精益生产之流程化生产

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1、5.1 流程化生产概念精益生产方式的核心思想精益生产方式的核心思想 工序间的在制品数量接近甚至等于工序间的在制品数量接近甚至等于零零在制品数量多生产周期长质量问题多搬运多传统批量生产方式存在的问题：设备机群式布置方式是种种问题的根源。5.1 流程化生产概念例例：在图5-1中，有A、B、C、D四道工序，每到工序的加工时间为1 min/件，批量为5件，则每20 min生产出一批零件（5件）。如第一件产品从t=0时刻开始，t=16时刻完成，每件产品在四台设备上加工总时间为4 min，延迟的时间都浪费在批量等待上。ABCDABCDAABCDAABCDA0 min5 min10 min15 minABC

2、DA20 min图5-1 批量生产的物料移动5.1 流程化生产概念 质量问题多的原因 乱流生产方式图5-3 整流方式图5-2 乱流方式5.1 流程化生产概念精益生产的解决之道：流程化生产根据产品的类别将机器按照工序加工顺序依次排列，使得零部件的运动像是水流过一根管子一样顺畅无间断。实施原则：应当尽量缩小加工批量，使所有相关流程彼此靠近。5.1 流程化生产概念消除工位之间的停滞5.1 流程化生产概念流程化生产的要求：（2）无库存，无出入库操作（1）车间与主生产计划同步（3）管理扁平化，消除中间层5.2 一个流生产做一个、传一个、查一个，非批次操作作业人员跟着在制品走动，多工序操作 按照作业顺序，

3、合理配置场地、人员、设备，零件一次经过各工序加工、传送、检验，每个工序最多只有一个在制品或者成品，全过程无在制品周转。定 义：特 征：5.2 一个流生产最短生产周期优 点：发现问题及时，品质成本低搬运最小化，创造安全的生产条件减少存货和在制品5.2 一个流生产 针对上一节图 5-1的例子，采用一个流生产方式，第一件产品只需要4 min加工完成，全部加工完成只需要8 min，对比批量生产方式节约12 min5.2 一个流生产一个流的品质改善5.2 一个流生产 一个流生产是精益生产的根本，将一个流的模式应用到从产品设计到推出产品、实现生产、运输销售等所有环节上，形成不间断的流程，缩短投入到产出的时

4、间消耗，促成最佳品质、最低成本、最短交货时间。5.2 一个流生产实现单件流动实施技术：按照加工顺序布置设备生产同步化员工的多能工化站立式走动作业设备合理布置和设计5.2 一个流生产5.2 一个流生产浊流现象：河流在流速不一样的交接点会产生积水浑浊的现象生产同步化：各工序的生产速度严格按照一定的生产节拍进行，追求整体效率而不是个别效率工序的生产速度严格按照一定的生产节拍进行，追求整体效率而不是个别效率。5.2 一个流生产多能工化-操作多工序的作业方式多机台作业-操作同一功能设备只有实现了多能工化才能达到少人化。5.2 一个流生产 人体工程学最优的工作是坐和站的交替，站立式走动作业可以行动方便快速

5、反应。5.2 一个流生产IO一致原则生产的投入点（Input）与完成品的取出点（Output）位置尽可能靠近。生产线一般排成“U”或者“C”字型多品种小批量的需求使得生产线转向细流而快的复数生产线化（多段短线），才能有弹性的响应市场需求的快速变化5.2 一个流生产案例一：某汽配厂一个流改善实例图5-14 现有的机群式布置方式。以组装段为例，该段瓶颈节拍为5s，有4位操作工，平均每人每小时产出167件，工序中半成品和等待现象比较多。5.2 一个流生产工序名称工序名称作业时间作业时间/s操作工操作工/人人半成品半成品/件件吊具吊具/个个更换吊具更换吊具/个个弹簧插入3.51608154滑块插入5.

6、4160垫圈插入4.5160插板插入4.3160270图5-15 实施一个流生产前的组装段生产线5.2 一个流生产 采取实施一个流的改善，由一名操作工完成所有工序，布置成U形线，如下图所示。实施之后，虽然增加了相关工装夹具，但产品加工时间明显缩短，平均每个加工时间为14.3s，平均每人每小时产出251个。5.2 一个流生产图5-17 改善前后个人日产量对比图5.2 一个流生产将过去的机群式布置方式改为按照产品原则布置，如图所示。5.2 一个流生产图5-19 分布流程化 （1）把组装作业实施一个流之后，再把成型作业完成后直接进行组装，去除单品检查入库的过程，同时成品检验与出货检查合并，生产提前期

7、由以前的6天缩短为2.7天。（2）把成形作业、单品检查、组装作业等各工序流程化，使得生产提前期由2.7天缩短为1.4天5.2 一个流生产左图为改善前后某产品不良率的对比。5.3 设备布置和设计一、设备合理布置1.设备布置的要求区别按机群式是一人一工序 操作，按产品原则式是一人多工序 操作。设备布置一般有按机群式和按产品原则两种布置方式5.3 设备布置和设计 精益生产强调要用有弹性的生产形态来适应市场上的变化。有弹性有弹性指人员配置的弹性化以及生产的品种及数量的弹性化。设备布置要设备布置要实现物流、人流和新系列顺畅，减少作业人员的走动距离，方便一人多工序操作，同时要适应产量变化，一边人员作业在分

8、配，实现少人化。5.3 设备布置和设计图5-31 有弹性的生产线布置5.3 设备布置和设计设备便于移动设备不依附其他设施布置设备不单独隔离布置布置的布置的“三不三不”原则：原则：5.3 设备布置和设计它有凹形、圆形、M型等变化形式2.U型生产线布置5.3 设备布置和设计其中最重要的是人员的多能工化，因此对员工的作业训练以及标准化作业是非常重要的。5.3 设备布置和设计作业安排作业安排客户需求客户需求/件件产品周期产品周期/s每日可用时间每日可用时间/s生产节拍生产节拍/s操作员配置操作员配置/个个A5006030000601B10006030000302C150060300002035.3 设

9、备布置和设计3.一笔画的整体工厂布置 流程式布置采用U型生产线将长屋形（单独隔离生产线）改为大通铺形（生产线集中布置）整体上呈一笔画布置5.3 设备布置和设计图5-35 大通铺式生产线5.3 设备布置和设计图5-36 一笔画的整体工厂布置5.3 设备布置和设计1、鸟笼形布置二、设备不合理布置5.3 设备布置和设计2、孤岛形布置5.3 设备布置和设计3、直线型布置布置5.3 设备布置和设计设备小型化设备流动化设备柔性化设备作业切换快设备自働化设备入口与出口一致设备的操作界面有利于人体操作设备的无附加值动作或行程尽量减少三、设备合理设计原则5.3 设备布置和设计图5-40 带轮子的设备5.3 设备

10、布置和设计图5-41 线棒柔性系统5.3 设备布置和设计图5-42 加热炉入口与出口一致 5.3 设备布置和设计图5-43 设备的操作界面设计a 横长纵短 b横短纵长5.4 少人化 在不降低生产效率的前提下，根据必要生产数量，对作业人员做弹性调整，使作业人员满负荷工作，以节省人员。定 义：根据生产数量的变化增减人员人员处于没有等待的作业状态，是实现准时化。目 标：降低成本提高劳动生产率优 点：5.4 少人化二、少人化的发展历史省人化和少人化的区别：（1）自动化自动化：通过自动化设备达到省力化。（2）自働化自働化：可以进行一人多机操作。5.4 少人化三、少人化的体系前 提：（1）采用一个流生产方

11、式一个流生产方式，不固定的设备、工具、人员，对设备合理地布置和设计。（2）要有具备能操作多种工序能力的训练有素的作业 人员，即多能工多能工。（3）要经常审核、修改作业标准和作业标准组合作业标准和作业标准组合。5.4 少人化图5-45 少人化的体系5.4 少人化少人化体系省人化设备改善投入巨大设备改善风险大设备改善如果在作业改善之前进行失败风险比较大。能缩放个作业人员的作业范围能进行工作中的相互配合5.4 少人化图5-46 工作中相互配合的体系5.4 少人化四、少人化的方法5.4 少人化1.同一节拍的连接方式（1）原理：改变生产线布置，是同一节拍的两条生产 线相连接，重新分配作业人员的工作范围，

12、从而追求一人工。（2）组合U形生产线 把几条加工不同零部件的U形生产线合并成一条组合生产线，遵循标准作业组合的顺序，就可以根据生产量的变化，整体统一分配每个作业人员适当的任务，达到少人化的目的。5.4 少人化图a中，存在0.9人工的等待；图b中，对于位数较小的0.1人，可以通过短时的加班来解决。5.4 少人化 图5-49为6条U形线组合而成，分别生产6种不同零部件ABCDEF，组合生产线的生产节拍是1min。需要8人完成，作业分配和作业顺序如图5-50所示。5.4 少人化图5-50 作业人数8人的作业分配5.4 少人化 当市场需求减少时，生产节拍增加为1.2min，这时可对组合工序的全部作业进

13、行重新分配，增加每个员工的操作工序数，人员减少到6人，如图5-51所示，这样可以节省2人，到达少人化的目的。图5-51 作业人数6人的作业分配5.4 少人化2.多品种混流方式（1）定义：多条专用生产线间的通用化和混流化，追 求1整数人工数。方法二：通用生产线间的负荷调整方法一：专用生产线进行通用化5.4 少人化 图5-52（a）为3条专用生产线加工ABC三种产品，实际节拍T/T分别为60s，100s。60s，理论需要人工数为1.6、2.5、0.6，实际分别需要2、3、1，实际用工数比理论多了1.3人工。如果对B生产线进行通用化改造，将AC合理编排，使闲置的设备活用和空间活用联系起来，就会使5人

14、成为可能，如图5-52（b）所示5.4 少人化 图5-53为通用生产线之间进行负荷的调整，XYZ三条线理论人工为4.7、2.4、3.5人工，合计需要理论人工10.6，实际配置12，产生1.4人工浪费。如果从X向Y转移0.5人工的工作量，从Z向Y转移0.3，这是理论人工分别为4.2、3.2、3.2，需要人工的尾数均为0.2，可以通过短时间加班解决，这是实际配置人数就变为4、3、3，节省2人 5.4 少人化3.不同节拍下的集合方式 在图5-54a中，因为各生产线的节拍不同造成生产对象不可转移，因此相对于必要的9.6人工，需配置12人，造成等待的浪费，如果按照整数人工进行配置，在线外安排2名支援者，

15、就可以满足生产，节省3人 5.5 缩短作业切换时间一、概述 生产流程化理想状态：一个流生产 铸造等工序进行批量生产，导致作业转换总辅助时间较大。关键问题：缩短作业切换时间5.5 缩短作业切换时间作业切换时间 定义：从前一种产品加工结束转换到能生产出后一种产品的合格品时所需要的时间。减少作业切换时间损失传统方法：增加生产批量和减少产品种类以达到减少切换次数缺点：仅考虑到减少切换本身的成本，却忽略工厂的整体效率。丰田方法：减少作业切换时间，减少生产批量优点：缩短切换时间可以明显缩小批量规模，以适应市场的需求。5.5 缩短作业切换时间例：需要加工A、B、C3种产品，每种产品的每个加工时间都是1min

16、，每种产品的批量规模是600个，更换零件加工时的一次作业切换时间是1h，则分摊到单个产品切换时间为0.1min。于是，加工完成这批的3种产品，需要总生产时间为33h。5.5 缩短作业切换时间 但是，如果把产品A、B、C的批量规模都缩小到1/10，即60个，作业切换时间也缩短到1/10，即6min，则分摊到单个产品切换时间还是0.1min。于是加工完成这批的3种产品，只需要总生产时间3h18min，要完成A、B、C各600个需进行10个循环切换完成，共33h。5.5 缩短作业切换时间 批量规模减小，若能相应地缩短作业切换时间，则加工完成这个批量3种产品的时间大大缩短。一般来说，如果作业切换时间缩

17、短到1/N，在保持分摊到单个产品切换时间不变的情况下，批量规模就可以缩小到1/N，即作业切换时间与批量规模成正比。5.5 缩短作业切换时间二、生产切换类型1.换模作业 这种类型的切换作业一般是指模具、刀具、工装夹具等的切换，在机械加工厂及注塑厂比较常见。2.更换标准作业业 具有数控系统的机床、化学装置、测试仪器工作时，一旦产品变更，就必须重新设定条件更换相应的工作标准。5.5 缩短作业切换时间3.换线作业 在加工或组装生产线上，当切换产品加工时，所使用的材料或零部件等就必须跟着更换。有两种方法：同时换线顺序换线4.准备作业 准备作业是指在制造开始前所必须要做的准备工作。以上四类切换作业均会造成

18、生产停顿的浪费。传统上只着重于第一种类型的切换作业，忽视其他三种。其实后三种的改善不但容易做到，而且节省的切换时间也很可观。5.5 缩短作业切换时间三、快速切换发展阶段1.传统切换2.单一作业切换 单一作业切换是指在10min之内完成作业切换。单一作业切换应用在换模上称为快速换模（Single Minute Exchange of Dies，SMED）,因换模时间可以用一位数的分钟表示，所以也称为单分换模。3.瞬间切换 瞬间切换是指在1min之内完成作业切换，也就是“快餐式”作业切换。5.5 缩短作业切换时间四、快速换模实施步骤1.作业切换类型 按照切换的作业类型不同，可以将切换过程分为两大类

19、：内部作业：操作时机器必须停止运转才能进行的作业，决定作业切换时间。包括：模具、刀具、夹具和导轨等的拆装、更换和调整、试车生产等。外部作业：机器运行的时候也能进行的操作，可在停机前或停机后进行切换的作业。不影响作业切换时间.包括：工具和材料的准备、夹具与模具准备、工作区域的整理与清洁等5.5 缩短作业切换时间 据统计表明：目前可以将换模行为的类型分为以下四类：类型一类型一收集、准备和归还工具、夹具等（占切换过程的收集、准备和归还工具、夹具等（占切换过程的30%30%）类型二类型二在机器上移除前道模具、装上下个要用的模具（占在机器上移除前道模具、装上下个要用的模具（占切换过程的切换过程的15%1

20、5%）类型三类型三测量、校准、调整（占切换过程的测量、校准、调整（占切换过程的15%15%）类型四类型四进行试车生产、调整，直到零件合格（占切换过程进行试车生产、调整，直到零件合格（占切换过程的的50%50%），这也是减少最明显的一步），这也是减少最明显的一步 快速换模的核心思想：把内部作业尽量转化为外部作业，内部作业时间尽量压缩。5.5 缩短作业切换时间2.实施步骤 快速切换实施步骤为4个步骤，如下图。5.5 缩短作业切换时间 步骤一：区分内部作业与外部作业 通过对切换的过程进行分析，将所有的切换过程写在表格上，然后按照上述对内、外部操作的定义进行归类。例：下表为某冲床更换模具的操作过程，换

21、模时间为13726s。因模具运输为外部作业，因此新模具要在冲床停机前先运输到冲床旁，换下来的模具可以待冲床新模具安装调试后再进行运输，这样换模时间可以减少到11988s。5.5 缩短作业切换时间 步骤二：内部作业要尽可能转换成外部作业 检查为什么余下的内部作业不能转化为外部作业；重新检查每个步骤的真实作用。例：有些作业必须调整模具行程，如调整冲孔压力机或铸造机模具的高度，如果可以使用调整垫进行标准化的话，就可以免去行程调整的内部作业，而转移到设定高度标准化的外部作业。图：使用调整垫将模具高度标准化5.5 缩短作业切换时间一汽轿车冲床换模内部作业转换成外部作业的示例：一汽轿车冲床换模内部作业转换

22、成外部作业的示例：图a：提前预装上垫板图b：提前下放废料滑道图c：提前安装气管图d：提前安装编码器5.5 缩短作业切换时间 步骤三：缩短内部作业时间 继续对内部作业更小的要素进行改进。应用IE手法对作业的改善和对设备的改善来缩短切换时间，可采用活用工装具、排除调整作业、实施并行作业、功能标准化等方法来实施。工作台上安装滚动导轨5.5 缩短作业切换时间模具快夹装置5.5 缩短作业切换时间 步骤四：缩短外部作业时间 继续对外部作业更小的要素进行改进。可采取改善工夹具存储方法、提高运输速度、排除寻找物料、常用工具靠近设备、制定标准作业指导书等方法来实现。缩短外部作业时间对整个切换时间的缩短没太大的影

23、响，但是可以减少切换的人工时间耗费。5.5 缩短作业切换时间五、快速切换的技巧1.采用并行作业 快速切换取决于三个关键要素：设备和工具的技术方面设备和工具的技术方面、工作的组织工作的组织（“谁做什么，什么时候”）和方法方法（“如何”）。并行作业是指两人或两人以上同时从事切换动作。并行作业最容易马上获得缩短内部作业时间的效果。冲压换模时天车驾驶员与地面人员的并行作业5.5 缩短作业切换时间2.消除调节环节 作业切换工作中调节环节时间较长，一般占整个作业切换时间的50%-70%,而且调整时间差异很大。消除调节环节对缩短作业切换时间是非常重要的。例：图a为成型机使用的模具，用一个限位开关控制脱模行程

24、，当脱模需要5种行程时，就需要5次调节限位开关的位置。为了消除这种调整，如图b所示：5.5 缩短作业切换时间 要彻底消除调整的浪费，就要掌握标准不动的法则，即在机器上已经设定好的标准，不要因为更换模具而变动。可以参照以下方法：把内部作业的调整动作移到外部作业，并事先做好设定的 动作。勿拆卸整个模具，保留模座，只更换模穴的母子式构造方式来消除模具的调整工作。也可采用共同夹具的方式，以双组式的方式来作切换动作，即一组正在加工中，另外一组已设定好了，切换时只需旋转过来即可达到立即切换，如下图1。尽量使模座的高度标准化，则没有必要更换紧固件和调节装置。如下图2。取消以刻度式或仪表式读取数值的方式来认定

25、工作条件，尽量改以块规、限位块等容易取放设定的方式，以此来减少调整的时间，进而缩短切换时间。5.5 缩短作业切换时间图1 使用外部回转台的双组式图2 模座的高度标准化5.5 缩短作业切换时间5.5 缩短作业切换时间3.减少人体走动 切换动作主要是依赖双手的动作来完成的，要尽可能地减少脚的移动或走动的机会。可用线路图协助分析换模走动的距离和原因：5.5 缩短作业切换时间4.使用专用工装具 切换动作要尽可能地使用专用工装具而不要使用工具。因为装用工装具可提高切换的效率，缩短切换的时间。此外，测量的器具也要专业化，用块规或格条来替代用量尺或仪表的读取数值测定。最重要的一点：设法减少专用工装具的种类，

26、以减少寻找、取放的时间5.5 缩短作业切换时间使用标准压块改善案例：使用标准压块改善案例：图a 改善前不同钢板组合而成的垫块 图b 改善后三角压块5.5 缩短作业切换时间5.使用快速紧固件 在切换动作时，螺栓是最常用的紧固件。但装卸螺栓的动作通常占去很多切换时间。因此，减少使用螺母、螺栓数量，改善的最佳对策就是要消除使用螺母的固定方式。图 快速压板示例5.5 缩短作业切换时间 限于某些状况，仍然必须使用螺栓、螺母时，也要努力设法减少上紧及取下螺母的时间。图a U型垫圈 图b 凹槽螺纹5.5 缩短作业切换时间图 工作台螺栓槽与标准螺栓紧固定位方式a）工作台螺栓槽 b）标准螺栓 c）螺栓与模具紧锁

27、部位高度固定化5.5 缩短作业切换时间图 梨形洞紧固件5.5 缩短作业切换时间6.做好事前准备工作 事前准备作业是属于外部作业的工作。外部作业如果做的不好，就会影响内部作业的顺利进行，使切换时间变长。可采用以下方法：只把设备必要的部分标准化。设置换模专用台车。将所需模具、道具、换模程序表及相关器材放在台车上，以减少寻找及搬运的时间图 双平台的换模小车5.5 缩短作业切换时间图 搬运模具的小车a）带有滚动导轨的小车 b）带有真空管的小车5.5 缩短作业切换时间要确定器具、仪器、模具的摆放位置。图1 工具板 图2 工具放置在工作台侧面5.5 缩短作业切换时间 专用工装具的储存不要依功能放置，而应区分不同的产品或模具并予以成套化。图 冲压换模时放置机械手小车的循环过程 5.5 缩短作业切换时间7.换模标准化 换模标准化是指将准备模具、工具和材料的作业充分程序化而且达到标准化。对每一步的操作要领，以及在换模各个流程中需要各个流程中需要用到的工具、工具的使用方法和注意事项，绘制标准作业指导书。演讲完毕，谢谢观看！