文/顾 丽 周炳海 来源/精密制造与自动化
摘要：应用价值流程图的分析方法，以T公司产品压缩机生产线的整个装配流程为研究对象，对压缩机装配过程进行详细的分析，找出生产过程的浪费，包括搬运、等待、寻找等。运用工业工程的ECRS原则对生产线平衡、生产工艺流程以及生产线布局提出改善方案，优化生产方式及生产线布局。实施后生产过程中的浪费得到有效减少，生产线总体效益得到大幅提升。
价值流图由美国麻省理工学院精益企业研究所的迈克·鲁斯和约翰·舒克在1999年提出，该图描述了产品从顾客到供应商的生产路径，用一组特定的代表图形画出物流、信息流和增值流，通过对生产活动相关物料和信息流动的描述，发现生产过程的浪费，找到需要改进的环节。T公司是一家为各种空压机站设备提供动力驱动解决方案的生产和销售的企业。本文以T公司的一条压缩机生产线为研究对象，应用价值流图析的分析技术对该生产线进行分析、改造，使各生产资源科学地配置。合理地布置和安排，优化了整条生产线的平衡率，提升了生产效率。2016年以来随着市场对T公司压缩机产品的认可，需求不断增加，现有生产能力出现无法满足市场需求的现象。本文以压缩机生产线为研究对象，应用价值流图分析找出流程中的各种浪费和不合理现象，针对这些不合理的过程提出改善方案以达到提升生产线效率的目的。T公司的压缩机生产线共生产4种压缩机产品，为保证及时响应市场以及控制生产线的切换浪费时间，每天生产顺序是固定的，即先做完一种后切换至第二种产品。从2017年的需求量和2016年的实际产量（如表1所示）分析可知，实际的生产量小于顾客的需求量。同时生产线的人员作业效率不高，半成品库存以及等待物料较多。
表1 2017 年压缩机需求数量及2016 年实际产量
本文通过使用秒表法对各产品的各工序进行时间监测，分别记录各工位实际平均操作时间。结合相关现场数据采集，绘制的压缩机价值流现状图如图1所示。图下方的时间线分别为各工位实际操作时间和库存等待时间，其中库存等待时间=生产节拍×库存量。增值时间为各工位的操作时间之和。
从现状图可以看出，生产线均采用推动生产方式，生产计划由生产管理部根据每日的订单情况下达给装配车间和采购部。压缩机各产品的增值情况见表2所示，表中数据反映压缩机产品的增值比例不高，说明当前的价值流中存在巨大的浪费—不增值活动，因此要找到并减少甚至消除这些不增值活动，设计一条更合理的价值流。
比较生产线布置图（如图2所示）可知，生产线采用直线型装配线，压缩机产品的生产流程和工艺基本相似。主要的不同之处在于各产品同样的步骤复杂程度不同，以及产品C不带电机部分（即无电机装配工序和工时）。调查实际生产线发现，因整机组装需要3个部件，该部件来自不同节拍的单元，导致半成品积压，同时部分工序间距离较远，半成品传递需要一定距离的搬运，影响生产线的连续流动，成为生产瓶颈。
通过对生产线的现场及生产线流程、作业和动作分析，可以发现以下浪费：根据需求数据，按照A→B→C→D的装配顺序，单日总工时T总 满足以下的约束方程式：
通过约束方程计算，现有的生产能力无法满足2017年的需求数量（如表3所示）。
表3 压缩机生产线负荷情况（现状）
整个生产过程中半成品数量约为275件，原材料库存数量约为1080件（此处只考虑主要部件，即阴阳转子，机壳，电机壳，线圈，转子，吸气盖，排气盖以及端盖）。生产周期接近4天。在制品库存的积压，导致厂区内5S混乱，而且，由于在制品的积压，一旦某个工序出现了问题，容易造成不良品的成批发生，造成过程控制过难和大批返工的工时浪费。采购部每日订单下达给供应商均为同一个时间送货，导致供应商送货集中，生产现场至少堆积2天的零件库存，部分零件在厂等待2天，部分零件等待1天。零件库存占用厂内区域多，应考虑调整供应商送货时间及周期，分批送料缩小厂内零件库存量。半成品库存多，现场区域紧张，导致各环节间频繁需求物料，出现等待来料现象，时而出现等待物料配送的现象。并且轴承调隙工位由于受到现场区域闲置，4个工位采用串联方式，大大增加了物料搬运以及人员走动的距离。由于工位及作业人员固定，当装配C产品时，电机组件，转子组件以及整机装配的作业人员闲置。通过生产平衡率来计算各产品，如表4所示。
表4 2016 年压缩机生产线平衡率情况
根据上述分析结果，针对降低在制品库存，实现连续流或单件流，优化生产过程和工艺，提高生产线整体效率等方面采用ECRS（取消、合并、调整、简化）的原则和布局优化的方法，制定如下改进方案[4-7]。由于各个工序的操作时间不可能达到百分百的平均，为了不造成断料停产的局面，将部分工序尽可能合并，由1名员工完成多道工序内容。将机壳上线和转子装配合并，由原来2人分工改为3人作业；考虑到C产品机头组件完工后，即下线，故将C产品轴承调隙至端盖装配合并由2人完工，并将后道工序合并；将轴承调隙、吸气盖装配及端盖装配合并，由原来6人分工装配改为5人单独作业（因无C产品，5人即可满足需求量）；将线圈组件部分、转子部分合并重组，由原来4人作业分工为3人作业。将动平衡及整机组装重新调整工序，由原来4人分工作业改为3人分工作业。整体作业人数仍然为19人。通过优化工序后调整装配布局，如图3所示。
因原零件清洗采用高温清洗，零件下线后温度较高无法及时装配，需要静置较长时间。另外，同一品种清洗方式清洗完后需更换另一种清洗方式。例如，先清洗机壳，完毕后清洗吸气盖。导致零件无法配对，出现零件清洗完毕后暂存1天。通过调研新型超声波清洗机，清洗完毕后可及时上线，并且优化清洗工序，降低清洗时间。对清洗方式，采用配套式清洗，即配齐一套零件清洗。实现降低清洗时间和清洗完毕后的零件库存。在清洗零件完工区、电机组件区、转子组件区设置超市系统，运用看板拉动前道作业，每种规格分别设置5套库存量。同时使用皮带机，使物料周转实现自动化，减少中间半成品数量。改善后的价值流图如图4所示。
图4 压缩机生产线布置形式图（改善后）
为有效控制零件在本厂仓储数量，将ERP排产信息传递到最前端供应商，使供应商在生产前2小时送货至本厂（给予零件抽检2小时，因供应商大部分在本地，路途时间在1~2小时）。从而有效缩短生产周期。改善后生产线的产能情况通过计算单日总工时T来评估，数据如表5所示。生产线平衡率以及产品增值比例前后改善情况如表6所示，有明显提高。A、B、D三种产品混线生产，C产品由单独2人装配。
表5 压缩机生产线负荷情况（改善后）
表6 产品改善前和改善后对比
从表中可以看出，改善后的平衡率、生产周期、增值比例得到了明显的提升，并且实现了生产线单日产量满足客户需求数量。
通过本次改善案例可以看出价值流图分析在对现场生产流程改善、优化工艺、提升生产线整体效益等方面具有较大的优势，本文采用的方法简单、实用，在不给企业带来太多的额外投入的情况下，实现了生产线效益的大幅度提升。
