價(jià)值流分析在連接器裝配中的精益改善應(yīng)用

王 璽 梅清晨② 賈祿冰

（①清華大學(xué)天津高端裝備研究院洛陽先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)研發(fā)基地，河南 洛陽 471003；②河南工程學(xué)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(yè)，以往研究主要集中在對人動作過程的優(yōu)化改善[1-2]，缺少綜合應(yīng)用多種改善工具方法的全面性改善。

價(jià)值流圖析（VSM）是豐田精益制造生產(chǎn)系統(tǒng)下的一種描述物料流和信息流的形象化工具，通過繪制價(jià)值流圖，分析生產(chǎn)過程中的物料流和信息流，使整個(gè)過程中的增值和不增值部分顯示出來。然后通過運(yùn)用精益生產(chǎn)相關(guān)理論方法，改善生產(chǎn)流程，消除浪費(fèi)，使產(chǎn)品持續(xù)均衡的流動，從而實(shí)現(xiàn)降低在制品、縮短生產(chǎn)周期等目標(biāo)[3-4]。A 公司主要裝配生產(chǎn)軍用電連接器產(chǎn)品，屬于典型的多品種（日均生產(chǎn)訂單300 個(gè)）、小批量（平均每個(gè)訂單15 件產(chǎn)品）生產(chǎn)。隨著市場競爭的不斷加劇，產(chǎn)品制造成本持續(xù)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(yè)進(jìn)行精益化改善，以提升市場競爭力。

1 公司生產(chǎn)現(xiàn)狀及主要問題

1.1 A 公司現(xiàn)狀價(jià)值流圖

A 公司產(chǎn)品類型多樣，本研究選取其A 車間的主流產(chǎn)品A 產(chǎn)品為研究分析對象。其生產(chǎn)流程如下：調(diào)度員每天查看ERP 內(nèi)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(jù)配套表完成各訂單物料的分揀出庫。所有物料出庫預(yù)加工處理后統(tǒng)一由二次配套區(qū)人員進(jìn)行物料齊套并放置對應(yīng)班組，各班組至二次齊套區(qū)領(lǐng)取其班組物料進(jìn)行生產(chǎn)裝配作業(yè)，裝配完成且經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)無誤后由包裝人員進(jìn)行包裝并送入成品倉庫等待發(fā)貨。通過調(diào)研繪制出的現(xiàn)狀價(jià)值流圖如圖1所示。

圖1 A 車間現(xiàn)狀價(jià)值流圖

1.2 現(xiàn)狀價(jià)值流圖分析

價(jià)值流圖時(shí)間軸上的時(shí)間分別代表了生產(chǎn)過程中的增值時(shí)間和非增值時(shí)間。增值時(shí)間（AT）：實(shí)際有效作業(yè)時(shí)間即所有工序的加工周期之和。非增值時(shí)間（UT）：除了加工時(shí)間以外的所有時(shí)間。增值比則是增值時(shí)間占生產(chǎn)周期時(shí)間的比例，反映了企業(yè)生產(chǎn)增值能力[5-8]。目前生產(chǎn)過程中增值時(shí)間為5.24 h，非增值時(shí)間為41.42 h，增值比為11.23%，增值比占比較低，說明生產(chǎn)過程中存在較多的庫存、搬運(yùn)和等待等不增值作業(yè)，需重點(diǎn)進(jìn)行挖掘及改進(jìn)。通過現(xiàn)狀價(jià)值流圖分析，整個(gè)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(zhuǎn)運(yùn)浪費(fèi)。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(yuǎn)且存在迂回交叉、轉(zhuǎn)運(yùn)批量不固定和轉(zhuǎn)運(yùn)方式落后（手動叉車或人工搬運(yùn)為主）等造成了較大人力資源浪費(fèi)。

圖2 改善前A 車間布局及物流圖

二次配套區(qū)北邊區(qū)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(gè)生產(chǎn)裝配作業(yè)過程中，存在多處工序斷點(diǎn)，不同工序生產(chǎn)作業(yè)方式不同，有連續(xù)生產(chǎn)，有批量生產(chǎn)，工序間在制品堆積較多且數(shù)量不穩(wěn)定，同時(shí)前后工序間物料未實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化配送，使生產(chǎn)流程各工序處存在大量在制品，不利于現(xiàn)場管控，且容易發(fā)生缺料等待現(xiàn)象，在制品的增加也造成了產(chǎn)品生產(chǎn)周期被拉長。

（3）生產(chǎn)模式適用性差

目前車間生產(chǎn)作業(yè)模式屬于典型的推動式生產(chǎn)，生產(chǎn)計(jì)劃僅下發(fā)至倉庫，且無明確的生產(chǎn)計(jì)劃順序隊(duì)列，后工序根據(jù)前工序物料送至?xí)r間及順序進(jìn)行開工生產(chǎn)。后工序無生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)，無法提前安排生產(chǎn)并調(diào)配資源，整個(gè)生產(chǎn)處于被動狀態(tài)。同時(shí)因生產(chǎn)過程中信息傳遞不順暢，容易發(fā)生交期延誤現(xiàn)象。

（4）線平衡率低

目前產(chǎn)品裝配線主要分為8 個(gè)工序，通過現(xiàn)場秒表測時(shí)，測出各工序標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)如表1 所示。

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

（5）標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)水平低

不同員工裝配時(shí)所用作業(yè)方法不同，生產(chǎn)節(jié)拍不同，生產(chǎn)不穩(wěn)定、不連續(xù)，容易產(chǎn)生在制品堆積且裝配質(zhì)量難以保證。同時(shí)班組長等管理人員的工作缺少標(biāo)準(zhǔn)化，工作隨意性強(qiáng)，現(xiàn)場班組管理水平較低。

2 改善方案

2.1 布局及物流路徑優(yōu)化

首先根據(jù)產(chǎn)品工藝物流路線，運(yùn)用SLP 方法及“一個(gè)流”思想對車間區(qū)域進(jìn)行重新布局。將打字間和打路線卡間兩個(gè)區(qū)域位置進(jìn)行對調(diào)，縮短物流距離且消除物流路線的迂回交叉。將二次配套區(qū)和閑置物品堆積區(qū)位置進(jìn)行調(diào)整，以縮短物流距離。同時(shí)對閑置物品堆積區(qū)進(jìn)行5S 整理和整頓，清除不必要物品并對剩余物品進(jìn)行定制及目視化整理，閑置物品堆積區(qū)占地面積縮小45%。同時(shí)將各產(chǎn)線線端的物料暫存區(qū)取消，物料由二次配套區(qū)人員按照各產(chǎn)線的生產(chǎn)計(jì)劃準(zhǔn)時(shí)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(zhǔn)時(shí)化配送改善

根據(jù)精益連續(xù)流生產(chǎn)及準(zhǔn)時(shí)化配送的要求重新設(shè)計(jì)各區(qū)域在制品數(shù)量范圍。根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍及線邊在制量設(shè)計(jì)各工序間準(zhǔn)時(shí)化配送規(guī)則及配送批量，實(shí)現(xiàn)物料小批量連續(xù)配送以降低現(xiàn)場在制品。

烘干機(jī)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(shè)計(jì)為每0.5 h 送一次物料（20 批）至烘箱間。同時(shí)為保證生產(chǎn)連續(xù)性，打字間需設(shè)置可存儲40 批（2 次配送量）已打字產(chǎn)品的在制品緩存區(qū)。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(qū)設(shè)置緩存為80 批物料。

為保證烘箱作業(yè)不斷流等待，在烘箱間設(shè)置可緩存20 批物料的緩存區(qū)，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(qū)。烘干機(jī)內(nèi)取出的20 批次產(chǎn)品統(tǒng)一放置在1 個(gè)4 層推車中，由烘房作業(yè)人員第一時(shí)間送至二次齊套區(qū)，烘房區(qū)域內(nèi)不在設(shè)置烘干在制品緩存區(qū)。

目前裝配線節(jié)拍為1 min/件，產(chǎn)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(shè)計(jì)為配送人員每60 min 給每條產(chǎn)線配送一次物料（每次配送4 批次物料）。同時(shí)在各產(chǎn)線工位1 處設(shè)置簡易安燈開關(guān)，當(dāng)該工位剩余物料數(shù)小于等于10 件時(shí)，工位1 員工按下安燈按鈕，配送員需在3 min 內(nèi)響應(yīng)，并在8 min 內(nèi)完成該產(chǎn)線下一次物料配送。

經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，各區(qū)域在制品控制及配送模式如表2 所示。各區(qū)域按要求控制其線邊來料及在制品量，同時(shí)按規(guī)定的配送頻次及配送量進(jìn)行物料配送。

表2 各區(qū)域配送規(guī)則

2.3 生產(chǎn)模式優(yōu)化設(shè)計(jì)

生產(chǎn)模式由推動式生產(chǎn)改為計(jì)劃拉動生產(chǎn)。以交貨期為起點(diǎn)從后工序至前工序進(jìn)行拉動式生產(chǎn)計(jì)劃分解，各前工序以保證后工序準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)為原則，同時(shí)控制工序間在制品量。

首先根據(jù)訂單交貨日期及各系列產(chǎn)品生產(chǎn)周期分解出主生產(chǎn)計(jì)劃，其次根據(jù)各班組產(chǎn)線類型分解出各班組生產(chǎn)計(jì)劃，由班組計(jì)劃結(jié)合打字生產(chǎn)周期及生產(chǎn)提前期生成物料打字計(jì)劃，最后由物料打字計(jì)劃生成物料分揀出庫計(jì)劃。物流配送人員根據(jù)各工序間準(zhǔn)時(shí)化配送規(guī)則進(jìn)行物料配送。

2.4 線平衡優(yōu)化改善

目前線平衡率為75.31%，線平衡率較低。根據(jù)各工序標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)，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(shí)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(jìn)行分析改善，以提升產(chǎn)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(shè)計(jì)防偏工裝，取消每次需對準(zhǔn)及檢查工步，簡化作業(yè)程序，降低工序作業(yè)時(shí)間；將裝膠圈和裝連帽工序合并為一個(gè)工序，由2 名員工并行作業(yè)（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(gè)工序，由一名員工作業(yè)；灌封及檢查工序進(jìn)行重排分為灌封工序和檢查工序；各工序推行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)生產(chǎn)，消除多余浪費(fèi)。改善后產(chǎn)線各工序工時(shí)及人員配置如表4 所示。

表4 改善后各工序標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)

改善后線平衡率為93%，單班作業(yè)人數(shù)11 人（含班長）。車間管理人員可根據(jù)該人員配置表及班組員工技能水平進(jìn)行產(chǎn)線定人定崗安排并組織生產(chǎn)，同時(shí)進(jìn)行持續(xù)精益優(yōu)化改善。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)優(yōu)化改善

車間標(biāo)準(zhǔn)化水平低主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是員工（尤其是班組長）工作流程沒有標(biāo)準(zhǔn)化，二是員工裝配作業(yè)方法沒有標(biāo)準(zhǔn)化。

針對問題一，采用現(xiàn)場工作寫實(shí)法記錄其每天工作流程、工作要點(diǎn)、主要工作事項(xiàng)、工作頻次、考核標(biāo)準(zhǔn)等，然后組織車間主管、工藝、質(zhì)量、計(jì)劃和6S 等相關(guān)管理人員對其工作事項(xiàng)流程進(jìn)行梳理優(yōu)化，制定出一日工作標(biāo)準(zhǔn)流程表。員工按照其一日工作流程表開展工作，該標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用極大地提升了各類員工日有效工作時(shí)間，同時(shí)可防止工作內(nèi)容遺漏。

針對問題二，首先挑選出各個(gè)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(zhì)量、IE和老員工等觀看影像資料并運(yùn)用動作分析法及ECRS 法逐個(gè)動作分解、優(yōu)化，制定出最佳工步流程及動作順序，識別各質(zhì)量控制點(diǎn)并進(jìn)行質(zhì)量管控，從而編制出各工序標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)要領(lǐng)書，實(shí)現(xiàn)員工裝配作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)要領(lǐng)書的應(yīng)用保證了員工作業(yè)節(jié)拍穩(wěn)定性和裝配質(zhì)量一致性。

3 改善效果

通過以上改善優(yōu)化措施的實(shí)施，車間物流轉(zhuǎn)運(yùn)距離縮短17 m，配送準(zhǔn)時(shí)率提升20%，人均生產(chǎn)效率提升35.02%，車間總?cè)藬?shù)減少23 人，產(chǎn)品生產(chǎn)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(jié)語

該項(xiàng)研究以價(jià)值流分析為切入點(diǎn)，深入分析企業(yè)存在的問題，綜合運(yùn)用工業(yè)工程ECRS 分析、線平衡優(yōu)化改善、影像分析、SLP 車間布局、JIT和標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)等工具方法，從宏觀到微觀逐步對車間進(jìn)行生產(chǎn)過程優(yōu)化改善設(shè)計(jì)，該研究成果及改善方法的綜合應(yīng)用可推廣應(yīng)用至其他離散型制造企業(yè)的總體優(yōu)化改善。