基于全生命周期的整车制造效率提升策略

□ 孙亦炯

上海汽车集团股份有限公司乘用车公司 上海 201804

1 研究背景

汽车作为我国新型支柱产业,对经济发展具有较大推动作用。汽车制造成本控制是汽车企业提高市场竞争力和利润的重要手段,其中,人力成本主要采用单车生产工时和人均产量指标来衡量。对汽车企业制造系统进行改进,提高生产效率,具有重要意义。以往的研究多注重于现场效率提高[1],笔者基于整车生命周期的多个阶段对整车制造效率进行分析,统筹考虑产品的全生命周期,从多个维度共同提升整车制造效率,缩短整车生产工时[2]。通过某企业实践表明,应用基于全生命周期的整车制造效率提升策略,能够有效提高生产效率,这一研究结果可以为汽车企业提高生产效率提供参考。

2 整车制造效率影响因素

单车生产工时由三部分组成:增值工时、非增值工时、损失工时,如图1所示。精益产品设计可以缩短增值工时,精益规划可以缩短非增值工时,现场管理指标体系和工具方法可以保证持续实施改善,提升饱和度与线平衡,同时缩短生产线开动等损失工时,三者共同作用,能够提升整车制造效率[3]。

▲图1 单车生产工时

通过对单车生产工时进行分析,得到产品各阶段整车制造效率的影响因素,见表1。

表1 整车制造效率影响因素

由以上分析可见,整车制造效率提升,需从产品设计阶段开始关注,众多汽车企业并未过多关注产品设计与工艺规划,仅从现场改善入手,往往达不到应有的效果。

3 产品设计优化方法

最好的产品是没有零件的产品,这是产品设计的最高境界,表明用户关心的是产品的功能和质量,而非产品的内部结构及实现形式。优良的产品设计往往可以在保证产品主体功能的前提下实现零件结构与数量的优化。产品设计环节只占产品成本关键影响因素的5%,对产品的影响却能够占到70%。产品成本关键影响因素如图2所示,可见产品全生命周期的早期阶段非常重要[4]。

在传统汽车行业中,采用增值工时作为衡量产品设计影响整车制造效率的核心指标[5]。增值工时指进 行焊接、涂胶、喷漆、安装等增值工作的操作时间。结合某企业历史项目中产品优化的成功案例,主要从零件布置优化、模块化设计、零件结构优化三个维度进行产品设计增值工时优化工作。具体优化方法与实例见表2。

▲图2 产品成本关键影响因素

表2 增值工时优化

4 工艺规划优化方法

工艺规划指对设备选型、作业流程编制、工艺实现方式等方面的综合规划[6],完善、合理的工艺规划可以保证车间高效稳定运行。常规的工艺优化方法有布局优化、路径规划、工时平衡率改进等,笔者主要从主线工时一致性与自动化两个维度进行分析。工艺规划工时优化方法见表3。

目前主流汽车生产模式为柔性化、多车型共线生产,一条生产线同时生产多个车型。不同车型的造型、尺寸、平台、工时各不相同,同车型的高低配版本、燃油车与混动车型的装配工时差异同样很大,会导致主线工时不一致,造成整车制造效率降低。

在产品更新迭代过程中,由于功能新增、客户多样化需求等,会在原有车型基础上导入新车型,导致各主线工时溢出或个别工位工时缩短,从而使工时浪费。提升各车型主线工时一致性,可以减少工时浪费。主线工时一致性优化如图3所示。

表3 工艺规划工时优化方法

▲图3 主线工时一致性优化

传统的汽车制造方式工艺复杂,工人操作不便,效率较低,并且存在操作失误带来安全隐患的风险。通过自动化手段可以有效避免以上问题,在提前设置各类参数、调试设备后,只需相关人员进行简单的操作,便可以实现整车的制造。在生产过程中出现问题时,应用自动化技术,设备可以及时报警并自行简单处理,必要时还可以切换为人工操作。如某汽车企业应用液态阻尼垫自动喷涂设备后,不仅可以减少沥青隔声垫铺设人员,而且能够避免因铺设零件带来的对人体健康的影响,一举两得。

5 现场效率优化方法

从工业工程角度出发,评价现场效率的一级指标为单车生产工时,二级指标有多个,其中增值比、工时饱和度、生产线平衡率三个二级指标最能反映实际情况。增值比是工位增值工时与总工时之比,工时饱和度指节拍时间内工位操作时间与实际节拍之比,生产线平衡率是各工位操作时间平衡状态的衡量指标。

增值比、工时饱和度、生产线平衡率并不是三个独立的指标,不能单独作为车间生产效率的考核指标[7],三个指标的综合提升才能体现出有竞争力的劳动生产率。通过综合考量这三个指标,有目标地改善其中不足之处,能够在总体上提高劳动生产率,提升整车制造效率。增值比、工时饱和度、生产线平衡率三者关系见表4。

表4 增值比、工时饱和度、生产线平衡率关系

现场浪费指生产制造过程中不产生价值的工作,工业界通用的理念是将现场浪费细分为七种,合称七大浪费。

大野耐一理论认为,减少一成的浪费,就等于增加一倍的销售额[8]。现场浪费的存在极大降低了生产效率,增加了生产成本,对整车制造效率提升有不利的影响。通过准确识别现场浪费并进行改善,可以提升整车制造效率,缩短单车生产工时[9]。

现场浪费诊断识别活动流程如图4所示,由车间改善负责人、现场工段长、班组长、精益改善小组进行不同维度诊断识别,不同参与人员的诊断识别活动条款和改进各不相同。

现场工段长、班组长对单独作业区域的现场浪费问题进行识别,并实施改进,具体内容见表5。

表5内容是基于具体操作行为的改进,即点层面的效率提升。从点层面的效率提升扩展至整体效率提升,需要使用工业工程的改进工具及方法,统计分析整体数据,从工位级、班组级、工段级上升至车间级,这是精益改善小组的工作,具体内容见表6。

▲图4 现场浪费诊断识别活动流程

表5 现场工段长、班组长诊断识别内容

表6 精益改善小组工作内容

整车制造效率提升是一项全员参与的持续改善活动,现场管理人员不仅需要在提升过程中对问题点进行跟踪与记录,做好阶段性总结,确保问题能够有效解决,而且需要不断强化自我提升意识,提高自身改善能力,并且结合持续改进过程、改善达人等相关奖励机制,辅助员工提升意识,激励员工主动提出改善建议,并协助员工达成,从而确保全员参与的效率持续提升工作有效开展,并达到预期的提升效果。

6 结束语

整车制造效率高低关乎汽车企业的市场竞争力,笔者重点分析全生命周期整车制造效率的影响因素,结合产品设计、工艺规划、工厂运营三个阶段提出切实可行的整车制造效率提升策略,有助于汽车企业更好地实施效率改善,提升企业竞争力。