征文推送 | 精益生产在多品种小批量生产方式中的应用分析

巾帼精益精英大赛

学正宗精益找标杆精益

刚接触精益生产思想是2014年，那个时候对这个名词还很陌生，只知道跟丰田汽车有关，是一种高效生产的管理方法。后来单位开始引进精益生产生产模式，由专业的老师带领工艺团队进行生产改造，我有幸负责其中一个零件（蜗轮）的精益生产线搭建，在老师的指导下，我们经过数据采集、设备搭建、精益方案探讨、方案试行与变更、标准化搭建等工作，最终搭建出一条适合蜗轮（多品种小批量）零件的高效生产模式。

再到后来，我开始不断地将精益生产的思想运用到以后开展的项目中。作为一名从事持续改善的工艺工程师，对生产进行效率提升是我们的职责。精益生产是一种高效的管理活动，往往通过合理地调配资源（人和设备等），寻求潜在的节拍关系与物料流向，进而构建高效、及时、整洁的生产活动。

蜗轮是蜗杆减速机的核心零件，我司的蜗杆减速机约有10种蜗轮（如RV50、RV63等等），每种蜗轮约有13个速比（如RV50-7.5、RV50-10等等），故蜗杆减速机约有130个蜗轮品种。根据生产计划，常用蜗轮约100至200件/批次，不常用蜗轮小至5件/批次，故蜗轮在我司属典型的多品种小批量零件。

蜗轮的生产工序如下：精车一、精车二、磨外圆、滚齿形。如图1.1，大致可划分为半成品加工区和滚齿区

从毛坯至成品的生产模式简介如下：如图1.1，在半成品加工区，A工位取毛坯件（单一速比的毛坯，如RV50-7.5毛坯），完成精车一的装夹，同时拆卸精车一的半成品，开动机床，进行精车一工序加工；转向精车二，完成精车二的装夹，同时取出精车二的半成品，开动机床，进行精车二工序加工；B接收精车二的半成品后进行外圆磨装夹，同时取出外圆磨的半成品，放置在半成品框。半成品由转运工运至滚齿区，C取出转运完成的半成品，完成滚齿的装夹，加工完成后放入成品框。

取RV30、RV40、RV50、RV63蜗轮型号作为研究对象。根据不同型号，蜗轮生产模式有两种：1）、RV30、RV40方案；2）、RV50、RV63方案。生产节拍、工位配置如下表1.1（单位：s）

以RV50-10数据为例，精车一、精车二虽然已是一人双机，但是这两道工序的机加时间较长（最长98s），装夹时间较短（两次装夹约35s），即分别完成两道工序的手动装夹后还有时间（约40，剔除部分检验等其他时间）是等待的。

磨外圆为一人单机，该工序的机加时间较长（110s），手动时间较短（25s），即分别完成该工序的手动装夹后还有时间（约50s，剔除部分检验等其他时间）是等待的，故此处人员配置不合理（等待浪费）。

由表可知，滚齿工序的加工时间相比于其他工序要长（瓶颈工序），这会导致个工序之间节拍差异较大（如RV050-10生产节拍A：B：C=1:1:1.6）。需技术人员设计工装夹具缩短机加时间，让滚齿与其他工序之间节拍相近

以RV50-10数据为例，A加工16件、B加工16件、C加工10件，那么A、C每做16件就会有6件会作为库存堆积在滚齿工序的前面，所以滚齿前必定会有中间库存。

由于单次生产仅加工一种速比的蜗轮，，单个速比生产周期长，造成蜗轮生产计划存在波峰波谷，无法灵活应对客户需求，仅能通过制造成品库存（万恶之源），以响应货期的需求。

由于滚齿工序是生产线上的瓶颈工序，一天所生产蜗轮的件数则由滚齿工序决定。那么，如果能将A、B操作者用一人代替，即1人开车一、车二、数磨，虽然加工时间会加长，但始终小于滚齿的加工时间，也就是说，合并调整后不是生产线的瓶颈，所以，理论上是不会对生产造成大的影响，但是却能通过“多能工、少人化”降低生产成本。

均衡化生产就是将要生产的产品的种类和数量从总体上进行平均化。是一种灵活应对市场需求，降低库存，降低成本的生产方式。

针对RV50、RV63方案，可以通过解决精车工序的调机问题，令其生产出不同速比的蜗轮，如图3.1，通过修改精车一、精车二的程序，同时优化装夹工装，令A工位上一件加工RV50-10，下一件加工RV50-15，这样流转至滚齿的蜗轮则有两个品种，B工位可用两台滚齿机加工两种蜗轮，故单一速比的蜗轮可缩短一半的生产周期。具体方案如下表：

以上方案已完成试行，原来三人组成的生产线改为两人，生产节拍趋于平衡，操作者的工作也比较紧凑。

另外，均衡化方案减少了中间库存（本方案趋于单件流），减少了维护这些库存的管理工作，同时容易暴露不良状况，迫使管理人员及时解决问题，而不是靠库存去掩盖问题。

对于RV50、RV63均衡化方案，能同时加工两种速比，缩短了蜗轮的生产周期，可快速响应多品种小批量的市场需求。

瓶颈工序决定了蜗轮的生产周期和产量，故集中技术力量对这个工序进行工艺优化，对加强产品竞争力有重要意义。滚齿工序内容分为：打字码、装夹工件、手动去毛刺、滚齿。

可通过工装夹具的改善来减少瓶颈工序的时间。例如：通过自动去毛刺工装减少去毛刺时间。如图，通过设计自动去毛刺工装，在滚削蜗轮的同时，自动清除将被滚削出来的毛刺。

新的生产模式要求A工位进行多个复杂的工位内容，这对员工技能要求偏高，且工位复杂易出现生产异常。故可考虑将一些复杂的动作，如调机、试加工等技能要求较高的工位内容划分出来，搭建专人调机的生产模式，A工位只需负责拆装工件，完成简单的标准化作业。这样既可节省人工成本，又能减少生产异常，使品质趋于稳定。