的工时。

现有的生产环境里，根本没有生产平衡这种概念。我们对表1进行深入分析，其中工序1和2，自动化程度高，可以单独拉出成为预加工部分。而表1中的"线束处理"是整个电缆生产的瓶颈，不能成为流水线的一道工序，需要对其进行模块化处理，工艺改进或引入自动化设备。而表1中"剥线"到"组装连接器"，30种电缆都含有这些工序，完全可以并入一条流水线进行规模生产。为此我们先对这段精益化流水线进行生产平衡分析。流水线平衡的主要目的，通过调整人力或增加设备，来消除瓶颈工序，达到流水线整体最优的目的。通过对工序工时的对比，我们分析"焊接"是现阶段的瓶颈工序，而我们的J599连接器引入自动化焊接非常困难，目前只能通过人力增加来降低车间生产节拍，经过我们分析，可将"搪锡"纳入到"焊接"工序中，并增加两个焊接人员，此段流水线平衡率将会从28%达到77%，达到我们初步目标。流水线段的人力排配优化见表2、表3所示。

表2 XX电缆流水线段人力排配(优化前)

表3 XX电缆流水线段人力排配(优化后)

3.2.2 精益化生产

整个产品制作周期将分成四大段，半自动的预加工、精益化的流水线、模块化的线束处理和收尾的检验入库。整个生产周期里，线束处理是瓶颈工段。由于该电缆将持续10年，平均到每月将有292套的总量，是由我们在内的两家线缆厂商承接。现阶段车间每段产能分析如下：

表3 现阶段每段产能

图3 防波套自动编织机

从表3可以看出，半自动的预加工和经过优化的流水线完全可以满足30种产品的月生产所需，后阶段的收尾也可以基本满足。由于线束处理的复杂性，此段产能较低，故我们对线束处理这一工序进行模块化生产分析。若仅通过增加人力来解决，需要30人以上才能完全承接，不论是我们厂内招人培训承接，还是将此工序整体外包，因整个项目持续时间长，这都会是一个极大的人力成本和风险隐患。为此，我们将采用自动化的设备来消除生产瓶颈。通过市场调研，我们将采用48锭复合材料编织机，如图3所示。

该套全自动编织机可根据线束外径不同进行自动调节，编织出遮蔽率90%以上的编织层，满足我们的产品所需。该设备编织速率为100s/m,每天24小时编织，可编护套长度为864米，全月每台机器的最大负荷(30天满负荷)为25,920米。我们该系列电缆，每套30种产品共需编织长度为501米，这样每台机器每月可支撑52套。若我们以50%的市场占有率来核算，需3台机器，我们将这些机器集于一处，再配以操作人员，对此作为单独工段，完全可以满足生产进度。这样我们产品四大段的人力、机器都配置清楚，整条线生产节拍趋于平衡，整套产品将可实现精益化的大规模生产。现在，我们将优化后的电缆精益化生产布局图呈现如图4～6所示。

图4 XX电缆精益化生产布局的预加工

图5 XX电缆精益化生产布局的流水线

图6 XX电缆精益化生产布局的线束处理和检验

整条电缆生产线，可以满足30种产品的同时生产，月产能将达180套。整个生产线仅需17位操作者和多台机器有序组合，各段生产线建立周边库，周转可通过流水线自动或人工进行，配以信息化全自动监控，整条线的月人均产值可达到数十万元。

4 结论

我国国防事业的快速发展，带动军用线束地持续增长，也给我们航天电器带来巨大的机遇。如何在市场竞争中保持优势？本文的精益化生产策划为这种多品种、小批量军用线束的快速发展提供的一种可行的尝试。