價值流圖在機械加工企業精益改進中的應用

陸海鷹

(上海通用汽車有限公司，上海 201206)

價值流圖在機械加工企業精益改進中的應用

陸海鷹

(上海通用汽車有限公司，上海 201206)

以某典型機械加工企業開展精益改進為例，應用價值流圖、山積圖、5S等工具，對其生產過程進行分析評估，量化目標設定，實施精益改進，最終達到提升效率、改進質量的目標。通過實例研究發現，價值流圖在機械加工企業的精益改進中可以發揮重要的作用，得到價值流圖方法能夠在機械加工企業精益改進中廣泛推廣的結論。

精益生產；機械加工；價值流圖

0 引言

20世紀初，美國福特公司的創造流水線生產模式，是現代工業生產方式的第一次騰飛，其以標準化、大批量生產來降低生產成本、提高生產效率的方法，迅速被各行業復制，奠定了美國工業霸主的地位。20世紀50年代，日本豐田公司的豐田英二和大野耐一等人，在考察了美國福特公司的大規模生產方式后，結合市場發展規律和日本的國情，經過二、三十年的努力，創造出了極具競爭力的豐田生產方式，并一舉使日本汽車工業超越美國[1]。

20世紀80年代，美國企業開始研究日本工業的制勝之道，總結了豐田的生產方式，將其命名為精益生產，并進一步完善了精益生產的理論體系。隨后精益生產迅速在美國以及全球得到推廣，通用全球制造系統(GMS)、德爾福制造系統(DMS)、福特生產方式(FPS)等均融入了精益生產的思想和方法[2]。

隨著全球一體化的推進，國內零部件企業面臨極大的挑戰和機遇。如何在這種殘酷的競爭中迎接挑戰、抓住機遇，就需要找到適合自己國情和現狀的改進方法。

1 開展這次精益活動研究的目的

C公司是國內領先的凸輪軸生產廠家，具有50多年的凸輪軸生產經驗，為國內知名的汽車廠配套，生產線裝備了一流的生產設備，近年來依托豐富的經驗和一流的生產設備，發展迅猛。盡管如此，市場競爭也不斷加劇，客戶要求產品價格不斷降低，導致利率下降；不斷出現的客戶對于質量和交付方面的抱怨；國內競爭對手在裝備提高后的窮追不舍；國際大鱷們的堵截。這些問題導致了C公司面臨嚴峻的挑戰，嚴重影響了公司的戰略發展和經濟效益。

2 現狀分析和精益改進活動的規劃

為了提高生產率、降低成本、提高產品質量、提升客戶滿意度，C公司引入了精益生產方式的重要工具——價值流圖法。通過價值流圖法系統梳理了公司的價值流，對于各生產要素進行系統分析，找出瓶頸點，通過重組和優化，制定解決方案，最終形成一套結合公司特點、可推廣的系統性方法，有效提高人員、設備、場地等資源的利用率，達到提升產品質量和公司效益的目的，為公司的戰略發展提供動力。

實現精益生產管理，最核心的理念就是消滅浪費。要消滅浪費，就必須判別企業生產中的兩個基本構成：增值和非增值活動[3]。價值流管理就是通過繪制價值流圖，進行價值流圖分析，來發現浪費及其根本原因，為消滅浪費和持續改善提供目標，這樣就可以運用各種優化方法對生產流程進行改善。在運用價值流圖的分析和改進過程中，也使用了線平衡、山積圖、7種浪費分析、5S等工具。

為了找到適合大面積推廣使用的改進方法，改進小組討論決定選用在公司內部具有代表性的A產品生產制造作為試點進行開展，并把改進目標設定為：產能提升10%；在制品庫存降低50%；生產區域面積減少20%；人員減少20%。

公司A產品生產線的布局規劃，在改進前僅考慮了設備價值最高的兩道工序之間的節拍平衡，缺少對人員以及工藝流程的仔細研究，而且存在生產流程復雜、在制品數量龐大、物流線路迂回、各工序人員班次不統一的復雜問題。

3 精益改進活動的實施

針對A產品生產的現狀，根據精益生產的價值流分析方法，制定了改進的具體步驟。

價值流圖的分析和實施過程一個循環包括6個步驟[4]：

(1)現場調研。實際測量并記錄各工序的節拍時間，統計搬運頻次與距離、班次信息、在制品數量；

(2)按照實際情況繪制價值流圖；

(3)分析價值流圖，找出瓶頸的生產要素；

(4)通過精益生產工具，分析各瓶頸的改善方法和空間，制定改善目標，繪制價值流未來圖；

(5)最終實施改善方法，并跟蹤改善結果，繪制新的價值流圖；

(6)重復第3步至第6步，持續改進。

3.1 價值流現狀圖

通過流程分析、現場調研、測量點設置、數據收集環節，繪制出價值流現狀圖，詳見圖1。

3.2 價值流分析結果

從價值流圖計算生產線的運行效率以及存在的主要問題：

(1)在制品數量龐大，生產線增值比低，導致流動資金積壓、質量問題響應慢、返工數量增加、設備問題人員問題被掩蓋等；

①在制品約12 000件；

②增值時間AT=所有加工時間之和=556.1 s

③非增值時間UT=運輸、等待和堵塞時間之和=9.074 d

④增值比=增值時間/(增值時間+非增值時間)=0.071%

(2)產能不足，每日產出約為1 600件，而且產量波動較大，每周生產7天才能滿足客戶需求；

(3)生產線節拍不平衡，線平衡率低；

線平衡率=各工位作業時間之和/(最長作業時間×工位數量)=55.7%

(4)生產人均效率低，共46人，人均效率為34.8 支/(人·天)，而且班次混亂，三班與兩班人員并存，管理困難；

(5)人員工作強度大，存在較多人工搬運與走動，某工位的最大走動距離達到10 km/班；

(6)公司場地緊張，但生產線布置松散。

3.3 改善方案策劃

改善方案的確定關鍵在于設定量化指標進行指導，并最終轉化為成本核算。改進的效果用價值的量化指標來衡量，可以清晰地被管理層所理解，并進行統一評價和獎勵；同時也能調動員工的積極性，使得精益文化得以持續。通過對A產品生產現狀的調研，提出針對性的改進設定目標。經過討論制定了以下的改進實施方案：

(1)突破瓶頸工序，滿足客戶需求。根據客戶拉動需求，計算出需求節拍時間，對于不滿足此節拍的工序需重點突破。利用標準作業組合票，詳細記錄人工操作以及設備加工的每個步驟時間，將其中的浪費消除，可以移除此工序的時間讓其他人或者工序替代，對工藝參數、刀具、工裝等進行優化，必須使得實際節拍時間低于需求節拍時間。此產品的需求節拍時間為35 s，有4道工序不能滿足，其中2道工序差距在3 s以內，通過優化后的標準化操作，輕易達到目標；鉆孔工序差距為4 s，通過刀具參數的調整，達到目標；節拍最長的拋光工序在實施了標準作業、參數優化和工裝優化等幾項措施之后，達到目標；

(2)平衡生產線節拍，規定各工序的在制品數量。精益生產的最終目標是一件流，為實現此目標，結合C公司的實際情況，分三步進行：第一步，做到12件流，在2個瓶頸工序前設置4小時在制品，以滿足最終產出(4小時是根據維修時間統計得出)；第二步，將生產線劃分為幾個小單元，在單元內實現一件流，單元間設置一定數量的超市；第三步，最終形成一件流。C公司目前產能緊張，若是一步達到一件流意味著不能滿足交貨，將造成重大損失。目前在C公司做到第一步，通過控制現場料架的數量，嚴格控制在制品數量。

(3)提高人員效率，平衡各工序班次。通過山積圖的方式，分析人工操作時間，進行重組和優化。由于是對人工操作進行分析，波動較大，建議在進行分析時利用拍攝視頻的方式，對各操作工進行10個工作循環的拍攝，再進行仔細的分析，找出最優的操作方法，找出波動的原因，并予以消除；區分增值時間、等待時間、周期性工作時間等，將其中的浪費消除，將可以合并的工序盡可能合并到一起。

(4)設備與物流布局優化。通過自動滑行線棒，改變之前人工搬運物料的物流方式，消除物流環節浪費。通過設備布局優化，減少一人多機工序的人員走動，并用標準化作業指導書，定義最優路線；大幅提高場地利用率。

4 改善方案實施與結果

通過3個價值流圖的循環改進，取得了非常顯著的成績。表1顯示的是改善前后的對比數據。

表1 精益改善前后效率對比

從以上數據可以看出：改善后生產線效率大幅提升，特別是在制品庫存減少了70%以上，遠遠超越了50%的設定目標。

根據成本核算，以上幾項成果直接帶來154.6萬的年利潤。與此同時，精益改進還帶來很多隱形的好處。通過進行員工提案的評比和獎勵機制，讓所有的員工都參與進來。在精益生產的活動中，提高了員工的技能，調動了員工的積極性，提高了員工的質量意識，加強了整個公司的凝聚力。現場的5S和TPM工作也有所改善，質量溢出風險和設備故障風險都有所降低。

5 活動實施的結論和展望

目前國內中小企業在進行生產線布局和工藝設計時，僅憑借經驗進行，而并非對于節拍平衡、人員利用率、場地利用率等量化指標進行詳細的分析和計算；而且往往策劃之后，并不進行持續改進工作，導致生產線中大量的浪費被長期忽視，嚴重影響公司的競爭力。文中通過一個實際的案例，總結了一家典型的機加工供應商運用價值流圖推行精益改進的方法和取得的成效，證明了精益生產可以給公司帶來豐厚的收益。C公司存在的問題，基本是機加工供應商的共性問題，文中結合實際經驗，針對每個問題給出了可供參考的分析工具和解決辦法，在機加工供應商中具有借鑒意義。當然，C公司精益生產之路也不是一帆風順，也遇到了許多問題，如員工抵觸、薪酬問題、計件工資改為計時工資等，這些問題在國內類似企業開展精益改進時也會碰到。如何更加有效地解決這些問題，使精益生產的先進方法能夠廣泛開展，還有待后續進行專題研究。

【1】WOMACK James P,JONES Daniel T.精益思想[M].沈希瑾,張文杰,等,譯.北京:機械工業出版社,2011.

【2】劉震，楊秀斌，王建立，等.單元化生產方式及評價方法研究[J].工業工程與管理，2009，14(6):120-123.

【3】李華增，孫小明.生產現場系統化改善的應用性研究[J].工業工程與管理，2004(2):81-86.

【4】袁溟.精益生產在某涂裝設備車間的應用[J].機械設計與制造工程，2014(7):45-49.

ApplicationofValueSteamMappinginLeanProductionofMachiningCompany

LU Haiying

(Shanghai General Motors Co.,Ltd.,Shanghai 201206,China)

The lean production movement in common machining company was described. The production process was evaluated, the quantitative target was established, and the lean movement was also actualized using value steam mapping，operating loading chart and 5S etc, so the efficiency and quality were raised. According to the example research, it is shown that value steam mapping can play an important role in machining company lean production movement, and it can be generalized successfully.

Lean production; Machining; Value steam mapping

2015-01-04

陸海鷹(1971—)，男，從事動力總成(發動機、變速箱)零件的質量開發管理工作。E-mail：haiying_lu@shanghaigm.com。