精益生產在小批量生產企業中的應用
——以ZD公司為例思創

中國電子科技集團公司第十研究所 陳維波

隨著網絡信息技術成為當今社會的主流，國內外經濟全球化在科學技術的推動下得到了前所未有的發展。與此同時，科技制造企業的管理和生產方法的創新也成為決定現代企業跟上時代發展的關鍵。目前，國內大中型企業正處于全面變革的重要階段。對于國內的傳統企業來說，要完成計劃經濟到市場經濟的成功轉型，不僅要抓住時代發展的巨大機遇，更要做好迎接困難與挑戰的準備，從而實現企業健康、快速、可持續地發展。應用適合企業自身情況的管理方法和生產技術是保障企業良性發展的必要選擇。本文以ZD公司為例，研究精益生產在多品種、小批量生產企業中的應用情況。

一、精益生產的內涵

精益生產是20世紀80年代末由麻省理工學院國際汽車項目的研究團隊提出的概念，用來描述豐田汽車公司的生產方式。研究者通過對日本企業大量調查，對比后發現，日本豐田汽車公司的生產組織、管理方式是最適用于現代制造的一種生產方式[1]。精，即精煉，不浪費生產要素，不提前囤積庫存，只生產市場需要數量的合格產品；益，即所有的生產和經營活動都具有有效性和高效性，以生產客戶需要的產品為中心，摒棄冗雜的生產流程。這種生產方式的目標是減少生產中的不必要流程和時間，提高生產過程中各部門的協同性，降低生產成本，消除企業生產過程中的浪費現象，從而提高生產效率。

精益生產的核心是不斷地減少浪費，其不僅包括生產材料上的浪費，還包括改善企業的生產方式，優化生產流程，減少生產過程中不必要的人力、時間、空間、資金浪費等[2]。精益生產是企業管理創新的一種方式。最初，精益生產的概念只被運用在優化制造業的生產線上。隨著研究者和企業對于精益生產概念和實施方面的拓展，“精益”已經不只是一種戰術或降低成本的計劃，而是被延伸為整個組織的一種思考和行動方式，它不僅僅只適用于制造業，更能夠應用于各產業的每一項業務和每一個流程，涉及從設計過程到制造、分銷、產品支持等每一個階段[3]。

與傳統的業務系統相比，精益生產的過程強調的并不是從各個孤立的點消除浪費，而是將整個價值流視為一個整體，消除整體的浪費。為了實現這一點，精益思維改變了管理的焦點，即從優化單獨的技術、資產和垂直部門，到優化整個價值流的產品和服務。例如，精益生產考慮了由于不均勻的工作負荷所產生的材料浪費。若生產線的工作不均衡，則各工站工作時間便會產生差異，使得生產線上出現閑置或中斷，從而出現人力或生產機器的浪費[4]。

二、小批量生產

（一）實施小批量生產的必要性

小批量生產模式是企業為了迎合市場的變化做出的積極應對，與傳統的大批量生產模式存在較大的不同。在過去，企業的降本增效主要是通過標準化的流水線作業實現的，即通過增加產品的生產數量來實現平均成本降低。大批量生產方式適用于過去產品種類較少、需求量大、更新換代周期長的生產背景[5]。在這種背景下，企業能夠實現大規模的生產，不必擔心庫存和銷量問題。而隨著經濟社會文化的不斷發展，人們已經不再滿足于傳統的標準化、統一化的產品市場，轉而注重個性化、差異化、定制化生活方式[6]。這就使得企業的產品也必須緊跟市場變化，高效快速地提供市場所需的定制化產品即小批量產品。于是，企業和市場就進入了以差異化為主要特征的小批量生產時代。

（二）小批量生產的特點和困境

1.生產管理復雜

產品規格批次多、數量少是小批量生產最主要的特點[7]。為了滿足不同批次產品的生產，生產部門需要不斷調整生產計劃，生產場地中的設備和生產人員也需要匹配產品批次的變化。這對生產現場的管理要求極高，現場的人員管理以及設備管理需要及時高效地調動，否則就會延誤生產進程。

2.生產成本高

相對大批量生產模式，小批量的產品一般生產成本都比較高，這與所用的原材料和設備等不斷變換不無關系。同時，產品結構、參數等方面的差異使得企業為了能夠按時交貨，可能會增大生產計劃產量，以解決產品缺陷引起的產能不足問題，這也給企業增加了生產成本。

3.生產效率較低

小批量生產不同于采用流水線式的標準化生產的大批量生產，其產品工藝不固定，且使用的設備工具和人員不統一，在不斷變換的生產的過程中容易拉低生產效率。因此，當前大部分小批量生產企業的生產效率低于同類的大批量生產企業。

4.質量不穩定

小批量生產模式難以應用現代化的標準化、專業化的生產設備，多采用通用性的加工制造手段，甚至是通過手工半自動化方式進行加工制造，給產品的質量增加了不確定性因素。同時，產品不斷變換和調整的要求也增加了產品缺陷的出現頻率[8]。多品種小批量的訂單模式使得對生產過程和質量控制進行科學化管理變得十分困難，無法有效地保證產品的質量，更談不上質量體系的持續改進。小批量生產的這些特點使得企業在實施這種生產模式時，面對的內部和外部的不確定性因素較多，而企業為了盡可能地保證交貨質量和交貨日期，在生產過程中就不可避免地會出現浪費和重復生產的情況，進而造成企業運行成本增加、競爭力下降等問題[9]。此外，這種生產模式使得企業的生產變得較為分散，管理難度較大，這就意味著繼續使用過去的生產管理方法必然使得企業陷入低效益、高成本的困境當中[10]。因此，為了能夠更好地適應未來市場的定制化、個性化產品需求，精益生產這一新的生產管理模式是小批量生產企業的必然選擇。

三、精益生產管理體系的構建思路

在構建企業進行由傳統生產模式向精益生產轉型思路前，有必要對生產系統中的一些管理原理共性進行歸納總結分析。首先是相似性原理，企業在進行產品的開發、設計和制造中，存在著許多功能和工藝制造的相似性，企業需要對這些制造生產中的相似性進行挖掘，并進行歸類處理。其次是重用性原理，許多產品的制造是分為多個不同的制造單元來進行的，細分之后的具體制造單元往往在不同的產品上具有通用性和可重復使用性。充分分析生產過程中的重用性現象，能夠減少生產管理的復雜性，提高生產管理效率。第三是全局性原理，生產是一項系統工程，局部的變化須盡可能地不影響整體。雖然目前市場逐漸向個性化和差異化轉變，但客戶對產品質量的高要求從未改變，這一點也幾乎是所有客戶對所有產品需求中最統一的需求。質量的保證是企業開展小批量生產模式的理論基礎，也是構建精益生產體系的前提[11]。企業的生產管理部門，要從所有產品需求的共同點—質量開始入手，進行精益生產，對企業生產管理模式進行改善優化。在保證質量的前提下，進行定制化、差異化產品生產，以適應市場和客戶的產品需求。小批量生產盡管生產批次較多，產量較少，但是在生產過程中依然可以借鑒標準化、規模化生產的管理經驗[12]。在相似性、重用性和全局性原理的幫助下，充分了解產品生產過程中的特性，通過將產品制造細分為具有通用性的模塊化制造單元，這些制造單元能夠在多個產品的生產中進行較為自由的轉換，從而提高小批量生產模式下的生產效率，降低生產成本，縮短制造周期。在小批量生產企業中構建精益生產體系，需要將理論基礎與企業自身特點相結合，分析比較傳統大規模生產和精益生產的優缺點，取長補短，進行有特點、有針對性的改造，創立適合本企業的精益生產管理體系。

四、案例分析

（一）生產現狀

ZD公司是在某綜合性電子技術研究所基礎上組建而成的，其產品范圍涉及多種型號和圖號，是典型的多品種、小批量的生產方式。隨著生產技術的不斷革新和生產任務的增加，該公司現有的生產模式暴露出了諸多不足之處。（1）產線不合理。數字產線的工作站之間穿插了二次裝配工序，由于二次裝配的工期時間變化較大，實際上難以實現流動化調試。雖然公司前期對作為整機生產線的前端工序的模塊生產線進行了成線整流，但還是未能解決同一時間內，不同工期的模塊在任務交叉的情況下進度和資源的問題，也未能建立起需求與工序能力相互匹配的固定生產模型。（2）生產不均衡。生產現場依然存在生產不均衡的情況。由于前端的待調模塊供給不足和資源不足，產線在生產高峰時間段經常出現停工待料和模塊排隊等待調測的問題。（3）生產布局不利于就近生產原則。模塊生產涉及到調試、電裝（鉗裝）整理、三防、粘固、溫度篩選、振動試驗、二次裝配等工序，作業地點分散在多處。然而當前部分工序采取統一物流配送的方式，模塊流轉存在等待、搬運等浪費情況，且生產布局不符合接近化生產原則。（4）異常頻發，導致模塊生產過程時間被拉長。在模塊生產過程中約有近50%的概率會發生各類異常，其中故障異常占異常總數的70%左右，單件產品平均故障周期為模塊調試14—17個工作日。異常閉環處理時間顯著拉長了模塊的實際生產工期時間。

（二）精益生產對策實施

1.工藝優化

模塊調試要先后經過板級（單元）調試、三防、二次裝配、模塊調試、整理、自測、驗收等很多環節，其中二次裝配、三防等外工序由于工期時間長、環節多，調試工序被多個外工序穿插，實物與信息也在多個工序間往復流動，導致二期改善整流后無法形成流動化生產模式。（1）裝配工藝優化。通過分析模塊的故障率和物理結構，將穿插在調試工序中的三防、粘固和二次裝配等工序從原來的調試工序中前置到調試工序前，減少調試工序被穿插打斷的問題，同時取消了故障率小于2%的模塊的板級或單元級調試，縮短了模塊調試工期（如圖1所示）。（2）調試工藝優化。調試中的部分指標可以通過測試其他指標項來確保這其是否合格，但測試細則和調試工藝要求對這部分指標進行直接測試。這種重復測試的指標不僅占用了測試資源，還拉長了生產工期。經過理論分析、技術和質量管理評審，刪減掉常溫測試階段部分，可以通過測試其他指標確保測試合格的指標項，縮短常溫測試時間，刪減常溫階段多余測試項后優化最多的模塊，常溫測試時間可以減少約40%（如圖2）。

圖1 裝配工藝優化

圖2 調試工藝優化

2.產線重組與工作站劃分

（1）產線重組。成組制造可以根據不同事物之間客觀上存在的相似性（相關性），按照一定的目的，對事物的特征進行歸類分組，把原來多樣化無序的事物有序化，總結出其存在的內在規律。基于可循環、流動化均衡生產的劃分目的，模塊成組分線選擇生產套量大、可將分批循環生產交付的模塊進行成組，選擇模塊調試中儀器復用相關性強、生產工期大致相等、工藝路線（順序）基本一致的模塊進行成組分線。（2）工作站劃分。產線優化重組的目的就是要提升工序能力，縮短工期，實現客戶需求與產出能力的匹配。因此，產線的工作站劃分應根據客戶的需求節拍定制產線的生產節拍。由于現有的測試所需的儀器工裝大多體積小、可搬動，當多個任務同時進行時，儀器通常被四處挪用，導致出現多條任務出現爭搶資源、相互干擾問題。基于減少搬運、簡化調度的原則，儀器被固定在工作站內，以此來盡量減少搬運帶來的浪費。

3.優化排產

模塊在常溫調測時通常按單件流動，但是在進入溫度、振動、老化等試驗時出于節約成本考慮一般采用按批生產。為了實現按時保量地交付生產產品，管理人員對模塊的投料順序、生產組合、站間湊批等待等進行了整體性預排，發展出有穩定生產節拍、可循環使用的生產模式。

4.制定標準作業組合票

為了降低管理難度，減少現場人員調度，管理人員依照循環排產模式，在分配人員時依據兩個原則，一是單條產線所需人數盡量每日一致；二是將人員盡可能固定到指定工作站。這有利于減少線內站間人員的流動，提高工作質量，進而繪制出標準作業組合票。在此基礎上，管理人員可將多條產線人員的標準作業組合票排布在一起，利用同一時間人機分離時等待看守進行工作合并，減少人力投入。

5.利用目視化手段管控異常

該公司制作安裝了計劃、進度、返修、異常管理板和安東系統等目視化道具來暴露生產過程中的異常，通過早會、日常點檢和工作群組等方法推進異常處理。當產線有異常或者其他需求時，現場人員按下對應的按鈕，通過閃爍的指示燈和現場語音播報來反饋異常信息。異常處理人員根據接收的信息前往相應位置處理異常并復位系統，由此快速高效地解決異常。

（三）改善效果

通過調整三防和裝配工序順序、取消板級調試、優化排產、加強異常管控以及開展現場改善等手段，A工程和B工程的改善效果如圖3所示。數據顯示，兩個工程的生產工期在實施了精益生產改善措施后均顯著縮短，超額完成了既定的改善目標，證明了精益生產方式實施的有效性。

圖3 精益生產在ZD公司的實施效果

五、結語

本文歸納總結了精益生產的內涵和特點，進一步分析了我國小批量生產企業的現狀和困境，并以ZD公司為案例，探究了精益生產在小批量生產企業中的具體實施情況。案例研究結果表明，精益生產的實施優化了生產工藝，簡化了生產流程，顯著縮短了目標工程的生產工期。這為小批量生產企業的管理優化提供了新的方向和途徑。