基于連續流的生產線精益改善
——以G廠A生產線為例

石曉磊,張立坤,欒世超

(中航工業綜合技術研究所生產力促進室，北京 100028)

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基于連續流的生產線精益改善
——以G廠A生產線為例

石曉磊,張立坤,欒世超

(中航工業綜合技術研究所生產力促進室，北京 100028)

為了解決G廠A生產線產能不足、生產線不平衡、操作人員加班頻繁、標準化程度差、物料管理混亂等問題，提出了基于連續流的精益改善方案。通過全流程工步級作業方法標準化、工藝優化、工序的拆分和重排、拉動補料以及物料布局調整等方法，生產周期縮短了630 min，瓶頸工序周期縮短了99 min，日均產出由原來的日均1.5臺提高到了2臺，線平衡率從原來的78.10%提高到了98.63%，并實現了在不加班的情況下按訂單準時交付。

工業工程；連續流；精益生產；生產線平衡；標準化

石曉磊,張立坤,欒世超.基于連續流的生產線精益改善[J].河北工業科技,2016,33(5):433-438.

SHI Xiaolei, ZHANG Likun, LUAN Shichao.Lean improvement of production line based on continuous flow theory[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2016,33(5):433-438.

制造企業面臨嚴峻的市場化競爭，如何準確地把握客戶，快速響應客戶需求已經成為生產系統需要考慮的問題，提高準時交付率、保證質量等綜合因素的競爭也逐漸成為市場發展的主要方向，而最大程度地實現連續流，則是降低管理難度、快速響應、降低成本的重要方法[1-4]。連續流是精益理論的核心思想之一，通過縮短等待時間、均衡各工序過程節拍、消除生產波動、實現連續生產，可縮短周期、提高產能，快速響應顧客需求[5-8]。

目前對于精益理念的應用有很多切入點，楊曉英等[9]從提高設備綜合指數出發，利用集成算法，研究了關鍵設備排程問題；石英等[10]從精益物流路線入手，對生產安全問題進行了研究；荊全忠等[11]基于價值流圖，引用均衡化等手段，解決了瓶頸設備問題；牛占文等[12]將精益思想與企業管理創新相結合，歸納總結了精益對企業創新和生產系統優化的作用[13]。

本研究以一條真實生產線為例，依據其運營現狀，運用價值流圖、作業標準化、拉動、線平衡等精益工具，對生產線及其生產保障內容進行了精益優化，并對精益改善結果進行了效果評價[12-13]。

1 生產線現狀與問題分析

1.1 生產線現狀

G廠是一家大型診斷設備的總裝、檢驗廠，其中A生產線是G廠最為重要的生產線，主要負責信號處理機柜的裝配和檢驗。隨著行業的快速發展，生產能力逐漸顯現缺口，存在著產品周轉速度過慢、等待時間過長等問題，雖然在不斷加班，卻依然不能準時交付產品。因此，亟需對A生產線進行整合和優化，實現物料、信息流的快速流動，提高效率。

A生產線的工作內容是裝配某設備的電子信號處理機柜，并將有關設備用信號線連接起來，進行初步單機測試。受多種因素影響，目前主要依靠人工作業。每個工序由若干作業工步組成，各工步之間相對獨立，但一些工步之間有相對的順序要求，如線后背板安裝須在內部裝配、線連接之后進行等。

A生產線目前共有操作人員7名，脫產工長1名，打卡時間8 h，上下午各有15 min的固定休息時間，每日早會20 min。目前主線上作業共有6個裝配工位，1個單機測試工位。另外，本線區域物料配送人員2名，按周計劃、日計劃進行所有工位物料配送。各工位均依據周計劃按照各自速度獨立完成。各工位工時統計表如表1所示。根據生產現場收集的數據和信息，繪制出A生產線現狀價值流圖和作業布局圖，如圖1和圖2所示。

表1 工時統計表(改善前)

圖2 A生產線作業布局圖Fig.2 Original production line A layout

1.2 問題分析

結合A生產線現場及交付情況，對于A生產線的主要問題表述如下。

1)訂單不能按時交付、加班較多

對客戶訂單的年產品需求進行均衡后可知，每天的需求量大約為2臺，即T/T=215 min，但目前瓶頸工序能力是287 min，與T/T對比，無法滿足客戶需求。另外，操作方法個性化程度比較高，缺乏穩定性，生產管理水平也不夠高，工序間的等待時間、工序內的非增值時間較多，晚上、周末不定期加班現象比較嚴重。

2)工序負載不均衡

由于上下游工序之間作業負載相差較大，致使快工序等待慢工序、工位間制品積壓等情況的發生較為頻繁。

(208+200+245+212+

287+222+195)/(287×7)=78.10%。

3)對工裝工具、標準件缺乏管理

各工位均統一配備全套工具及所有的標準件。由于缺乏相應管理，所有工具、非配套類標準件堆放在一起，遺失現象嚴重，互相借用比較常見，且相關責任無法明確劃分。

4)物料管理混亂，物流路線有沖突

物料部門與生產線互相獨立，成套件按照周計劃進行獨立物料配送，日常工作中缺少與生產部門的溝通和交流，物料配送不及時、物料車周轉不開等情況均有發生；而標準件則放置于每個工位工具車上，工人自由拿取。由于現有物料配送周期和生產節拍的不一致，配送工作閑忙不均；另由于所有工位的物料配送與空車回收，均在一條狹長通道內完成，配送過程十分混亂，配送距離、配送效率有待優化。

2 生產線改善方案

2.1 改善思路分析

根據A生產線存在的問題，以生產線的連續流為目標進行整流優化。在不改變現有人員條件的情況下，滿足客戶需求量使物流順暢。改善思路見圖3。

圖3 改善思路Fig.3 Thought of improvement

基于連續流思想，本案包含物流順暢和信息流2個方面。在面臨的實際問題中，要實現物流的連續，首先要保證工序的模塊化、標準化，繼而要保證工序間協調，消除工序間的工時不平衡帶來的等待，同時要保證物料的輸入能夠準確、及時；而信息流的連續，則需要生產流程中各工序的信號輸入輸出的順暢，繼而為物流的順暢奠定基礎。

A生產線的改善遵循了固化-優化的改善循環，以生產工藝標準化作為所有改善的第一步，根據現有標準方法下的實際操作情況，通過工藝的優化，減少生產準備時間，初步摸清最大生產能力的底數；通過工序重新劃分，減少工序間不平衡造成的停頓，為實現連續流奠定流程基礎；物料補貨方式和物料布局的調整，為連續流的物料保障提供了軟硬件條件。

2.2 方案實施

1)全流程工步級作業方法標準化[14]

結合產品設計要求和實際作業過程特點，對于每一工步的作業方法、檢驗方法進行了規范化和標準化。相應地對每一個工步對應的配件、標準件、工具等信息均進行了固化，形成針對全流程的工步級標準作業指導書，并對每一模塊的加工周期進行了測算。

2)優化工藝[15]

機柜裝配平均每一個裝配工位224 min>215 min(T/T)，單純依靠生產線平衡無法滿足顧客需求，須考慮工藝的優化及與物料人員的分工配合。經數據分析可知，拆包裝共計98 min，占總裝配時間的7%，且由于包裝袋的產生速度較快，尺寸較大，現場對于廢棄包裝的處理速度明顯不足，操作工位附近環境極差。考慮到與裝配人員相比，物料配送人員的工作周期相對較短，將生產線上的一部分準備性工作轉移至線下提前進行，減少線上操作工的工作量。

以“后背板組裝準備工作”工步為例，主要作業內容是將背板用近百個螺釘和墊片固定在機柜后表面，背板尺寸較大，一個包裝批次為4塊背板，配料員一次帶包裝為生產線上貨一個批次，螺釘和墊片在工具車上由工人自取。現場制品存放的生產安全和取用都受到了極大影響；且螺釘數量巨大，極易出現漏裝，反復核對消耗操作員工大量時間，效率很低。改善后，設計了背板制品物料架。物料架可容納5塊背板，拆包裝、墊片固定等工作由物料配送人員在背板上線前提前完成，置于制品架上，規定當制品剩余1個及以下時由物料員及時補充一個批次，即補滿至5塊背板；用于固定的螺釘，則由原來的在工具車上的標準件庫中自由領取不定時補貨的管理模式，轉變為根據該工步所需零件與墊片成套配送為主，輔以當出現螺釘損毀時從工具車標準件庫中領取損毀數量的模式。該工步的線上作業時間由87 min減少至27 min。

堅持工作并行化、操作簡便化的原則，通過一系列類似的改善，實現了部分工序的優化，節約了操作時間，但這也對物料人員提出了更高的要求。

3)作業能力測算和工序作業拆分[16]

依據全流程標準化、優化成果，對全流程作業內容進行了時間測算。工序負載結果如圖4所示。

圖4 改善后A生產線布局圖Fig.4 Improved production line A layout

經測算，雖然工序作業時間經并行優化后已經滿足節拍需求，但工序間負載極不平衡，需要進一步開展工序間的作業平衡。鑒于工藝要求及產品裝配檢驗特性，考慮以工步為單位，對各工位任務進行重新劃分，減少因生產線的不平衡導致的流的停頓[17]，結合工作強度，重新分配結果如表2所示。

表2 工時統計表(改善后)

(187+185+183+187+183+

188+185)/(188×7)=98.63%。

取寬放系數r=10%，瓶頸工序時間為廠C/Tmax×(1+r)=206.9min，小于T/T=215min。因此，確定生產節拍為207min，每日2臺產品外時間，由工段長自行安排安全培訓等任務。此外，依據工序劃分結果，重新為每個工位設計了工具車和物料車。將每個工位作業內容所需的工具、用量較小的標準件，收納至本工位工具車，實現行跡化管理；而須配送的物料、零件，則收納至本工位相應物料車中，其擺放高度、位置、順序，完全和裝配作業順序保持一致，實現初步“防呆”。

4)拉動式補料[18]

物料人員進行物料分揀配套時，摒棄按照周計劃按天為單位進行配送的方式，設計并構建了基于裝配需求的拉動式補料方式，每個工位只留2輛料車，一輛工位使用，一輛分揀備料。將工位使用完畢的空物料車作為補貨信號，提示物料人員進行物料的供給。當生產線操作員使用完該工位物料車后，將該空物料車補貨信號棍立起，由物料員將已經配料完畢的同款物料車補充至該工位，同時對空物料車進行回收和配料，保證生產的連續性。而對于工位工具車上的標準件類物料，則由物料員每日13：00～13:20進行巡檢補貨，設定最低庫存為一個工作日的需求量，最大庫存為容納盒中分格的容量上限。

5)物料布局的調整[19]

物料車配送、空物料車回收等工作均在一條狹長的過道進行，出現了2位物流員配送與回收路線屢有干涉的現象；由于調整后的分工將拆包裝等一些輔助工作交由物料員來完成，因此物料分揀配套、配送的工作強度也有所提高，物料配送對生產線需求的響應很吃力。所以考慮對物料布局進行系統性規劃，優化物流路線，以便物料分揀配送環節能夠滿足生產線節拍需求。

宏觀方面：改變物料架整體布局，由集中式庫房改變為線邊庫；補貨路線，由L型轉變為直線型，如圖4所示。微觀方面：庫房中須配送物料的擺放按照工位需求分為6列貨架，分別對應每一個工位的需求，庫房料架上每種物料的擺放順序均嚴格按照生產線裝配順序(也是物料車的物料分揀、擺放順序)，同時利用目視化等工具，制定了先進先出、最大最小庫存等規則，減少了物料員分揀物料時所花費的時間，也保證了物料庫的持續供應能力。同時將原來2名員工合作分揀的方式改為區域分工制，一位負責CA1—CA3的物料配送，另一位負責CA4—CA6部分的物料配送，在不夠寬敞的配貨空間內，分工制顯得更為有效。

3 改善效果評價

1)生產過程可控、穩定。作業方法的標準化使得生產過程更加規范化，生產管控難度大大降低，為生產線實現連續流提供了標準化基礎平臺。

2)生產能力提升。基于連續流的改善，極大減少了非增值時間，一些非主流程的內容實現了并行，更加充分地利用了現有人工資源，基本實現了按照節拍穩定生產，穩定的滿足客戶需求，達到了預想的目的。

3)工序負載均衡化。通過各工位任務的重新分配，降低了瓶頸工序的勞動強度，緩解了操作人員長期加班的疲勞，也減少了因工序時間不平衡造成的生產停滯，同時也有利于消除產品的潛在質量隱患，保證了工序間作業的連續順暢。

4)工具、標準件的管理規范化。通過對各工位作業內容的分析，確定所需工具和非配套類標準件，并通過行跡化管理固化成果，消除了工裝、工具的缺失、借用情況，保障了工序內作業的連續性。

5)物料路線明確，配送及時。基于空料車的拉動式補貨，實現了物料配送的準時性，消除了生產與配送節奏不一致的問題。料架的重新布局、物料定位和管理原則的制定，極大地降低了物料配送的工作強度，并實現了配料過程的初步“防呆”，為生產的連續性提供了后勤保障。

改善后價值流圖如圖5所示，具體定量效果評價如表3所示。

圖5 改善后價值流圖Fig.5 Improved VSM of production line

表3 量化改善效果

4 結 論

將精益思想中的連續流理論應用到G廠A生產線的現場改善中。針對A生產線的實際問題，在開展工步作業標準化的基礎上，識別工步間的串并行關系，減少線上操作時間，并通過各工位操作內容的重新調整實現生產線工序間加工時間和負載的均衡化，為生產線的流動奠定了技術基礎；同時基于“看板拉動”的思想，結合各工位的具體需求，針對物流路線、布局、補貨方式等相關內容制定了配套方案，為生產線的流動提供了物料保障。改善方案實施后生產周期縮短了630 min，瓶頸工序周期縮短了99 min，日均產出由原來的1.5臺提高到了2臺，生產線平衡率從78.10%提高到98.63%。本文的研究思路及改善成果為基于連續流思想的精益化改進提供了思路和借鑒。

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Lean improvement of production line based on continuous flow theory

SHI Xiaolei, ZHANG Likun, LUAN Shichao

(Productivity Improvement Department, AVIC China Aero-Polytechnology Establishment, Beijing 100028,China)

Lean improvement method based on continuous flow was proposed to solve the problems in the Line A Plant G, such as insufficient capacity, unbalanced loading, frequent extra hours, substandard operational approach and chaotic materials management. By the means of the way that standardization and optimization of the step of the whole process, process rearrangement, materials pull system and layout adjustment of the materials, the results show that production efficiency has been greatly improved. It found 630 min reduction in the L/T and 99 minutes in the bottleneck. Besides, the output also increased from 1.5 pieces per day to 2 pieces per day, and the production line balancing rate increased from 78.10% to 98.63%, without delay in product delivery schedule.

industrial engineering; continuous flow; lean improvement; line balancing; standardization

1008-1534(2016)05-0433-06

2015-12-09;

2016-03-19；責任編輯：張 軍

航空科學基金(2015ZG41003)

石曉磊(1989—)，男，天津人，助理工程師，碩士，主要從事基礎工業工程、精益生產方面的研究。

E-mail:sxl_2007_2008@163.com

TP273

A

10.7535/hbgykj.2016yx05013