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单元式生产技术如何助力汽车零部件厂商
   编辑:管理员   浏览:1184  时间:2016-06-27 
 
      在当下国内,多品种小批量下的汽车零部件订单模式促使零部件厂商不得不变更生产组织模式, 以减少生产成本及库存成本。于是,很多汽车零部件厂商开始研究和尝试一种新的生产技术—— 单元式生产,以此来缓解多品种小批量模式下的产品准时交付问题。 
案例背景 
      单元式生产(cell production) 是精益生产理论体系延伸出来的一个理论,它是当代最新、最有效的生产线设置方式之一,是日本以及欧美企业所广泛采用的生产技术。这种方式使得在小批多种生产残酷环境下仍然能流水化生产,因此被誉为看不见的传送带2013 年,日本佳能相机生产厂改变单一的专业分工方式,培养多能工并进行轮岗生产, 使得佳能公司在我国大连的工厂实施单元式生产一年内劳动效率提高了360%,实现了生产中由对设备的关注转变为对人的关注。单元式生产强调重视生产过程中人的因素,改变劳动分工制度,要求单元式生产团队内相互协作,起到1+1>2 的效果。单元式生产是随需而变的生产方式, 它综合了单件生产与大批量生产的优点,既减少了单件生产的高成本又避免了大量生产的过度刚性,使得产品品种间可以灵活切换,减少设备切换的停机损失,较好地适应了多品种、小批量、短交期、准时制的市场需求形态。 
笔者要列举的案例是一家中型汽车零部件制造厂商, 本文暂称其为W 公司,该公司主要的产品为火花塞及周边点火系统,拥有800 多名员工,年产值近10 亿,客户涵盖国内的大小发动机主机厂、合资厂商、零部件经销商以及国内外其他动力设备制造商,其产品占据国内市场较高份额,并成功打入国际市场。但近年来,由于汽车产业结构调整及市场环境因素,造成物流成本过高、生产周期长、交付准时率低,公司发展出现上升缓慢、竞争力不强等现象。为了扭转这种不利的局面,W 公司经过诊断分析,实施生产组织变革,改变传统的流水线生产方式,取之以单元式生产方式应对多品种、小批量的生产组织形式。
 
案例分析 
1W 公司的生产瓶颈 
      2014 年以前,W 公司是按照工艺流程来划分生产组织的,每个车间按工艺先后顺序布置设备和生产线,呈孤岛式状态。工序间的在制品或半成品按批量、品种完成工序后平行移动到下一道工序,每道工序完工后均有相应的检验人员进行质量检验,车间内工序间以手拖车或平板车移动物料,车间之间采用叉车等机械化设备转运物料。 
车间内也是按工序区分生产班组的,班组内的成员掌握不同种类产品的工序技能,这些工序所需操作技能差别大,一些种类的产品批量大产量多;反之,一些种类的产品属于小批量且订单少的品种。各工序内实行计件薪酬制,生产大批量品种与小批量品种的工人收入差异大,且同工序内的生产成员难以切换,导致收入不均。在这些因素的制约下,批量大且产量大的产品生产连续性强,工序间半成品流动快,只设置少量安全库存或不设安全库存量, 工人生产积极性高收入多。批量小且产量少的品种,需要在品种间不断地调整设备,设备综合利用率(OEE) 低,工序间需要设置一定数量的安全库存,以缓解生产压力及缩短生产周期。 
在这种品种多批量不均的订单模式下,工序与工序之间、品种与品种之间在制品积压,又存在生产配套难的问题。在制品积压与物料配套难,成为制约W 公司提升产能与管理效率的主要因素。由于汽车零部件市场订单种类多且单个品种批量小,使得整体产能过剩而多品种小批量订单却不能及时交付,在装配过程中出现停机待料的现象, 为了缓冲这种生产压力不得不将部分品种壳体部件委外生产,造成产品质量的不稳定导致客户投诉等。 
2单元式生产的可行性 
      从设备的角度来看,单元式生产时必须是占地小、操作较简单且生产节拍相近的设备,设备更换模具时间短,且设备之间可以采用一定的连结技术使得在制品平行移动。W 公司在火花塞产品的工艺流程划分为瓷件、壳体及装配三大工艺群,瓷件部件生产过程中涉及到成型、烧结等化学性变化的工序设备占地大、过程控制复杂且相邻工序差别大,所以瓷件部件不适宜进行单元式生产方式的优化改善。装配线自动化程度高,亦不适宜进行单元式生产方式。壳体部件的生产过程中,经过挤压、磨床、铣床等设备,多品种切换时间长,如经过单元式生产方式优化,更具现实意义。 
于是2014 年初,W 公司将原壳体车间进行布局重新规划,其中车间面积被扩充为3800 平米,并保证车间挑高足够容纳壳体各工序的生产设备,水、电、气等相关能源动力齐全,并增设行车等小范围物流搬运设施,物流通道、人行通道分离,使得物料流动井然有序。现有的壳体部件生产设备可以按照单元式生产的原则布置,每道工艺拥有足够多的技能熟练的员工,足够满足实施单元式生产的需要,多技能的员工可以保证品种切换时应对所需的技能变化要求。工序设备之间增设并采用提升机加传送带的方法完成上料与下料的作业,用以保障生产过程中物料装卸、搬运的效率。 
3单元式生产的实施过程 
      W 公司在壳体生产过程中,原本是以产品工艺原则布置所属设备,壳体毛坯成批流转,每道工序完工后由搬运工将在制品转运至下一道工序加工,中间搬运路线复杂, 第一道工序完工后需入库管理再调度发放,造成生产周期较长、准时交付率低,导致后续装配时物料配套难。目前一个壳体生产工位上设置为5 人,另外还有车间负责转运及在制品保管的2 人,生产过程大致描述如下:从前道工序将毛坯转入六轴工序进行加工,六轴工序完工后由搬运工将六轴毛坯转入线边库房,毛坯在线边库房存储后由车间计划员调度排程至清洗工序,去除表面油污及铁屑,此过程由于是运用大型清洗机且公司目前只拥有这一台清洗机,所以在清洗前等待时间较长;清洗完后由转运工将毛坯转运至碰焊工序,碰焊工序完工后转至滚丝工序,滚丝工序完成后转至滚字,至此壳体部件的工序全部完成。从目前的生产组织过程来看,导致加工周期长的瓶颈主要在于工序间频繁地搬运与清洗前的排程等待,批量转序造成现场目视化程度低,每道工序完工后需经抽样检测后方可转出,效率极低,需要引入单元式生产技术进行优化。 
那么,如何将单元式生产技术嵌入壳体部件的生产过程呢? W 公司采取的是在新的生产布局中以U 型布局, 减少零部件的转运工作量及消除在制品库存。U 型布局作为单元式生产技术的核心内容,融入精益生产的理念,强调物料流动的路径最短,形成首尾兼顾、能灵活调整的状态,是柔性生产下理想的生产方式之一。 
U 型布局以产品原则布置与工艺原则布置相结合的方法,将生产同一系列的设备连接在一起,消除了设备的孤岛式离群式布置,使设备组连接在一起。改善后单元生产设施内按照多人分工的方式确认工作台,设备间以简单的提升机取代人工的上料与下料,设备之间相互连接,消除在制品的搬运与库存。U 型布置后的设备设置如下图所示。 
在这种U 型生产线中,主要形成各工序、设备间的距离最小,员工可以在生产线间协助生产,并使其中巡回走动的距离最小化,U 型布局的优越性可以概括为如下几点: 
(1) 过程的可靠性。设备、人员在U 型布局内,设备间距离相对较短,小型低速的设备操作简单,单元式生产内的人员可以相互协助完成各项工序,存在工序能力不足的人员可以得到相邻岗位的支援,且U 型布局内人员相对较少可以避免团队生产搭便车的偷懒行为。相对于传统的流水化生产线而言,产品的加工过程更为可视化, 可以更为简单地剔除不良品,减少了后续加工的浪费。 
(2) 在制品库存优化。单元式生产强调的是平衡流动, 在节拍生产下在制品一个一个流动,不形成在制品库存或线边库存,改变了传统流水线下成批在制品转序的弊端。
 
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