随着工业 4.0 的发展以及国内人口红利的逐渐减退,精益生产对于企业的用人成本及综合效率而言,是非常重要的。尤其对于新能源汽车产业的发展,企业之间的产品技术壁垒不断的在被打破,模块化、集成化零部件的发展,使得整车企业在生产成本和利润方面愈加透明,所以精益技术的应用,精益管理,是企业产品在市场上角逐的最后阵地,最后决定着企业的生存和发展。掌握这门技术,最终可以让企业在成本及利润方面有所突破,领先于竞争对手,从而在市场竞争中胜出。
山西新能源汽车工业有限公司隶属于浙江吉利控股集团,是集团旗下独立法人目录公司,拥有乘用车、商用车生产资质。2011年 5 月 5 日成立,占地面积 1450 亩,建有完整的冲压、焊装、涂装、总装四大工艺生产线及配套设施,建筑面积达 46 余万平米,总投资 60 亿元,产能 10 万台 / 年。公司具有 1、5、6、7 车型的生产资质,可生产载货汽车、专用汽车、客车、轿车等车型,接下去的研究是基于轿车生产线的总装线体开展的研究。
轿车生产线基于年产能,总装生产线JPH/小时,产线车型有几何 A、几何 C、帝豪 EV PRO、帝豪 EV 500、帝豪汽油车、帝豪甲醇车、帝豪 GSE七款主要车型,7 款车型为共线生产方式组织生产,在国内汽车主机厂的产线中也是非常少见的,据行业已知的对标数据来看,是国内车型平台最多,配置最丰富的生产线 团队组建
精益团队的定位,是一个跨组织、多功能的团队,需要各种不同专业背景的工程管理人员,需要具备跨部门协调职能,精益变革需要得到充分的授权,以达到预期的目标。在业务专业方面,团队的组成主要需要由工艺工程师、IE 工程师、生产管理人员、设备工程师、安全及人机工程师、物流工程师、IT 工程师、培训专员、财务专员组成。
IE 工程师需要与工艺工程师相互协作,对工艺工时进行核定,包括增值时间、必要非增值及浪费。
生产管理人员,主要包括值班长、工段长、班组长,需要支持并按照精益革新方案推进执行,组织员工的培训,达到工艺及工程设计的标准要求。
设备工程师需要负责 IE 及工艺工程师提出的设备及工具方面的改进,以期达到最高的设备效率。
物流工程师需要辅助工艺工程师及 IE 工程师进行现场物料布置的优化,执行物料上线方式的改进。
IT 工程师主要需要负责工艺过程中精准追溯信息收集、信息化系统的优化工作,与设备人员联动,对装备瓶颈实施改进。培训专员需要按照新的工艺排布,组织对一线作业人员进行培训训导,并组织上线前员工习熟度的评价。
财务专员作为团队成员之一,主要需要计算、评估精益革新方案能带来的收益,辅助管理层决策在革新过程中的一些改造投资,并核算最终团队通过精益改善为组织创造的整体价值。
此外,需要有一位强有力的领导者,设定团队的目标,决策团队的行动方向,为团队提供资源及决策支持,协调各方力量促进业务的有序推进及目标达成。
丰田汽车从上世纪 70 年始就专注于精益制造的研究,并形成了丰田制造系统(TPS),通用汽车、大众汽车等国际汽车巨头在丰田精益生产的影响下,也紧随其后,创建了自己的制造体系。
对于精益生产的目标制订,我们可以参照当前先进企业的做法和目标,当然也需要跟自身的实际情况相结合。比如,全球最先进、最精益的总装生产线% 的水平,当然前提是该条生产线个车型、同时,节拍是 60JPH,在车型变化多、节拍低的情况下,对于编成效率的提升是一个极大的挑战,因为车型多会带来各条线体、各个工艺段、甚至各个工位之间的工时不平衡,工艺编排的难度很大,同时,对于不平衡的工艺,工时浪费很难消除,具备 7 种车型的柔性生产线,在国内也是极其少见的。
再者,晋中工厂的总装生产线JPH,在相对低节拍的生产模式下,每个工人所需要装配的零件必定会比高节拍产线的要多得多,在装配过程中,所需要使用的工具、工装也会多,取料的次数、工艺动作切换的频次等都会增加,那么这些都会影响到最终的增值工时占总工时的比率,影响到编成效率。
基于总装生产线在精益变革前开线% 的背景,结合产线的设计节拍、订单数量,制订目标:产线JPH、一线 人,由此制订编程效率目标 92%。对于如此复杂的生产线,这样的目标应该在国内外都属于较高的目标,是有竞争力的。
工时测定是精益改进、效率提升的基础工作,工时测定的准确与否对后续工作的开展非常重要。工时测定,会影响工时计算和人员定编,而定编最终决定了制造人工成本。
MTM(Methods-Time-Measurement)是常用的工时测定工具,但仅仅依靠 MTM 的方式,在实践推进过程中也会存在很多的问题,因为对于 MTM 只是一套理论的工具,实际在全世界的各个地域,人与人的生活习性、生活节奏、工作习惯都会有很多的不同,所以,在工时测定的环节,我们最好还是理论结合实践去做,是比较好的。工时的给定,可以根据 MTM 先计算一版理论工时,同时,根据熟练工的操作,进行动作分析,来得出一版修正的工时。具体怎么做呢?首先,需要对熟练操作过程进行视频的录制。其次,通过反复观察视频,对视频工时进行分析,计算真正的增值工时及必要的非增值工时有多少,来得到这个岗位的工时。再次,通过每个岗位的工时累加,可以得到班组、工段、甚至整个车型的工时,包括增值工时及必要非增值工时。可能,对于熟练工的定义会有些争议,但一般来讲,精益生产的工作是循序渐进的,对于新工厂、新产线个月,我们可以进行第一轮的精益革新和效率提升,而通过这 3 个月的操作实践,生产线上的工人对于工艺操作一般也相对熟练了。当然,对于熟练工的定义,在项目投产阶段,可以由技能工来担当,通过不断的操作练习,以实现对工时进行相对准确的评估。
节拍工时是做线平衡的标准,线平衡的排布,是依据工时测定,按照节拍工时拉了一条平衡线,每个工位的工时都围绕着节拍工时线进行排布。节拍工时的计算及定义原则:
如果冲压、车身、涂装、总装的设计节拍工时都一样,我们可以想象一下,当过程出现不良品,或者过程中出现非正常的设备停机,那么会发生什么样的情景?当车身的尺寸发生偏差,车身无法按照设计的节拍交付到涂装,那么涂装的生产线就会发生停线,涂装的能耗会增加,涂装的人员会发生等待,如此就产生了浪费。所以,在进行产线规划布局时,一般情况下都会考虑前工序比后工序快的原则,主要考虑良品率及工艺设备特性带来的异常情况的考虑,如此,不同工艺段的缓存不会被拉空,即便发生了异常停线,对后续工艺段的影响也会减弱。对于总装厂内部的各个工艺段,在设计节拍工时时我们也需要考虑这样的问题,一般情况下,按照经验处置,我们在计算节拍工时时,会考虑内饰工段要比底盘工段快 2 秒,底盘工段比最终工段快 2 秒。
UPH/JPH 的 定 义 时 Unit Per Hour/Jobs Per Hour, 所以是每个小时的产出。对于节拍工时的考量,我们就需要在计算节拍工时的时候,考虑良品率及设备的开动率。如果,我们定义 UPH/JPH 仅仅按照理论来计算,那么 30UPH/JPH 的节拍工时就是3600 秒 /30UPH,结果就是 120 秒,那么在实际的生产过程中,我们是达不到每小时 30台套的产出的,一旦发生不良或者发生设备停线,产量就会收到影响,最终交付任务就无法完成。所以,在结算节拍工时是,工时应该是这样子的:
工艺流程决定了产品的过程特性满足度,所以工艺的重拍,首当其冲的必须严格遵照工艺流程进行排布,否则工艺过程特性未必能够得到满足,最终影响产品的质量和性能。
工厂的规划是按照工艺设计开展的,一旦工厂投入使用,设备布局锁定,那么主要的工艺布局也必须锁定,虽然对于个别的设备我们可以进行调整,对于个别的工艺我们可以进行重拍,但主要或者核心的设备在安装完成后是很难进行移动的,这包括了流水线的物理工位数,一旦产线建设完成,想要增减物理工位,基本上就很难,当然也包括了一些辅助设备,如加油 / 加液设备、机器人涂胶等。
就像在一个玻璃瓶里装石块、沙子、水一样,如果先装的是沙子或水,那么最终石块肯定是装不多的。对于工艺排布也是如此,如果排布不合理,最终影响的是编成效率,所以工艺排布先要将一些大件安装的工艺,按照工艺流程图的要求,优先锁定工位,排布工艺。
取料、工艺过程的走动、进出舱等这些都是必要但非增值的工时,在工艺排布过程中应尽量减少这部分工时的产生,比如取料,尽可能一次取料,因为多次取料势必会产生动作上的浪费,又如工艺安排时,应避免多点作业,最佳的选择是在一个固定点实施多项工艺操作,那么走动浪费就规避了,如果一项工艺排布,既涉及车头的安装作业,又涉及乘员舱内的操作,还涉及车尾的操作,不能说这种工艺排布是错误的,但肯定是不精益的。
如果一个人始终实践一个或一套动作,那么无论是熟练度也好,质量也好,效率也好肯定是最佳的,所以基于此,对于在工艺排布过程中,应尽可能避免一个员工操作多种工艺,如果是做螺栓紧固工艺的,那么最好最大限度的给他安排螺栓紧固的工作,如果是安装车身线束的,那么最好就安排穿线束的工作,这也印证了“术业有专攻”的这句线)装备负荷最佳原则
总装生产线是流水线作业,员工在完成一台车的操作后就需要移动,去操作下一台车,所以在这个过程中,如果手上的装备超负荷,比如电动或气动拧紧工具过多,或者还配备了工装,那么在移动的过程中势必会造成负担,拿不下,拿取不便,甚至会造成磕碰划伤。当然,也可以通过一些装备来解决这些问题,但工艺排布时,装备负荷也是需要考虑的问题,就像行军打仗,每个兵员所配备的装备都是有规定的,如果一个单兵,配置了过多的武器,那么会造成行动不便,他的战力是很难施展的,所以工艺排布也要考虑同样的问题。
内饰线涉及进出舱的操作,如果身高过高,在舱内操作会受到束缚,底盘一线操作的员工,如果身高过高,那么头会经常碰到车底的零件,甚至引发安全问题。所以,对于主机厂各个工段、各个工种的员工,在招聘时就会进行人岗匹配,比如,内饰线在招聘员工时一般会要求身高 170cm 以内,底盘一线CM 之间(过高会碰头,过矮够不到工艺操作空间),穿线束、黏贴标签等一般会要求招聘心思更细腻的女工,而装排气管、拧大扭矩的螺栓通常会要求招聘体力更好的男工。
工艺线平衡的排布,对于每个工位的工步重拍,通常依据 ECRS 原则,即取消(Eliminate)、合并(Combine)、调整顺序(Rearrange)、简化(Simplify)。结合上面的几项原则,对不必要的工序的工步、动作进行取消,如原来两次的取料,可以通过盒子等器具,可以实现一次取料,取料动作及走动的过程就可以取消一次了。
对可以整合的工步、工序进行合并,如原来前后两个工序都涉及接插管路及夹紧环箍,现可以将两个工位的管路接插合并在一个工位操作(在工艺逻辑允许且能够保障质量的前提下),而夹紧环箍的动作都合并到下一个工序操作,提高了工艺效率。对原来发生阻挡、阻碍,操作不便、工时长的工艺顺序,进行工艺的调整,使得操作更简便。比如,原来可能先安装地毯,再拓印座椅横梁的 VIN 码,虽然地毯上有拓印 VIN 码的开孔,但先装地毯后拓印,就多了揭开地毯上 VIN 码遮蔽盖的时间,是多余的浪费,这就是调整工艺顺序。简化就是把原来繁琐的工步进行简单化,比如装调手刹,既要卡卡扣,又要紧固螺栓,还要调整手刹力,在一个工位操作,对于员工所要拿取、更换的工具、工装比较多,同时操作也比较复杂,那在这种情况下,对工序进行简化,拆解成 2-3 个工位,这样每个工位的操作就比较简单了。又如,在黏贴标签的工艺中,先要使用酒精等物质清洁表面,再要用干布擦干。