“一個流”單元生產在某車間的應用

錢鈞 宋小寧

（安徽江淮汽車股份有限公司，合肥 230601）

“一個流”單元生產在某車間的應用

錢鈞 宋小寧

（安徽江淮汽車股份有限公司，合肥 230601）

本文簡要介紹IE的基本概念及現場IE改善的方法，并通過生產線布局優化調整的案例，詳細說明如何在生產現場推進IE，論證現場IE改善是適應市場需求，減少浪費以獲取最大利益的有效方法。

IE生產線 平衡率 U型 布局改善

引言

世界先進企業為了從根本上解決供過于求時代的批量生產方式的問題，開展了大量積極的探索和嘗試，制定了幾種對策方法：一是脫離生產線進行生產；二是小組作業計件到組；三是按產品類別不同進行獨立生產線設計，使生產更加流水化，減少停滯和搬運。這三種典型的帶有明顯精益思維理念的方法最終幫助企業解決了部分效率問題，但未從根本上改善市場服務及經營效率。

直到代表準時化柔性制造最高標準的精益生產全面推廣后，針對性對策才最終形成：一是制造當前市場需要的產量和批量，以拉動式生產完成訂單；二是精益標準作業基準下設定生產能力和生產人員配置，在此基礎上進行多能工培訓和目視管理，實現現場自律的生產運營體系；三是U形生產線布局，以靈活可移動的小型專用簡易自動化工裝設備，進行小型產品專線設置。

至此多品種、小批量生產的革新型生產方式“一個流”單元生產方式才最終形成。這一生產方式大幅壓縮了生產周期，及時準確應對客戶的需求，生產靈活性和柔性得到明顯提高，同時還使產品品質和生產效率得到明顯改進，庫存周轉、物流轉運等也得到了很好改善。

1 “一個流”單元生產概述

1.1 一個流單元生產定義

精益生產要求創造價值的各個活動流動起來，強調的是不間斷地流動，生產過程象河流中流水一樣完全暢通地流動。傳統生產方式的部門分工、批量生產等人為地阻斷了本應流動起來的價值流。精益生產將所有停滯看作是一種浪費，號召所有的員工與部門分工、批量生產進行斗爭，斗爭的工具就是“一個流”單元生產[1]。

何謂一個流（One—Piece Flow）？是指產品在生產時，每個工序只有一個半成品。“一個流”是一個物流概念，很多廠都存在“批量加工”和“批量轉移”的現象，批量有大有小，最小的單位就是“一個”了。

單元生產則是一種生產線設置方法。指生產線按照流程布局成一個完整的作業單元，作業員在單元內進行目標為“一個流”的作業。一個流是減少在制品數量的最好方法，是消除生產線浪費的良策。它的基礎是要使加工生產線像流水裝配線一樣流水化，但要犧牲非瓶頸工序設備的利用率，因此要盡量平衡生產線，以減少設備的產能損失，提高生產效率[2]。

1.2 “一個流”的內涵與文化

在一個流的生產情況下，是根據訂貨數量來確定生產量的，因此只需計算出各工序的累計加工時間即可，這個時間就是一個單元的生產計劃周期。“一個流”就意味著禁止大批量流水線作業，而要進行以“一”為單位的靈活機動的流水化作業。“一”是最小的物流單位，被視為量產的標準手段，能有效降低成本。在此基礎上，再加上拉動（Pull）物流系統和多能工管理內容，“一個流”就成為了追求完美與高水平的精益生產技術之一[2]。

“一個流”就是精益生產改革，它代表了精益生產技術改善及現場管理改善的理論和方法，其核心內容全部來自于成功“實踐”。要實現“一個流”就得去現場，立足于現場查找問題并著手改善。

1.3 “一個流”單元生產方式的特點與優點

一個流單元生產的方式縮小了生產組織的最小單位，是經歷大批量生產作業后的生產組織回歸，過類似于一個個細胞，通過多個細胞的分工組合完成了某個器官所應該具有的功能。U字形生產線布局如圖1所示。

圖1 U字形生產線布局

一個流單元生產主要具有以下特點：

（1）單元生產其產品不固定、工位專業化程度較低，可以靈活轉換生產其他產品，因此其靈活性相對較大。

（2）單元內工藝過程相對封閉，一個單元內可以按工藝順序安排為流水形式，也可以一個工位獨立完成所有工序。

（3）因為個單元生產的相對分開，其生產沒有明顯的節奏性，根據生產需要可以間斷，可以連續。

（4）由于單元生產可以獨立完成產品，因而單元之間的生產能力是不平衡的，相互之間沒有牽制，大大提高了適應多品種小批量的能力。

2 機加工生產線IE分析與改善

2.1 現狀分析

2.1.1 生產線概況

某車間一條機加工生產線，共有6道加工工序，10道工序內容，6人操作11臺機床，因第二道工序內容加工時間較長，所以采用兩臺機床（機床編號為2和3），其余工序均為一臺機床。此生產線生產節拍為152.5秒，日生產能力為180臺，隨著市場銷量的擴大，此生產線難以滿足生產需求。隨著市場競爭的加劇，該車間存在的上述問題對公司的困擾日益加劇，如何通過引入新的管理模式，擺脫目前的困境，搶先對手抓住市場機遇，成為該公司管理者關注的重點[3]。

具體人員分工與工作內容見表1人員分工明細表。

表1 人員分工明細

2.1.2 生產工藝布局

此機加工生產線采用“一字型”布局，原材料與成品分別置于生產線首尾位置，前后跨度約30M，在制品采用軌道流轉小車進行流轉，每道工序在制品40件。具體布局如圖2所示。

圖2 生產線布局

2.1.3 各工序時間測定

為保證測量數據準確，所有工序時間測定采取測5次取平均值的方法。同時考慮到此生產線多采用數控機床，為此將每道工序時間分為人員手動上料并夾緊、機床自動加工和人員手動下料等三個時間分組，以下分別簡稱為上料、加工和下料，具體時間測定見表2。

2.1.4 人員利用率計算

（1）工序內人員利用率。在一道加工工序時間內，員工創造價值的動作時間為上料和下料時間，在機床自動加工時間內多為等待，為此工序內人員利用率即員工在一個完整的操作周期內有效工作時間即上下料時間以及必要的身體移動時間所占工序周期的比例，則依托表格進行時間模擬如圖3。

表2 各工序時間測

圖3 專向彎臂工程能力標準表

以第一人為例，此工序生產節拍為165.6S，在此工序節拍內操作者加工完成第一道工序內容兩件和第二道工序內容一件，加上兩次機床間身體移動時間（一般按4S/次），所以：

工序間人員利用率=[2（第1道工序上料時間7.2S+下料時間3.4S）+（第2道工序上料時間14S+下料時間9.5S）+2次身體移動時間8S]/本工序周期165.6S=31.8%

（2）綜合人員利用率。決定一條生產線生產節拍的為最長的一道工序時間，所以綜合人員利用率即員工平均加工1件產品的有效工作時間即上下料時間以及必要的身體移動時間所占生產線生產節拍的比例，則

綜合人員利用率=平均加工1件的有效工作時間/生產線生產節拍

以第一人為例，此生產線生產節拍為152.5S，在此工序節拍內操作者加工完成第一道工序內容兩件和第二道工序內容一件，加上兩次機床間身體移動（4S/次），所以

工序間人員利用率=1/2【2（第1道工序上料時間7.2S+下料時間3.4S）+（第2道工序上料時間+下料時間）】/生產線節拍152.5S=17.28%

根據上述工序內人員利用率和綜合人員利用率的計算方法，計算出此生產線的人員利用率見表3所示。

表3 人員利用率計算

2.1.5 現狀小結

此生產線生產節拍為152.5秒，人員綜合利用率很低，多在40%以下，生產現狀與生產目標之間存在很大的差距，其原因在于生產過程中存在很多的浪費現象。主要表現在：①生產線工序之間不平衡，生產節奏不一致，從30多秒一臺到200多秒一臺。②機床利用率、人員利用率普遍較低，相當一部分僅有20%左右，大量時間處于等待和閑置。③現有線上庫存量很大，制造周期長，一般保持在500件左右，通過計算制造周期約為3天。④機床故障發生較高，部分機床故障頻發，為保證生產刺激各工序保留大量庫存。⑤物流距離很遠，從車間大門送料至毛坯區達100米，而且毛坯與成品分別置于生產線首尾位置，存在嚴重的搬運浪費。

3 現場分析與一個流改造

根據現場調查數據分析得知，J車間橫、直拉桿臂生產線為軌道式流水生產，人員分工、工序設置不合理，為了彌補瓶頸工序的不足，各工序存在大量在制品。據此本著懷疑和改進的態度去發現問題，從全局性、有效性和可行性等角度，確定針對該生產線進行單元生產改造優化是可行的，通過工序劃分優化、設備布局調整和人員重組可以解決其當前面臨的主要問題[4]。

（1）改善生產線平衡和人員利用率。因為此生產線第6人操作兩道工序內容時間為152.5S，成為此生產線的生產節拍，為消除生產瓶頸，提高生產產能，必須降低生產線節拍，同時通過提高操作人員利用率。采取措施有：①在鉆擴鉸1：10錐孔工序增加一臺鉆床（機床編號12）；②經計算和現場模擬決定此生產線可減少1個人，通過重新分配調整各操作人員工作內容。③制定計劃培養多能工，實現一人多機操作。有鑒于此，結合該生產線實際問題，確定改變該生產線管理模式，實施拉動式單元生產[5]。

（2）改善物流模式。為改善物流模式，減少在制品數量同時減少搬運浪費，采取以下措施：①為降低在制品庫存規模，同時方便于毛坯與成品搬運，取消各工序之間軌道式的物流小車，采用“一個流”的形式，如圖4所示。②實行U型布局的單元布置形式，將毛坯與成品物料置于生產線一端，將少搬運浪費。

圖4 流轉小車示意圖

（3）實行U型布局優化單元布置。改變原先“一字型”布局方式為“U型”布局，如圖5所示。由于這種生產線的流程是U字形，所以半成品的出口和入口之間距離變短，半成品都是面向通道放置的[6]。

圖5 “U型”布局示意圖

4 IE改進效果驗證

（1）生產線趨于平衡，人員利用率提高。重新調整后實行單元生產方式，通過工序內容重新分配和培養多能工的方式，生產節拍降為106S，經測定人員利用率得到很大提高，但都在人員疲勞上限75%以內，見表6。

表6 改進后人員利用率明細

（2）物流模式得到改善。經過現場IE改善，物流效率提高明顯。主要表現在：改善前采用軌道式流轉，在制品數量達到500臺，且流轉不方便；改善后取消固定軌道小車，工序間應用滑軌式“一個流”模式，在制品數量減少到200臺，且流轉方便。

（3）布局更加優化。改變“一字型”的生產布局為U型布局的單元生產后，設備之間安排緊湊，占用生產空間減少，而且流轉效率提高。應用IE手法改進前后生產效率提高，制造周期縮短，見表7。

5 結論

IE是完成精益生產方式的最佳手段與管理基礎，從系統的IE來看，精益生產是現代IE發展的最高表現。在當今這個技術飛速發展的時代，維持現狀就意味著倒退。精益求精，制造出讓客戶更滿意的物美價廉的產品和使工作更加舒適、高效是極為重要。除此調動員工積極性和創造性，基于原有設備進行自動化改造也是設備工作重要的環節[7]。

此次立足生產現場，收集生產現場、生產節拍有關的資料，從而發現生產作業時存在不經濟、不均衡和不合理的現象，通過IE手法改變了這些現象，提高機加工線生產能力，達到了預定的效果。通過此次一個流改善同時也證實了豐田生產方式中現場IE改善的巨大作用，使得我們發現問題的眼光更加銳利，認識到現場改善是永無止境的[8]。

表7 IE改進前后效果對比

[1]黃永剛.精益生產管理實戰八項修煉北京大學出版社,2006.

[2]劉勝軍.精益一個流單元生產.海天出版社,2010.

[3]朱先春.企業成長問題診斷.北京.中國工商聯合出版社,2008.

[4]周三多，蔣俊，鄒一峰.生產管理.南京.南京大學出版社, 2000.

[5]范中志、張樹武、孫義敏.基礎工業工程.機械工業出版社, 1993.

[6]張偉，吳迪.準時生產環境下工廠物流能力需求分析[J].工業工程,2012，15（2）：100-104．

[7]王派榮.豐田生產方式運作之研究研究[D].臺灣中原大學大學碩士論文,2002.

[8]秦遠建，胡繼靈，林根祥.企業戰略管理.武漢理工大學出版社,2002.

“A stream”Unit Production Applications in a Workshop

QIAN Jun,SONG Xiaoning
（Anhui Jianghuai Automobile Co.,Ltd,Hefei 230601）

Lean production is a revolutionary mode of production management and practice.It is an epoch-making milestone after Tyler's scientific management and Ford's batch-type production.The emphasis of Lean production is to found a flexible and efficient production system by application of IE.Besides introducing basic conceptions and IE improvement methods in working-yard,this article expounds how to propel IE and demonstrates IE improvement is an efficient method to match with market requirement and acquire maximum benefit by reducing waste.

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