基于精益思想对航天制造现场改善的思考

姚小卫，乔迎军，王海平，刘 飞

(山西航天清华装备有限责任公司，山西 长治 046000)

为了应对新一轮的科技革命和产业变革，国务院于2015年5月提出了《中国制造2025》规划，其中明确提出了十大重点领域，涵盖航空航天装备领域的发展规划和技术路线图。李克强总理也曾在《政府工作报告中》提出要鼓励企业开展个性化定制、柔性化生产，增品种，提品质，创品牌[1]。面对机遇和挑战，航天地面设备制造企业也积极提出了应对措施，但随着国家政策、总体市场环境的变化，航天地面设备制造型企业生产方式呈现出多品种、小批量、短周期的典型特点，生产成本居高不下，质量稳定性不高，准时化交付压力越来越大，不能适应总体发展要求。

1 精益生产的理念和应用

1.1 精益生产的理念

20世纪80年代，美国研究人员将“丰田生产方式”与TQC(全面质量管理)等管理思想结合，推出一种全新的生产模式——精益制造[2]。精益制造是一种以最大限度地减少企业生产所占用的资源和减低企业管理和运营成本为主要目标的生产方式和业绩改进策略，同时又是一种改善的理念和文化，涵盖准时化、自动化两大核心内容。

制造现场的精益改善常用方法为价值流分析(价值流是指产品通过其基本生产过程所要求的全部活动，这些活动包括给产品增加价值和不增加价值两部分，涵盖从产品原材料阶段到产品交付顾客的全过程)。通过价值流分析识别的浪费一般分为7类，分别为过量生产浪费、等待时间浪费、运输浪费、库存浪费、工艺浪费、动作浪费、缺陷产品浪费[3]。

1.2 精益制造的应用情况及效果

精益制造得到世界各地广泛推广，产生了巨大的社会价值、经济价值。2004年，美国宇航工业协会官员指出，整个军事航空航天制造行业中，“在排名前50%的供应商中有90%多制定并执行了精益制造计划，50%的航天与国防子承包商使用精益制造”。例如，洛马公司在“渐进一次性运载火箭”宇宙神5计划中，应用LAI工作流程，使得制造一枚运载火箭的时间从宇宙神2AS的48.5个月(1997年)缩短到宇宙神5的10个月(2003年)，发射价格下降了25%～50%。而英国宇航公司在实施精益制造的5年时间里，军品销售额基本保持不变，成本却节省了7亿英镑，雇员从最多时的6万人减少到了3万余人[4]。

精益制造的思想随着我国政府相关部门推广和企业自身发展的需求，国内很多企业进行了尝试和应用。精益制造思想首先在汽车行业得到了广泛推广，其他行业也有一定的应用。

部分国营非军工企业、民营企业敏锐地发现精益制造的价值，主动引入、吸收、应用精益制造思想，并在企业进行深入推广。如西安西玛电机引入精益制造思想后，产生明显的两大变化：一是管理的扁平化，管理效率得到进一步提升，如生产分厂只有1个管理者和2个辅助管理人员，其余均为生产人员；二是人员工作效率得到持续提升，在人员减少50%的情况下产值未见明显降低。

另外，精益制造思想在国内军工领域内也有一定应用。如在2002年左右，国内航空企业开始学习美国波音公司的精益制造模式(如脉动式装配线)，经过10多年的摸索研究及推广，取得了很大进步，但仍处于初步阶段[5]。国内航天企业也于2006年后进行了精益制造思想的研究、探讨工作，取得了一定的成效。如南京某航天制造企业已经将精益制造思想融入到某产品智能装配生产线中。

1.3 精益制造与先进制造的关系

先进制造系统的趋势可以用“六化”简要描述，即制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化[6]。其中，精益制造模式因其高效集成、降低成本、保证质量、准时交付的典型特点，成为先进制造系统的主要技术方法之一。同时，无论企业性质、规模、经营状况、发展水平，机械制造行业普遍推行精益制造模式。因为只有管理流程、总体规划、技术方案是精益的、经济的、高效的，后续的数字化、信息化、智能化才能发挥最大价值。所以，精益制造是未来数字化、信息化、智能化的基础之一。

2 航天地面设备制造现场的特点

2.1 航天地面设备制造现场问题

航天地面设备企业相对精益制造模式，制造现场存在诸多问题，具体表现为：1)生产模式为多品种、小批量、短周期的研制、批产混线生产，生产效率低；2)按产品类型设立车间、工段，而生产设备往往采用机群式布局，物流浪费严重；3)生产能力明显不够，为保证交货期，生产班组多采用延长工作时间方式等方法提高生产能力；4)由于生产计划调整，生产中频繁换产，生产准备调整时间长，设备的加工效率普遍不高，基于传统的人工生产组织与管理也不能适应快节奏的多品种变批量的生产模式；5)生产一线操作人员、生产辅助相关人员常年加班加点，劳动强度大，工作积极性不高。

2.2 航天地面设备制造现场的特殊性

航天产品价值大，结构复杂，技术难度大，航天地面设备也不例外。为了保证航天产品质量的万无一失，航天系统经过多年摸索形成了独有的质量保证体系，在生产现场相关的有三检制(首检、互检、专检)、用户监督制度、首件鉴定制度等。这些质量保证制度的实施，确保了航天产品的质量[7]。

2.3 航天地面设备制造现场急需改善的迫切性

随着国家战略的推进，民用行业、民营企业也将参与传统军品市场的竞争中。而民用行业、民营企业管理制度灵活、市场化意识强，这就使航天地面设备制造企业无论在订单履约能力，还是在生产效率、生产成本控制等方面，都感受到了较大压力，迫使企业在现有条件的基础上，寻找提高生产效率、降低生产成本、确保准时交付的办法。

3 航天地面设备制造现场重点改善要素

航天地面设备制造现场的生产要素包括劳动者(工人、技术人员、管理人员和服务人员)、劳动资料(厂房、机器、工艺装备、工具、能源)、劳动对象(原材料、毛坯、在制品、零部件和产品)和信息(技术资料、图样、市场信息、计划、统计资料、工作指令)等[8]。要提高制造现场的管理水平，必须识别生产现场重点改善要素。参照航天质量管理模式，航天地面设备制造现场的主要要素可分为人(工人和管理人员)、机(设备、工具、工位器具)、料(原材料)、法(加工、检测方法)、环(环境)、测(测量)等。制造现场通过科学的管理方法对上述要素进行合理有效地计划、组织、协调、控制和检测，使其处于良好的结合状态，以实现品质、生产、成本、设备、安全、人事、环境等管理目标。

4 航天地面设备制造现场改善方向及措施

按照精益制造思想，航天地面设备制造现场的主要要素可以进行改善，也就是通过价值流分析方法识别七大浪费，消除或减少、控制浪费，以提高设备利用率、人员工作效率和物料周转率来实现提升产能，降低成本。航天地面设备制造现场的精益改善分析见表1。

表1 航天地面设备制造现场的精益改善分析表

参照分析，制造现场的主要要素的改善措施如下。

4.1 人的改善

针对现场人员，总体改善思想就是“一人多能+标准作业”。受产品特点、作业计划影响，现场的生产过程中瓶颈工序总是不断变化的，这就要求生产人员、管理人员的岗位可以随时调整。同时，在生产作业中，操作岗位推行标准作业和作业指导书，规范动作，减少动作浪费和操作失误。

4.2 机的改善

针对现场设备，一是依据现有的生产任务、产品类型、工艺流程、生产设备，重新进行优化布局，如U型布局、一线流、生产单元等。优化布局的原则为：1)设计工序、工步间物流距离最短、动作最少；2)适当增加物流、工位器具，提高物流效率。二是加强设备维护、管理，推行TPM(全员生产维修)管理，通过设备日常点检、保养消除故障隐患，减少设备故障对生产的影响。

4.3 料的改善

制造现场的料包含产品毛坯(成品)、刀具、工具、量具、工装等各种物品，而将这些物体组合并高效运行起来就是管理和物流。首先，现场物料管理人员必须严格按生产计划、工艺规程准备物料，遵循适当库存、先进先出的原则；同时，做好现场物料区域规划，保证现场取用物流距离最短；最后，改进传统的物料领取制习惯，推行保障员配送制度，减少生产操作人员停机时间，提高设备利用率。

4.4 法的改善

法的改善含工艺路线调整、加工方法优化、标准化作业等，其中加工方法优化中推进快速换产理念，可有效提高生产效率。快速换产是解决多品种、变批量、随时变化产品的有效方法，其中的典型应用技术为零点定位技术。在机械加工中，工件的加工时间一般分为加工时间和辅助时间(换刀具、换夹具、换产品等)[9]。为减少机械加工中工装、夹具等更换的辅助时间，实现工装夹具与机床之间的快速定位和夹紧，逐步发展出零点定位技术。在产品加工前，只需将零点定位系统精确地安装到机床的工作台上，这样零点定位系统中的每个定位系统的位置相对机床来说都是确定的，在安装夹具、工件，或者在编制加工程序时可以将任何一个定位系统作为基准点，这也就是所谓的“零点”，这些“零点”不会因为更换工装夹具或者更换工件而改变，具体如图1所示。

图1 零点定位系统应用示意图

4.5 环的改善

环的改善措施为推进制造现场的6S工作(整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全)。6S工作的核心为定置和目视化，核心环节为整理、整顿和清扫[10]。制造现场的6S工作改善，可以明显提升企业形象，改进员工工作感受，提高工作效率。同时，6S工作也是规范制造现场管理的基础。

4.6 测的改善

测的改善措施为3条：一是做好检测工位的布局优化，做到产品物流距离最短。比如将计量检测仪器布置到生产单元、生产线；二是设计专用的检测工装，缩短检测辅助时间；三是应用在线测量技术，实现数据的在线分析和共享，提高检测效率。

4.7 其他要素的改善

制造现场的信息涵盖人的信息、物的信息、生产信息等。这些信息与精益制造在军工企业的实施过程中相辅相成，使军工制造业的基础能力得到了提高。制造数字化推行的DNC、SAP、MES等信息化系统能客观、真实反映现场的信息流动。精益制造追求的是消灭生产中各环节上的一切浪费，而信息技术的支持使得这一想法能够得以更快更好地实现。

5 制造现场推进精益制造的注意事项

5.1 全员参与精益制造

企业有必要把企业面临的危机、竞争形势传递到每一个岗位、每一位员工，让他们意识到改革是自身生存的需求。只有把精益制造理念融入到每个流程、每个岗位、每个员工，精益制造的价值才能最大化。

5.2 精益制造带来的管理变革

精益制造的过程势必带来管理变革，流程和职责的变化，直接效果是管理链条的缩短和工作效率的提升。

5.3 精益制造需要一定资源配置

在制造现场布局优化阶段，不可避免涉及配置物流器具、专用工装以及设备更新换代等问题。在精益制造推进中，企业需要综合策划，合理配置相关资源保障。

5.4 精益制造与智能制造相结合

在推进精益制造过程中，企业要打破传统按部就班的思维，要高标准、高起点进行总体布局、系统设计，用智能化、信息化的思路协同解决现场的问题。

6 结语

总之，精益制造模式能够适应市场快速变化，是帮助企业获得最大经济利益的一种生产模式。航天地面设备制造型企业必须结合自身特点，将精益制造思想与制造现场的方方面面进行深度融合，管理创新、持续改善、精益求精，实现企业质量提高、效率提升、成本减小，综合效益进一步提升。