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Design and Construction of Lean Production Line for Snow Chain of Car
郑小根① ZHENG Xiao-gen；郑恩其① ZHENG En-qi；彭睿① PENG Rui；
郑根训① ZHENG Gen-xun；郑根尧① ZHENG Gen-yao；费民喜① FEI Min-xi；
周琴① ZHOU Qin；陈军锋① CHEN Jun-feng；吴巧敏① WU Qiao-min；
张国松① ZHANG Guo-song；黄婷婷① HUANG Ting-ting；朱代奎② ZHU Dai-kui
（①浙江浦江伯虎链条股份有限公司，浦江322200；②浙江瑞铃企业管理股份有限公司，台州318000）
（①Zhejiang Pujiang Bohu Chain Stock Co.，Ltd.，Pujiang 322200，China；
②Zhejiang Ruiling Enterprise Management Co.，Ltd.，Taizhou 318000，China）
摘要：实施精益生产可以实现连续生产并减少生产过程中的浪费。根据精益生产原理，分析了轿车防滑链推式生产过程，确定了生产过程中常见的浪费现象。通过改进工艺和设备、优化工作区域、制定标准作业和工作时间，设计并构建了轿车防滑链精益生产线。实践表明生产周期缩短，操作人员减少，生产浪费减少，生产线生产效率得到有效提高，生产成本降低。
Abstract: Implementing the principles of lean production enables continuous flow production and helps to reduce waste in production. The push production of snow chain for car was studied and the most common wastes in a production system were found based on the principles of lean production. Lean production line of snow chain for car was designed and constructed through the improvement of production process and equipment, optimizing work area, designing standard work order and work time. The practice shows that the production cycle time and the number of operators are eminently reduced, the production waste is greatly less, the production efficiency of the production line is effectively improved, and the production cost is lower.
关键词：防滑链；精益生产；单件流；拉动式管理
Key words: snow chains；lean production；sing-piece flow；pull-type management
中图分类号：U469.11 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2021）01-0242-03
0 引言
精益生产理念来源于日本丰田汽车公司开创的生产管理模式[1]，精益生产追求的目标在于精益求精、尽善尽美、不断降低成本，减少生产过程中的各种浪费，做到零废品、零库存和产品品种的多样化。实施精益生产可以实现连续生产，并有助于减少生产区域的浪费。精益生产模式已经在很多行业应用，效果显著[2-4]。本文以我公司轿车防滑链生产线为研究对象，运用精益生产理念对原有推式轿车防滑链生产线进行分析、研究和改造，研制自动化装备，科学地配置生产线资源，合理安排设备布局，制定合理生产节拍，采用“一个流”生产模式，缩短了生产流程时间，大幅度提升工作效率。
1 原有生产线分析
1.1 产品生产工艺流程
图1是轿车防滑链成品示意图，防滑链由包塑钢丝绳组件、双钩组件1和双钩组件2构成。包塑钢丝绳组件所用配件从半成品仓库领料后进行装配，装配完成后入库，入库的包塑钢丝绳组件再跟双钩组件1和双钩组件2的零配件一起再次领料出库，装配成轿车防滑链。
1.2 包塑钢丝绳组件生产线流程
由图1的示意图可以看出，包塑钢丝绳组件中间有6处位置需要去除塑料皮以便安装双钩组件，包塑钢丝绳两端也需要去皮，以便安装用于识别的黄色塑料管和用于连接的扣珠与扣结。图2是公司原有的包塑钢丝绳组件的生产流程，按照推式生产方式安排。
工序1负责从成卷包塑钢丝绳上截取定长钢丝绳，下料采用100kN冲床，两名操作人员，一人负责送料，一人负责对齐确定截取长度并操作冲床下料。定长包塑钢丝绳按照每40根捆扎成一捆，装满流转箱转送至工序2。
工序2中间去皮采用半自动方式。将工序1送来的包塑钢丝绳解捆，逐个将每条包塑钢丝绳装上去皮机，操作人员依次手工操作6个去皮刀头完成中间去皮，去皮的速度和精度都不高。完成中间去皮的包塑钢丝绳也要按照40根捆扎成一捆。
工序3是两头去皮，采用100kN冲床。工人将包塑钢丝绳一端放在冲床的模具上，操作冲床完成去皮，然后用同样的方法进行另一端的去皮，需要两次操作才能完成两头去皮工序。采用的冲床设备噪声大、能耗高，操作安全性差。
工序4是套皮管、两端装扣珠工序，完成后按40根一捆送到压扣珠工序。
工序5压扣珠，设备是160kN冲床，同样具有设备噪声大、能耗高，操作安全性差的问题。扣珠压装后仍然按40根一捆送到工序6磨扣珠。
工序7是在包塑钢丝绳上装压扣结，采用100kN冲床，具有与工序5类似的问题。
压装扣结后完成了包塑钢丝绳组件的生产，按照40根一捆放入流转箱送至半成品库入库。在进行产品最终组装时，成品安装人员从半成品库领取包塑钢丝绳组件、双钩组件1和双钩组件2组装成最终的轿车防滑链成品。
以精益生产的观点审视该生产线，就会发现该生产过程存在着等待浪费、搬运浪费、动作浪费、加工地浪费、库存地浪费等等各种不同的浪费。在制品多、物流路线长、设备自动化程度低、统计工作量大、质量问题难以追溯。
在制品多。上述生产流程中每个工序都有大量的在制品，在制品需要周转箱储存，需要占用场地，在制品的搬运耗费时间、人力，占用搬运工具。
占用场地多。占用场地不仅仅是工序间需要场地暂时存放，组件完成后需要进入半成品库存放。为了保证后续装配时组件充足，需要大量的周转箱和场地存放半成品。
物流路线长。物流路线包括工序间的搬动，还有组件的进出半成品库。据统计包塑钢丝绳组件从开始生产到进入半成品库的物流搬动12次，物流路线长达320m。
统计工作量大。由于每个生产流程由不同的人员进行，从上道工序移交到下道工序时都需要进行数量的统计，进出半成品库的统计更是必不可少的。
生产数量过剩。为了保证最终成品的订货数量，投料数量一般都要高于订货数量，以防止生产过程中出现质量问题报废导致最终成品数量不足。实际生产中，操作人员为了获得更多的工时，也会多下料多生产，进一步造成生产过剩浪费。
质量问题追溯难。比如生产过程中出现扣珠扣结配合不灵活，中间去皮不干净等问题都只能在最后装配环节才能发现并安排返修，可能导致交货期延误。
手工操作多。多道工序采用冲床，生产设备没有自动化，设备占地面积大，噪声大、能耗高，操作安全性差。
工序之间生产速度不一致，生产进度安排比较粗放。半成品制造过多过早，库存量大。
2 精益生产装配线设计
2.1 生产线设计理念
精益生产的核心思想之一就是要实现准时生产，尽量使工序间在制品数量接近甚至等于零，也就是说前工序加工结束就立即转到下一个工序进行加工，建立一种无间断的流程[1]。精益生产以拉动原则准时生产，每道工序都按照下道工序的要求，在适当的时间，按需要的品种与数量进行生产，不用出现中间库存。为了消除推式生产方式中所存在的大量浪费，采用“一个流”生产方式最大限度地排除中间库存。一个流生产特征为做一个、传送一个、检查一个，每个工序最多只有一个在制品或成品。
2.2 生产设备改进与生产流程排布
精益生产线的生产布局，通常要在工艺和工装、设备改善的基础上，对生产线进行流程化、单元化、自动化和准时化以及标准化设计[5]。针对原有生产模式，公司组织人员进行分析，找出原有工序存在的问题，提出改进措施，进行技术攻关，研发新设备，改进原有设备，使设备能够满足防滑链装配精益生产线的智能化与自动化的要求。表1是各个工序改进措施与效果。
按照一个流布置了汽车防滑链精益生产线如图3所示。加工设备按照工序顺序安排在生产线上。一卷包塑钢丝绳经自动送料至下料机，截取定长包塑钢丝绳后送至自动去皮机完成中间去皮，操作人员取出中间去皮包塑钢丝绳，完成两头去皮、套皮管、装扣珠、压扣珠、磨扣珠和装压扣结，完成了包塑钢丝绳组件，将包塑钢丝绳组件放置在传送机构上，同时启动下一根包塑钢丝绳的下料操作。原有生产线在包塑钢丝绳组件完成后送入半成品库，装配时需要再领出。现在的生产线在包塑钢丝绳组件完成后立即传送进入下一步的安装双钩组件1与安装双钩组件2，完成防滑链成品。
该生产线的特性是：整流化布局，实现压缩流动；设备小型化与自动化程度提高；生产组织变得简单；中间在制品大量减少，物流搬运大幅度减少；场地利用率高，占用生产场地和库房面积大大减少；产品生产周期缩短，生产效率大幅度提高；产品质量容易监控，质量问题容易追溯；生产装配线操作人员从8人减少到3人。
2.3 精益生产的实施
精益生产的实施不仅仅是生产流程与装备的改变，重要的还有管理理念，操作员工思想观念的转变和技术水平与素质的提高。精益生产方式的实施是一个长期的系统化的过程，人在精益生产中自始至终都起着决定性作用。
采用原有推动式模式组织生产时，为了保证产品能够准时交货，生产管理部门必须将防滑链各个零部件的生产交货期进行精确的计算，各个工序按照规定的生产计划进行生产。而每一工序根据生产计划，尽其所能进行生产，尽快完成生产任务，而不用考虑下一工序是否需要，这种生产方式必将有大量的在制品堆积。而且公司生产的防滑链品种较多，有的差异较小，大量堆积时会造成不同品种的包塑钢丝绳混料。
相对于推动式生产，前一工序将零件生产出来“推给”后一工序加工，精益生产的拉动式生产强调“准时生产”，后一工序根据需要加工多少产品，要求前一工序生产正好需要的零件。拉动式生产的前提是均衡生产，均衡不仅是数量，而且包括品种、工时、设备负荷的全部均衡。设备、工装始终处于良好状态，所需的材料、配件供应准时，工人技术水平和出勤率良好稳定。由此看出，推行精益生产方式涉及公司的方方面面，从销售、管理、生产计划、生产组织、员工操作技能等等都要适应这种生产模式的改变。
提高加工设备的自动化程度是实施精益生产的硬件保证。防滑链生产流程原有设备自动化程度很低，手工操作多，难以在精益生产线上使用。公司组织技术人员协作攻关，研究分析每一道工序的功能和实现方法，多次进行现场试验，不断改进，自主研发了钢丝绳定长自动截取机，自动去皮机等装备，实现加工设备小型化、自动化，满足了精益生产线的要求。
拉动式的生产方式决定了精益生产线上的员工不再是单独的个体，而是处于相互联系和影响的团队，团队精神是员工的必备素质之一。设备自动化程度的提高对员工的操作技能要求提高，同时，原有生产过程从工序1到工序7需要多人完成，现在只需要1人，也对工人的操作能力提出了更高的要求。根据多次现场试验，正确划分每个工序所占工位空间，制定每个工序的动作要求、操作步骤和完成时间，通过一系列技术培训实现精益生产线上多能工、少人化的目标。
3 结论
以精益生产理念对原有轿车防滑链生产线进行分析，找出了原有生产线存在的手工操作多、在制品多、占用场地多、物流路线长、时间浪费多等各种浪费，自主研发了钢丝绳自动截断机、自动去皮机，构建了一个流轿车防滑链生产线，显著减少了生产线的浪费，生产效率提高，生产成本下降。
参考文献：
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[4]黄凯，余建波.空调压缩机机加工生产线的精益改善研究[J].制造技术与机床，2019（8）：82-86.
[5]祝勇仁，吕瑞峰.基于案例分析的精益生产线的布局方法研究[J].现代制造工程，2019（5）：57-64. |
