基于精益手法的石油鉆機生產方案試點

劉國榮 顏勇清 黃強 周軍 郭長偉

摘要：在制造業發展進程中，精益生產從普通的生產管理觀念經過不斷實踐最終升華為新一代的管理哲學直至被成熟應用于汽車、航空、電子產品、醫療衛生等行業，而在以重型鋼構鉚焊加工為主的石油鉆機行業，該生產方法仍處于初期探索階段。結合X公司鉆機生產現狀，綜合現代先進制造模式剖析了鉆機生產可持續改善點，運用精益原理及其改善手法制定了具體實施方案，預期目標為擺脫現階段生產舊貌，使鉆機鉚焊加工生產由粗放型向集約型過渡，最終實現企業與員工雙贏目標。

關鍵詞：精益生產;鉚焊;石油鉆機;鉆機生產;持續改善

0 前言

石油鉆機作為石油機械的核心配套件，是石油機械重要裝備變革之一，截止目前，國內各大石油機械制造公司雖然在鉆機制造工藝研發上取得了巨大進步，但從企業生產現場管理目標角度來看，鉆機部件的生產效率仍有較大的提升空間。以非標定制銷售為主要特征的石油鉆機產品加大了產品持續改進措施推行的阻力。運用精益化管理方法已成為當今企業與員工獲取最大價值的利劍[1]。據調查，以鋼結構焊接加工為主的石油鉆機制造業目前仍以傳統生產模式、粗放管理為主。鑒于此，文中根據X公司鉆機各部件結構特征、加工工藝先后順序、原材料供給路線、設備加工能力、生產平面布局等幾個方面對石油鉆機鉚焊部件進行歸類匯總，從“人、機、料、法、環”五大質量管理要素初步制訂了生產作業流程精益化方案，使X公司在現有生產基礎上最大限度地消除精益“七大浪費”中相對較為突出的“等待浪費”“搬運浪費”“動作浪費”“加工本身浪費”“不良品浪費”，最終實現短交期、低成本、高質量[2-3]生產目標。

1 X公司鉆機部件生產現狀分析[4]

X公司鉆機部件生產片區焊接機器人、大噸位油壓機等重要設備位置已固定，且承制鉆機產品制作的區域亦生產其他鋼結構產品，因此在精益改進過程中暫時對重要設備不作重新布局以規避大面積改革帶來的風險。

物料轉運路線如圖1所示。X公司下料工位距離與鉚裝焊接工位相隔較遠，所有原材料供給均通過電動平車或汽車轉運至進料口，再經天車二次吊裝至生產車間細分的鉚接工位。

鉆機部件中焊接矩形梁數量較少，結構單一，但在施工過程中需借助天車頻繁翻身作業，為使焊縫表面成形平滑光潔，需投入較多人力進行打磨。鉆機產品中大部件、小部件在相同工位完成鉚、焊、校、磨作業，整體生產現場凌亂，給原材料配送路線及成品轉運路線制造了障礙。另外，目前生產狀況無法根據產品施工難易程度精確配置人力導致產品制造過程中質量問題頻繁，返工返修時間耗費較多。

基于上述現狀問題，文中通過總結鉆機各部件產品特性，運用精益改善手法中的“5W1H”方法制訂了消除浪費的改善措施及其推行計劃。

2 基于生產現狀的精益改善措施[5]

鉆機各部件的生產均圍繞“鉚接→焊接→校正→清理→探傷→轉機加→二次鉚焊→防腐”流程展開。各部件結構體積大小分明，結構形式復雜程度兩極分化嚴重，呈“小部件種類繁多但結構形式簡單，大部件數量較少但結構形式單一”的特征。上述設計特征及工藝流程為生產可持續改善創造了便利條件。文中圍繞X公司已固化的工時分配原則、設備安裝位置、新工藝流程、人力資源配置，通過生產平面布局、行為動作改善、工藝路線優化，制訂了改善方案。

2.1 消除動作浪費、等待浪費措施

鉆機精益生產方案通過增加結構件鉚接工裝夾具、擴大自動焊與半自動焊機械化施工覆蓋面，在現有工藝基礎上改善產品焊縫外觀成形，減少焊縫表面打磨工作量。鉆機所有鉚焊部件如圖2所示，除大拼工序外，其余各工序制造工藝在原基礎上按照質量標準及平面布局計劃作出相應調整。

焊接變位機如圖3所示，其應用降低了天車使用頻率，杜絕了現階段焊接施工頻繁對工件翻面的“動作浪費”及電焊人員的“等待浪費”，“一次性上裝、360°無死角焊接”不僅減輕了作業人員勞動強度，而且去除了不產生直接經濟價值的動作浪費。

設計的多孔柔性平臺如圖4所示，可實現非標部件、小型部件批量化生產，將生產效率在原基礎上提高5～10倍，多孔柔性平臺結合焊接機器人使用的方法對細小焊縫成形美觀度奠定了基礎，同時將焊縫打磨量減少至原來的50%以下。

2.2 消除搬運浪費措施

為了消除原材料進場及成品出場產生的“搬運浪費”，重新布局“U”形生產線如圖5所示，使“人、機、料”三要素在施工時匹配更為合理[6]，改善后的生產平面基本實現了“搬運次數頻繁的工位間距縮短”的目標，將原本與生產工序不相適應的搬運路徑變成了規則的“流水線”，新的生產平面布局充分體現了精益理念“一個流”原則在實際生產中的應用。

2.3 消除加工本身浪費及不良品浪費措施

目前鉆機部件生產中工裝夾具覆蓋率極低，其中“桁架結構”工裝使用量為“0”，作業者只能依靠最原始的平臺放樣、劃線完成鉚裝作業。改善方案通過對零部件增投專用夾具，使各部件裝配時對員工技能要求不斷“傻瓜化”，在“機、法、料、環”四大要素相同的情況下，技能嫻熟的員工可從事復雜程度相對較高的其他產品生產，從而間接提高了該片區整體產能，直接減少鉆機生產作業的人力投入。

3 精益化生產模式的生產應用

精益生產的推行須按照項目實施的形式來進行，對應到實際生產中，鉆機產品投產應與同時待產的其他部件區分。如試點片區同時接到鉆機及其他鋼結構部件三項生產任務，鉆機作為試點項目，應從管理方式上區別于其他部件，即精益項目與傳統項目的區分[7]。

推行改善項目須遵循精益原理中的“領導掛帥”原則，通過改善項目最高級別領導對下屬管理人員進行權利與能力得當匹配，其目的是掃除計劃推行中的細節障礙，如執行力等[8]。根據筆者過往從業經歷中的成功案例分析可知，任何非標機械制造業均存在材料配套“不及時”“不完善”“一次性不到位”“先后順序混亂”等問題，因此在鉆機生產改善方案中極力強調“拉動式配送”“及時配送”“按需配送”“不留庫存配送”。

圖2中所有部件新工藝方案、新工藝流程均須滿足精益化平面布局需求，對于某些部件需要制作對應的工裝夾具或改進工藝方法，詳細方案需在調整生產平面布局前分工定崗落實到位。

4 試點方案達成預期目標

試點方案以精益生產終極目標“零浪費”為核心，通過實地考察分析“七大浪費”中相對明顯的浪費并提出了適宜的改進措施，簡化冗雜的生產工序，結合生產平面布局圖、產品結構形式列表分析并實現期望生產目標。該方案中產生的直接經濟效益計算方法是以設備能耗、人工數量、工序成本精簡、單個部件生產周期四大方面為主（見圖2），其中精益布局發揮的隱性效益不予計算，如焊縫質量、工段總體生產周期等，具體價值以X公司專業部門核算為準。

參考文獻：

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