基于價值流圖析的HS公司生產流程改進

蒙業新，趙相忠

(桂林電子科技大學 商學院,廣西 桂林 541004)

價值流是通過對當前產品基本生產過程所要求的全部活動，在價值流中，材料流、信息流并行流動，形成一系列相互銜接的活動，其使那些為服務和滿足顧客而進行的彼此銜接的工作活動成為一個可分割的整體[1]。價值流圖析分析的是從供應商到顧客的整個生產過程，其是用用一組特定的符號表示出現狀圖中的材料流和信息流，然后對關鍵的部分進行優化，通過拉動和平順化流程畫出一個價值流的“未來狀態”作為改善的目標，是價值流分析的主要工具。通過未來價值流狀態圖設計出一個精益價值流來盡量消除生產過程中的不增值活動，從而達到降低成本，加快顧客的反應速度，提升企業競爭力的目的。李軍等[2～3]用價值流圖析技術對硫化機橫梁作業進行了分析及改善，李文杰、徐克林[4]對發動機的支架流程進行了價值流圖析的精益生產研究。還有相關研究結果表明，價值流圖技術是企業實施精益制造的有力工具。

本文以價值流圖析作為分析工具，針對特定顧客的需求，以HS公司的核心產品曲軸齒輪的制造流程為案例分析對象，識別生產流程，理清各流程之間關系并繪制現狀圖，在流程控制中的適當地方引入連續流和看板拉動系統，建立一個涵蓋公司核心產品的生產流程的“未來狀態”模型圖，依此制定相應的工作計劃，從而達到縮短產品加工周期、降低成本和提高企業經濟效益的最終目的。

1 價值流圖析技術

1985年，波特在《競爭優勢》一書中提出了價值鏈的概念，并在近30年的時間里獲得了很大的發展。價值鏈觀點是把價值鏈看成是一些群體共同工作的一系列工藝過程，以某種方式不斷的創新，為顧客創造價值。而價值流是指從開始到結束的一組連續的活動，這些活動共同對顧客產生價值。顧客可能是最終的外部顧客，或者是內部的價值流使用者。價值流比波特的價值鏈的范圍要小，波特的價值鏈涉及整個企業，而價值流只涉及滿足特定類型顧客的一系列活動。

本文應用價值流圖析技術分析曲軸齒輪制造過程中的價值流，將現場觀察到的生產流中物料和信息的流動情況用簡圖描繪下來，對其進行分析，找出低生產率的原因，并應用精益理論提出改進策略，繪制價值流未來狀態圖，然后對制造過程實施系統的改進。價值流現狀圖和未來狀態圖是相互轉變的，同時期的價值流未來狀態圖是現狀圖的改進目標，也是下一時期價值流改進的現狀圖，以實現持續改進，應用過程如圖1所示。

圖1 價值流圖析應用過程

2 HS公司生產流程分析與價值流現狀圖

HS公司是某央企集團公司所屬軍工企業，有40多年的歷史。40多年來為船用甲板機械制造和經濟建設作出了重要貢獻。HS公司是集研發、生產、裝配一體化的高新技術企業，肩負著為船用甲板機械制造、國防現代化提供裝配精良、性能優越的機械裝備任務。機械裝備的品質，體現了一個國家的經濟基礎和科技實力。船用甲板機械工廠的基礎管理是生產高品質機械裝備的基礎，尤其生產流程的改善更為關鍵。HS公司在以往計劃經濟的體制及人的落后思想的禁錮下，生產率低，政治色彩濃厚，這些都是國企的一些不好的特點。但在近幾年的高速發展中，這些問題有了一些改善。

本文重點分析HS公司的核心產品曲軸齒輪的生產流程的工序圖，如圖2所示。

圖2 曲軸齒輪的工序圖

該產品在生產車間工序的價值流現狀圖，如圖3所示。

圖3 曲軸齒輪在生產車間的價值流現狀圖

在圖3中，最下面凹線上的數據代表增值活動所需時間，凸線上的數據代表非增值活動所需時間，所要謀求的就是減少非增值活動時間，減少在制品庫存，降低產品周轉天數。另外，T1表示周期時間，T2表示換模時間，R表示使用率，T表示總的加工周期時間，T'表示增值時間。

從圖3曲軸齒輪產品的生產工藝流程的價值流現狀圖可以發現，存在的最大問題有：大量的庫存、幾乎間斷的工序(每道工序都有生產計劃與控制部門的生產計劃)、推動性的生產方式，以及過長的產品交付時間。由產品生產周期時間可以看出，生產該產品的產能還有很大的提升空間。

3 設計知識流的價值流未來圖

從曲軸齒輪的制造現狀可以看到，曲軸齒輪的制造過程中生產率較低，使得在制品庫存數量大，各個工序間缺少信息流通，上游工序推動下游工序生產，所以減少制品數量，縮短生產周期，使各工序做到按需生產，是改進價值流的關鍵所在。

3.1 生產節拍分析

節拍時間代表在可用工作時間內，為滿足顧客的需求，生產一件成品所需要的時間。可用工作時間不含設備故障時間、換模時間，或者生產廢品的時間。節拍時間根據客戶的需求及整條價值流可用的工作時間來計算，具體的就是可用工作時間除以該時間內顧客需要的數量。HS公司按照每天每班7 h工作制，一共420 min，用其減去非工作時間。經選取該公司車間15名員工，分別對他們進行每天每班7 h內休息時間(包括工人上衛生間、喝水、休息以及機床預熱時間等)進行統計，取正態分布值，大約是工作時間內休息時間為40 min。根據顧客平均每天需求量15件，則曲軸齒輪節拍時間=(420-40)/15=26 min。

3.2 引入連續流

引入連續流的條件是有一系列的工序的節拍時間相同或相近，或者兩個工序之間的工藝相近，都可以考慮引入連續流。曲軸齒輪當前的生產周期時間，如表1所示。

表1 當前節拍時間平衡表

由表1中可以看到，數控車和制齒工序是生產流程中的瓶頸工序，生產周期時間大于整個流程的節拍時間，因此，影響了產品在生產流程中的效率。對于占用時間較大的數控車工序，經過研究得出生產周期過長的3個原因。

一是，曲軸齒輪的材料40Cr機械性能不好，加工時刀具磨損比較大，磨完刀要重新裝夾和調試，調試和磨刀時間平均為30 min，大大增加了該工序的生產時間。

二是，對加工零件的計算機程序進行編制、審查、審批后，加工程序方可用于生產，該程序審核大大增加了數控車加工的程序。

三是，用于加工曲軸的數控車故障率較高，故障維修的響應速度較慢。

根據問題分析，解決的辦法如下：

（1）完善設備維護管理規定及維修流程，建立完善的故障報警機制。

（2）固定加工程序。

（3）數控機床改用成型刀片以節約磨刀時間。

改善后的曲軸齒輪生產周期時間，如表2所示。

表2 改善后的節拍時間平衡表

3.3 引入拉動系統

曲軸齒輪的制造并不是從始至終的連續流動生產，在流水線與下游過程之間引入拉動系統，以確保生產過程在制品庫存降到最低。在原材料處和發運處各設置一個超市系統，在成檢單元與普車之間和數控車與鉗工/銑工之間，也可以設立一個類似生產均衡柜的拉動超市，在成檢和普車之間設立拉動超市，由于成檢是最后一道工序，且地位非常特殊，成檢可以從生產控制部門那邊得到顧客需求信息，由生產部門發送提取看板，成檢把生產看板放在均衡柜中，具體模式如圖4所示。

圖4 超市拉動知識系統

HS公司曲軸齒輪生產的理想狀態圖5所示。

圖5 曲軸齒輪在生產車間的價值流理想狀態

在圖5中，T1表示周期時間，T2表示換模時間，R表示使用率，T表示總的加工周期時間，T'表示增值時間。

通過分析價值流圖，可以找出生產工序流程中的不合理因素和瓶頸工序，解決造成瓶頸的原因，盡量平衡生產節拍，讓產品盡可能順暢的流動；其次，通過建立拉動超市等方式，將產品生產過程從傳統的按生產計劃的推動式，根本性的轉變成為拉動式，減少了生產中的因為過量生產、等待造成的浪費，也減少了庫存的浪費，改善前后的對比如表3所示。

表3 改善前后對比統計表

從表3看出，生產流程的增值時間沒有很大變化，但非增值時間將從當前的20.5 d減至為未來狀態的8 d，產品增值時間比例將從當前的0.63%提高到將來的1.14%，提高了1.8倍。另外，在人機使用率上，通過引入連續流和重新安排工作量，減少了流程上操作工的人數，作業人員從9人減少到8人，產量從2 654件提高到4 635件，改善效果明顯。

4 結束語

運用價值流圖析技術對HS公司的核心產品曲軸齒輪的制造流程的價值流進行了分析，在信息流、節拍等方面提出新的設計方案。新設計方案主要包括以下部分：

（1）通過引入連續流對其信息流進行分析，消除其中存在的迂回點、斷點，達到信息及時準確傳遞。

（2）找到瓶頸工序并進行優化。

（3）建立價值流拉動系統方案，降低了庫存、縮短了加工總周期時間，總周期時間由當前的20.5 d提高到8 d。案例研究結果表明，在制造過程中，價值流圖析技術能消除信息阻塞、降低庫存、形成順暢的生產流程。

[1]邁克·魯斯.價值流圖析[M].北京:人民交通出版社，l999.

[2]李 軍.應用價值流優化硫化機主軸加工過程[J].桂林電子科技大學學報，2007，27(3):243-247.

[3]李 軍，張學龍.硫化機橫梁作業價值流分析及改善[J].桂林電子科技大學學報，2008，3(28):267-272.

[4]李文杰，徐克林.基于價值流圖析的精益生產研究[J].機電設備，2009，26(227):41-44.