基于價(jià)值流圖分析的火箭氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)精益生產(chǎn)分析與改善

李 歡，楊國藩，龍海波，王 駿，王 東

(中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院 首都航天機(jī)械有限公司，北京 100076)

首都航天機(jī)械有限公司隸屬中國航天科技集團(tuán)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院，是全國唯一的火箭氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)，在某種程度上公司精細(xì)化管理能力有待提升，如：產(chǎn)品制造周期長、自動(dòng)化程度低和人員作業(yè)效率低等[1]。近些年，隨著中國航天事業(yè)的高速發(fā)展，航天相關(guān)產(chǎn)業(yè)市場化轉(zhuǎn)型及軍民融合不斷深化，市場對(duì)火箭發(fā)射需求大大增加，相應(yīng)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)需求隨之激增。結(jié)合目前的市場需求，公司制定了相應(yīng)的經(jīng)營戰(zhàn)略：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，不斷提高火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)各型號(hào)火箭氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)年交付數(shù)量滿足需求，提升公司的行業(yè)競爭力。

本文應(yīng)用價(jià)值流圖分析方法，識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的各個(gè)流程中存在的浪費(fèi)類型和精益問題。針對(duì)存在的浪費(fèi)和問題，充分應(yīng)用現(xiàn)場改善方法，制定改善措施[2]，從而提高火箭氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)裝配效率，以達(dá)到提高公司效益和開拓市場的目的。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 火箭氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)原裝配工藝流程

通過對(duì)火箭氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)裝配現(xiàn)狀進(jìn)行分析，首先繪制了產(chǎn)品裝配工藝流程圖，具體如圖1所示。從圖1可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)裝配過程為串行裝配，一個(gè)工序裝配完成后再裝配下一個(gè)工序，裝配效率低，等待周期長。每道工序周期時(shí)間相差較大，生產(chǎn)節(jié)拍不平衡。此外，原材料種類較多，一部分為上游車間直接交付，一部分為物流中心訂貨，原材料擺放雜亂無章，尋找花費(fèi)大量時(shí)間。由于庫存方式及配套方法的不合理，造成一部分零件堆積，產(chǎn)生不必要的尋找浪費(fèi)，另一部分零件供應(yīng)不及時(shí)，產(chǎn)生不必要的等待浪費(fèi)。

1.2 生產(chǎn)線價(jià)值流現(xiàn)狀圖

價(jià)值流管理模式徹底打破了傳統(tǒng)生產(chǎn)組織模式下，各部門畫地為牢、相互扯皮和溝通協(xié)調(diào)不及時(shí)的窘態(tài)，為企業(yè)在不增加較多投資的基礎(chǔ)上，解決原料投放、工序間半成品、成品堆積和出貨延誤，從而快速響應(yīng)市場，滿足客戶需求提供了應(yīng)對(duì)法寶。運(yùn)用價(jià)值流現(xiàn)狀圖，直觀繪制出一個(gè)產(chǎn)品從始至終的全部生產(chǎn)活動(dòng)，通過繪制“產(chǎn)品價(jià)值流現(xiàn)狀圖”(見圖2)，尋找瓶頸問題，并繪制“產(chǎn)品未來價(jià)值流圖”以表達(dá)價(jià)值流改善的方向和成果。最終實(shí)現(xiàn)消除浪費(fèi)和消除產(chǎn)生浪費(fèi)的根源，使企業(yè)處于低成本良性運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，能夠及時(shí)滿足顧客需求，提升市場核心競爭力。

圖1 改善前發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工藝流程

圖2 氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)值流現(xiàn)狀圖

2 精益生產(chǎn)的實(shí)施

通過對(duì)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)值流現(xiàn)狀圖進(jìn)一步分析，改善主要集中在如下幾方面：1)施行5S與定置管理，調(diào)整零件庫存方式與供貨方式，解決零件誤放和相互擠占位置的混亂狀況，使零件的配套和領(lǐng)取更加方便準(zhǔn)確；2)優(yōu)化裝配工藝流程，靈活調(diào)整人員配置，均衡生產(chǎn)節(jié)拍，避免工序安排不合理造成的人員閑置等待；3)提高部分工序的自動(dòng)化水平[3]，減少動(dòng)作浪費(fèi)，降低人為誤操作概率。在確定改善方向后，按精益生產(chǎn)思想分別制定了相應(yīng)的改善措施，并繪制了未來價(jià)值流圖[4-5]。

2.1 5S與定置管理

庫房內(nèi)零件庫存采用5S與定置管理方法[6-7]，通過實(shí)際測(cè)量每一根導(dǎo)管拐點(diǎn)的距離和長度，設(shè)計(jì)了針對(duì)不同導(dǎo)管個(gè)性化的導(dǎo)管擺放貨架，訂制了專門的標(biāo)準(zhǔn)件擺放盒，每種不同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)件依次按需整齊擺放，方便出、入庫控制。導(dǎo)管、標(biāo)準(zhǔn)件等產(chǎn)品按形狀、圖號(hào)、規(guī)格區(qū)分?jǐn)[放并且以固定數(shù)量為一組整齊擺放，節(jié)約庫管人員配套時(shí)間，提高配套效率，減少庫存浪費(fèi)。通過顏色標(biāo)簽來區(qū)分庫存狀況。優(yōu)化產(chǎn)品配套方法，根據(jù)每個(gè)工序所需要的零件，制作了相應(yīng)的“工序沙盤”，沙盤上標(biāo)注了零件的圖號(hào)、規(guī)格和數(shù)量，出庫時(shí)，將零件放置在沙盤上相應(yīng)的位置，使裝配人員領(lǐng)取各工序所需的零件圖號(hào)、規(guī)格和數(shù)量一目了然，同時(shí)有效地防止了錯(cuò)、漏裝的情況發(fā)生，提高了庫管人員和操作人員的效率。

建立庫存預(yù)警體系，通過顏色標(biāo)簽來區(qū)分庫存狀況。正常情況下，庫存為20臺(tái)份的數(shù)量，當(dāng)某個(gè)零件數(shù)量少于10個(gè)時(shí)用黃色標(biāo)簽提醒訂貨，當(dāng)零件數(shù)量少于5個(gè)時(shí)，用紅色標(biāo)簽提醒緊急訂貨，通過這種方式，使原材料的缺件情況及時(shí)反饋，一方面及時(shí)訂貨，另一方面對(duì)上游車間下發(fā)的生產(chǎn)任務(wù)實(shí)現(xiàn)拉動(dòng)，有利于高效配合及時(shí)生產(chǎn)模式，減少等待浪費(fèi)[8]。

2.2 工序流程優(yōu)化

改善前，發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)裝配過程為串行裝配，一個(gè)工序裝配完成后再裝配下一個(gè)工序，裝配效率低，存在加工浪費(fèi)的現(xiàn)象。通過分析整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和裝配工藝流程，采用ESCRI原則，將工序重排與新增[9]。

1)重排：將安裝氫氧泵工序，銼修、焊接主、副、泄出與燃?xì)鈱?dǎo)管工序，安裝主、副、泄出、燃?xì)狻⒃鰤簩?dǎo)管工序，氣密檢查工序和補(bǔ)裝防火層工序進(jìn)行重排，將其劃分為模塊一；將安裝4個(gè)象限軟管工序，安裝泵前系統(tǒng)工序，銼修焊接增壓系統(tǒng)工序，安裝控制、吹除系統(tǒng)工序，氣密檢查工序進(jìn)行重排，將其劃分為模塊二，2個(gè)模塊可并行進(jìn)行裝配。

2)新增：新增氣密檢查工序。改善前發(fā)動(dòng)機(jī)裝配完后對(duì)整機(jī)進(jìn)行氣密檢查，如果氣密性試驗(yàn)不合格，應(yīng)對(duì)不合格部位進(jìn)行分解、再裝。由于發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間操作位置狹小，如果不合格的部位在內(nèi)側(cè)，應(yīng)先分解外側(cè)部位，再分解內(nèi)側(cè)部位，整個(gè)過程浪費(fèi)了大量的時(shí)間。改善后，2個(gè)模塊分別進(jìn)行裝配，裝配后分別進(jìn)行氣密性檢查，雖然增加了一次氣密檢查工序，但2個(gè)模塊獨(dú)立操作時(shí)，空間位置良好，針對(duì)不合格部位進(jìn)行分解再裝時(shí)，避免分解其他部位，不僅節(jié)省了時(shí)間，同時(shí)保證了裝配質(zhì)量。

將發(fā)動(dòng)機(jī)分為2個(gè)模塊，采用2個(gè)模塊并行裝配模式，優(yōu)化了裝配工藝流程(見圖3)，縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)裝配周期，很大程度上減少了加工浪費(fèi)與等待浪費(fèi)，提高了裝配效率。

圖3 改善后發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工藝流程

2.3 靈活配置人員

裝配的特殊性表明80%～90%的工作是由操作者手工完成的，這也尤其顯得員工技能的重要。人員配置完成后的另一個(gè)重要目標(biāo)是進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的培訓(xùn)，以達(dá)到精益生產(chǎn)的真正目的[10]。

改善前，由組合閥組到安裝電纜，整個(gè)過程由6名裝配工，需要240 h，一班制工作完成。車間積極推進(jìn)多能工培養(yǎng)，對(duì)員工安排多崗位培訓(xùn)和實(shí)習(xí)，掌握多項(xiàng)技能，如鉗工兼裝配工，氬弧焊工兼裝配工，根據(jù)能力安排適合的崗位，根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度需求，合理配置人員，避免人員的浪費(fèi)。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理，將組合閥組與傳感器組獨(dú)立出來，整個(gè)過程由8名裝配工，需要134 h，兩班制工作完成。通過增加班次和靈活配置人員，6人增加為8人，一班增加為兩班，該部分工序裝配時(shí)間由原來的240 h減少為134 h，很大程度上縮短了裝配周期，減少了等待浪費(fèi)，平衡了生產(chǎn)節(jié)拍。

2.4 提高自動(dòng)化水平

針對(duì)安裝電纜，設(shè)計(jì)自動(dòng)化電纜測(cè)試工裝。改善前應(yīng)對(duì)電纜的每個(gè)接點(diǎn)逐個(gè)通過按扭進(jìn)行測(cè)試，按下對(duì)應(yīng)的按鈕，指示燈亮則為合格，不亮則為不合格，檢測(cè)過程中，應(yīng)頻繁依次進(jìn)行開合動(dòng)作，工作量大，工作效率低，存在大量的動(dòng)作浪費(fèi)。同時(shí)開關(guān)的開合為純手工操作，存在誤開或少開開關(guān)的隱患，檢測(cè)結(jié)果由操作者根據(jù)指示燈的明暗來判別并記錄，也存在記錄錯(cuò)誤的隱患。對(duì)此，設(shè)計(jì)了電纜自動(dòng)測(cè)試工裝，將所有電纜的接點(diǎn)嵌入到工裝應(yīng)用程序中，電纜總插頭與工裝連接后，一次即可在電腦屏幕上查看所有接點(diǎn)的導(dǎo)通、絕緣情況，不僅節(jié)省了測(cè)試時(shí)間，將原來每根電纜的測(cè)試時(shí)間2～3 h減少為30 min，減少了動(dòng)作浪費(fèi)，同時(shí)也降低了人員誤操作概率。

2.5 改善效果及未來價(jià)值流圖

根據(jù)上述制定的改善方案，繪制了氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)的未來價(jià)值流圖(見圖4)。從圖2和圖4可以看出，1臺(tái)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配周期由原來的86天縮短至現(xiàn)在的51.1天，制造流程平衡率由原來的177.5 h/(18 h×17) =46.2%提升至118.5 h/(17.5 h×11)=61.3%。經(jīng)核算，考慮人工成本、制造成本、生產(chǎn)動(dòng)力成本等因素，改善前1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)的裝配成本為96萬元，改善后成本降低為82.8萬元，單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的成本降低了13.2萬元。

圖4 氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)未來價(jià)值流圖

3 結(jié)語

通過實(shí)施精益生產(chǎn)，火箭氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)裝配現(xiàn)場發(fā)生了巨大變化，發(fā)動(dòng)機(jī)裝配周期極大縮短，效率明顯提高，作業(yè)環(huán)境與勞動(dòng)強(qiáng)度得到了改善，提高了員工士氣與員工滿意度，達(dá)到了良好的預(yù)期效果。

由于生產(chǎn)效率的提升，公司在交付數(shù)量上滿足了顧客需求，同時(shí)做到了保質(zhì)保量，提高了顧客滿意度，有益于長期顧客關(guān)系管理，為今后公司從客戶拿到更多訂單及開拓市場奠定了基礎(chǔ)。