价值流图在机械加工企业精益改进中的应用

陆海鹰

(上海通用汽车有限公司，上海 201206)

价值流图在机械加工企业精益改进中的应用

陆海鹰

(上海通用汽车有限公司，上海 201206)

以某典型机械加工企业开展精益改进为例，应用价值流图、山积图、5S等工具，对其生产过程进行分析评估，量化目标设定，实施精益改进，最终达到提升效率、改进质量的目标。通过实例研究发现，价值流图在机械加工企业的精益改进中可以发挥重要的作用，得到价值流图方法能够在机械加工企业精益改进中广泛推广的结论。

精益生产；机械加工；价值流图

0 引言

20世纪初，美国福特公司的创造流水线生产模式，是现代工业生产方式的第一次腾飞，其以标准化、大批量生产来降低生产成本、提高生产效率的方法，迅速被各行业复制，奠定了美国工业霸主的地位。20世纪50年代，日本丰田公司的丰田英二和大野耐一等人，在考察了美国福特公司的大规模生产方式后，结合市场发展规律和日本的国情，经过二、三十年的努力，创造出了极具竞争力的丰田生产方式，并一举使日本汽车工业超越美国[1]。

20世纪80年代，美国企业开始研究日本工业的制胜之道，总结了丰田的生产方式，将其命名为精益生产，并进一步完善了精益生产的理论体系。随后精益生产迅速在美国以及全球得到推广，通用全球制造系统(GMS)、德尔福制造系统(DMS)、福特生产方式(FPS)等均融入了精益生产的思想和方法[2]。

随着全球一体化的推进，国内零部件企业面临极大的挑战和机遇。如何在这种残酷的竞争中迎接挑战、抓住机遇，就需要找到适合自己国情和现状的改进方法。

1 开展这次精益活动研究的目的

C公司是国内领先的凸轮轴生产厂家，具有50多年的凸轮轴生产经验，为国内知名的汽车厂配套，生产线装备了一流的生产设备，近年来依托丰富的经验和一流的生产设备，发展迅猛。尽管如此，市场竞争也不断加剧，客户要求产品价格不断降低，导致利率下降；不断出现的客户对于质量和交付方面的抱怨；国内竞争对手在装备提高后的穷追不舍；国际大鳄们的堵截。这些问题导致了C公司面临严峻的挑战，严重影响了公司的战略发展和经济效益。

2 现状分析和精益改进活动的规划

为了提高生产率、降低成本、提高产品质量、提升客户满意度，C公司引入了精益生产方式的重要工具——价值流图法。通过价值流图法系统梳理了公司的价值流，对于各生产要素进行系统分析，找出瓶颈点，通过重组和优化，制定解决方案，最终形成一套结合公司特点、可推广的系统性方法，有效提高人员、设备、场地等资源的利用率，达到提升产品质量和公司效益的目的，为公司的战略发展提供动力。

实现精益生产管理，最核心的理念就是消灭浪费。要消灭浪费，就必须判别企业生产中的两个基本构成：增值和非增值活动[3]。价值流管理就是通过绘制价值流图，进行价值流图分析，来发现浪费及其根本原因，为消灭浪费和持续改善提供目标，这样就可以运用各种优化方法对生产流程进行改善。在运用价值流图的分析和改进过程中，也使用了线平衡、山积图、7种浪费分析、5S等工具。

为了找到适合大面积推广使用的改进方法，改进小组讨论决定选用在公司内部具有代表性的A产品生产制造作为试点进行开展，并把改进目标设定为：产能提升10%；在制品库存降低50%；生产区域面积减少20%；人员减少20%。

公司A产品生产线的布局规划，在改进前仅考虑了设备价值最高的两道工序之间的节拍平衡，缺少对人员以及工艺流程的仔细研究，而且存在生产流程复杂、在制品数量庞大、物流线路迂回、各工序人员班次不统一的复杂问题。

3 精益改进活动的实施

针对A产品生产的现状，根据精益生产的价值流分析方法，制定了改进的具体步骤。

价值流图的分析和实施过程一个循环包括6个步骤[4]：

(1)现场调研。实际测量并记录各工序的节拍时间，统计搬运频次与距离、班次信息、在制品数量；

(2)按照实际情况绘制价值流图；

(3)分析价值流图，找出瓶颈的生产要素；

(4)通过精益生产工具，分析各瓶颈的改善方法和空间，制定改善目标，绘制价值流未来图；

(5)最终实施改善方法，并跟踪改善结果，绘制新的价值流图；

(6)重复第3步至第6步，持续改进。

3.1 价值流现状图

通过流程分析、现场调研、测量点设置、数据收集环节，绘制出价值流现状图，详见图1。

3.2 价值流分析结果

从价值流图计算生产线的运行效率以及存在的主要问题：

(1)在制品数量庞大，生产线增值比低，导致流动资金积压、质量问题响应慢、返工数量增加、设备问题人员问题被掩盖等；

①在制品约12 000件；

②增值时间AT=所有加工时间之和=556.1 s

③非增值时间UT=运输、等待和堵塞时间之和=9.074 d

④增值比=增值时间/(增值时间+非增值时间)=0.071%

(2)产能不足，每日产出约为1 600件，而且产量波动较大，每周生产7天才能满足客户需求；

(3)生产线节拍不平衡，线平衡率低；

线平衡率=各工位作业时间之和/(最长作业时间×工位数量)=55.7%

(4)生产人均效率低，共46人，人均效率为34.8 支/(人·天)，而且班次混乱，三班与两班人员并存，管理困难；

(5)人员工作强度大，存在较多人工搬运与走动，某工位的最大走动距离达到10 km/班；

(6)公司场地紧张，但生产线布置松散。

3.3 改善方案策划

改善方案的确定关键在于设定量化指标进行指导，并最终转化为成本核算。改进的效果用价值的量化指标来衡量，可以清晰地被管理层所理解，并进行统一评价和奖励；同时也能调动员工的积极性，使得精益文化得以持续。通过对A产品生产现状的调研，提出针对性的改进设定目标。经过讨论制定了以下的改进实施方案：

(1)突破瓶颈工序，满足客户需求。根据客户拉动需求，计算出需求节拍时间，对于不满足此节拍的工序需重点突破。利用标准作业组合票，详细记录人工操作以及设备加工的每个步骤时间，将其中的浪费消除，可以移除此工序的时间让其他人或者工序替代，对工艺参数、刀具、工装等进行优化，必须使得实际节拍时间低于需求节拍时间。此产品的需求节拍时间为35 s，有4道工序不能满足，其中2道工序差距在3 s以内，通过优化后的标准化操作，轻易达到目标；钻孔工序差距为4 s，通过刀具参数的调整，达到目标；节拍最长的抛光工序在实施了标准作业、参数优化和工装优化等几项措施之后，达到目标；

(2)平衡生产线节拍，规定各工序的在制品数量。精益生产的最终目标是一件流，为实现此目标，结合C公司的实际情况，分三步进行：第一步，做到12件流，在2个瓶颈工序前设置4小时在制品，以满足最终产出(4小时是根据维修时间统计得出)；第二步，将生产线划分为几个小单元，在单元内实现一件流，单元间设置一定数量的超市；第三步，最终形成一件流。C公司目前产能紧张，若是一步达到一件流意味着不能满足交货，将造成重大损失。目前在C公司做到第一步，通过控制现场料架的数量，严格控制在制品数量。

(3)提高人员效率，平衡各工序班次。通过山积图的方式，分析人工操作时间，进行重组和优化。由于是对人工操作进行分析，波动较大，建议在进行分析时利用拍摄视频的方式，对各操作工进行10个工作循环的拍摄，再进行仔细的分析，找出最优的操作方法，找出波动的原因，并予以消除；区分增值时间、等待时间、周期性工作时间等，将其中的浪费消除，将可以合并的工序尽可能合并到一起。

(4)设备与物流布局优化。通过自动滑行线棒，改变之前人工搬运物料的物流方式，消除物流环节浪费。通过设备布局优化，减少一人多机工序的人员走动，并用标准化作业指导书，定义最优路线；大幅提高场地利用率。

4 改善方案实施与结果

通过3个价值流图的循环改进，取得了非常显著的成绩。表1显示的是改善前后的对比数据。

表1 精益改善前后效率对比

从以上数据可以看出：改善后生产线效率大幅提升，特别是在制品库存减少了70%以上，远远超越了50%的设定目标。

根据成本核算，以上几项成果直接带来154.6万的年利润。与此同时，精益改进还带来很多隐形的好处。通过进行员工提案的评比和奖励机制，让所有的员工都参与进来。在精益生产的活动中，提高了员工的技能，调动了员工的积极性，提高了员工的质量意识，加强了整个公司的凝聚力。现场的5S和TPM工作也有所改善，质量溢出风险和设备故障风险都有所降低。

5 活动实施的结论和展望

目前国内中小企业在进行生产线布局和工艺设计时，仅凭借经验进行，而并非对于节拍平衡、人员利用率、场地利用率等量化指标进行详细的分析和计算；而且往往策划之后，并不进行持续改进工作，导致生产线中大量的浪费被长期忽视，严重影响公司的竞争力。文中通过一个实际的案例，总结了一家典型的机加工供应商运用价值流图推行精益改进的方法和取得的成效，证明了精益生产可以给公司带来丰厚的收益。C公司存在的问题，基本是机加工供应商的共性问题，文中结合实际经验，针对每个问题给出了可供参考的分析工具和解决办法，在机加工供应商中具有借鉴意义。当然，C公司精益生产之路也不是一帆风顺，也遇到了许多问题，如员工抵触、薪酬问题、计件工资改为计时工资等，这些问题在国内类似企业开展精益改进时也会碰到。如何更加有效地解决这些问题，使精益生产的先进方法能够广泛开展，还有待后续进行专题研究。

【1】WOMACK James P,JONES Daniel T.精益思想[M].沈希瑾,张文杰,等,译.北京:机械工业出版社,2011.

【2】刘震，杨秀斌，王建立，等.单元化生产方式及评价方法研究[J].工业工程与管理，2009，14(6):120-123.

【3】李华增，孙小明.生产现场系统化改善的应用性研究[J].工业工程与管理，2004(2):81-86.

【4】袁溟.精益生产在某涂装设备车间的应用[J].机械设计与制造工程，2014(7):45-49.

ApplicationofValueSteamMappinginLeanProductionofMachiningCompany

LU Haiying

(Shanghai General Motors Co.,Ltd.,Shanghai 201206,China)

The lean production movement in common machining company was described. The production process was evaluated, the quantitative target was established, and the lean movement was also actualized using value steam mapping，operating loading chart and 5S etc, so the efficiency and quality were raised. According to the example research, it is shown that value steam mapping can play an important role in machining company lean production movement, and it can be generalized successfully.

Lean production; Machining; Value steam mapping

2015-01-04

陆海鹰(1971—)，男，从事动力总成(发动机、变速箱)零件的质量开发管理工作。E-mail：haiying_lu@shanghaigm.com。