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常州KPS公司实施精益生产对策研究

上海卓制商务咨询有限公司 高级咨询师 成音
常州科勒发动机有限公司生产制造部经理 吴泽清

实施精益生产前的公司状况

创建于2003年底,2004年 7月开始试生产,主要产品为发电机及内燃发电机组。我们生产的发电机(5-400KW),共有100多种型号,80%返销至美国KPS公司装配成内燃发电机组后销售,20%内供常州工厂用于装配发电机组(20-2000KW),仅在中国及其他亚洲市场销售。
发电机组的销售及售后服务由KPS的其他销售机构来操作,我公司不直接从事发电机组的销售。
产品主要工艺流程:?
一是发电机的主要工序:

  1. 转子叠压(焊接)→绕线(励磁叠压/绕线)→压轴
  2. 定子绕线→整形/绑扎→冲击测试→机座焊接
  3. 转子清洁→连接→动平衡→装配→①
  4. 定子清洁→预装配→②
  5. ①②→定转子装配→动态测试→包装

二是发电机组的主要工序:
发动机/发电机机械装配→喷涂→电气装配→冷凝器装配→测试→贴标签/包装

精益生产实施前,公司面临的主要问题是:
需求不确定。从销售得到的预测极不准确,经常因满足不了客户交货期而拿不到订单或延迟交货,引起客户不满,有时甚至因给客户造成经济损失而导致客户索赔。
生产节奏不协调。生产忙时员工必须加班加点才能满足交货,不仅造成员工和设备紧绷,更导致许多安全与品质事故;而生产闲时员工没什么工作量,收入减少从而造成员工积极性低落,设备的利用率也较低。
各工序时间分配不合理。工序间经常出现等待,产品在流转过程中经常需要移上移下,生产效率低下。
工序间半成品较多,不均衡生产。部分机型库存较多,而顾客需要的机型往往不能及时交货;产品质量不稳定,经常出现返工、甚至报废等质量事故。

实施精益生产对策研究
我公司生产的发电机(5-400KW),共有100多种型号,是典型的“小批量、多品种”的生产模式。且产品的季节性较强,每个月的需求波动较大。为了动态响应外部订单需求的波动,生产车间只有同时改变各个工序的生产计划以及对各零部件供应商的订货计划。在用户定制化要求越来越强有力地影响市场竞争态势的今天,如果仍通过大批量生产方式,并频繁地变更计划来应对不确定的外部需求,在实际操作中显然非常困难,甚至是不可行的。
以下从均衡化,单件流两个方面来研究精益生产在我公司的实施运用。

组织均衡化的生产
1.生产均衡化的意义
生产不均衡,即生产中有时会出现工作量超出人员或机器设备负荷的情况,有时又会出现工作量不足的情况。因此,实际生产中必须以最大可能的顾客订单量为准来储备材料与零部件。另外,严格执行的接单生产模式会造成大量的材料存货,并隐藏问题,最终导致品质恶化,而且在工厂混乱无序的情况下,导致前置期拉长。负荷过重的员工容易导致安全与品质问题,负荷过重的设备也极易发生故障而生产出瑕疵品。在此情况下是不太可能实施精益生产方式的。不均衡的问题源自不规则的生产日程,或是因为内部问题(例如员工缺勤、缺料、设备故障、批量质量问题等)而导致的产量波动。不均衡必然导致浪费,故去除不均衡是杜绝浪费与负荷过重的前提。
所谓生产均衡化,是指总装配线在向前道工序领取零部件时应均衡地使用各种零部件,生产各种产品。为此,在制定生产计划时,就必须加以考虑,然后将其体现于产品生产顺序计划之中。生产均衡化是使生产量和产出组合都能平均化。它并不是根据顾客订单的实际流量来制造产品。顾客订单流量可能会明显波动,生产均衡化是拿一段期间内的总订单量来平均化,使每天的产量与产出组合相同。累积了一定数量的订单后才生产,并且把生产日程表平均化。
2.生产均衡化的实施运用
我公司主要通过以下途径,来实现生产均衡化:
(1) 在制定生产计划时,同时考虑工艺路线,并将其体现在产品的生产顺序计划中。机型不同,零件的状态和数量也不一样。这就要求作业人员必须严格按照“生产作业计划指导书”的品种系列顺序、节点时间准确地将本工序装配好的零件传送至下道工序,以保证生产计划的顺畅执行。生产车间通过内部网络把生产相关信息进行共享。如车间编制的“日生产报表”能准确地记录当班各线、各班组的生产计划执行情况,做到信息沟通的及时性和准确性。
(2) 通过专用设备通用化和制定标准作业来实现均衡化生产,并消除工序中的生产瓶颈。所谓专用设备通用化,是指通过在专用设备上增加一些工装、夹具的方法使之能加工多种产品。提高工装夹具、设备的通用性,是实行混线生产的重要前提。通用性越强,混线生产的效率就越高,对提高效益、降低生产成本、适应市场等都会带来益处。
例如,我公司转子绕线工位原来有九种绕线工装,在转子绕线过程中,需要频繁换型,既浪费时间及员工体力,又可能因工装换型错误引起质量报废事故,通过我们项目组三个月的分析改进,最终把绕线工装改进成了通用型,数量下降到三种,从而大大提高了生产效率及产品合格率,并降低了员工的劳动强度。
标准化作业是指将作业节拍内一个作业人员所应担当的一系列作业内容标准化,也就是在标准周期时间内,把每一位多技能操作员所操作的多种不同工序的一系列作业程序标准化。标准化作业主要包括:标准周期时间、标准作业顺序、标准在制品存量,它们均用“标准作业组合表”来表示。
标准化作业是实现均衡化生产和单件生产、单件传送的又一重要前提。这里的标准,主要包括三个要素:一是该道工序的加工节拍时间(即生产间隔时间,是以客户要求的速度完成一项工作所需要的时间);二是执行工作的步骤或流程顺序;三是标准在制品(即操作员为完成此标准化工作,手边需要的存货量)。在创建标准的过程中,我们首先要分析该道工序的加工周期是否与客户的需求节拍相吻合,如果不吻合,我们要消除加工过程中不增值的部分;其次我们设计浪费最少,加工效率最高的加工顺序来达到符合需求节拍的目的,最后为了防止过度生产,每道加工工序都应该有标准在制品数量限制,理想状态就是单件。
生产中将一周或一日的生产量按分秒时间进行平均,所有生产流程都按此来组织生产,这样流水线上每个作业环节上单位时间必须完成多少何种作业就有了标准定额,所有环节都按标准定额组织生产,因此要按此生产定额均衡地组织物质的供应、安排物品的流动。
(3) 各工序按一定的生产速度和数量进行生产,实现生产同步化。生产同步化,即工序间不设置仓库,前一道工序的加工结束后,使半成品立即传送到下一道工序去,装配线与机械加工线平行同步进行。在必须成批生产的工序,则通过尽量缩短换型时间来尽量缩小生产批量。
生产的同步化通过“后工序领取”、客户端拉动的方法来实现。生产均衡化,即在向前工序领取零件时,应均衡地使用各种零部件,实现混流生产,这就需要产品生产的数量及种类都保持均衡,否则将造成前后道工序的生产不均衡,由此引起生产混乱。后道工序取料时在时间、数量和种类上若无规则的变动,就会使前工序无所适从,从而不得不准备充足的库存及设备或人力以应付取料数量变动情况,这就会造成人、物、设备的浪费。在KPS公司,原来的转子装配线,每道工序完成后,必须由员工用行车进行流转,改造后的转子电动辊道线,开始实施同步化生产。(见图1)
 

  (4) 生产现场合理布局。

通过进行作业人员站位合理设计,减少工位之间的距离,缩短了生产线的长度,作业人员的动作更加经济。这既减少场地占用,又提高作业效率。我们通过将部分工序集中布置成“U”形的工作单元,这样,工作任务多时,增加人员,任务不足时,减少工作人员,灵活地完成生产计划。(见图2)
图2 U形工作单元布局图
  (5) 对生产线进行平衡改善,消除瓶颈工序
精益生产实施前,由于各工序间衔接不好,整个生产并没有流动起来,在各工序间停顿的现象非常突出。通过调整作业及明确各工序的作业标准,降低生产线不平衡率,提高生产效率及缩短生产周期。对某些不饱和的工位,我们进行重新设置,增加其他工作,做到现场人员高效率的进行作业。
在混线生产过程中,人力资源的优化组合及工序合理调整是推行混线生产需要考虑的一个重要环节。我们在混线生产过程中,将人员组合和工序调整组合在一起考虑,通过测定每种机型、每道工序的单件实际作业时间,来综合考虑两者的组合和调整。例如,某道工序的作业时间超过平均节拍时间,通过部分工序前后分流将部分作业时间分给其他工序来完成或增加工位、生产线局部改善等手段实现每种机型工序能力均衡化;对于工序能力过剩的班组,可通过工序合并、调整等手段来达到平衡,见图3。
瓶颈工序的存在是影响生产效率的重要因素,因此在生产线平衡时一定要有效加以解决。比如定子整形及绑扎工序,员工在操作时需要花费很大的力气,作业时间长了,员工都感到手痛胳膊酸,我们通过研究分析,设计出专用夹具,结果员工劳动强度大大降低,生产效率大幅度提高。

图3 生产线工序平衡图


(6) 设定专人进行前期整备。
以前,生产线上没有专门的整备人员,整备工作是根据生产情况随机地由各工位操作人员来完成的。这样很大程度上给该工序增加了工作量,从而影响整个生产进度。KPS公司通过设置专门的前期整备人员,将这些影响生产线平衡的工作由其负责处理,从而提高了整个生产线的速度,例如:为缩短设备调整及换型时间的辅助人员;负责给生产线配料的物料配送员。以前各工序的物料由作业人员自己在车间临时库存区领取。这样生产的流动性遭到破坏。
我们设立工位配料的专职人员,在各工位上进行配料JIT管理,即由工位配料员定时、定量、定点地负责配料,减少车间场地占用,使生产更加顺畅,提高生产线速度。

建立无间断的单件流
1. 建立无间断单件流的意义
所谓无间断的流程,是指当顾客下订单时,便会指示流程取得顾客订单所需要的原材料,而且只是供应这笔订单所需要的原材料数量。接着,这些原材料将立即被输送至供应商工厂,工人立即组装好零部件,然后输送至另一工厂,由工人立即组装,完成顾客订单所需要的产品,最后立即递送给顾客。整个流程将仅需数小时或数天,而不是几个星期或几个月。无间断操作流程是精益生产的核心要点:缩短从原材料到产出最终成品(或服务)的时间消耗,有助于促成最佳品质、最低成本,及最短的交货时间。在“单件流”制度下,把所有设计的流程结合成一条顺序流线,因此能以最短时间生产出顾客的订单,并获得品质更佳的成果。
尽管如此,现今还无法做到无间断流程之处,仍需明智审慎地使用存货以作为缓冲。事实上,在恰当且必要之处建立缓冲存货,将有助于企业整体流程的改进。
无间断流程往往也伴随着许多其他精益工具与原则的实施,例如预防性的维护、内建品质(即自动化)等。精益的表现之一就是降低存货的“水平面”,以暴露问题(就像暴露水底的岩石一样),帮助、促使企业必须及时处理问题。建立无间断流程(不论是实物的制造流程或信息流程),可以使“水平面”降低,以暴露必须立即解决的缺乏效率的情形,所有受到牵连的人都会投入企业解决问题及处理欠缺效率的部分,因为若不解决,流程就会停转。
在精益生产的模式下,其目标就是不断去除浪费的、不会为客户带来价值的工作及时间,以建立“单件流”。持续不断地从生产流程中去除以下八种不会创造价值的浪费:一是生产过剩;二是等待;三是多余动作;四是过度处理或不正确的处理;五是存货;六是不必要的移动或搬运;七是瑕疵或质量不合格(返工、报废);八是未被开发使用的员工创造力。
这里的浪费是“从顾客的角度,而不是从某个公司、部门或机构的角度确定价值”来确定的,可以分为两种:一是不增加价值,但目前生产、开发等系统要求存在;二是不增加价值且可以立即消除。
“单件流”的工作小组的速度应该如何确定呢?答案就是“生产节拍”,也就是顾客需求的速率,即顾客购买产品的速率。假设我们每天运营7小时20分钟(总计440分钟),每个月运营21天,顾客每个月购买840台发电机,那么,我们就应该每天生产40台发电机,或是每11分钟生产一台发电机。在真正的“单件流”中,流程的每一个步骤都应该每11分钟生产一台发电机的某个部分。若有任何一个步骤生产速度过快,就会造成生产过剩;相反,若有任何一个步骤生产速度太慢,就会造成瓶颈。生产间隔时间可被用以设定生产的速度,并在员工生产速度超前或落后的时候发出警告。
创造无间断流程就是把原本未联结在一起的作业联结起来,一旦把作业联结起来后,就能促成更多团队合作,对初期的品质问题做出快速反馈,对流程进行更佳控制,使人员直接承受解决问题、思考、成长的压力。最重要的是,“单件流”的优点是去激励员工去思考,持续改进,并促进团队合作。
2. 运用价值流图析法建立单件流
所谓价值流,是当前产品通过其基本生产过程所要求的全部活动。这些活动包括给产品增加价值和不增加价值两部分,包括了从产品最基本的原材料阶段一直到产品交付顾客的全部过程。
价值流图析技术,可以通过做图的方法,帮助企业考虑整个产品价值流的流动,能够帮助我们找出浪费及其原因之所在,然后将其消除,从而使企业能够对其整个价值流进行持续的、系统化的改进,以提高企业的效益和市场中竞争力。
通过绘制公司的价值流“当前状态图”和“未来状态图”,我们能够了解现状所存在的问题,并发现工厂生产过程中存在的浪费,从而找到改进点;通过未来状态图的绘制,我们确定了改进的目标,然后通过PDCA的方法进行有效实施,达到改进的目的,提供企业的效率和竞争能力。
价值流管理,首先,组建由跨部门成员组成的价值流团队,以顾客为导向选定产品族,并跟随其生产路径,从头到尾分析和描绘每一个工序的状态、工序间的物流、信息流和价值流,此为“当前状态图”。找出需要改善的地方,再描绘一个“未来状态图”,显示价值流改善的方向和结果。在此基础上,团队决定改善的计划和行动。整个价值流管理实行全成本核算,价值流经理对整个产品族的流程、资源配置及成本运作担负着主要领导、协调和控制的责任。(见图4)
文本框:

 

 

 

 

 

 

 

 

图4 价值流管理流程


对一个产品来说,主要有两条流动路径:一是从原材料到达顾客手中的生产流程;二是从概念到正式发布的产品设计流程。价值流就是使一个产品通过这些主要流程所需要的全部活动,包括增值活动、必要但非增值活动和非增值活动(即浪费)三类。一般性企业用于增值活动的时间仅占整个流程的极小部分,大部分时间都花在非增值的活动中。
价值流图有助于观察和理解产品通过价值流过程时的物料流动和信息流动,以及其中的增值和非增值活动,从而发现浪费和确定需要改善的地方,为改善活动定下一个蓝图和方向。同时也便于员工了解企业的状态,提供参与改善的机会。
价值流图分析法一般先对运作过程的现状进行分析,即“当前状态图”。从顾客一端开始,首先要了解顾客的需求情况及节拍。分析每个工序的增值和非增值活动,包括准备、加工、换型、库存、物料转移方法、质量状况、停机次数、班次、人数等等,记录对应的时间。接着要了解和分析物流信息的传递方法和路径,包括顾客到工厂、工厂到供应商、生产物料计划到各工序的信息传递情况,生产计划是如何下达的。最后,就可以计算出整个运作过程的生产周期以及相应的增值时间。
“未来状态图”是以精益思想为指导,按照企业的实际情况,为未来的运作模式指明方向,设计新的精益流程。而有了“当前状态图”,管理人员一般都能比较容易地判别和确定出浪费所在及其原因,为消灭浪费和持续改善提供目标。(示例,见表1)
表1 单件流改进示例(转子焊接及绕线工位)


步骤顺序

操作步骤

单件流改进

1

把硅钢片从地面托盘上用手搬至工作台台秤上(需要数次搬运)

把“用手搬”改成“用行车吊”,同时搬运次数减少

2

称重,累积到标准重量(看秤示数)

同左

3

把硅钢片从工作台上用手移至焊接工装上(需要数次搬运)

把工作台与焊接工装重新合理布局,搬运距离缩短

4

焊接

同左

5

把焊接好的转子从焊接工装上用行车吊至地面托盘上

把焊接好的转子从焊接工装上吊至电动辊道上(自动流转至下工位)

6

绕线员工把摆满转子的地面托盘移至绕线机附近(批量流转)

辊道与绕线机合理布局,批量流改成单件流

7

用行车把转子吊至绕线机上

移动距离缩短

8

绕线

同左

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