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基于精益理念的生产线布局优化研究
　　摘 要：中国在近几年已经成为全球最大的汽车市场，在面临市场竞争压力、原材料涨价的同时，只能通过改善生产降低成本来不断提高效益，所以企业的现场管理起到了非常重要的作用。本文以精益生产方式为目标，基于U 型布局和平衡生产原则，通过合并工序和价值流分析，对K公司活塞生产线进行优化设计。 中国论文网 /1/view-6737224.htm　　关键词：精益生产;U 型布局;价值流;活塞 　　0 引言 　　 学习和借鉴已有的先进制造模式是现阶段中国制造企业提高生产运营能力的一种有效途径。近年来已涌现出不少先进制造模式，如计算机集成制造、大规模定制、敏捷制造等，源于丰田公司的精益生产是其中非常关键的一个，孙林岩等[1]在分析了精益生产与其它先进制造模式关系的基础上，指出精益生产是实施各种先进制造模式的基础，如果企业没有较好的完成精益生产的转变，那么实施各种先进制造模式时将会面临非常大的困难。 　　 在生产布局方面，与大批量生产常采用直线型流水线不同的是，精益生产方式常采用U 型流水线设计，合理的U 型布局是实现准时化生产、均衡生产、一个流生产、少人化生产的重要基础。精益生产方式下的U型布局有很多优势[2]：入口和出口一致有利于实现拉动生产;拉近了工作站间距离，缩短了员工作业行走范围，减少了物料搬运浪费，有利于实现一人多机作业;U型线的中间区域成为共享区域[3]，便于员工之间进行学习、交流和互助;作业分派组合方式更多，具有更强的分派柔性，当市场需求变化时可灵活的增加或减少员工数量从而快速响应外部需求的变化，实现“少人化生产”。在人工费用越来越高、“用工荒”频现的今天，对于中国制造企业而言，削减作业人数无疑有着重要的意义。 　　1 精益生产的概念 　　 精益生产（Lean Production，简称LP）是美国麻省理工学院数位国际汽车计划组织（IMVP）的专家对日本丰田生产方式（TPS）的赞誉之称，精，即少而精，不投入多余的生产要素，在适当的时间生产必要数量的市场急需产品或下道工序急需的产品;益，即所有经营活动都要有效有益，具有经济性。精益生产是当前工业界最佳的一种生产组织体和方式。[4] 　　 詹姆斯?P?沃麦克等[5]对精益生产的定义是：顾客需求拉动生产，以消灭浪费和快速反应为核心，使企业以最少的投入获取最佳的运作效益和提高对市场的反应速度，其核心就是精简，通过消除或减少产品开发设计、生产、管理和服务中一切不产生价值的活动，缩短对客户的反应周期，快速实现客户价值和企业内部增值。 　　 精益管理要求企业各项活动都必须运用“精益思维”，“精益思维”的核心就是以最小资源投入，包括人力、设备、资金、材料、时间和空间，创造出尽可能多的价值，为顾客提供新产品和及时的服务。 　　2 K公司生产线设备布局及价值流分析 　　 K公司是汽车发动机活塞的制造加工企业，年产量总数在2400万左右，主要的工艺路线： 　　 原材料入库→熔炼→除气→浇注→热处理→机加工→检验→清洗→石墨→固化→阳极氧化→装配→包装→出库发运。 　　 由于熔炼、除气、浇注、热处理的生产属于热加工，工艺比较特殊，并且在热处理后建立毛坯半成品仓库作为中间存储库存，因此不列入本文分析内容。如表1所示是K公司二期活塞生产加工工序表。 　　 与活塞生产加工工序相对应的设备布局图如图1所示，工艺过程和物流形式将整个工艺链分割成了三个生产相对独立的区域：机加工生产线，清洗固化表面处理工序以及检验装配包装区域。 　　 依据精益生产理念对该生产线进行，其存在的缺点如下： 　　 （1）生产线人员配置较多; 　　 （2）生产线平衡率低; 　　 （3）有中间库存积压，清洗固化室瓶颈工序会造成大量在制品，占用库存资金，占用场地; 　　 （4）有批量事故的风险; 　　 （5）需要通过加班完成客户需求; 　　 为了解决这些问题，需要通过生产线中各道序的生产节拍和工序间的约束进行分析和研究，以及对现场的生产线进行布局研究，生产线的平衡、精益理念以及U型布局的方法，对生产布局进行改善，减少生产人员，提高生产线的平衡率，提高效率。 　　 以EA211产品为例绘制K公司当前价值流图，如图2所示。 　　 如图3所示，从产品当前价值流图中可以看出，产品从原材料到成品总共经过13个工序。为了提高生产线的生产能力，满足客户的需求，需要从生产线中识别主要的浪费和瓶颈，使产品总体增值的过程向预期的目标发展，避免时间、人员、物料、质量的浪费。通过对K公司生产线的价值流图进行研究，可以看出在影响生产能力的主要问题有： 　　 （1）生产线中存在着瓶颈工序，整个生产链的生产节拍和客户需求的节拍不相符，我们将生产线的各道序的节拍与客户的需求节拍进行了时间对比，从中来确认生产线中的瓶颈工序; 　　 （2）由于机加工生产线和表面处理间的生产工序时间差异以及瓶颈工序的产能浪费，造成在清洗前有在制品库存，检验和装配间的产品换型造成在制品库存积压，并造成场地有200m2的面积浪费。直接增加了产品的生产周期，且在生产过程中，增加了取料和等待以及走动的时间浪费即生产过程中的不增值时间。 　　3 K公司生产线设备布局优化 　　3.1 K公司生产线优化方案 　　 K公司生产线优化内容以减少生产工序中的浪费、减少库存、解放生产线的瓶颈工序作为主要的改善方向。目的是对生产线的循环时间、瓶颈工序产能、产品合格率等一系列影响生产线生产能力的要素进行优化，来进一步提高生产能力，满足客户的需求。同时要进一步考虑生产的成本，其中包括物流成本、人工成本。通过合理的布局和生产线各工序时间的平衡，将生产的过程做到最精益。 　　 （1）解放瓶颈工序产能。针对整个生产链中的每个工序进行分类研究，改进生产流程，将检验工序放到清洗工序前，直接将缺陷不良品隔离，避免浪费清洗设备和固化设备的生产产能，提高整个生产线的一次合格率，达到消除生产瓶颈的目的。
　　 （2）合并工序，定义工作站数。对每个工序的节拍进行平衡合并，明确工作站的数量，进行合理的人员分配，达到减少人员使用和生产链平衡的目的。 　　3.2 生产线工序合并 　　 生产线各工序并行设备有以下特性： 　　 （1）工序内各并行机床自动化程度高，人工干预只是在更换工件上; 　　 （2）工序内各并行机床的自动工作时间远大于手动操作时间。 　　 根据以上特点，可以在工序内设备中采用多机床管理方式，这样有利于员工充分利用工时，提高生产效率，降低人工成本。生产线工序合并成工作站如表2所示。 　　 通过对K公司的价值流图分析和生产节拍的平衡，进行生产线的工艺改善，以及对生产线的工作站数进行合理的工序合并和定义，可以达到如下结果： 　　 （1）通过工艺的改善，将尺寸检验的工序直接放在了清洗之前，释放了瓶颈产能的清洗工序和石墨固化工序，避免瓶颈工序生产后道序将发现的缺陷产品活塞，可节约5%的生产产能; 　　 （2）通过尺寸检验工序的前移，并使用在线SPC功能，对整个生产线进行实时监控。出现任何一个尺寸测量异常点，可以直接反馈到生产线进行及时调整，避免批量质量问题的产生，同时能够大大降低生产线的废品率，预计将由原来的5%下降到1%; 　　 （3）通过对整个生产线的工序分类和工作站的定义，重新平衡整条机加工生产线的生产节拍，在满足客户的需求的基础上，节约人工使用的成本。 　　3.3 “U型生产线”方式的精益布局再优化 　　 基于价值流图、合并工作站和多机床管理原则对机加工生产线进行布局优化，效果也颇为明显，但对于检验后表面处理装配的布局和生产成本的降低还有进一步提升的空间。阶段改进后的生产模式，后续的生产过程在制品库存问题并没有得到解决。U型生产线布局在精益生产体系中能够最大的发挥出来，精益生产方式的核心就是一物流生产。改善后的生产线布局如图4所示。 　　 对生产线的工艺工序优化和U型布局平衡优化后，取得了非常显著的改善效果，有效的降低了生产的瓶颈风险，降低了批量的质量风险，降低了人工成本的支出，降低了人事费用率，提升了生产线的平衡率，平衡延迟率下降了。通过了布局的优化，将清洗之前和检验之前的在制品释放，形成了一物流的精益生产模式，降低了在制品库存资金的占用，有效降低了库存资金和在制品成本。 　　4 小结 　　 通过对K公司的精益生产布局及优化，以提高生产线的效率、降低生产线延迟率、降低废品缺陷率、释放瓶颈工序、减少生产人员数量、减少在制品数量和资金，来达到生产线布局优化的目的，并在实际的运行下达到了很好的效果。 　　参考文献： 　　[1] 孙林岩，汪建，曹德弼.精益生产及其在先进制造中的地位和作用[J].航空制造技术，2003（07）：48-57. 　　[2]唐自玉，朱华炳，刘光复等.基于“一个流”模式的车间生产线改善设计[J]. 组合机床与自动化技术，2009（01）：105-109. 　　[3] Miltenburg J. U-shaped production lines： a review of the theory and practice [J].International Journal of Production Economics， 2001， 70（3）： 201-214. 　　[4]杨涓子.精细化管理的68个细节[M]. 企业管理出版社，2006. 　　[5]沃麦克，丹尼尔，琼斯. 精益思想[M]. 北京：机械工业出版社，2009.
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企业应如何做好工厂的布局规划？设计方案内容步骤是？
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精益工业厂房布局规划，必须遵循“最少的投入获得最大的产出”原则，通过运用精益思想不断消除浪费的理念，按照价值流体现的规则，根据不同产品类别的运作模式设计厂房规划，旨在让每一点滴的投入都有意义，每一份的投入都会尽可能地产生最大效益。因此，博思公司总结出精益厂房规划必须遵循包括标准操作流程、缩短交货期、质量标准、高生产能力利用标准，以及高资源利用标准五个基本原则。“精益厂房布局规划必须在这五个原则之上进行。”某大师介绍表示，广义的精益厂房规划包含厂房位置选址和车间布局规划两个部分。“在规划初期，重点是要考量是普通建筑还是专用建筑，单层还是多层，单跨还是多跨、厂房形状和走向，窗户、地面、屋顶高度、中列柱和边列柱的柱距、柱顶高度等等。”某大师表示，而对于制造型企业而言，厂区内生产车间是重要的组成部分。而车间的设备和设置一旦规划下来，其影响基本就是长期性的。“如果等生产运行时才发现问题，再想调整就需耗费大量的财力、物力和人力。这也就是，为什么有些企业主，明明知道自己工厂车间的布局不合理，但又不去改变的原因。因为他们知道，这一动少则几千，多则几十万。”某大师分析表示，博思总结出来的精益厂房布局，主要从车间布局规划以及厂区物流系统规划两个方面着手。据介绍，所谓车间布局，就是要按照一定的原则，合理地确定车间内部各组成单位(工段、班组)的工作地，设备之间的相互位置，从而使它们成为一个有机整体，实现车间的具体功能和任务。“由于车间布局决定了以后车间的物流方向和速率，从而从结构上限定了车间的功能潜力，因此车间布置是构造一个有效车间系统最为重要的环节。相同车间地址、相同人员、相同设备和技术，物料在工艺过程中按顺序一直不断地向前流动直至完成，没有过多地迂回或倒流。”某大师说道，仅是由于布置的方式不一样，生产系统的功能可以有天壤之别。在某大师看来，高效率的车间布局作为提高企业生产效率和效益的重要手段之一，也是精益生产思想中重要的部分。“车间布局的实质就是对制造资源(包括人、机、料)在空间上密切有机结合，时间上适当连接，减少物料搬运工作量，减少自制零件和外购件的损坏，节省费用。”郑功成表示，在布局设计的过程中考虑物流因素，不仅能降低其过程中的运输成本，还能加快生产流程，最终达到提高生产能力和降低企业生产成本的目的。此外，某大师还表示，在厂区规划中，企业重点要考量三个方面的问题：首先是公司的5-10年发展战略、规模；其次是公司的生产产品类别以及采用哪种运作模式；最后就是经济性原则。“如何做到生产车间各单位的使用面积最大化，消除不必要的作业，优化作业之间的关系。例如，把作业关系紧密的作业单位尽可能地安排在一起，这是提高企业生产率和降低能耗的最有效方法之一。只有在时间上缩短生产周期，空间上减少占地，物料上减少停留，才能减少投入，降低运行费用。”某大师表示，在布局设计时，要充分利用空间，合理预留发展空间，才能避免不必要的改建与扩建。
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针对你的问题，给你的具体设计方法步骤如下：在实际布局过程中，很多时候当生产计划或IE根据产能需求及后续几年的生产纲领及市场预测就可以算出各生产单元面积需求及置场需求，这时候IE或工艺人员就可以根据现有新、旧厂房做布局初稿设计了，当然前提是做布局设计的人要对生产状况及产品工艺相当熟悉，还有也得能熟练的运用平面布局软件。布局初稿出来后，下一步进入布局评审初稿布局优化改善阶段，那么怎么优化？博革咨询根据多年的布局经验介绍一种简单实用布局优化方法：意大利面条法。1.准备阶段在布局优化开展前，我们准备的材料如下；大头针、彩色线、记号笔，KT板并粘贴在墙上、打印好的初稿布局图（在广告公司用A0纸打印，可以用几张纸拼接）贴在KT板上；2.现状分析阶段用彩线和大头针从原材料仓开始一直到成品仓把产品的生产路径图在图上展示出来，注意如下原则：1.一种彩线只能代表一种产品；2.大头针应该别在图上的每个生产单元中心，不能偏差；3.彩线描述的是实际生产路径，特别注意如图上某个生产单元因为门需进出或需拐弯，我们用彩线也得拐弯，不能因为省事就直接在图上拉直了。4.产品太多彩线色系不够怎么办？8-2法则，抓取80%的主要产品及后续主打产品，即将断点的产品就别展示出来了。3.改善实施阶段上一阶段我们做完后，就能在墙上看到密密麻麻的彩线了，这时候由布局设计人员召集评审人员一起讨论了，根据墙上展示的有些地方彩线聚集的多，代表此处物流较集中，有些地方拐弯，迂回，代表不合理，我们需重点关注。经过大家不断讨论及图上演示，直接在墙上调整生产单元位置，相应的彩线线路也会变化。这样通过评审人员的头脑风暴，几轮过后就可以得出最优方案了如果存在几种方案，大家争议较多无法定论怎么办？这时候可以采用同样的方法，把不同方案也在墙上展示出来，进入下一阶段确定最优方案。4.方案确定阶段怎么择优方案？这时候我们可以把几张图上的彩线取下来，彩线长度就代表生产路径长度，哪种方案对比耗用的彩线少，再结合不同产品搬运当量，就可以得出最优的布局了。以上方案不单单可以在新工厂布局使用，在旧工厂布局改造调整改善时也可以使用。希望对你有帮助。
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精益生产线的七大布局要点，做车间改造你该懂得!
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& & & 我们知道，在精益生产中，布局良好的流线化生产线有助于实现：减少作业浪费、提高转产应变能力、消除了搬运浪费，生产过程目视化，减少质量隐患等目标。因此对于布置就很重要了，下面精极线棒厂家小编就为大家介绍流水化线棒生产线的布置要点。
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精益生产布局理念及原则
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您好！欢迎您来到新益为咨询机构官方网站，很高兴能够有机会和您一起分享精益管理相关知识！您可以通过以下几种方式联系到我们；全国服务热线：133-、133-。
　　精益生产是以消除不增加价值的等待、排队和其他延迟活动为目标，按照确定的生产节拍进行生产并且每次仅生产单件产品的一种先进生产方式。与以往的计划系统发出指令的推动式生产方式不同，精益生产系统通过采用拉动的生产方式，来实现快速响应顾客实际需求的目的。
精益生产布局理念及原则
　　与传统布局模式相比，运用精益生产理念的布局方式除了考虑车间布局所必须考虑的面积、产能、物流强度、工艺流程、建设难度等问题，还必须考虑消除浪费、提升车间制造柔性、改善工人作业环境等与精益生产相关的问题。
　　机构认为为了实现对整体布局的精益生产因素进行分析，必须在传统布局方法的基础上，对布局进行精益分析，包括：
　　价值流分析 价值流分析的主要目标是通过绘制企业当前价值流图，将企业流程所有相关的实物流和信息流以图示的方式加以表达，帮助我们分析发现运营流程中潜在的、非增值的浪费活动，并通过IE技术减少或消除非增值的活动。车间的价值流分析侧重生产过程中的价值流向，找出生产过程中的浪费活动，并通过调整布局给予解决。
　　工艺流程分析 车间布局时，对整体的工艺流程进行分析，运用ECRS原则，优化工艺流程，消除不合理的工位带来的浪费。
　　生产线柔性分析 指快速、低成本地从提供一种产品或服务转换为提供另一种产品或服务的能力。生产柔性是在前端需求发生变化时，企业能否较好应对的重要指标。将柔性纳入厂房的布局的指标，是制造型企业应对当前市场环境的重要措施。
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