曲軸生產(chǎn)線精益改造

將發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸生產(chǎn)線看成一個(gè)系統(tǒng)，一條輸水管道，其制約因素，即管路最狹窄的地方可稱之為瓶頸。管道流量大小取決于瓶頸，在其他地方改善，既不能改變流量，也不能縮短輸送水的周期和成本。針對(duì)管道不同階段的瓶頸，制定詳細(xì)的計(jì)劃，監(jiān)控實(shí)施，評(píng)估結(jié)果，并挑戰(zhàn)下一個(gè)瓶頸。同時(shí)，在生產(chǎn)線上的戰(zhàn)略性位置設(shè)立緩沖，隨時(shí)關(guān)注零件加工運(yùn)輸過(guò)程是否暢順流通平衡，及時(shí)糾正偏差，才能保證生產(chǎn)線穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

目前，汽車制造業(yè)發(fā)展快速，行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈，這給各汽車制造企業(yè)帶來(lái)更大的成本控制壓力，維持現(xiàn)狀就意味著倒退。精益求精，持續(xù)不斷地對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改善，制造出讓客戶更滿意的物廉價(jià)美的產(chǎn)品，并使工作更加舒適、高效是非常重要的。精益改善有很多方法，包括方法研究、作業(yè)測(cè)定、人機(jī)聯(lián)合分析及快速換型等，通過(guò)這些手段，可以有效地發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)流程中不經(jīng)濟(jì)、不均衡和不合理的現(xiàn)象，找出改善重點(diǎn)，從而達(dá)到解決生產(chǎn)瓶頸，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低浪費(fèi)的目的。

下面我們以上汽通用五菱發(fā)動(dòng)機(jī)工廠機(jī)加工車間的生產(chǎn)線作為實(shí)例為大家介紹，如何運(yùn)用多種精益改善的思想對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行分析，找出制約生產(chǎn)線運(yùn)行效率的關(guān)鍵因素，并予以實(shí)施改善，從而實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)線效率，挖掘現(xiàn)有生產(chǎn)能力，減少企業(yè)人力、能耗及設(shè)備的投資。

分析生產(chǎn)線存在的問(wèn)題

1. 生產(chǎn)線簡(jiǎn)介

上汽通用五菱柳州發(fā)動(dòng)機(jī)工廠位于公司西北面，擁有機(jī)加工和裝配兩個(gè)生產(chǎn)車間，工廠占地面積13.2萬(wàn)m2，是SGMW合資之后最大的投資項(xiàng)目。工廠于2005年動(dòng)工建設(shè)，于2007年完成一期工程并正式啟用，工廠已達(dá)到年產(chǎn)35萬(wàn)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)能力。上汽通用五菱柳州發(fā)動(dòng)機(jī)工廠機(jī)加工車間擁有缸體、缸蓋和曲軸三條生產(chǎn)線，采用完全柔性的制造工藝和設(shè)備，主要生產(chǎn)1.1～1.2L微小型車用發(fā)動(dòng)機(jī)主要零件。發(fā)動(dòng)機(jī)工廠的布置見(jiàn)圖1。

圖1  柳州發(fā)動(dòng)機(jī)工廠布置

2. 生產(chǎn)線存在的問(wèn)題

正式生產(chǎn)（SOP）初期，曲軸線產(chǎn)能爬坡困難重重，設(shè)備開動(dòng)率（Uptime）從正式生產(chǎn)初期的40%快速上升至2007年11月份的77.1%之后，后續(xù)9個(gè)月一直在75%～80%之間徘徊，一年之內(nèi)都沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)85%的開動(dòng)率要求。

為了設(shè)法提高開動(dòng)率，盡快達(dá)到產(chǎn)能要求，減少加班生產(chǎn)，車間管理人員從各個(gè)方面著手進(jìn)行了研究。針對(duì)生產(chǎn)管理人員經(jīng)驗(yàn)欠缺的問(wèn)題，公司將其派去上海通用拜師學(xué)習(xí)；對(duì)于一線工人操作不熟練的問(wèn)題，管理人員手把手教，優(yōu)化操作步驟；對(duì)于設(shè)備磨合期故障頻發(fā)，設(shè)備維修人員經(jīng)驗(yàn)欠缺的問(wèn)題，讓其虛心向設(shè)備供應(yīng)商請(qǐng)教，邊維修邊培訓(xùn)。這些措施對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的提升起到了重要作用，但是開動(dòng)率依然未提升至85%。靜下心來(lái)仔細(xì)分析，通過(guò)對(duì)每個(gè)工位每天的產(chǎn)量貢獻(xiàn)進(jìn)行研究分析后，我們?cè)谏a(chǎn)線上找到了瓶頸工位。

改善方案設(shè)計(jì)及實(shí)施

1. 找出車間生產(chǎn)的制約因素

制約理論認(rèn)為在一條加工生產(chǎn)線上，瓶頸工序的開動(dòng)率決定了整條生產(chǎn)線的開動(dòng)率。在實(shí)際生產(chǎn)中，我們應(yīng)將有限的費(fèi)用和人力用到最需要提高的自動(dòng)線工序上，解決開動(dòng)率最低的生產(chǎn)線工序，提高整條自動(dòng)線的開動(dòng)率。因此，提高設(shè)備的開動(dòng)率，首先應(yīng)該考慮整條生產(chǎn)線的瓶頸工序是什么工序，再?gòu)钠款i工序上找出瓶頸工位。

將曲軸線的生產(chǎn)數(shù)據(jù)用阻塞—缺料（BLK-STV）曲線分析（見(jiàn)圖2）。由圖2中藍(lán)色“阻塞曲線”可知，OP10G（其中G為Gantry，機(jī)械手）和OP110G的阻塞時(shí)間最長(zhǎng)。OP10G阻塞時(shí)間長(zhǎng)是因?yàn)镺P10的節(jié)拍為80JPH，而OP20為78JPH。OP10比OP20快，造成OP10堵塞。但是，由于OP10與OP20的節(jié)拍都比實(shí)際要求快，故不成為系統(tǒng)瓶頸。

圖2  曲軸線生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析

再研究OP110G，發(fā)現(xiàn)OP120前堵塞嚴(yán)重，跟蹤曲軸線每日生產(chǎn)狀況，經(jīng)測(cè)量，OP120的節(jié)拍在65JPH～75JPH之間，隨零件動(dòng)不平衡量波動(dòng)很大。即使是在最佳情況下，依然未達(dá)78JPH的要求。于是，通過(guò)瓶頸分析，找到了系統(tǒng)的瓶頸，即水流量最少的地方——OP120。表1為曲軸OP120改進(jìn)前的JPH數(shù)據(jù)。 

2. 挖掘制約因素的潛能

找到系統(tǒng)的瓶頸之后，要做的第一件事情就是消除這個(gè)瓶頸。經(jīng)過(guò)對(duì)OP120動(dòng)平衡機(jī)循環(huán)時(shí)間(Cycle time)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其由裝夾時(shí)間(14%)、測(cè)量時(shí)間(18%)及鉆孔時(shí)間(62%)決定。按照以往經(jīng)驗(yàn)，裝夾時(shí)間和測(cè)量時(shí)間基本沒(méi)有改善空間，并且改善難度大、成效低。于是，我們對(duì)鉆孔時(shí)間著手進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn)，鉆孔時(shí)間與鉆孔量成正比，也就是說(shuō)減少鉆孔量就能減少鉆孔時(shí)間。

通過(guò)對(duì)動(dòng)不平衡量的來(lái)源分析，發(fā)現(xiàn)其主要是由于毛坯鑄造偏模錯(cuò)模和零件中心孔的位置存在差異造成的。毛坯鑄造偏模錯(cuò)模的問(wèn)題，可反饋給毛坯供應(yīng)商改進(jìn)，但無(wú)法徹底根除。如何根據(jù)零件實(shí)際情況加工中心孔，成為解決OP120動(dòng)平衡機(jī)循環(huán)時(shí)間(Cycle time)的關(guān)鍵。

表2為改善前隨機(jī)挑選的OP120的動(dòng)平衡鉆孔數(shù)據(jù)。由表2可知，零件的動(dòng)平衡打孔數(shù)從最少的11個(gè)到最多的19個(gè)。分析其動(dòng)不平衡量所在的坐標(biāo)和角度，修改設(shè)備加工程序的坐標(biāo)值，從而修正中心孔的位置，進(jìn)行了下面的實(shí)驗(yàn)：

（1）調(diào)整OP10-2的法蘭端和芯軸端NC程序的X和Y坐標(biāo)；

（2）每個(gè)模的曲軸毛坯各取10件，共30件，放入調(diào)整坐標(biāo)后的OP10-2加工；

（3）30件曲軸上線加工，在OP110去毛刺機(jī)床后下線；

（4）分模號(hào)在OP120機(jī)床上線加工，記錄不平衡量；

（5）對(duì)改善后OP120動(dòng)平衡鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，觀察不平衡量是否有改善。

改善后，零件的動(dòng)平衡打孔數(shù)從最少的4個(gè)到最多的12個(gè)，減少了打孔數(shù)量30%以上。改善后的OP120由于循環(huán)時(shí)間(Cycle time)降低，不再是系統(tǒng)的瓶頸（見(jiàn)圖3）。OP120改進(jìn)后的JPH數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

圖3   改善后的OP120生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析

3. 讓其他工序遷就瓶頸工序

要遷就瓶頸工序，就需要有措施消除瓶頸缺料的情況。常用的方法是在瓶頸前安排一個(gè)工作堆，通常我們稱這個(gè)工作堆為“緩沖（Buffer）”。這樣，萬(wàn)一前面工序出現(xiàn)暫時(shí)停工，就不會(huì)令瓶頸工序也停工。當(dāng)我們?cè)谄款i工位前設(shè)立了緩沖以后，它前面的工序除了要喂飽瓶頸以外，還要為它準(zhǔn)備緩沖。所以，前面工序的產(chǎn)能必須大于瓶頸，否則無(wú)法為緩沖備料。事實(shí)上，生產(chǎn)線每個(gè)工位都很難做到平衡，一旦達(dá)到平衡，又會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)問(wèn)題。

對(duì)緩沖分三個(gè)區(qū)進(jìn)行監(jiān)控，從下到上分別標(biāo)以紅色、黃色和綠色。把緩沖的大小設(shè)計(jì)得合理，緩沖降低到黃區(qū)時(shí)，開始投料；在降低到紅區(qū)時(shí)，前面需要趕工；超過(guò)綠區(qū)，則停止投料。各道工序要遵循一個(gè)原則：有料來(lái)的時(shí)候盡快做，沒(méi)料的時(shí)候原地等候。我們?cè)趯?duì)瓶頸工序?qū)嵤?ldquo;遷就”的同時(shí)，得到了一個(gè)意想不到的收獲，即在制品和報(bào)廢產(chǎn)品降低了，產(chǎn)量得到提高。

4. 持續(xù)改進(jìn)

成功完成前面的3步后，絕不能松懈，我們還需要繼續(xù)從頭開始，尋找下一個(gè)瓶頸，用PDCA法消除下一個(gè)瓶頸。隨著瓶頸一個(gè)個(gè)被消除，曲軸線的設(shè)備開動(dòng)率才會(huì)不斷得到穩(wěn)步提升。圖4為曲軸線開動(dòng)率Uptime跟蹤對(duì)比。

圖4  曲軸線開動(dòng)率Uptime跟蹤對(duì)比

結(jié)論

機(jī)加工生產(chǎn)線的設(shè)備開動(dòng)率，因加工生產(chǎn)線的形式和加工產(chǎn)品的不同，而存在一定的差異，但是其目的始終是提高自身加工線的生產(chǎn)能力。我們通過(guò)尋找加工線的瓶頸，不斷消除影響加工線開動(dòng)率的不利因素，逐漸完善排除設(shè)備故障的辦法，消除輔助時(shí)間的浪費(fèi)，建立易耗件的備件準(zhǔn)備制度，培養(yǎng)支持人員的快速響應(yīng)能力等，關(guān)注人、機(jī)、料、法、環(huán)，分析影響設(shè)備開動(dòng)率的多方面因素，為縮短維修時(shí)間提供可靠的技術(shù)支持。通過(guò)CIP階段性的改善工作，總結(jié)工作中的得失，推廣該生產(chǎn)線優(yōu)秀的工作方法，并吸收其他生產(chǎn)線提高開動(dòng)率的先進(jìn)方式、方法。