汽車零部件生產(chǎn)中的精益改善研究

陸邈

摘 要：蘇州B汽車零部件制造公司在保證質(zhì)量、控制成本的基礎(chǔ)上，為滿足日益增長(zhǎng)的客戶交付，在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)施了精益改善。基于價(jià)值流圖分析，利用KPI結(jié)構(gòu)樹分析方法得出關(guān)鍵的改善點(diǎn)。在精益改善實(shí)施的過(guò)程中，運(yùn)用“3-5Why”分析方法尋找浪費(fèi)根源；結(jié)合工序分析、動(dòng)作分析尋找點(diǎn)改善方案，進(jìn)而基于線平衡理論優(yōu)化價(jià)值流。經(jīng)實(shí)測(cè)比較：目標(biāo)價(jià)值流設(shè)備利用率提高11.8%，線節(jié)拍時(shí)間下降15%，生產(chǎn)力提高30%，能夠滿足現(xiàn)有市場(chǎng)需求。

關(guān)鍵詞：價(jià)值流；精益改善；汽車零部件生產(chǎn)

中圖分類號(hào)：F273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Based on quality and cost， in order to meet increasing market demand， B automotive products company located in Suzhou conducted lean improvement project in the process of production. After analyzing value stream mapping， with the method of KPI-Tree analysis， obtained the key points needed to be optimized. During the process of lean implementation， utilized“3-5 WHY”analytical tools to search for the root cause. Combined procedure analysis and action analysis， set up point improvement project and then optimized the value stream based on line balance theory. The data of practical estimation show that OEE（Overall Equipment Efficiency）of target value stream increased by 11.8% with line cycle time decreased by 15% and 30% increase in productivity， which could meet the current market demand.

Key words： value stream； lean improvement； automotive parts manufacturing

0 引 言

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程越來(lái)越快，同行業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)變得空前激烈。市場(chǎng)需求向著個(gè)性化、多元化、快速響應(yīng)的趨勢(shì)發(fā)展，市場(chǎng)也逐步由賣方市場(chǎng)向買方市場(chǎng)進(jìn)行著轉(zhuǎn)變。在汽車制造行業(yè)，以美國(guó)福特公司為代表的“大批量、少品種”的生產(chǎn)方式逐漸被日本豐田公司以“多品種、小批量”為特點(diǎn)的精益生產(chǎn)方式所取代。1990年，美國(guó)學(xué)者詹姆斯·P·沃麥科和丹尼爾·T·瓊斯在《改變世界的機(jī)器》一書中首次定義了精益生產(chǎn)[1]；經(jīng)過(guò)六年的研究，1996年出版《精益思想》，將精益生產(chǎn)上升到了理論的高度[2]；隨后，1999年布魯斯·A·漢德生和喬治·L·拉科出版了《精益企業(yè)》，將精益思想衍變成了一種全新的管理思想，標(biāo)志著精益生產(chǎn)的成熟[3]。書中概括的精益生產(chǎn)的核心思想為：通過(guò)整合企業(yè)內(nèi)部有限的資源，改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)水平，優(yōu)化物流流程，杜絕過(guò)量生產(chǎn)，消除浪費(fèi)，以最小的投入獲取最大價(jià)值的產(chǎn)出。

價(jià)值流是隨著精益生產(chǎn)的問世相繼被提出的，它是從原材料進(jìn)倉(cāng)、經(jīng)過(guò)加工成產(chǎn)品或轉(zhuǎn)變成服務(wù)、再到客戶手中所經(jīng)歷的全部活動(dòng)，其中包括了增值和不增值的部分[4]。價(jià)值流管理可以有效地識(shí)別生產(chǎn)過(guò)程中存在的浪費(fèi)，2002年美國(guó)學(xué)者Don Tapping在《價(jià)值流管理》一書中系統(tǒng)、全面地介紹了價(jià)值流管理的步驟，并詳細(xì)說(shuō)明了實(shí)施精益化的八個(gè)步驟的價(jià)值流圖析工具[5]。我國(guó)學(xué)者對(duì)價(jià)值流管理的研究才剛剛起步，楊雷、張曉鵬（2009）研究了空調(diào)生產(chǎn)中的價(jià)值流分析及其改善[6]；李軍（2008）基于價(jià)值流圖技術(shù)，進(jìn)行了胖軸生產(chǎn)線的精益改善[7]；張學(xué)龍（2012）結(jié)合了價(jià)值流管理和工序分析方法，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行了精益改善[8]。

本文將價(jià)值流分析應(yīng)用于汽車零部件制造行業(yè)進(jìn)行精益改善，原因在于現(xiàn)階段我國(guó)運(yùn)用精益生產(chǎn)的制造型企業(yè)非常多，但取得顯著成效的很少，關(guān)鍵原因是方法的不恰當(dāng)應(yīng)用，純粹地把一些方法生搬硬套于生產(chǎn)環(huán)節(jié)，而往往忽略現(xiàn)實(shí)情況的限制。另一方面，運(yùn)用價(jià)值流分析方法進(jìn)行精益改善在我國(guó)也剛剛起步，本文研究對(duì)象選取了應(yīng)用精益生產(chǎn)較為成熟并已取得顯著成效的世界500強(qiáng)企業(yè)之一，具有一定的參考性和可復(fù)制性。本文基于價(jià)值流分析，并結(jié)合“3-5why”分析、KPI結(jié)構(gòu)樹分析、工序分析、生產(chǎn)線平衡理論、PDCA思想，詳細(xì)剖析研究了企業(yè)進(jìn)行精益改善的過(guò)程及具體改善點(diǎn)，并對(duì)改善效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 目標(biāo)價(jià)值流背景

B公司是位于蘇州的一家汽車零部件制造廠商，屬于合資企業(yè)，總部位于德國(guó)。B公司主打產(chǎn)品之一是轉(zhuǎn)向角傳感器，屬于汽車底盤控制核心零部件，2012年開始建線生產(chǎn)，主要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向角傳感器的組裝工序。至2014年末，蘇州B公司生產(chǎn)有面向國(guó)內(nèi)外36家客戶共50種不同型號(hào)的產(chǎn)品，這50種同類不同型號(hào)的產(chǎn)品，組成了一條價(jià)值流，稱之為L(zhǎng)WS價(jià)值流。2013年以來(lái)，公司加強(qiáng)了對(duì)市場(chǎng)的擴(kuò)展，業(yè)務(wù)量逐步增長(zhǎng)。

現(xiàn)階段，LWS價(jià)值流共有兩條生產(chǎn)線，采用三班工作制，8h/班，每班有30min的休息時(shí)間，即標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)為22.5h/d。經(jīng)分析，公司的生產(chǎn)能力已滿足不了現(xiàn)有客戶的需求，又經(jīng)財(cái)務(wù)核算，現(xiàn)階段增加的業(yè)務(wù)量不足以投資新線，所以在保證質(zhì)量的前提下，實(shí)行精益生產(chǎn)來(lái)提高產(chǎn)量是唯一有效地解決方案。

在保證產(chǎn)品質(zhì)量并且控制成本的前提下，若要100%完成客戶需求，唯有提高現(xiàn)有生產(chǎn)線條件下的生產(chǎn)力。根據(jù)LWS價(jià)值流圖分析，結(jié)合KPI結(jié)構(gòu)樹理論，導(dǎo)出了急需改善的幾個(gè)KPI指標(biāo)，見圖1。虛線框內(nèi)的即為本研究將要進(jìn)行的改善點(diǎn)。

2 目標(biāo)價(jià)值流現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析

2.1 目標(biāo)產(chǎn)品生產(chǎn)流程

LWS產(chǎn)品組裝的零部件主要有：支架齒輪、輪轂、電路板、上蓋。其組裝流程及工位布局圖見圖2。其中，目檢工序由物料員送貨時(shí)完成。S60工站作業(yè)是鐳射二維碼，用于內(nèi)部追蹤；以及鐳射打標(biāo)，刻印相關(guān)產(chǎn)品信息。S10工站作業(yè)內(nèi)容是在支架齒輪、輪轂?zāi)Σ羺^(qū)涂油脂，并組裝齒輪和輪轂。油脂用于潤(rùn)滑和減少噪聲，齒輪和輪轂用于傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)。S20工站作業(yè)內(nèi)容是組裝電路板和上蓋，并最終壓接。上蓋，用于蓋住并把所有的零件連接到一起；電路板，用于測(cè)量和處理相關(guān)的信息。S30工站作業(yè)內(nèi)容是把整板板從母板切成每個(gè)獨(dú)立的小板，用于工位S20的組裝。S40工站作業(yè)內(nèi)容是校驗(yàn)傳感器，并測(cè)試傳感器的功能是否合格。S50工站作業(yè)內(nèi)容是扭矩測(cè)試，針規(guī)檢測(cè)，檢測(cè)產(chǎn)品的扭矩是否合格。最后，半成品將被送往噪音監(jiān)測(cè)室進(jìn)行抽檢。

2.2 問題識(shí)別

根據(jù)公司2013年6月份的數(shù)據(jù)，見圖3，現(xiàn)狀是設(shè)備利用率（Overall Equipment Efficiency，OEE）只有80.5%，相對(duì)應(yīng)的浪費(fèi)高達(dá)19.5%。其中組織浪費(fèi)8.9%，主要包括：缺人、缺料、線上培訓(xùn)、復(fù)線調(diào)試、樣件生產(chǎn)等；技術(shù)損失7.3%，主要包括：設(shè)備停機(jī)、復(fù)線調(diào)試、TMP等；換型損失2.8%，質(zhì)量損失0.5%。根據(jù)圖1導(dǎo)出的改善點(diǎn)，運(yùn)用“3-5why”提問技術(shù)，將從技術(shù)損失、組織損失、員工節(jié)拍時(shí)間、機(jī)器節(jié)拍時(shí)這幾個(gè)方面進(jìn)行精益改善。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線存在問題如下：

（1）工站S10涂油脂和預(yù)組裝報(bào)廢率過(guò)高。根據(jù)圖3顯示，技術(shù)損失達(dá)8.9%，進(jìn)一步挖掘，發(fā)現(xiàn)涂油脂失敗占技術(shù)損失的21%，見圖4。通過(guò)對(duì)表1的提問分析，發(fā)現(xiàn)輸油管結(jié)構(gòu)有問題。由于接口和拐角很多，導(dǎo)致油脂流通不暢；管道經(jīng)常變徑使得壓力變大或不穩(wěn)定，導(dǎo)致油水分離，從而堵塞輸油管針。

（2）工站S60鐳射成品碼節(jié)拍時(shí)間太長(zhǎng)。根據(jù)技術(shù)部門提供的數(shù)據(jù)，見圖5，鐳射成品碼節(jié)拍時(shí)間最高，屬于瓶頸工位，需要改善。針對(duì)于S60工位，導(dǎo)出S60工位各項(xiàng)動(dòng)作節(jié)拍時(shí)間矩陣圖，見圖6，不難發(fā)現(xiàn)，最后一項(xiàng)動(dòng)作鐳射成品碼占用時(shí)間太長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)表2的提問分析，發(fā)現(xiàn)只能通過(guò)加快設(shè)備鐳射成品碼來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)拍時(shí)間的降低。

（3）各工站讀取二維碼失敗率偏高。根據(jù)圖4顯示，技術(shù)停機(jī)中有17%來(lái)自于二維碼讀取失敗，2013年9月到11月期間，見圖7，由于二維碼讀取失敗造成的OEE損失呈上升趨勢(shì)。現(xiàn)狀是如果掃描器一次讀取失敗，需要操作員重新發(fā)出指令進(jìn)行二維碼的重新掃描讀取，直到二維碼讀取成功。而根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察得到的結(jié)果是需經(jīng)過(guò)多次掃描才能讀取成功的現(xiàn)象比較普遍。

（4）換型時(shí)間不穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察，發(fā)現(xiàn)每次換型時(shí)間相差很多，不同班次的員工換型時(shí)間也不同。每次換型，伴隨著長(zhǎng)時(shí)間的停線。換型期間，出現(xiàn)部分員工長(zhǎng)時(shí)間閑置的狀態(tài)，即換型作業(yè)每個(gè)人的工作量不均衡。

（5）生產(chǎn)過(guò)程中組織損失過(guò)高。由于組織損失的原因比較多樣且分散，沒有相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但是可以計(jì)算得出組織損失所占比重，如圖7所示，該階段組織損失所占比重為7.3%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，組織損失來(lái)自于很多方面，諸如：操作員作業(yè)熟練度不夠；換班人員沒有及時(shí)到位導(dǎo)致停線換班；每個(gè)班兩次停線進(jìn)行5S工作；清空生產(chǎn)線后進(jìn)行換班。

3 改善措施及辦法

（1）更改工站S10、S20輸油管結(jié)構(gòu)。①測(cè)量出油脂抽取泵抽取油脂時(shí)所需的最小壓力，以及油脂分離時(shí)的臨界壓力，從而確定油脂傳輸時(shí)壓力范圍；②盡量減少接頭數(shù)量，并在必須接頭處用密封圈或纏繞膜使其密封性更好，減少壓力的損失；③輸油管道口徑保持一致，減少原本因變徑帶來(lái)的壓力不穩(wěn)。

（2）加快鐳射速率。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，從紅色亮起到開始鐳射，中間大約間隔有1s的時(shí)間，用于鐳射準(zhǔn)備。而鐳射完成到綠燈亮起，間隔大約有0.5s的時(shí)間，而這部分時(shí)間是可以節(jié)省的。對(duì)此，調(diào)整鐳射工位內(nèi)部參數(shù)，使其在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中就開始進(jìn)行鐳射準(zhǔn)備，這樣等到旋轉(zhuǎn)到位后，紅燈亮起的同時(shí)可以立馬進(jìn)行鐳射動(dòng)作。同時(shí)縮短鐳射完成到旋轉(zhuǎn)歸位的時(shí)間。

（3）降低各工站二維碼讀取的失敗率。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，①掃描儀的掃描方式是one-shit，即執(zhí)行一次只掃描一次二維碼，一旦讀取不了就立即報(bào)錯(cuò)，則需要人工操作輸入重新掃描的指令。現(xiàn)將掃描儀的掃描模式調(diào)整為Phase-mode，即執(zhí)行一次任務(wù)同時(shí)掃描十次二維碼，其中只要有一個(gè)讀取成功就可以進(jìn)行接下去的動(dòng)作指令。②加強(qiáng)固定掃描儀的位置，防止在反復(fù)的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中位置、角度的移動(dòng)，并安排定期的掃描儀檢查，確保掃描儀進(jìn)行指定位置的掃描讀碼。

（4）標(biāo)準(zhǔn)化換型作業(yè)，實(shí)現(xiàn)快速換型。①標(biāo)準(zhǔn)化換型作業(yè)流程，構(gòu)建換型時(shí)間矩陣；②對(duì)員工進(jìn)行線下?lián)Q型培訓(xùn)，達(dá)到要求才準(zhǔn)許上崗；對(duì)于老員工，每個(gè)季度都要進(jìn)行線下?lián)Q型考核；③均衡換型時(shí)每個(gè)員工的工作量，避免出現(xiàn)有員工長(zhǎng)時(shí)間閑置狀態(tài)。

（5）制定新的員工手則，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程。①新員工必須符合上崗要求后才能上線工作，不熟練者只能進(jìn)行線下訓(xùn)練；②規(guī)定換班前5分鐘到達(dá)產(chǎn)線，同時(shí)在不清空線上半成品的情況下，直接換班，這樣可以省去上一班清線以及下一班鋪線的時(shí)間；③標(biāo)準(zhǔn)化各工站操作流程，將每班5S工作由兩次減少為一次。

4 精益改善效果

在每一項(xiàng)精益改善之后，從現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)表明，均取得了明顯的改善。需要說(shuō)明是：每一項(xiàng)精益改善都相對(duì)獨(dú)立，所以每組數(shù)據(jù)能否反映是由該精益改善所取得成果。其中，輸油管堵塞問題，其所占OEE損失2013年6月份的1.68%降低到2014年1月的0.31%，低于目標(biāo)值0.5%，見圖8；S60工站鐳射時(shí)間平均降低15%，圖9選取了7種不同料號(hào)改善前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；由于二維碼讀取失敗造成的OEE損失由11月份1.49%降低到目標(biāo)值0.5%以下，見圖10；而通過(guò)上述三項(xiàng)的技術(shù)改善，技術(shù)損失由原來(lái)的8.9%降低到了6.0%，見圖11。從幾個(gè)KPI指標(biāo)來(lái)看，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化換型以后，換型損失由原來(lái)的2.8%降低到了1.5%；制定了新的員工守則，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程后，組織損失由7.3%降低到1.5%；而整條LWS價(jià)值流的設(shè)備利用率由原來(lái)的80.5%上升到了90%，增幅超過(guò)10%。除此之外，線節(jié)拍時(shí)間下降15%左右，生產(chǎn)力提高30%，能滿足現(xiàn)階段客戶需求。

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