基于精益生產的生產線效率提升方法研究

□王 晶

中國電子科技集團公司 第38研究所 合肥 230088

基于精益生產的生產線效率提升方法研究

□王 晶

中國電子科技集團公司 第38研究所 合肥 230088

隨著市場需求量不斷增加，某新體制雷達數字陣列模塊組件生產線出現生產能力不足問題。運用精益生產相關技術和方法，在生產現場進行優化和改善，提高了生產線產能，同時獲得了精益生產的實踐經驗。

精益生產；生產線；效率

精益生產方式是一種消除浪費、降低成本、提高效率和增強核心競爭力的生產方式[1]。自二戰結束以后，以豐田生產方式為代表的精益生產方式，帶領日本汽車工業趕上并超越了美國，取得了驕人的業績[2]。從20世紀80年代起，精益生產方式在汽車行業得到了廣泛運用，而在一些國防裝備的科研項目上則應用得不多。筆者以某新體制雷達數字陣列模塊（DAM）組件生產線為研究對象，運用精益生產方式來提高生產線的生產能力。

1 現狀分析

DAM組件是新體制雷達的心臟，是提升我國現代國防水平的重要裝備。根據戰術需求，通常一臺新體制雷達裝備幾十、成百甚至上千件DAM組件。在未來一段時間內，DAM組件的需求數量呈跳躍式遞增，依據目前市場訂單預測，到2020年，市場年需求DAM組件達10 000件以上。

DAM組件生產過程中，在鋁制殼體上要進行多層印制電路板與微波元器件的電子裝聯，實現過程非常復雜。

由于殼體空間小，電子裝聯主要依靠手工操作，而且前后工序的裝配干涉嚴重，不能進行并行作業，生產效率低。現行DAM組件生產線的生產能力難以滿足生產計劃需求，生產線通常需要延長工作時間才能完成當日的計劃任務，最終導致生產員工怨言多，生產人員流動較頻繁，增加了企業的管理難度。由產能不足問題形成的惡性循環日益凸顯，企業迫切需要提升DAM組件生產線的效率。

對DAM組件生產線進行現場調研和問題分析，造成上述狀況的主要原因如下。

（1）工序作業不均衡，生產流程不順暢。DAM組件生產線共設置12道電子裝聯工序，各工序作業負荷不均衡，最高作業時間和最低作業時間的工序時間差達10.35 min，生產線平衡率低，直接導致生產效率低，產品不能按時流轉到下道工序。

（2）缺乏標準作業指導書，產品裝焊一致性不高。生產線缺少標準化作業指導書，生產人員按照自身習慣進行生產作業，不同生產人員間的作業方式不一致，產品裝焊后存在質量差異。部分作業內容需要二次返工，導致整體作業速度放緩。

（3）推動式物料配送，物流流動效率低。配發的物料與生產現場需求不一致，采用計劃管控的推動式供貨，生產線一旦出現計劃調整或生產異常，大批物料堆積現場，物料流動性差，物流響應速度慢，影響生產線的生產效率。

針對以上原因，結合DAM組件生產線的現場實際數據及裝配工藝資料等信息，整理成生產線改善前的各項數據資料，見表1。運用精益生產方式的工具和方法，對DAM組件生產線進行優化和改善，解決生產線難題。

表1 DAM組件生產線工序數據

2 生產線平衡改善方法的應用

生產線平衡是對生產的全部工序進行平均化，調整各工序作業負荷，以使各作業時間盡可能相近。在流水線生產作業中，決定生產線作業周期的工序時間只有一個，即最長工序時間，也就是瓶頸時間。當一個流水線上各個工序的作業時間不一致時，瓶頸工序以外的工序就會產生空閑時間，即等待。等待除了造成無謂的工時損失外，還造成大量的在制品堆積，嚴重的還會造成生產線中止，直接影響生產效率[3-5]。為解決以上問題，就必須使各工序的作業時間平均化，進而使生產線能順暢運轉。

2.1 生產線平衡分析

進行生產線平衡分析，可以達到以下效果。

（1）縮短每道工序的作業時間，提高單位時間的產量。

（2）減少工序之間的預準備時間。

（3）消除生產線中的瓶頸、不均衡等現象。

（4）改善制造的方法，使生產具備柔性。

改善前的DAM組件生產線工序作業時間分布如圖1所示。

圖1改善前各工序作業時間分布

從圖1數據可以看出，工序1的作業時間為44.75 min，是整個生產線的最長作業時間，工序1是瓶頸工序，瓶頸工序決定了整條生產線的周期時間。工序2、工序7和工序11的作業時間同樣超過節拍時間（30 min），所以降縮短序1、工序2、工序7和工序11的作業時間，可提高該條生產線的平衡率，對提高整條線的產能和效率至關重要。

平衡率=各工序時間總和/（最長作業時間×總工序數）=356.5/(44.75×12)=66.39%

損失率=1-平衡率=1-66.39%=33.61%

四個工序作業時間大于節拍時間，所以DAM組件生產線存在較大的改善空間。

2.2 改善方案的研究及應用

對生產線平衡進行改善時，采用取消、合并、重排、簡化（ ECRS）原則進行作業分析[6-7]。

對于耗時較長的工序，采取的措施如下。

（1）分割作業，移一部分作業到耗時較短的工序。

（2）利用新工藝、工具或機械，改善作業，縮短工時。

（3）取消多余的工序、操作和動作。

（4）提高生產人員的操作效率。

對于耗時較短的作業，可以采取的措施如下。

（1）分割作業，填充到其它耗時短的工序。

（2）接收一部分耗時長的工序。

（3）將耗時短的工序合并。

采用上述改善方法，對流水線進行了作業改善，將瓶頸工序進行了拆分、取消和效率提升，結果見表2。

表2 DAM組件生產線平衡改善

DAM組件生產線進行了多次精益改善，利用秒表對改善后的工序進行二次測時，各工序作業時間分布如圖2所示。

平衡率=329.25/（29.3×12）=93.64%

損失率=1-93.64%=6.36%

經過精益改善，DAM組件生產線平衡率由66.39%提升到93.64%，生產線平衡率得到了極大提升，生產線產能也得到了大幅度提高。

圖2 改善后各工序作業時間分布

生產線每班增加產能=生產時間/改善后節拍的時間-生產時間/改善前節拍時間=7.5×60/30-7.5×60/44.75=4.94臺。

3 建立作業標準

經過生產線平衡分析和改善后，DAM組件生產線的產出效率得到有效提升。要保障改善后的產出效率穩定，需要建立作業標準化來維持改善的成果。標準化作業是持續改進與保持流程穩定性的基礎，任何作業在尚未制定標準之前，不可能達到真正的改進[8]。

作業標準化是將生產人員在生產過程中的作業步驟、內容、方法、注意事項及質量標準，通過文件的形式加以固化和保存，可規范生產人員的操作方法和作業順序。建立作業標準能減小生產線生產人員發生丟漏、誤裝、損壞等對生產線整體運作效率產生的影響，大大提高生產效率，同時也穩定產品質量。

制定的DAM組件裝焊作業順序與作業標準如圖3所示。將生產人員的標準作業時間和裝配順序加以規定，DAM組件裝焊過程中的質量控制要求、工藝要求和安全操作要求與生產人員的操作步驟相結合，采用圖片與文字相結合的方式，標注出作業要領、使用工具和輔助材料，能進一步指導生產線作業人員合理化作業，穩定生產線的整體產出效率。

根據DAM組件在線質檢數據統計，改善后DAM組件單條生產線效率穩定在每天15件，建立作業標準以后，裝焊后的產品質量得到了較大提高，DAM組件一次交檢合格率≥97.5%。

4 建立后補充領料方式

圖3 DAM裝焊作業順序與作業標準

物流作為連接各生產環節的紐帶，物流系統的效率間接影響到整個生產系統的效率。DAM組件生產線前期的物料供應是推動式的物流配送機制，領料信息由計劃員依據先前生產計劃觸發,工序與倉庫之間缺乏及時響應，生產物流流轉不暢，導致在制品庫存積累增加，生產流程中存在大量浪費，嚴重影響生產效率[9-10]。

DAM生產線建立的后補充領料方式如圖4所示，根據生產線物料的實際消耗情況，將物料需求轉化成物料配送信息。

圖4 DAM生產線后補充領料方式

DAM生產線物料負責人根據生產線的物料使用情況，適時發出物料需求，車間計劃員根據生產線的節拍，將物料需求分解成每日需求量，在企業資源計劃系統內觸發需要的物料信息。物流部門收到物料需求信息后，進行合理調度，將物料按每日需求量齊套、分包、配發，生產線定時、定量領取必要物料。這樣實現了物料準時化供應，解決了推式配送物料在生產線的堆積問題，提高了生產的物料管理配發效率。后工序拉動物流配送物料機制，減少了在制品的堆積，實現了生產快速響應，提高了生產效率，同時減少了浪費。

5 結束語

在完成生產線平衡、作業標準化、后補充領料機制等精益改善后，DAM組件生產線精益化水平已有顯著提升。后續將建立一套完善的精益生產點檢制度和改善成果維護機制，維持精益改善成果，確保生產線精益化水平不斷提升。經過實踐證明，精益生產提供了一套改善思路，在不過多依賴場地、人員和設備等硬件投入的前提下，使生產效率提高，產品質量提升，并降低企業成本，改善企業運行效率，為企業管理提供新的思路。

[1] 門田安弘.新豐田生產方式[M].王瑞珠，李瑩，譯.3版.保定：河北大學出版社，2008：21-37，72-84，276-336.

[2] 齊二石.生產與運作管理教程[M].北京：清華大學出版社，2006：103-124.

[3] 郭伏，張國民.工作研究在流水線平整中的應用[J].工業工程與管理，2005（ 2）：120-124.

[4] 章橋新，平恩賢，王龍.基于控制圖法的生產線平衡方法研究[J].機械制造，2011，49（ 5）：79-82.

[5] 樊迅，闞樹林，邊瀟.電抗器裝配生產線的作業分析與平衡研究[J].機械制造，2011，49（ 1）:83-86.

[6] 藺宇，郭潔.基于JIT的流水線生產效率提升方法研究［ J］.工業工程與管理，2012，17（ 3）:124-128.

[7] 陳仲愷，周炳海.基于精益理念的汽車門板生產線規劃[J].機械制造，2015，53（ 6）:53-57.

[8] 李軍，張勇.方法研究在G公司作業標準制定中的應用[J].工業工程與管理，2010，15（ 6）：137-142.

[9] 王秀梅.企業精益生產的信息化再造[J].機械制造，2010，48（ 11） ：56-58.

[10]王醒雷.精益思想在HP系列磨煤機生產制造中的應用[J].裝備機械，2009（ 2）：10-15.

Asthemarket demand continuestoincrease,production under-capacity appeared in theproduction line for a new systemof radar digital array module.Correlation techniques and methods of lean production wereused tooptimizeand improvetheproduction sitetoboost theproductivecapacity of theproduction linewhile practical experienceof lean production wasachieved.

Lean Production ；Production Line ；Efficiency

TH162

A

1672-0555（2017）03-025-05

2017年2月

王晶（1976—），男，本科，高級工程師，主要從事雷達產品加工工藝研究與精益生產管理工作

（編輯：小 前）