基于精益思想對航天制造現(xiàn)場改善的思考

姚小衛(wèi)，喬迎軍，王海平，劉 飛

(山西航天清華裝備有限責(zé)任公司，山西 長治 046000)

為了應(yīng)對新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，國務(wù)院于2015年5月提出了《中國制造2025》規(guī)劃，其中明確提出了十大重點領(lǐng)域，涵蓋航空航天裝備領(lǐng)域的發(fā)展規(guī)劃和技術(shù)路線圖。李克強(qiáng)總理也曾在《政府工作報告中》提出要鼓勵企業(yè)開展個性化定制、柔性化生產(chǎn)，增品種，提品質(zhì)，創(chuàng)品牌[1]。面對機(jī)遇和挑戰(zhàn)，航天地面設(shè)備制造企業(yè)也積極提出了應(yīng)對措施，但隨著國家政策、總體市場環(huán)境的變化，航天地面設(shè)備制造型企業(yè)生產(chǎn)方式呈現(xiàn)出多品種、小批量、短周期的典型特點，生產(chǎn)成本居高不下，質(zhì)量穩(wěn)定性不高，準(zhǔn)時化交付壓力越來越大，不能適應(yīng)總體發(fā)展要求。

1 精益生產(chǎn)的理念和應(yīng)用

1.1 精益生產(chǎn)的理念

20世紀(jì)80年代，美國研究人員將“豐田生產(chǎn)方式”與TQC(全面質(zhì)量管理)等管理思想結(jié)合，推出一種全新的生產(chǎn)模式——精益制造[2]。精益制造是一種以最大限度地減少企業(yè)生產(chǎn)所占用的資源和減低企業(yè)管理和運(yùn)營成本為主要目標(biāo)的生產(chǎn)方式和業(yè)績改進(jìn)策略，同時又是一種改善的理念和文化，涵蓋準(zhǔn)時化、自動化兩大核心內(nèi)容。

制造現(xiàn)場的精益改善常用方法為價值流分析(價值流是指產(chǎn)品通過其基本生產(chǎn)過程所要求的全部活動，這些活動包括給產(chǎn)品增加價值和不增加價值兩部分，涵蓋從產(chǎn)品原材料階段到產(chǎn)品交付顧客的全過程)。通過價值流分析識別的浪費一般分為7類，分別為過量生產(chǎn)浪費、等待時間浪費、運(yùn)輸浪費、庫存浪費、工藝?yán)速M、動作浪費、缺陷產(chǎn)品浪費[3]。

1.2 精益制造的應(yīng)用情況及效果

精益制造得到世界各地廣泛推廣，產(chǎn)生了巨大的社會價值、經(jīng)濟(jì)價值。2004年，美國宇航工業(yè)協(xié)會官員指出，整個軍事航空航天制造行業(yè)中，“在排名前50%的供應(yīng)商中有90%多制定并執(zhí)行了精益制造計劃，50%的航天與國防子承包商使用精益制造”。例如，洛馬公司在“漸進(jìn)一次性運(yùn)載火箭”宇宙神5計劃中，應(yīng)用LAI工作流程，使得制造一枚運(yùn)載火箭的時間從宇宙神2AS的48.5個月(1997年)縮短到宇宙神5的10個月(2003年)，發(fā)射價格下降了25%～50%。而英國宇航公司在實施精益制造的5年時間里，軍品銷售額基本保持不變，成本卻節(jié)省了7億英鎊，雇員從最多時的6萬人減少到了3萬余人[4]。

精益制造的思想隨著我國政府相關(guān)部門推廣和企業(yè)自身發(fā)展的需求，國內(nèi)很多企業(yè)進(jìn)行了嘗試和應(yīng)用。精益制造思想首先在汽車行業(yè)得到了廣泛推廣，其他行業(yè)也有一定的應(yīng)用。

部分國營非軍工企業(yè)、民營企業(yè)敏銳地發(fā)現(xiàn)精益制造的價值，主動引入、吸收、應(yīng)用精益制造思想，并在企業(yè)進(jìn)行深入推廣。如西安西瑪電機(jī)引入精益制造思想后，產(chǎn)生明顯的兩大變化：一是管理的扁平化，管理效率得到進(jìn)一步提升，如生產(chǎn)分廠只有1個管理者和2個輔助管理人員，其余均為生產(chǎn)人員；二是人員工作效率得到持續(xù)提升，在人員減少50%的情況下產(chǎn)值未見明顯降低。

另外，精益制造思想在國內(nèi)軍工領(lǐng)域內(nèi)也有一定應(yīng)用。如在2002年左右，國內(nèi)航空企業(yè)開始學(xué)習(xí)美國波音公司的精益制造模式(如脈動式裝配線)，經(jīng)過10多年的摸索研究及推廣，取得了很大進(jìn)步，但仍處于初步階段[5]。國內(nèi)航天企業(yè)也于2006年后進(jìn)行了精益制造思想的研究、探討工作，取得了一定的成效。如南京某航天制造企業(yè)已經(jīng)將精益制造思想融入到某產(chǎn)品智能裝配生產(chǎn)線中。

1.3 精益制造與先進(jìn)制造的關(guān)系

先進(jìn)制造系統(tǒng)的趨勢可以用“六化”簡要描述，即制造全球化、制造敏捷化、制造網(wǎng)絡(luò)化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化[6]。其中，精益制造模式因其高效集成、降低成本、保證質(zhì)量、準(zhǔn)時交付的典型特點，成為先進(jìn)制造系統(tǒng)的主要技術(shù)方法之一。同時，無論企業(yè)性質(zhì)、規(guī)模、經(jīng)營狀況、發(fā)展水平，機(jī)械制造行業(yè)普遍推行精益制造模式。因為只有管理流程、總體規(guī)劃、技術(shù)方案是精益的、經(jīng)濟(jì)的、高效的，后續(xù)的數(shù)字化、信息化、智能化才能發(fā)揮最大價值。所以，精益制造是未來數(shù)字化、信息化、智能化的基礎(chǔ)之一。

2 航天地面設(shè)備制造現(xiàn)場的特點

2.1 航天地面設(shè)備制造現(xiàn)場問題

航天地面設(shè)備企業(yè)相對精益制造模式，制造現(xiàn)場存在諸多問題，具體表現(xiàn)為：1)生產(chǎn)模式為多品種、小批量、短周期的研制、批產(chǎn)混線生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低；2)按產(chǎn)品類型設(shè)立車間、工段，而生產(chǎn)設(shè)備往往采用機(jī)群式布局，物流浪費嚴(yán)重；3)生產(chǎn)能力明顯不夠，為保證交貨期，生產(chǎn)班組多采用延長工作時間方式等方法提高生產(chǎn)能力；4)由于生產(chǎn)計劃調(diào)整，生產(chǎn)中頻繁換產(chǎn)，生產(chǎn)準(zhǔn)備調(diào)整時間長，設(shè)備的加工效率普遍不高，基于傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)組織與管理也不能適應(yīng)快節(jié)奏的多品種變批量的生產(chǎn)模式；5)生產(chǎn)一線操作人員、生產(chǎn)輔助相關(guān)人員常年加班加點，勞動強(qiáng)度大，工作積極性不高。

2.2 航天地面設(shè)備制造現(xiàn)場的特殊性

航天產(chǎn)品價值大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度大，航天地面設(shè)備也不例外。為了保證航天產(chǎn)品質(zhì)量的萬無一失，航天系統(tǒng)經(jīng)過多年摸索形成了獨有的質(zhì)量保證體系，在生產(chǎn)現(xiàn)場相關(guān)的有三檢制(首檢、互檢、專檢)、用戶監(jiān)督制度、首件鑒定制度等。這些質(zhì)量保證制度的實施，確保了航天產(chǎn)品的質(zhì)量[7]。

2.3 航天地面設(shè)備制造現(xiàn)場急需改善的迫切性

隨著國家戰(zhàn)略的推進(jìn)，民用行業(yè)、民營企業(yè)也將參與傳統(tǒng)軍品市場的競爭中。而民用行業(yè)、民營企業(yè)管理制度靈活、市場化意識強(qiáng)，這就使航天地面設(shè)備制造企業(yè)無論在訂單履約能力，還是在生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本控制等方面，都感受到了較大壓力，迫使企業(yè)在現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上，尋找提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、確保準(zhǔn)時交付的辦法。

3 航天地面設(shè)備制造現(xiàn)場重點改善要素

航天地面設(shè)備制造現(xiàn)場的生產(chǎn)要素包括勞動者(工人、技術(shù)人員、管理人員和服務(wù)人員)、勞動資料(廠房、機(jī)器、工藝裝備、工具、能源)、勞動對象(原材料、毛坯、在制品、零部件和產(chǎn)品)和信息(技術(shù)資料、圖樣、市場信息、計劃、統(tǒng)計資料、工作指令)等[8]。要提高制造現(xiàn)場的管理水平，必須識別生產(chǎn)現(xiàn)場重點改善要素。參照航天質(zhì)量管理模式，航天地面設(shè)備制造現(xiàn)場的主要要素可分為人(工人和管理人員)、機(jī)(設(shè)備、工具、工位器具)、料(原材料)、法(加工、檢測方法)、環(huán)(環(huán)境)、測(測量)等。制造現(xiàn)場通過科學(xué)的管理方法對上述要素進(jìn)行合理有效地計劃、組織、協(xié)調(diào)、控制和檢測，使其處于良好的結(jié)合狀態(tài)，以實現(xiàn)品質(zhì)、生產(chǎn)、成本、設(shè)備、安全、人事、環(huán)境等管理目標(biāo)。

4 航天地面設(shè)備制造現(xiàn)場改善方向及措施

按照精益制造思想，航天地面設(shè)備制造現(xiàn)場的主要要素可以進(jìn)行改善，也就是通過價值流分析方法識別七大浪費，消除或減少、控制浪費，以提高設(shè)備利用率、人員工作效率和物料周轉(zhuǎn)率來實現(xiàn)提升產(chǎn)能，降低成本。航天地面設(shè)備制造現(xiàn)場的精益改善分析見表1。

表1 航天地面設(shè)備制造現(xiàn)場的精益改善分析表

參照分析，制造現(xiàn)場的主要要素的改善措施如下。

4.1 人的改善

針對現(xiàn)場人員，總體改善思想就是“一人多能+標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)”。受產(chǎn)品特點、作業(yè)計劃影響，現(xiàn)場的生產(chǎn)過程中瓶頸工序總是不斷變化的，這就要求生產(chǎn)人員、管理人員的崗位可以隨時調(diào)整。同時，在生產(chǎn)作業(yè)中，操作崗位推行標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)和作業(yè)指導(dǎo)書，規(guī)范動作，減少動作浪費和操作失誤。

4.2 機(jī)的改善

針對現(xiàn)場設(shè)備，一是依據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)任務(wù)、產(chǎn)品類型、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備，重新進(jìn)行優(yōu)化布局，如U型布局、一線流、生產(chǎn)單元等。優(yōu)化布局的原則為：1)設(shè)計工序、工步間物流距離最短、動作最少；2)適當(dāng)增加物流、工位器具，提高物流效率。二是加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)、管理，推行TPM(全員生產(chǎn)維修)管理，通過設(shè)備日常點檢、保養(yǎng)消除故障隱患，減少設(shè)備故障對生產(chǎn)的影響。

4.3 料的改善

制造現(xiàn)場的料包含產(chǎn)品毛坯(成品)、刀具、工具、量具、工裝等各種物品，而將這些物體組合并高效運(yùn)行起來就是管理和物流。首先，現(xiàn)場物料管理人員必須嚴(yán)格按生產(chǎn)計劃、工藝規(guī)程準(zhǔn)備物料，遵循適當(dāng)庫存、先進(jìn)先出的原則；同時，做好現(xiàn)場物料區(qū)域規(guī)劃，保證現(xiàn)場取用物流距離最短；最后，改進(jìn)傳統(tǒng)的物料領(lǐng)取制習(xí)慣，推行保障員配送制度，減少生產(chǎn)操作人員停機(jī)時間，提高設(shè)備利用率。

4.4 法的改善

法的改善含工藝路線調(diào)整、加工方法優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)等，其中加工方法優(yōu)化中推進(jìn)快速換產(chǎn)理念，可有效提高生產(chǎn)效率。快速換產(chǎn)是解決多品種、變批量、隨時變化產(chǎn)品的有效方法，其中的典型應(yīng)用技術(shù)為零點定位技術(shù)。在機(jī)械加工中，工件的加工時間一般分為加工時間和輔助時間(換刀具、換夾具、換產(chǎn)品等)[9]。為減少機(jī)械加工中工裝、夾具等更換的輔助時間，實現(xiàn)工裝夾具與機(jī)床之間的快速定位和夾緊，逐步發(fā)展出零點定位技術(shù)。在產(chǎn)品加工前，只需將零點定位系統(tǒng)精確地安裝到機(jī)床的工作臺上，這樣零點定位系統(tǒng)中的每個定位系統(tǒng)的位置相對機(jī)床來說都是確定的，在安裝夾具、工件，或者在編制加工程序時可以將任何一個定位系統(tǒng)作為基準(zhǔn)點，這也就是所謂的“零點”，這些“零點”不會因為更換工裝夾具或者更換工件而改變，具體如圖1所示。

圖1 零點定位系統(tǒng)應(yīng)用示意圖

4.5 環(huán)的改善

環(huán)的改善措施為推進(jìn)制造現(xiàn)場的6S工作(整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)、安全)。6S工作的核心為定置和目視化，核心環(huán)節(jié)為整理、整頓和清掃[10]。制造現(xiàn)場的6S工作改善，可以明顯提升企業(yè)形象，改進(jìn)員工工作感受，提高工作效率。同時，6S工作也是規(guī)范制造現(xiàn)場管理的基礎(chǔ)。

4.6 測的改善

測的改善措施為3條：一是做好檢測工位的布局優(yōu)化，做到產(chǎn)品物流距離最短。比如將計量檢測儀器布置到生產(chǎn)單元、生產(chǎn)線；二是設(shè)計專用的檢測工裝，縮短檢測輔助時間；三是應(yīng)用在線測量技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線分析和共享，提高檢測效率。

4.7 其他要素的改善

制造現(xiàn)場的信息涵蓋人的信息、物的信息、生產(chǎn)信息等。這些信息與精益制造在軍工企業(yè)的實施過程中相輔相成，使軍工制造業(yè)的基礎(chǔ)能力得到了提高。制造數(shù)字化推行的DNC、SAP、MES等信息化系統(tǒng)能客觀、真實反映現(xiàn)場的信息流動。精益制造追求的是消滅生產(chǎn)中各環(huán)節(jié)上的一切浪費，而信息技術(shù)的支持使得這一想法能夠得以更快更好地實現(xiàn)。

5 制造現(xiàn)場推進(jìn)精益制造的注意事項

5.1 全員參與精益制造

企業(yè)有必要把企業(yè)面臨的危機(jī)、競爭形勢傳遞到每一個崗位、每一位員工，讓他們意識到改革是自身生存的需求。只有把精益制造理念融入到每個流程、每個崗位、每個員工，精益制造的價值才能最大化。

5.2 精益制造帶來的管理變革

精益制造的過程勢必帶來管理變革，流程和職責(zé)的變化，直接效果是管理鏈條的縮短和工作效率的提升。

5.3 精益制造需要一定資源配置

在制造現(xiàn)場布局優(yōu)化階段，不可避免涉及配置物流器具、專用工裝以及設(shè)備更新?lián)Q代等問題。在精益制造推進(jìn)中，企業(yè)需要綜合策劃，合理配置相關(guān)資源保障。

5.4 精益制造與智能制造相結(jié)合

在推進(jìn)精益制造過程中，企業(yè)要打破傳統(tǒng)按部就班的思維，要高標(biāo)準(zhǔn)、高起點進(jìn)行總體布局、系統(tǒng)設(shè)計，用智能化、信息化的思路協(xié)同解決現(xiàn)場的問題。

6 結(jié)語

總之，精益制造模式能夠適應(yīng)市場快速變化，是幫助企業(yè)獲得最大經(jīng)濟(jì)利益的一種生產(chǎn)模式。航天地面設(shè)備制造型企業(yè)必須結(jié)合自身特點，將精益制造思想與制造現(xiàn)場的方方面面進(jìn)行深度融合，管理創(chuàng)新、持續(xù)改善、精益求精，實現(xiàn)企業(yè)質(zhì)量提高、效率提升、成本減小，綜合效益進(jìn)一步提升。