節(jié)拍生產(chǎn)在軌道交通制造業(yè)中的實踐

劉夏陽 居國林

(1.新譽(yù)集團(tuán)有限公司,213166,常州; 2.江蘇常牽龐巴迪牽引系統(tǒng)有限公司,213166,常州∥第一作者,副總經(jīng)理)

?

節(jié)拍生產(chǎn)在軌道交通制造業(yè)中的實踐

劉夏陽1居國林2

(1.新譽(yù)集團(tuán)有限公司,213166,常州; 2.江蘇常牽龐巴迪牽引系統(tǒng)有限公司,213166,常州∥第一作者,副總經(jīng)理)

通過軌道交通制造業(yè)導(dǎo)入節(jié)拍生產(chǎn)的實踐,對節(jié)拍生產(chǎn)從定義到生產(chǎn)線設(shè)置方法進(jìn)行了闡述,并通過舉例對傳統(tǒng)生產(chǎn)線和節(jié)拍生產(chǎn)線在生產(chǎn)效率、設(shè)備投資、物流設(shè)置、質(zhì)量管理和人員管理等方面做了深入的分析。說明了節(jié)拍生產(chǎn)在成本改善方面的優(yōu)勢、相關(guān)應(yīng)用和注意事項。

節(jié)拍生產(chǎn); 軌道交通; 生產(chǎn)線; 成本

First-author′s address New United Group,213166,Changzhou,China

近年來,隨著房地產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的降溫,宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展也持續(xù)放緩,相對而言,軌道交通產(chǎn)業(yè)在國家擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)施投資的拉動下,迎來了更多的機(jī)會。國內(nèi)高鐵里程已經(jīng)突破2萬km,全國已經(jīng)有40多個城市批復(fù)了軌道交通建設(shè)規(guī)劃,各大主機(jī)廠與配套廠家都在積極奪取訂單,搶占市場。雖然從宏觀來說,軌道交通產(chǎn)業(yè)還處于欣欣向榮的局面,但是不同的主機(jī)廠和配套廠家還是存在很大的差異。由于普通機(jī)車的需求大大下降,一些機(jī)車制造的主機(jī)廠出現(xiàn)停工與歇業(yè)的情況。由于中國鐵路總公司每年的動車、高鐵招標(biāo)數(shù)量和招標(biāo)時間的不確定,有些主機(jī)廠在完成上個訂單后,沒有后續(xù)的訂單能及時銜接,產(chǎn)能出現(xiàn)過剩。所以各大廠家在動車、機(jī)車和地鐵業(yè)務(wù)產(chǎn)生波動的時候,還是會或多或少受到一些沖擊,生產(chǎn)運(yùn)營會或多或少帶來一些困難,一些固定成本的存在勢必會提高成本攤銷比例,從而影響全年的盈利能力。所以對于軌道交通企業(yè)來講,降低成本和提高企業(yè)的經(jīng)營柔性,在市場波動時期顯得尤為重要。

本文闡述的節(jié)拍生產(chǎn),在效率改善、設(shè)備投資、物流設(shè)置、質(zhì)量管理和人員管理等方面都可以起到很好的成本改善作用,對軌道交通制造企業(yè)在降低成本方面有著良好的參考意義。

1 節(jié)拍生產(chǎn)

所謂節(jié)拍生產(chǎn)是指整條生產(chǎn)線按照某個統(tǒng)一節(jié)拍時間從第一個工位將產(chǎn)品向最后一個工位推進(jìn)生產(chǎn)的過程。節(jié)拍生產(chǎn)線也稱為TAKT生產(chǎn)線(TAKT是一個德語詞,原意為脈搏、韻律、格律、節(jié)奏以及節(jié)拍等,后被引用為生產(chǎn)節(jié)拍)。節(jié)拍時間的長短由需求量決定。比如，1個月需要交貨20列列車,那么按照工作日計算,1列列車的產(chǎn)出節(jié)拍時間就大約是1 d。如果1列列車包含更多數(shù)量的某個特定產(chǎn)品,則節(jié)拍時間即是有效時間與需求數(shù)量的比值。

為了便于更清晰地闡述節(jié)拍生產(chǎn),下面專門列舉兩條生產(chǎn)線:圖1為傳統(tǒng)生產(chǎn)線,圖2為節(jié)拍生產(chǎn)線。假設(shè)各配置5個工位,都生產(chǎn)A產(chǎn)品,并且A產(chǎn)品包含50道工序。從圖1、2可以看出:傳統(tǒng)生產(chǎn)線的每個工位都承擔(dān)一樣的工序,負(fù)責(zé)完成A產(chǎn)品的所有工序,工位之間沒有聯(lián)系;而節(jié)拍生產(chǎn)線的每個工位都承擔(dān)不一樣的工序,5個工位共同完成該產(chǎn)品,產(chǎn)品從工位1按序流向工位5。

圖1 傳統(tǒng)生產(chǎn)線

圖2 節(jié)拍生產(chǎn)線

2 TAKT生產(chǎn)線

2.1 TAKT生產(chǎn)線的設(shè)置

為了將TAKT生產(chǎn)線設(shè)置方法表述更清楚,根據(jù)圖2的信息,假設(shè)完成A產(chǎn)品的總工時是5 h,每道工序的時間見表1。

表1 節(jié)拍生產(chǎn)的工序時間分配

假設(shè)市場需求為每天10臺,那么如果按照每天工作10 h計,節(jié)拍時間就是1 h/臺。由于工位數(shù)等于生產(chǎn)線總工時除以節(jié)拍時間，那么工位數(shù)就是5。根據(jù)表1的信息,需要將50道工序拆分給5個工位,每個工位的用時需要在60 min左右,如表2所示。

表2 節(jié)拍生產(chǎn)的工位工序分配1

有時在實際工位安排中會出現(xiàn)不同的結(jié)果,如表3所示。

表3 節(jié)拍生產(chǎn)的工位工序分配2

因為TAKT生產(chǎn)線也是某種意義上的流水線,即產(chǎn)品在各個工位的流轉(zhuǎn)時間應(yīng)該是一樣的。如果不一樣,那么用時短的工位就會需要等待用時長的工位結(jié)束以后才能將產(chǎn)品流動,整條生產(chǎn)線的TAKT時間就由最長工時的那個工位決定。那么，表2的TAKT時間為63 min,表3的TAKT時間為66 min。如果按照表2來設(shè)置生產(chǎn)線,每隔63 min可以生產(chǎn)出1臺產(chǎn)品,而按照表3來設(shè)置生產(chǎn)線,每隔66 min才生產(chǎn)出1臺產(chǎn)品,明顯表2的設(shè)置要優(yōu)于表3。

但表2最快的工位5和最慢的工位2之間有7 min的差異,除工位2之外,其他4個工位都存在等待浪費,總浪費時間為3 min+1 min+4 min+7 min=15 min,而15 min/300 min=5%,即整條生產(chǎn)線在設(shè)置上就已經(jīng)損失5%的工時。由此可以看出,要得到生產(chǎn)線最優(yōu)就要實現(xiàn)浪費最少,即所有工位用時相等的時候,整條生產(chǎn)線的效率才是最優(yōu)的。

2.2 生產(chǎn)線的優(yōu)化

在生產(chǎn)實踐中,很難實現(xiàn)所有工位用時一致,但通過持續(xù)努力或改善,可以趨于一致。在實踐中可以考慮以下幾種方法:

方法一,將部分工序剝離到預(yù)裝工位進(jìn)行生產(chǎn);

方法二,將部分工序拆分到上下道工位中;

方法三,將存在等待工位的人員在結(jié)束本工位工作后分配到用時較長的工位上協(xié)助該工位直至所有工序結(jié)束。

在上述辦法都無法做到的情況下,也可以安排等待工位做一些其他的工作,比如預(yù)裝的工作,以降低等待損失工時。

2.3 生產(chǎn)線的效率提升

評估1條生產(chǎn)線的效率不僅要看工位間的均衡性,還要看這條生產(chǎn)線的總用時。在工位數(shù)量不變的情況下,TAKT時間的縮短就意味著整條生產(chǎn)線用時的縮短。1條生產(chǎn)線隨著生產(chǎn)量的增加,員工熟練度的增加,產(chǎn)品質(zhì)量的日趨穩(wěn)定,TAKT時間是可以實現(xiàn)不斷縮短的。雖然TAKT時間是由需求決定的,但TAKT時間的縮短意味著總工時的減少,也即意味著資源投入的減少,成本的不斷降低。具體方法與步驟如下:

(1) 視頻分析：對每個工位拍攝視頻,分析工人的每一個動作與每一個步驟,這個工作是工時改善最主要的基礎(chǔ)工作,很多動作浪費是在不經(jīng)意間產(chǎn)生的,工人也是無意識的。

(2) 信息匯總：將視頻中不合理動作和不增值動作進(jìn)行識別與記錄,并進(jìn)行歸類與匯總。

(3) 制定措施：根據(jù)不同類別的不合理動作或不增值動作制定不同的改善措施,如走動浪費則要重新規(guī)劃工位布局,提供工具和物料獲得的便利性。如檢驗等待工時,則可以考慮導(dǎo)入扭力記錄工具之類的實時檢驗工具。

(4) TAKT時間再設(shè)置：通過相關(guān)措施,相應(yīng)的不合理動作或不增值動作會大大降低,因此原有的工序分配及工時配置等都會發(fā)生改變,這就需要根據(jù)TAKT設(shè)置方法與優(yōu)化方法進(jìn)行再設(shè)置,從而實現(xiàn)效率優(yōu)化的TAKT生產(chǎn)線。

2.4 設(shè)備投資

TAKT生產(chǎn)線的每個工位都是不同的,而所有工位加起來剛好可以生產(chǎn)某個產(chǎn)品,因此TAKT生產(chǎn)線的每個工位配置的設(shè)備是不同的,而所有工位配置的設(shè)備加起來剛好可以生產(chǎn)某個產(chǎn)品。而相反,在傳統(tǒng)生產(chǎn)線中,每個工位都是相同的,每個工位都需要配備生產(chǎn)某個產(chǎn)品的全套設(shè)備。假如表1的工序25需要使用價值10萬元的設(shè)備,那么圖1的傳統(tǒng)生產(chǎn)線就要配置5臺設(shè)備,總投資需要50萬元；但圖2的TAKT生產(chǎn)線僅工位3需要配備該設(shè)備,總投資僅10萬元,考慮該設(shè)備的利用率要大大提高,可能故障率會上升,因此從設(shè)備維護(hù)角度考慮,再額外投資一套備件是必要的,那么總投資也僅是20萬元。因此可以得出結(jié)論,TAKT生產(chǎn)線的設(shè)備投資是比傳統(tǒng)生產(chǎn)線更優(yōu)的。

2.5 物流設(shè)置

無論是傳統(tǒng)生產(chǎn)線還是TAKT生產(chǎn)線,都需要根據(jù)工位的需求來配料,而且每天的配料總量是相同的,但某個時刻的配料量是不同的。如圖1傳統(tǒng)生產(chǎn)線,一共5個工位,但各個工位之間沒有聯(lián)系,單個工位工作的快慢對其他工位不產(chǎn)生影響,因此每個工位的實際生產(chǎn)進(jìn)度可能是不一致的。這種情況導(dǎo)致的配料往往是5個工位都需要進(jìn)行整套配料,以保證每個工位都有充足的物料。而TAKT生產(chǎn)線工位之間是相互關(guān)聯(lián)的,進(jìn)度協(xié)調(diào)一致,因此某個時間點只需要配送不同工位不同工序的用料,加起來剛好是1個產(chǎn)品的整套配料。因此TAKT生產(chǎn)線的線邊物料庫存較少,而且工位線邊需要留有的物料存放空間也較小。因此在物流設(shè)置上,TAKT生產(chǎn)線可以比傳統(tǒng)生產(chǎn)線取得更好的成本改善。

2.6 質(zhì)量管理

在傳統(tǒng)生產(chǎn)線上,1個工人負(fù)責(zé)1個產(chǎn)品(見圖1),1個工人要操作50道工序,重復(fù)時間是5 h。而在TAKT生產(chǎn)線(見圖2)上,1個工人只要操作10道工序,重復(fù)時間是1 h,所以TAKT生產(chǎn)線的優(yōu)勢是單個工位的工序較少,重復(fù)時間縮短,因此工人的錯誤概率大大降低。

另外以圖2為例,1個產(chǎn)品由5個工人按流水線完成,后道的工人可以對前道工人的工序進(jìn)行檢查,整個產(chǎn)品的制造過程,TAKT生產(chǎn)線可以比傳統(tǒng)生產(chǎn)線多出4個人來檢驗。而且由于不是同一個人檢驗,能夠檢出錯誤的幾率更高,也就是將錯誤往后傳遞的概率越低。所以說TAKT生產(chǎn)線的質(zhì)量管理比傳統(tǒng)生產(chǎn)線更有優(yōu)勢。

2.7 人員管理

在傳統(tǒng)生產(chǎn)線中,每個工位的工作是相互獨立的,互不影響。而在TAKT生產(chǎn)線中,每個工位的工人都必須按照一定的節(jié)拍時間完成自己的工作,而且相互之間是關(guān)聯(lián)的,如果某個工人不能滿足這個節(jié)拍的話,其他工人的工作就會受到影響,因此就要想辦法改進(jìn),并達(dá)到既定的節(jié)拍時間。所以相對傳統(tǒng)生產(chǎn)線來講,TAKT生產(chǎn)線的工作時間更加透明,更利于工時管理,工時改善與成本改善也更容易實現(xiàn)。

另外在培訓(xùn)上,TAKT生產(chǎn)線的優(yōu)勢更加明顯。傳統(tǒng)生產(chǎn)線培訓(xùn)1個工人完成1個產(chǎn)品需要很長的時間。而在TAKT生產(chǎn)線上,1個工人只是操作部分工序,而非所有工序,學(xué)會1個工位的技能只需要較短的時間,因此TAKT生產(chǎn)線的培訓(xùn)時間和培訓(xùn)成本大大降低。

2.8 應(yīng)用

雖然TAKT生產(chǎn)線在生產(chǎn)效率、設(shè)備投資、物流管理、質(zhì)量管理和人員管理等方面存在諸多優(yōu)勢,但不是所有制造類型都適合導(dǎo)入TAKT生產(chǎn)線,具體如下:

(1) TAKT生產(chǎn)線主要可應(yīng)用于裝配型企業(yè),或者是裝配工作占比居多的某個車間、班組,因為相對于裝配來說的機(jī)械加工、鑄造等生產(chǎn)都比較受設(shè)備的制約,而設(shè)備的剛性比較強(qiáng),在工序流動、工序優(yōu)化等方面靈活性比較差。

(2) TAKT生產(chǎn)線區(qū)別于流水線,在于所生產(chǎn)產(chǎn)品的單位時間產(chǎn)量有限,基本在個位數(shù)或兩位數(shù),而不是成千上萬的大批量重復(fù)制造。

(3) 對于產(chǎn)品體積較大、工作臺位投資較大的企業(yè),也可以導(dǎo)入TAKT生產(chǎn)線的理念,考慮產(chǎn)品不流動而人員流動。如圖3所示,共有4個工位,每個工位都需要組裝A產(chǎn)品,從工序1—40,另外分4個班組,但這4組人不固定屬于某個工位,但固定從事某些工序,同一組人在某個臺位完成一定工序后,可以到另一個臺位接著操作同樣的工序,而其他班組的人可以在這組人完成后在這個工位繼續(xù)操作后面的工序,一個產(chǎn)品在同一個工位由不同班組的人接力完成,但這個過程都是按照固定的節(jié)拍時間來完成的,這種模式跟前文所講述的邏輯非常類似。

圖3 產(chǎn)品固定人員流動的TAKT生產(chǎn)線示意圖

人們所熟知的車體組裝就可以按照這種模式來設(shè)置。比如一組人是做電氣安裝的,一組人是做窗戶安裝的,一組是做地板安裝的,一組是做椅子安裝的。這4組人就可以按照一定的工藝順序在不同的車體間實現(xiàn)流水線作業(yè),而無需經(jīng)常性地移動車體,降低搬運(yùn)、吊運(yùn)成本。

軌道交通制造業(yè)由于其產(chǎn)量有限,各個單位每天的產(chǎn)量僅在幾臺至幾十臺,很難引入汽車行業(yè)的流水線,但比較適合導(dǎo)入TAKT生產(chǎn)線。車輛上的很多大部件都屬于裝配類型,比如車體裝配、轉(zhuǎn)向架裝配、齒輪箱裝配、變流器裝配以及空調(diào)裝配等。這些裝配型產(chǎn)品由于其組裝工序的限制較少,比較容易拆分與組合,所以非常適合應(yīng)用于TAKT生產(chǎn)線。

2.9 局限性與注意點

TAKT生產(chǎn)線除了在應(yīng)用的時候存在一定的適用性外,在導(dǎo)入過程中還是存在一定的局限性與困難,所以需要采取一些額外的措施來保障導(dǎo)入的成功。

2.9.1 多技能員工

在生產(chǎn)實踐中,工人都會存在請事假或病假的情況,對于傳統(tǒng)生產(chǎn)線來講,一個工人不出勤不會影響其他工人的產(chǎn)出;而對于TAKT生產(chǎn)線來講,一個工人不出勤,整條生產(chǎn)線就無法運(yùn)作,因此TAKT生產(chǎn)線一定要在原有人員配置的基礎(chǔ)上考慮一部分備用人員。這部分人員平時可以是其他生產(chǎn)線上的,但是具備TAKT生產(chǎn)線的技能,當(dāng)TAKT生產(chǎn)線人員配置不充足的情況下,這部分人員就可以進(jìn)行頂崗,保證既定的產(chǎn)出。這就要求班組一級或車間一級需要提高工人的多技能水平,提高生產(chǎn)調(diào)配的柔性。

2.9.2 提高員工參與度

推進(jìn)從傳統(tǒng)生產(chǎn)線往TAKT生產(chǎn)線轉(zhuǎn)變的一般都是生產(chǎn)管理人員與工藝人員,班組的工人往往是被動接受這一新的模式,因此班組的積極性較低。所以在推進(jìn)TAKT生產(chǎn)線的過程中,需要將一線員工邀請到改善小組中來,讓一線員工了解與理解TAKT生產(chǎn)線的實施意義,與一線員工一起分析動作分解,一起討論效率提升,讓一線員工分享改善的獎勵,這樣可以大大提高工人的積極性與參與度。

2.9.3 根據(jù)需求及時調(diào)整

TAKT生產(chǎn)線的設(shè)置主要是根據(jù)客戶的需求設(shè)定的。在生產(chǎn)實踐中,TAKT生產(chǎn)線1個月的產(chǎn)出往往會略微大于客戶的需求,以應(yīng)對突發(fā)情況所導(dǎo)致的交付延誤。而客戶的月度總需求不可能每個月都一樣,所以往往TAKT生產(chǎn)線的設(shè)置是考慮幾個月客戶總需求的平均值,或者略高于平均值,但是當(dāng)客戶總需求月度降低較多的話,TAKT生產(chǎn)線就會存在庫存的問題。當(dāng)庫存高于一定水平,并持續(xù)幾個月,原有的TAKT生產(chǎn)線就需要進(jìn)行調(diào)整,需要相應(yīng)減少工位,增加節(jié)拍時間,降低單位時間產(chǎn)出;同樣當(dāng)客戶總需求月度增加較多的話,TAKT生產(chǎn)線就會存在不能及時交付的情況,如果持續(xù)幾個月,TAKT生產(chǎn)線就需要及時進(jìn)行調(diào)整,增加工位,降低節(jié)拍時間,增加單位時間產(chǎn)出。所以，對于1條TAKT生產(chǎn)線的設(shè)立,需要了解客戶的長期需求,一般3～6個月需要重新評估,從而進(jìn)行及時調(diào)整。

3 結(jié)語

中國軌道交通制造業(yè)經(jīng)歷了十幾年的發(fā)展,現(xiàn)在正進(jìn)入穩(wěn)定成長期,面對國內(nèi)外地鐵與高鐵的眾多機(jī)會,許多業(yè)內(nèi)企業(yè)都在積極搶占市場,在競爭日益激烈的市場背景下,大家都需要練好內(nèi)功、降低成本、提高效率和競爭力。本文闡述的節(jié)拍生產(chǎn)在眾多方面可以為企業(yè)帶來成本的降低、效率的提升和質(zhì)量的提高,對于組裝類型的軌道交通制造業(yè)企業(yè)有著良好的實踐推廣意義。

本文在討論節(jié)拍生產(chǎn)的時候是以單種產(chǎn)品來闡述的,這只是為了讓大家更容易理解節(jié)拍生產(chǎn)的概念與設(shè)置方法,并不是只有單種產(chǎn)品才能應(yīng)用于節(jié)拍生產(chǎn),多種產(chǎn)品在滿足相關(guān)條件后也可以在同一條生產(chǎn)線實現(xiàn)節(jié)拍生產(chǎn)，即混線生產(chǎn)。由于篇幅所限,本文不再展開討論。

[1] 中國南車集團(tuán)公司.中國南車工位制節(jié)拍化生產(chǎn)指南[G].北京：中國南車集團(tuán)公司,2013.

[2] 彭頻,鄧亞偉.如何確定生產(chǎn)節(jié)拍[J].企業(yè)管理,2007(11):83-84.

Practice of TAKT Production in Railway Manufacturing Industry

LIU Xiayang, JU Guolin

Based on the practice of TAKT production in rail transit manufacturing industry, the definition of TAKT production and TAKT line setup are explained.Through comparison between the traditional production line and TAKT production line, their productivity,equipment investment,logistics setup,quality management and personal management are deeply analyzed, the advantages of TAKT production in cost improvement, its application in related fields and the important tips during implementation are exponded.

TAKT production; rail transit; production line; cost

F 406.2∶U 270.8

10.16037/j.1007-869x.2017.05.005

2016-10-12)