價值流分析在連接器裝配中的精益改善應用

王 璽 梅清晨② 賈祿冰

（①清華大學天津高端裝備研究院洛陽先進制造產業研發基地，河南 洛陽 471003；②河南工程學院，河南 鄭州 451191）

連接器等電氣元件裝配作為典型的手工裝配作業，以往研究主要集中在對人動作過程的優化改善[1-2]，缺少綜合應用多種改善工具方法的全面性改善。

價值流圖析（VSM）是豐田精益制造生產系統下的一種描述物料流和信息流的形象化工具，通過繪制價值流圖，分析生產過程中的物料流和信息流，使整個過程中的增值和不增值部分顯示出來。然后通過運用精益生產相關理論方法，改善生產流程，消除浪費，使產品持續均衡的流動，從而實現降低在制品、縮短生產周期等目標[3-4]。A 公司主要裝配生產軍用電連接器產品，屬于典型的多品種（日均生產訂單300 個）、小批量（平均每個訂單15 件產品）生產。隨著市場競爭的不斷加劇，產品制造成本持續上漲，客戶需求越來越多樣化，要求的交付周期越來越短，插單頻繁，這一切都迫使企業進行精益化改善，以提升市場競爭力。

1 公司生產現狀及主要問題

1.1 A 公司現狀價值流圖

A 公司產品類型多樣，本研究選取其A 車間的主流產品A 產品為研究分析對象。其生產流程如下：調度員每天查看ERP 內各訂單物料入庫齊套情況，將物料已齊套的訂單打印出物料配套表并送至倉庫。庫管員根據配套表完成各訂單物料的分揀出庫。所有物料出庫預加工處理后統一由二次配套區人員進行物料齊套并放置對應班組，各班組至二次齊套區領取其班組物料進行生產裝配作業，裝配完成且經檢驗確認無誤后由包裝人員進行包裝并送入成品倉庫等待發貨。通過調研繪制出的現狀價值流圖如圖1所示。

圖1 A 車間現狀價值流圖

1.2 現狀價值流圖分析

價值流圖時間軸上的時間分別代表了生產過程中的增值時間和非增值時間。增值時間（AT）：實際有效作業時間即所有工序的加工周期之和。非增值時間（UT）：除了加工時間以外的所有時間。增值比則是增值時間占生產周期時間的比例，反映了企業生產增值能力[5-8]。目前生產過程中增值時間為5.24 h，非增值時間為41.42 h，增值比為11.23%，增值比占比較低，說明生產過程中存在較多的庫存、搬運和等待等不增值作業，需重點進行挖掘及改進。通過現狀價值流圖分析，整個過程中主要存在以下問題：

（1）車間布局及物流不合理

車間布局不合理，造成較大物流轉運浪費。目前車間布局及物流路線如圖2 所示。各物流路線物流頻次如下：路線1 物流頻次20 次；路線2 物流頻次50 次；路線3 物流頻次50 次；路線4 物流頻次50 次；路線5 物流頻次10 次。各物流通道物流頻次高、物流距離遠且存在迂回交叉、轉運批量不固定和轉運方式落后（手動叉車或人工搬運為主）等造成了較大人力資源浪費。

圖2 改善前A 車間布局及物流圖

二次配套區北邊區域堆積了大量閑置物品，占用了車間大量可用面積且影響車間整體美觀。

（2）在制品多

整個生產裝配作業過程中，存在多處工序斷點，不同工序生產作業方式不同，有連續生產，有批量生產，工序間在制品堆積較多且數量不穩定，同時前后工序間物料未實現準時化配送，使生產流程各工序處存在大量在制品，不利于現場管控，且容易發生缺料等待現象，在制品的增加也造成了產品生產周期被拉長。

（3）生產模式適用性差

目前車間生產作業模式屬于典型的推動式生產，生產計劃僅下發至倉庫，且無明確的生產計劃順序隊列，后工序根據前工序物料送至時間及順序進行開工生產。后工序無生產計劃排產，無法提前安排生產并調配資源，整個生產處于被動狀態。同時因生產過程中信息傳遞不順暢，容易發生交期延誤現象。

（4）線平衡率低

目前產品裝配線主要分為8 個工序，通過現場秒表測時，測出各工序標準工時如表1 所示。

生產線平衡率=（60+42+34.5+36+29+54+51+55）/（60×8）=75.31%。生產線平衡率較低，裝配過程中存在較大的等待和不平衡浪費。

（5）標準化作業水平低

不同員工裝配時所用作業方法不同，生產節拍不同，生產不穩定、不連續，容易產生在制品堆積且裝配質量難以保證。同時班組長等管理人員的工作缺少標準化，工作隨意性強，現場班組管理水平較低。

2 改善方案

2.1 布局及物流路徑優化

首先根據產品工藝物流路線，運用SLP 方法及“一個流”思想對車間區域進行重新布局。將打字間和打路線卡間兩個區域位置進行對調，縮短物流距離且消除物流路線的迂回交叉。將二次配套區和閑置物品堆積區位置進行調整，以縮短物流距離。同時對閑置物品堆積區進行5S 整理和整頓，清除不必要物品并對剩余物品進行定制及目視化整理，閑置物品堆積區占地面積縮小45%。同時將各產線線端的物料暫存區取消，物料由二次配套區人員按照各產線的生產計劃準時配送。改善后車間布局如圖3 所示。

圖3 改善后A 車間布局及物流圖

2.2 在制品及準時化配送改善

根據精益連續流生產及準時化配送的要求重新設計各區域在制品數量范圍。根據生產節拍及線邊在制量設計各工序間準時化配送規則及配送批量，實現物料小批量連續配送以降低現場在制品。

烘干機每0.5 h 開一次烘箱門，每次開門后取出20 批已烘干物料，然后再放入20 批物料，因此打字間設計為每0.5 h 送一次物料（20 批）至烘箱間。同時為保證生產連續性，打字間需設置可存儲40 批（2 次配送量）已打字產品的在制品緩存區。打字工序線邊可最大緩存2 托盤物料（80 批左右），因此打字物料區設置緩存為80 批物料。

為保證烘箱作業不斷流等待，在烘箱間設置可緩存20 批物料的緩存區，每0.5 h 由打字間送20批已打好字待烘干物料至烘箱緩存區。烘干機內取出的20 批次產品統一放置在1 個4 層推車中，由烘房作業人員第一時間送至二次齊套區，烘房區域內不在設置烘干在制品緩存區。

目前裝配線節拍為1 min/件，產線工位1 處可緩存4 托盤物料（即4 批次物料，大約60 件），因此設計為配送人員每60 min 給每條產線配送一次物料（每次配送4 批次物料）。同時在各產線工位1 處設置簡易安燈開關，當該工位剩余物料數小于等于10 件時，工位1 員工按下安燈按鈕，配送員需在3 min 內響應，并在8 min 內完成該產線下一次物料配送。

經優化設計后，各區域在制品控制及配送模式如表2 所示。各區域按要求控制其線邊來料及在制品量，同時按規定的配送頻次及配送量進行物料配送。

表2 各區域配送規則

2.3 生產模式優化設計

生產模式由推動式生產改為計劃拉動生產。以交貨期為起點從后工序至前工序進行拉動式生產計劃分解，各前工序以保證后工序準時化生產為原則，同時控制工序間在制品量。

首先根據訂單交貨日期及各系列產品生產周期分解出主生產計劃，其次根據各班組產線類型分解出各班組生產計劃，由班組計劃結合打字生產周期及生產提前期生成物料打字計劃，最后由物料打字計劃生成物料分揀出庫計劃。物流配送人員根據各工序間準時化配送規則進行物料配送。

2.4 線平衡優化改善

目前線平衡率為75.31%，線平衡率較低。根據各工序標準工時，線平衡改善首先集中在瓶頸工序下殼體工序的改善，其次為灌封檢查工序、分取針孔件工序及封線體粘接工序等工時較高工序（有可能成為新的瓶頸）。通過ECRS 分析法對以上各工序進行分析改善，以提升產線線平衡，具體分析改善如表3 所示。

表3 工序檢查分析表

改善后各工序如下：下殼體工序設計防偏工裝，取消每次需對準及檢查工步，簡化作業程序，降低工序作業時間；將裝膠圈和裝連帽工序合并為一個工序，由2 名員工并行作業（即每名員工既裝膠圈又裝連帽）；可靠性測試和互換性測試合并為一個工序，由一名員工作業；灌封及檢查工序進行重排分為灌封工序和檢查工序；各工序推行標準化作業生產，消除多余浪費。改善后產線各工序工時及人員配置如表4 所示。

表4 改善后各工序標準工時

改善后線平衡率為93%，單班作業人數11 人（含班長）。車間管理人員可根據該人員配置表及班組員工技能水平進行產線定人定崗安排并組織生產，同時進行持續精益優化改善。

2.5 標準作業優化改善

車間標準化水平低主要體現在兩個方面，一是員工（尤其是班組長）工作流程沒有標準化，二是員工裝配作業方法沒有標準化。

針對問題一，采用現場工作寫實法記錄其每天工作流程、工作要點、主要工作事項、工作頻次、考核標準等，然后組織車間主管、工藝、質量、計劃和6S 等相關管理人員對其工作事項流程進行梳理優化，制定出一日工作標準流程表。員工按照其一日工作流程表開展工作，該標準化的應用極大地提升了各類員工日有效工作時間，同時可防止工作內容遺漏。

針對問題二，首先挑選出各個工序操作熟練員工，采用影像分析法分別錄制各工序熟練員工裝配該工序的操作影像資料，然后組織工藝、質量、IE和老員工等觀看影像資料并運用動作分析法及ECRS 法逐個動作分解、優化，制定出最佳工步流程及動作順序，識別各質量控制點并進行質量管控，從而編制出各工序標準作業要領書，實現員工裝配作業標準化。標準作業要領書的應用保證了員工作業節拍穩定性和裝配質量一致性。

3 改善效果

通過以上改善優化措施的實施，車間物流轉運距離縮短17 m，配送準時率提升20%，人均生產效率提升35.02%，車間總人數減少23 人，產品生產周期縮短26.93%，車間在制品降低26.78%，一次合格率提升5%。

4 結語

該項研究以價值流分析為切入點，深入分析企業存在的問題，綜合運用工業工程ECRS 分析、線平衡優化改善、影像分析、SLP 車間布局、JIT和標準作業等工具方法，從宏觀到微觀逐步對車間進行生產過程優化改善設計，該研究成果及改善方法的綜合應用可推廣應用至其他離散型制造企業的總體優化改善。