精益生产常用工具(精选8篇)
精益生产的核心就是:缩短时间,降低不必要的浪费,确保在产量不变的情况下降低成本,达到多品种小批量的现代化生产需要,一切为了缩短时间。这是精益生产的主题概念。
精益化生产是当今制造企业公认的、最有效的生产管理方式。国内大多数企业在推行精益化道路上障碍重重,其原因,除了受到目前我国企业整体管理水平的限制之外,还有一个重要原因,就是缺乏行之有效的推行工具。在不能获得预想的效果时,精益化的推行往往不了了之。我们只有掌握了推行精益化的工具和实践方法,才能更好的去推行企业的精益化。
精益管理像一股新鲜的血液注入到我们质监系统,像一缕春过风一吹段进对
每精
一益
位管
员理
工的的学
心
里。
经
习,让我受益非浅。精益管理把先进的监管理念和管理方法传授给我们,使我们无论在单位还是在日常生活中都能发挥它的作用。
精益管理是指整理、整顿、清扫、清洁、素养,因其日语的拼音均以“s”开头,因此简称为5s”。整理是要区分“要”与“不要”的东西,对“不要”的东西进行处理,来腾出空间,提高生产效率。整顿是要把东西依规定定位、定量摆放整齐,明确标识,以排除寻找的浪费。清扫是指工作场所内的脏污,设备异常马上修理,并防止污染的发生,使不足、缺点明显化,是品质的基础。清洁是将上面实施制度化、规范化,并维持效果。素养是要人人依规定行事,养成好习惯,以提升“人的品质”,养成对任何工作都持认真态度的人。另外还有非常重要的一点就是“安全”,安全是指单位及每一位员工的安全,在这里是着重强调安全的重要性。
要使企业创造利润的最好办法就要降低生产成本,降低成本的关键就是“消除浪费”。我们搞企业管理的人都非常清楚“产品质量不是检验出来的”这个质量理念,质量管理的重点不能放在出现废品后的检验和返修上,而是要建立一个如何才能不出现废品的机制。同样,要搞精益生产就要“消除浪费”和“消除异常”。就要从建立如何让人人都“只做能创造价值的事”的机制入手,这才是企业真正创造利润的关键。我们推行精益生产,就不能让大部分人“糊涂”人在不断制造浪费,而让少数所谓的精益专家或改善精英来消除浪费,建立了人人“认识浪费,痛恨浪费,不制造浪费”的机制,让浪费无生长的空间这才是直正的精益生产之道。
思想不能迂腐,要善于改变,不能因为长久以来都是这样的操作方式,从而一直停留在旧的方式里操作,要有一个追求改变的心,不停的去思考,去探索。这里需要集思广益,多人合作,全民参与,达到极致。
笔者服务于外资电梯公司的研发机构多年, 一直以来, 如何快速、准确满足客户需求都是研发流程的一大挑战。从2008年始, 笔者所在公司对研发流程提出精益要求, 并在2008年年初到2010年年末的3年时间中进行了卓有成效的精益化研发流程的改进。通过电梯研发流程的精益实践与研究, 将精益的工具之一价值流图析 (VSM) 运用到研发流程中, 缩短了研发周期, 消灭了流程浪费, 同时大大提高了研发结果的质量。在这一过程中, 价值流图析 (VSM) 是一个贯穿始终的工具, 这个工具可以说是流程精益化的精髓所在, 同时也由于篇幅的限制, 本文便将重点放在这个工具的应用上。同时由于精益理念在生产上的应用相当成熟, 相关著作和文章也很多, 故下文对制造过程的精益略去不谈。本文所提到的流程等同于狭义的价值流——即为客户创造价值的一系列业务操作, 并且流程的等级限定在门到门的水平。应用精益化的几个必要条件如基础的数据收集系统也不再展开阐述。
2 精益化之前的研发流程现状
精益化之前的研发流程现状:笔者总结在2008年年初的研发流程现状, 以下是若干典型表现及其形成原因:
第一, 某一参与研发的工程师不只为一个项目或价值流在工作。其担负的多重任务 (可能是多个项目的同一类任务, 也有可能是多个项目的不同任务) 具有不同复杂度, 多个任务相互影响, 不同复杂度带来了相应的不同处理时间和完成质量, 造成完成任务的研发工程师不能进行准确计划, 计划不能准确执行;
第二, 研发流程工作的批量存在不确定性。原因是多样的:管理会议定期召开, 布置研发任务, 时多时少——而非定量召开;研发过程中的工作图评审定时发生 (如每月末、每周末) , 或非定量发生;信息管理系统定时发布/递送信息 (图纸、文件、通知及更改等) , 而非定量发布。
第三, 研发流程中传递的信息其本身的质量很低, 形成如下的重复工作循环, 并且在以往的观念中, 这种循环的存在理所当然。
这种工作循环增加了研发流程的不可预测程度, 并且当应用价值流图析 (VSM) 的时候, 对于这种工作循环的描述也比较困难。其他如管理层不切实际的任务分配导致工作量超出资源能力, 研发团队成员往往不遵守标准工作流程喜欢搞自己的一套, 及研发行为所处行业的特殊性等 (如电梯为特种设备, 有一系列安全要求) 。以上所述各种区别, 以价值流程图的术语来描述及不同的L/T、P/T和CA%, 在2008年年初, 笔者所在机构的研发流程周期 (L/T) 平均为13个月左右, 研发的一次性通过率 (CA%) 在5%左右 (不考虑循环) 。
3 研发流程的浪费表现
价值流图析 (VSM) 的应用依赖于识别浪费同时应用精益原则, 所以从2008年开始的精益化实践, 定义研发流程的浪费和精益原则是一个侧重点。笔者所总结的研发流程对应8种浪费的表现如下:
过度生产:在研发流程中表现为产品性能超出客户需求, 或者在非必要阶段过早生成设计结果。
等待:在研发流程中典型的如等待批复、等待资源配给、等待客户需求、等待系统响应时间、等待上游步骤的成果交付。
不正确的人员/技能:表现为授权不充分、管理层干预、没有知识共享、供应商/上游没有及时包括在研发活动中、制造方/下游没有及时包括在研发活动中。
次品:设计错误、由于缺陷引起的产品更改/重设计、对客户需求的误解、不完整的信息。
库存:待处理文件、批量处理行为、设计发布——大量图纸和文档、设计资料的管理范围超限。
无价值附加的流程步骤:表现为过多工作副本、重复汇报、重复填写信息、重复设计——没有借鉴已有成果和某些研发的支持性活动。
材料运输:辗转反复的电子邮件、研发人员的工作移交、材料分发及流转——如需要多方审核批复等。
人员走动:在研发流程中主要是指在办公室的走动和商务旅行。
4 研发流程的精益化
同时, 为了设定研发流程应用精益的基础, 根据反复研讨和尝试, 总结研发流程的精益原则有四点:
第一, 知识共享。知识共享使得研发过程清楚地分为两部分活动:对旧有设计的重复使用和对新设计的创造, 按照笔者所在电梯行业的情况, 对旧有设计的重复使用占到一个新产品的50%~80%, 这在节省大量时间和资源的同时, 有利于我们集中精力在创造新设计上。
知识共享的要求同样建立在基础信息系统之上, 只有系统地记录经验教训和管理设计成果, 才能有效地在研发项目组之间共享通用的设计, 交流经验。
第二, 并行步骤。并行步骤在流程图上十分明显地区别于序列步骤, 在实际操作中将使得研发活动的事件管理越加复杂, 但是其好处显而易见。举例来说, 绝大多数时候, 并发的步骤会节省时间, 同时使得工作步骤之间不前后脱节, 一边进行一边汇总信息, 如果存在问题, 不用等到所有工作完成, 就可以在过程中进行比对和矫正。
第三, 控制和管理工作循环。研发流程的一个固有特性就是反复的工作循环, 如前所述, 必须要扭转这一局面, 思想意识上要让研发参与的人员明白这种循环有害无益;在研发流程的持续改进中, 不断完善标准工作指导, 通过培训、设计资料模板、成果检查表以及自动化设计工具的应用等一系列手段减少工作循环。
第四, 内嵌的过程质量控制。主要是上下游工作的自检和互检, 这种自检互检应该随成果而发生, 这依赖于研发流程的标准化, 一部分自检互检项目来自于历史经验教训的总结。
5 价值流程图析小组研讨会实施方法
与此并行的是价值流程图析的具体应用——价值流程图析小组研讨会 (VSM Workshop) 。
典型的价值流程图研讨会一般持续2~3个完整工作日, 所交付的成果有三:现状图、愿景图和实施计划, 这是价值流程图的3个重要组成部分。以下以笔者公司的研发流程实例来作简单介绍:
第一, 现状图。现状图表达的是价值流的当下状态。现状图的绘制有赖于一线研发人员的共同参与, 并且按照价值流程图发生的层级收集数据。
绘制现状图的步骤要求所有一线研发人员共同进行, 对当下研发流程的执行实际情况进行概括, 有一说一;然后统一确定这些步骤的先后顺序, 并发或先后发生;最后根据基础信息系统的数据来定量地描述现状图中所有价值流步骤的时长、质量、各个操作步骤间存在的延迟、资源占用情况、总工作时间与净工作时间比等。
第二, 愿景图。愿景图表达在未来一段时间内 (典型的6~9个月) 所期望达到的价值流状态。愿景图的绘制依赖于辨别现状图的浪费和精益原则在价值流上的应用。消灭现状图的浪费有利于节约成本和价值流的响应时间, 提高质量;应用精益原则可以系统地改进流程能力 (Process Capacity, 在生产中通常称为CP和Cpk) 。
愿景图的最终状态确定是各方面平衡的一个结果, 这些方面包括:客户的要求;基础数据系统信息的统计量 (历史最好表现值、合理改进空间等) ;管理层的意愿及主观要求;一线研发人员所认可的最好改进可能;本文提到的精益原则;消除本文所列举的浪费达到的改进。
第三, 实施计划。这三个成果的交付依赖于前面所述的基础数据系统、管理层支持、价值流图析 (VSM) 工具的应用和对流程精益化的创造性思维。通过3年的精益化实践, 期间反复的应用价值流图析工具, 到2010年年底笔者所在公司的研发流程周期 (L/T) 缩短为11个月, 改进了15%, 一次性通过率也由原来的5%改进为12%。
6 结 论
因为前述研发流程和生产流程相比的特殊性, 使得在应用价值流图析 (VSM) 这个工具的过程中需要进行一些创造性的应用方式, 如生产领域为大家熟知的8种浪费所在研发流程中如何定义和衡量, 笔者的结合仅限于公司内部的实践;应用于生产的精益原则在研发流程中水土不服, 研发流程有哪些精益原则有待研究, 笔者的总结仅作引玉之砖。可以预见, 依照每个公司的不同情况真正的实施研发流程的精益化, 改革的实施过程大相径庭, 希望本文笔者的微薄之言能给予读者些许裨益, 在精益之路上少走弯路。
参考文献
[1]陈旭, 王喻, 徐磊, 等.精益研发理念及应用[J].重庆理工大学学报, 2010, 24 (1) .
詹姆斯·P·沃麦克:精益改变世界
不断地降低成本,无废品,零库存与无休止的产品变型……这在采取传统的大量生产方式的企业看来简直不可思议。这种新型生产方式的出现,是企业生产方式的又一次革新。
一个精益世界的观察者和引领者,以“既是局外人又是局内人”的身份,用哲学家般的思维和严谨的逻辑,将观察的起点——丰田生产方式——从具体的工具、方法提升为一种思维方式。
精益思想如今已经跨出了它的诞生地——制造业,成为一种普遍的管理哲理。
詹姆斯·P·沃麦克博士(JAMES P. WOMACK)
1970年获得芝加哥大学政治学学士学位,1975年获得哈佛大学运输系统硕士学位,1982年获得麻省理工大学的政治学博士学位。
1975~1991年期间,任麻省理工大学全职研究科学家,指导一系列世界制造实践的比较研究。作为麻省理工大学国际汽车计划的研究领导者,沃麦克博士领导的研究团队创造了“精益生产”一词。
1997 年创办了非营利机构精益企业研究所并担任总裁,这是一个非营利的培训、出版和研究机构,基于丰田生产模式,发展了一系列精益的思想与工具书籍,现在拓展到整个精益的企业体系。
主要著作:《改变世界的机器》、《精益思想》、《纵观全局:绘制从客户到供应商的价值流图》、《精益解决方案》。
上世纪80年代初,由于日本企业在国际上日渐赶超欧美,詹姆斯·P·沃麦克参与的美国麻省理工学院一项名为“国际汽车计划”的研究项目,来到日本研究其汽车工业。当他们来到丰田公司时,随即就被这里一种新型的生产方式深深吸引,这种生产方式在后来他们用来总结这个发现的著作《改变世界的机器》里被概括称为精益生产。自此,以丰田公司为蓝本的精益生产方式开始被系统地研究并广泛传播。
在当时,沃麦克及其工作伙伴就大胆地预言:这种生产方式必将成为20世纪的标准的全球生产体系;它将改变几乎所有行业的一切,包括消费者的选择,工作的性质,公司的财富,最终是国家的前途。现在看来这种预言的确在逐步实现,精益生产冲击了100年来工业化的生产和组织方式,它的诞生实际是一次新生产方式的革命,而精益思想也改变了生产者们的思维。
随后的20多年中,沃麦克以“既是局外人又是局内人”的身份,一直观察着企业们,并以其哲学家般的思维和严谨地逻辑将观察的起点——丰田生产方式——从一些具体的工具、方法提升为一种思维方式,并把其归纳为一套完整的思想体系、理论,并不断地将其拓展,使精益思想跨出了它的诞生地——制造业,作为一种普遍的管理哲理在各个行业传播和应用,从制造业到非制造业,从生产领域到消费领域。他成为了精益世界的观察者和引领者。
从大量生产到精益生产
在经过大量的研究和对比后,沃麦克等人在《改变世界的机器》中指出大量生产方式已经不适于多种类小批量的新经济环境(这个结论在当时是革命性的,因为那时的生产者们大多还在对以福特汽车为代表的大量生产方式膜拜不已),而丰田公司把各个生产环节联系在一起,从产品计划开始,通过制造的全过程、协作系统的协调一直延伸到用户,创造出的新生产体系——精益生产,却能在这种变化的环境中胜出。所谓精益生产方式就是通过企业系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革,使生产系统能适应用户需求而不断快速变化,并能使生产过程中一切无用、多余的东西被精简,最终达到包括市场供销在内的各方面的最好效果。
这种生产体系的关键在于对流程的极大关注,是以流程为中心的管理方式,以客户为起点寻找最佳服务于客户的流程,让员工按照这些流程,以正确的方式做事。
精益生产可以被看作是继大量生产之后生产方式的第二次革新,沃麦克等人研究发现它综合了单价生产与大量生产的优点,既避免了前者的高成本,又避免了后者的僵化。与大量生产方式比较,一切投入都大为减少。工厂中的劳动力、生产占用的场地和工装投资都减半,用一半时间就能开发出的新产品,其所用的工程设计工时也是一半。同时,现场所需存货还可以大大少于一半,极少量的废品,且能生产出更多的并不断变型的产品。另外,精益生产方式与大量生产方式最明显的差别在于它们的最终目的不同,大量生产厂家为自己建立了一个有限的目标——足够好,这意味着可以容忍一定的废品率,可以接受的最大限度的库存量,系列范围很窄的标准产品。而精益厂家则把目光确定在尽善尽美上:不断地降低成本,无废品,零库存与无休止的产品变型。
精益思想的原则
面对信奉精益思想却不知道该如何着手去做的追随者们,沃麦克和丹尼尔·T·琼斯(以下简称琼斯)在几年之后的另一本书——《精益思想》中,将学习精益生产的关键原则和行动步骤总结了出来,告诉企业如何运用精益的原则去创造价值,同时消减企业中的浪费。这五项原则是:
提供客户真正需要的价值
企业要克服一种冲动,即不要只从现存的组织、资产和认识出发,去说服客户相信他们所需要的就是企业觉得易于提供的。精益思想的关键出发点是价值。价值只能由最终用户来确定。价值只有由具有特定价格、能在特定时间内满足用户需求的特定产品(商品或服务,而经常是既是商品又是服务的产品)来表达时才有意义。精益思想必须从一种自觉的尝试开始,通过与用户的对话,为具有特定功能以特定价格提供的产品精确定义价值。这样做就要暂不考虑现有的资产与技术,而要在把强有力的专职生产团队配备在生产线的基础上重新考虑企业。这也需要重新定义企业中技术专家的作用,并重新考虑在世界上的什么地方创造价值。
对每一种产品定义价值流
定义一项产品或服务从概念到投产(通过开发过程)、从订单到交付客户手中(通过履约过程)所需的活动(过程)的顺序。质疑这些过程中的每一个步骤,查看这些步骤是否真的为客户创造价值,并去除不能创造价值的步骤。
将保留下来的步骤按连续流动的形式加以排列
消除各步骤之间的等待和库存,以大幅缩短开发时间和反应时间。
让客户拉动企业创造的价值
这与一些企业所用的推动方法完全相反。推动方法需要过长的反应时间,且试图使客户相信他们所需要的东西就是企业已经设计或生产的东西。
追求尽善尽美
一旦价值、价值流、流动、拉动等得以确立,则要再回到追求尽善尽美的无止境的循环的起点,从头开始。所谓尽善尽美,是以零消费提供完美价值的理想状况。
从精益生产到精益供应
在大量消费的时代,企业以日益增加的产品种类来代替真正的顾客需求,越来越大范围地使用单一业态的供货方式;而现在已经进入新的消费时代,其特征是使解决产品全寿命问题所需的总成本降至最低。沃麦克和琼斯认为如今产品往往不再是问题,生产产品或提供服务的企业更应该解决的是消费者对所需产品进行寻找、购买、安装、维护、升级和处置的过程中所经历的烦恼以及付出的时间。
精益供应包含了生产者向客户交付所要求的价值的过程中的所有步骤,这一过程通常横跨若干个组织,其关键是企业应该把消费看作一个“过程”,消费不是一个孤立的、只是为了购买某件产品的决策瞬间,而是一个持续的、把许多产品和服务联系在一起解决各种问题的过程。精益消费就是指使消费者以最高的效率和最少的痛苦,从产品和服务中得到所希望的全部价值。要实现精益消费这一目标,就要对供应和消费流程进行精简和密切整合。零售商、服务供应商、产品制造商和供应商必须从根本上转变思维方式,重新考虑供应与消费之间的关系,以及顾客在这些流程中所担当的角色。精益消费还对消费者提出要求,要求他们改变自己同企业之间的关系的性质,与供应商展开合作,最大限度地降低总成本和被浪费的时间,并创造出新的价值。
企业并不会因为精益供应而付出更多成本,甚至相反,由于消费者比以往需要做出更多的选择,管理更多的产品,而时间紧张和精力却都在下降,精益提供者可以从这种困境中获得巨大的商机。
精益消费理念可以总结为以下6个原则:
彻底解决顾客的问题——确保所有产品和服务都能发挥正常功效并相互配套
消费者在不同的时间寻找、获得、安装、整合、维修、处置产品,以解决生活中存在的问题。在这个过程中,他们要付出大量的无偿劳动,因为提供者是相互独立的。精益消费的提供者为消费者配置经过专门训练的员工,他们不仅能够解决专门的问题,而且能够指出问题在整个系统中的根源。
不会浪费顾客的时间
把顾客的消费总成本降至最低,消费总成本包括:支付商品的价格再加上我花费的时间和遇到的麻烦。
精益提供者从消费者的立场看待问题,绘制出解决问题的“消费地图”,找出其中每一个可能无效地浪费时间的环节,考虑如何改变系统以消除时间的浪费。实际上,在节约消费者的时间同时,提供者的成本也能够得到节约。
为顾客准备好他们想要的东西
各行业中,精益供应方法有一个共同的主题:拉式供应。不是通过精确的集中预测来不定期定购大量产品,而是采用快速补货系统迅速将顾客拿走的商品补上货架。这涉及一个追溯到原材料供应的多重补货环,这个补货环能够在每一个环节上都能够随着下游环节需求的调整而迅速做出存货调整。
在顾客需要的地方提供价值
传统的观念认为消费者习惯于从特定的业态购买商品,事实上,消费者购买是在价格和便利进行权衡的。根据情境需要选择不同业态,使得消费的总成本(价格加上获得成本)最小。一般而言,价格与付出的精力是成反比的。现在,精益的物流技术已经成熟,零售商可以通过不同的业态向消费者提供价格相等的商品,以适应每个消费者的需要。
在顾客确切希望的时间,提供他们需要的产品
消费者一般仅在购买小件商品时才会临时决策,对于大件商品,他们会花很长时间搜集信息并做出决策。这种消费的计划性使得消费者一般愿意与厂家分享需求信息,以取得定制化的产品,但目前大多数企业的销售制度使得消费者计划消费的成本反而要高。如果生产商和零售商能够协调,它的大部分销售就可以通过以较低的价格预售实现,同时只需保存较少的生产能力,以满足那种需要立即取走商品的定制化客户的需求。
在解决问题时不断集成各种解决方案减少顾客的决策选择
精益消费过程可以借用精益生产的核心思想。由单一的供应商为消费者就某一方面的问题提供一揽子解决方案。目前,消费者生活中常见的难题包括:交通、沟通、住宿、保健、理财、购物等。
(希望进一步了解精益思想的读者,请参见本期第120页“专家书单”)
詹姆斯·P·沃麦克的长期合作伙伴:丹尼尔·T·琼斯教授(DANIEL T. JONES)
丹尼尔·T·琼斯和沃麦克作为精益的领导者,共同在美国麻省理工大学领导两项大型全球研究计划,进行了精益思想应用的研究。他们合作出版了多本著作,已有长达20余年的合作。
丹尼尔·T·琼斯和沃麦克分别在英国与美国成立了精益企业研究院。 并致力于建立起了一个覆盖全球的精益网,致力于研究,教育,出版以行动为导向的精益知识。
琼斯教授曾任职于英国国家经济社会研究院,苏塞克斯欧洲研究中心、加的夫大学商学院。他也是国际汽车分销计划的创办者、百货商店行业高效消费者响应,以及欧洲研究院顾问团成员。
精益生产是多品种小批量条件下的最优生产方式,实施精益生产会给企业带来巨大的收益,因而被誉为第二次生产方式革命。
精益生产将企业生产活动按照是否增值划分为三类:增值活动、不增值尚难以消除的活动、不增值可立即消除的活动。精益生产将所有的非增值活动都视为浪费,并提出生产中的七种浪费(Muda),实施精益生产就必须着力消除此七种浪费。长期以来,人们重视增值活动的效率改善而忽视向非增值活动的挖潜。研究表明,物资从进厂到出厂,只有10%的时间是增值的,精益生产成功秘诀就在于将提高效率的着眼点转移到占90%时间的非增值活动上去。
企业实现价值的源头是顾客,精益生产提出产品价值由顾客确定,要求从顾客角度审视企业的产品设计和生产经营过程,识别价值流中的增值活动和各种浪费。企业应消除顾客不需要的多余功能和多余的非增值活动,不将额外的花销转嫁给顾客,实现顾客需求的最有效满足。
精益生产将所有的停滞视为浪费,要求各增值活动流动起来,强调的是不间断地价值流动。传统的职能分工和大批量生产方式,往往阻断了本应动起来的价值流,造成大量浪费,如大量在制品积压、生产资金占用、厂房利用率降低、管理成本增大、批次质量风险等等。
精益生产认为过早生产、过量生产均是浪费,应以需求拉动原则准时生产。需求拉动就是按顾客(包括下游工序)的需求投入和产出,使顾客能精确的在需要的时间得到需要的产品,如同在超市的货架上选取所需要的东西,而不是把用户不太想要的东西强行推给用户。拉动原则由于生产和需求直接对接,消除了过早、过量的投入,而减少了大量的库存和在制品,大幅压缩了生产周期。
一种在生产工序(特别是一个生产单元)中,随着产量的变化灵活调动操作员人数的方法。按照这种方法,制造每个零件所需仁数,随产量的变化,可以接近于线性。参见:投资线性化。
Lean Enterprise(精益企业)
一个产品系列价值流的不同部门同心协力消除浪费,并且按照顾客要求,来拉动生产。这个阶段性任务一结束,整个企业立即分析结果,并启动下一个改善计划。Lean Production(精益生产)
一种管理产品开发、生产运作、供应商、以及客户关系的整个业务的方法。与大批量生产系统形成对比的是,精益生产强调以更少的人力,更少的空间,更少的投资,和更短的时间,生产符合顾客需求的高质量产品。
精益生产由丰田公司在 Kanban(看板)
看板是拉动系统中,启动下一个生产工序,或搬运在制品到下游工序的一个信号工具。这个术语在日语中是“信号”或“信号板”的意思。
看板卡片是人们最熟悉的例子。人们通常使用表面光滑的纸制作看板,有时还会用透明的塑料薄膜来加以保护。看板上的信息包括:零件名称,零件号,外部供应商,或内部供应工序,单位包装数量,存放地点,以及使用工作站。卡片上可能还会有条形码以便于跟踪和计价。
除了采用卡片之外,看板也可以采用三角形金属板,彩球,电子信号,或者任何可以防止错误指令,同时传递所需信息的工具。
无论采用什么形式,看板在生产运作中,都有两个功能:指示生产工序制造产品,和指示材料操作员搬运产品。前一种称为生产看板(或制造看板),后一种称为取货看板(或提取看板)。
生产看板把下游工序所需要的产品类型、数量告诉上游工序。最简单的情况例如,上游工序提前准备一张与“一箱零件”相对应的生产看板,将它与一箱零件同时放在库存超市中。当一箱零件被取走,制造看板就被用来启动生产。有些信号看板的外形是三角形的,因此也被称为三角看板。
提取看板指示把零件运输到下游工序。通常有两种形式:内部看板和供应商看板。当初,在丰田市市区里,这两种形式都广泛使用卡片,然而当精益生产广泛应用之后,那些离工厂较远的供应商,就改为采用电子形式的看板了。
要创造一个拉动系统,必须同时使用生产和提取看板:在下游工序,操作员从货箱中取出 3. 没有见到看板,就不生产或搬运产品。4. 所有零件和材料都要附上看板。
5. 永远不把有缺陷和数量不正确的产品送到下一个生产工位。
6. 在减少每个看板的数量的时候应当非常小心,以避免某些库存不够的问题。
Kaikaku(突破性改善)
对价值流进行彻底的,革命性的改进,从而减少浪费,创造更多的价值。
Kaikaku的一个例子是利用周末的时间,改变设备的位置,使得工人能够在一个生产单元里,以单件流的方式生产那些以前用不连续工序,来制造和装配的产品。另外一个Kaikaku的例子,是在装配大型产品时,例如商用飞机,迅速的由静态装配转化为动态装配方式。因此Kaikaku也被称为“breakthrough kaizen(突破性改善)”,以便与那些渐进的、逐步性的改善形成对比。
Buffer Stock(缓冲库存)
存放在价值流下游工序的产品。当顾客需求在短期内突然增加,超过了生产能力时,通常用缓冲库存来避免出现断货的问题。
由于术语“缓冲”与“安全库存”通常交互使用,因此这也常常引起混淆。这两者之间最重要的差别可以概括为:顾客需求突然出现变化时,缓冲库存能够有效的保护顾客的利益;安全库存则是用来防止上游工序,或是供应商出现生产能力不足的情况。Change Agent(实施改变的领导者)
负责执行改变措施以达到精益目标的领导人。他需要有坚定的意志力和决心,来发起根本性的改革,并且坚持执行下去。
执行改变的领导者通常来自于组织外部,在变更初期,他不一定需要有丰富的精益生产的知识,这些知识可以由精益专家来告诉他,但他必须经常追踪、评估这些精益知识是否已经转化为新的生产方式。A-B Control(A-B控制)
一种控制两台机器或是两个工位之间生产关系的方法,用于避免过量生产,确保资源的平衡使用。图示中,除非满足下面三个条件,否则任何一台机器或是传送带都不准运行:A机器已装满零件;传送带上有标准数量的在制品(本例中为一件);B机器上没有零件。只有当这三个条件都满足的时候,才可以进行一个生产周期,然后等再次满足这些条件时,再进行下一个周期。
Process Village(加工群)
一种按照生产工序,而不考虑产品系列的生产布局方式。精益组织试着把这种过程重新部署为产品系列的工序。
下面的图解显示了一个自行车厂加工群和产品系列,这两种不同布局的对比。参见:Mass Production(大批量制造),Material Flow(材料流)。
Production Analysis Board(生产分析板)
通常是一块置于生产工序旁边的白板,用来显示实际操作与计划的对比。
图例是一个工序计划和实际产量的对比。当实际产量与计划不符时,问题与发现的原因都记录下来。生产分析板是一个重要的可视化管理工具,特别对那些刚开始走向精益转化的公司。然而,更重要的是,生产分析板是一个发现问题和解决问题的工具,而不是用来安排生产的工具。生产分析板有时也被称为生产控制板、工序控制板,或者更恰当的说——是一个“问题解决板”。
Production Control(生产控制)
用来控制生产,和安排生产节拍的任务,以保证产品能够按照顾客要求、平稳的、迅速的流动。在丰田公司,生产控制部门是一个关键的职能部门。当产量不足时,加速生产节奏;当产量超量时,降低生产节奏。在大批量制造公司里,生产控制只负责诸如材料需求计划,或是物流等孤立的任务。Production Preparation Process(3P)(生产准备过程)
一种用来设计精益生产的方法的方法,可以应用在新产品或现有产品需要变更的时候。
一个跨职能的3P小组,首先检查整个生产过程。然后为各个生产工序开发一系列可选方案,并把这些方案与精益准则进行比较。小组在订购设备及安装前,先使用简单的设施,模拟生产过程,并进行虚拟检验。对比:Kaizen(改善),Kaizen Workshops(改善研习会)。Sequential Pull System(顺序拉动系统)
一个顺序拉动系统——也就是通常所说的b型拉动系统。产品仅“按照订单制造”,将系统的库存减少到了最小。这种方式最适用在零件类型过多,以至于一个库存超市无法容纳各种不同零件的库存的时候。在一个顺序拉动系统中,生产计划部门必须详细的规划所要生产的数量和混合生产方式,这可以通过一个生产均衡柜来实现。生产指令被送到价值流最上游的工序。以“顺序表”的方式生产。然后按照顺序加工制造前一个工序送来的半成品。在整个生产过程中,必须保持产品的先进先出(FIFO)。
顺序系统可以造成一种压力,以保持较短的交货期。为了让系统更有效的运作,必须了解不同种类的顾客订单。如果订单很难预测的话,那就要保证产品交付期短于订单要求的时间,否则必须保存足够的库存才能满足顾客的需求。
顺序系统需要强有力的管理,在车间里对它进行改善往往是一个有趣的挑战。
Supermarket Pull System(库存超市拉动系统)
这是最基本、使用最广泛的类型,有时也称为“填补”,或“a型”拉动系统。在库存超市拉动系统中,每个工序都有一个库存超市——来存放它制造的产品。每个工序只需要补足从它的库存超市中取走的产品。一个典型的例子是,当材料被下游工序从库存超市中取走之后,一块看板将会被送到上游,授权给上游工序,生产已提取数量的产品。
由于每个工序都要负责补充自己的库存超市,因此每天工作现场的管理就相对变得简单起来,而且改进的机会也就更明显了。各个工序间库存超市有一个缺点,那就是每个工序必须承担它所制造的各种产品的库存。因此当产品类型多的时候,执行起来相当困难。
Push Production(推动生产)
按照需求预测生产大批量的产品,然后把它们运送到下游工序或是仓库。这样的系统不考虑下一个工序实际的工作节拍,不可能形成精益生产中的连续流。
right-sized tool(适度装备)
一个容易操作、维护、能迅速换模、容易搬运,安装后能以小批量进行生产的设备。这种装备有助于投资和人力的线性化。
适度装备的例子包括:小型洗衣机,热处理烤箱,以及喷漆室等,那些可以放置在一个工作单元的装备,以实现连续流的设备。
Set-based Concurrent Engineering(多方案同步进行的开发工程)
在产品开发项目初期,首先研发出多个设计方案,并制造原型产品,将各产品性能都进行比较之后,才开始确定最终设计方案。
根据Toyota和Denso的实践经验,这个过程需要有实质性的组织学习。从整体来看,这个过程比那些基于单一方案的系统时间短,成本低。但是在开发过程的初期,就选定一个设计方案,而通常的结果都是——错误的开始、修改设计项目失败乃至于最少的回收。Set-Up Reduction(减少转换时间)
减少由生产一种产品,转换为另一种产品的换模时间.减少转换时间的五个基本步骤是: 1. 测量目前情况下的总安装时间
2. 确定内部和外部工序,计算出每个工序所用时间 3. 尽可能的把内部工序转化为外部工序 4. 减少剩余的内部工序所花费的时间 5. 把新的程序标准化
Seven Wastes(七种浪费)
Taiichi Ohno把大规模制造方法的浪费划分成七个主要类别:
1. 过量生产:制造多于下一个工序,或是顾客需求的产品。这是浪费形式中最严重的一种,因为它会导致其它六种浪费
2. 等待:在生产周期中,操作员空闲的站在一旁;或是设备失效;或是需要的零部件没有运到等 3. 搬运:不必要的搬运零件和产品,例如两个连续的生产工序,将产品在完成一个工序后,先运到仓库,然后再运到下一个工序。较理想的情况是让两个工序的位置相邻,以便使产品能够从一个工序立即转到下一个工序
4. 返工:进行不必要的修正加工,通常是由于选用了较差的工具或产品缺陷而导致
5. 库存:现有的库存多于拉动系统所规定的最小数量
6. 操作:操作员所作的没有增值的动作,例如找零件,找工具、文件等 7. 不良品:检查,返工,和废品
Single Minute Exchange of Die(一分钟换模)
在尽可能短的时间里,完成不同产品需要更换模具的过程。SMED所提到的减少换模时间的目标是一分钟之内。
Shigeo Shingo于20世纪50年代到60年代之间,发展了他对减少换模时间的最重要的认识。那就是把只能在停机时进行的内部操作(例如放入一个新的模具)以及可以在机器运转时进行的外部操作(例如把一个新的模具送到机器旁)分离开来,再把内部操作尽可能转换为外部操作。
Spaghetti Chart(意大利面条图)
按照一件产品沿着价值流各生产步骤路径的所绘制的图。之所以叫这个名字,是因为大批量制造路径非常复杂通常看起来像一盘意大利面条。
Standard Inventory(标准库存)
为保证能够平顺的流动,而在每个生产工序间存放的库存。
标准库存的大小,取决于下游工序需求的大小(产生缓冲库存的需求),和上游的生产能力。好的精益实践,会在降低下游的需求,并提高上游的生产能力之后,再确定标准库存,并且持续的减少库存。不认清需求和生产能力,就盲目的减少库存,可能会导致不能及时交货而让顾客失望。
Work(工作)
与制造产品相关的活动。可以把这些活动划分为三个类别:
1. 增值工作:制造产品所需要的直接的动作,例如焊接,钻孔,以及喷漆
2. 非增值工作:操作员为了制造产品所必须进行的,但是在顾客看来,又不是创造价值的动作,例如,伸手去拿工具,或卡紧夹具
3. 浪费:不创造价值而且可以被消除的动作,例如要走动才能取一些应当放在可及范围之内的零件 Value Stream Mapping(价值流图)
表示一件产品从订单到运输过程,每一个工序的材料流和信息流的图表。
可以通过在不同的地点,及时的绘制价值流图,来提高大家对于改进机会的认识。下面的图示是一张当前状态图,它根据产品从订单到运输的路径,来确定当前状况。
可以通过未来状态图,绘出从当前状态图中发现的可改进的地方,以便将来能够达到更高的操作水平。大部分情况下,通过精益方法来绘制一张理想状态图,可能会更容易显示出改进机会。Work-In-Process(在制品)也就是我们常说的WIP 原材料,在制品和成品都是用来描述库存位置的术语。所以在制品是对介于原材料和成品之间的生产过程中的产品的称谓。Value-Creating(增值)
任何顾客认为有价值的活动。评估一个任务是否增值,最简单方法就是去问问顾客,如果省略这个任务,他们会不会认为产品的价值有所减少。例如,返工和等候时间就不可能被顾客认为是有任何价值的活动,然而这却存在于实际的生产和制造步骤之中。对应的,还有
Non Value-Creating(非增值)
在顾客眼中,任何只增加成本,而不增加价值的行动。Toyota Production System(丰田生产系统)
由丰田汽车公司开发的,通过消除浪费来获得最好质量,最低成本,和最短交货期的生产系统。TPS由准时化生产(Just-In-Time)和自动化(Jidoka)这两大支柱组成,并且常用图例中的“房屋”来加以解释。TPS的维护和改进是通过遵循PDCA的科学方法,并且反复的进行标准化操作和改善而实现的。TPS的开发要归功于Taiichi Ohno——丰田公司在二战后期的生产主管。,Ohno于20世纪50年代到60年代,把对TPS的开发,从机械加工推广到了整个丰田公司,并且于60年代到70年代,更推广到所有供应商。在日本以外,TPS的广泛传播最早始于1984年设在加利福尼亚的丰田—通用合资汽车公司——NUMMI。
JIT和Jidoka的提出都源于战前时期。丰田集团的创始人Sakichi Toyoda,于20世纪早期,通过在自动织布机上安装能够在任何纺线断掉的时候自动停机的装置,发明了Jidoka这个概念。这不仅改善了质量,并且使得工人能够解放出来,去多做一些增值的工作,而不只是为了避免守在机器旁。最终这个概念应用到了每台机器,每条生产线,和丰田公司的每个操作之中。
Sakichi的儿子Kiichiro Toyoda,丰田汽车公司的创始人,于20世纪30年代,开发了JIT这个概念。他宣布丰田公司将不再会有过量库存,并且将力求与丰田公司所有供应商,共同合作来均衡生产。在Uhno Ohno的领导下,JIT发展成为一个用来控制过量生产的方法。
1990年《改变世界的机器》一书的出版使得TPS开始作为模范生产系统,在世界范围内得到迅速、广泛的认可,这本书是美国麻省理工学院对丰田生产系统五年的研究成果。MIT的研究人员发现TPS远远比传统的大批量制造有效,它所代表的是一个全新的典范,用“精益生产”这个术语,也更体现出它是一种完全不同的生产方法。
Standardized Work(标准化操作)
为生产工序中每一个操作员都建立准确的工作程序,以下面三个因素为基础:
节拍时间,是指一个生产工序,能够符合顾客需求的制造速度准确的工作顺序,操作员在节拍时间里,要按照这个顺序来工作标准库存(包括在机器里的产品),用来保证生产过程能够平顺的运转标准化操作一旦建立起来,并公布后,就成为Kaizen的目标。标准化操作的好处包括:能够记录所有班次的工作,减少可变性,更易于培训新员工,减少工伤或疲劳,以及提供改进活动的许多数据建立标准化操作通常使用三种表格。这些表格被工程师和 Total Productive Maintenance(TPM,全面生产维护)
最早由日本丰田集团的Denso所倡导的,确保生产过程中,每一台机器都能够完成任务的一系列方法。这种方法从三个角度来理解“全面”: 政策实施也被称为hoshin kanri,当一个公司启动精益转变的时候,可以“自上而下”。然而一但主要目标确定之后,就必须要转变为 上下一同努力的过程。公司高级管理层和项目小组之间,为了实现目标,常常就所需的及目前可用的人力资源进行评估。这种沟通方式也常被成为“接球”,因为不同的想法会被来回的“投掷”。
政策实施的目标,是把所有可用的资源,配置到优先的项目中去。因此只有那些值得的,以及可以实现的项目,才会被接受。这样可以避免启动许多可能在单个部门很受欢迎,但却未必被跨职能部门一致同意的改进项目。
当一个公司在精益转化中取得进展,并获得更多的经验之后,这个过程就应当变为“下-上-下”,组织中的每个部门,都向管理层提出改进性能的建议。在一个成熟的精益组织中,例如丰田,这个过程称为政策管理而不是政策实施。
Plan For Every Part(PFEP)(为每个产品做计划)
对生产过程中每一个零件的详细计划,并注明所有与生产过程相关的信息,这是丰田生产系统的一个关键工具。
这份计划应当包括零件号,零件尺寸,每天使用的数量,准确的使用位置,准确的存放位置,订单频率,供应商,单位包装规格,从供应商处发货的运输时间,集装箱规格和重量,以及任何其它相关的信息。关键在于要准确的说明搬运和使用每个零件的所有方面的信息。
Pitch(单位制造时间)
在一个生产区里,制造一箱或一个产品所需要的时间。计算单位制造时间的公式为: 单位制造时间=节拍时间×包装数量
例如,如果节拍时间(每天可用的生产时间除以每天的客户需求)为1分钟,包装数量为20,那么:单位制造时间=1分钟×20件=20分钟
将单位制造时间、生产均衡柜,和“有节奏”的材料搬运接合起来,能够帮助管理者确定工厂的生产节奏。注意:术语Pitch有时也用来反映一个人的工作范围或工作时间。Plan, Do, Check, Act(PDCA)(计划,实施,检查,行动)
一个以科学方法为基础的改善循环。对一个过程提出改善方案,实施这个方案,评测结果,然后再采取适当的行动。在W.Edwards Deming于20世纪50年代把这个概念引入日本之后,也常称之为戴明环(Deming Cycle or Deming Wheel)。PDCA有四个阶段:
计划:确定一个过程的目标,以及实现目标所需要采取的改革方案 实施:实施这些方案
检查:根据执行效果来评价改进结果
行动:将改革后的程序更标准化,然后再次开始这个循环 Downtime(停工期)
计划的或是未计划的停工而损失的生产时间。
计划的停工时间,包括预定的的生产会议,换模,以及计划中的维护工作所花费的时间。非计划的中断时间包括故障导致的中断、机器调整、材料短缺、以及旷工所导致的时间损耗。
参见:Overall Equipment Effectiveness(整体设备效率),Total Productive Maintenance(总生产维护)。
Pacemaker Process(定拍工序)
任何可以确定整条价值流生产节奏的过程。(注意不要把定拍工序,和由于生产能力不足而限制下游生产的瓶颈工序相混淆)。
定拍工序通常是价值流末端总装单元。当一个产品流,从某个点一直到价值流的末端,都是先进先出(FIFO)的方法,那么定拍工序就应当是这个点。Muda,Mura,Muri
在丰田生产系统中,常结合使用的三个术语,主要用来描述需要消除的浪费行为。Muda 一切不为顾客创造价值但却消耗资源的活动。在这个分类中,我们有必要把1型muda和2型muda区分开来。
1型muda指的是一系列不能立即消除的活动,一个例子是,由于无法达到顾客对喷漆要求,而进行返工操作的喷漆工序。由于在此之前,制造商已经为提高喷漆工序的效率,努力了十几年,因此这种类型的浪费,不大可能被立即消除。
2型muda指的是可以通过改善,立即消除的浪费活动,一个例子是在制造装配工序中,多次无谓的搬运产品。可以通过改善研习会,把生产设备和操作员安排到一个平顺流动的生产单元中,从而迅速消除这类浪费。Mura 生产运作的不平衡。例如,生产系统的进度安排不符合客户的需求,而是由生产系统本身决定;或者一个不均衡的工作节拍,导致操作员有时匆忙,有时空闲的现象。这种不均衡的问题,通常可以通过管理涉外能够生产平衡,及改进工作节拍而消除。Muri 超载的设备或是超负荷的工人,通常是工作的节拍比原设计的规格更高、更困难所致。
Takt Time(节拍时间)
可用的生产时间除以顾客需求量。
例如一个机械厂每天运转480分钟,顾客每天的需求为240件产品,那么节拍时间就是两分钟。类似的,如果顾客每个月需要两件产品,那么节拍时间就是两周。使用节拍时间的,目的在于把生产与需求相匹配。它提供了精益生产系统的“心跳节奏”。
节拍时间是20世纪30年代德国飞机制造工业中使用的一个生产管理工具。(Takt是一个德语词汇,表示像音乐节拍器那样准确的间隔时间),指的是把飞机移动到下一个生产位置的时间间隔。这个概念于20世纪50年代开始在丰田公司被广泛应用,并于60年代晚期推广到丰田公司所有的供应商。丰田公司通常每个月评审一次节拍时间,每10天进行一次调整检查。Supermarket(库存超市)
预定存放标准库存的地方,以供应下游工序。
库存超市通常都被安置在工位附近,以帮助生产操作员能够看到库存量。库存超市中的每个产品,都有一个固定的位置,供材料搬运员提取下游所需的产品。在拿走一个产品之后,上游的材料搬运员就会把一个生产指令(例如看板卡或是一个空的箱子)带回上游工序。
1953年丰田公司在丰田市总厂的机械车间里,由于每个工序都要负责补充自己的库存超市,因此每天工作现场的管理就相对变得简单起来,而且改进的机会也就更明显了。各个工序间库存超市有一个缺点,那就是每个工序必须承担它所制造的各种产品的库存。因此当产品类型多的时候,执行起来相当困难。Pull Production(拉动生产)
一种由下游向上游提出生产需求的生产控制方法。拉动生产力求能够消除过量生产,它也是组成一个及时生产系统的三要素之一。
在拉动系统中,无论是否在同一个工厂,都要通过下游工序来向上游提供信息。信息传递通常是一张看板卡,上面写明需要什么零件或材料,需要的数量,以及在什么时间、什么地点需要。上游的供应商,只有在收到下游顾客的需求信号之后,才开始生产。这与推动生产是完全相反的。拉动生产系统共有三种基本类型:
Supermarket Pull System(库存超市拉动系统)
这是最基本、使用最广泛的类型,有时也称为“填补”,或“a型”拉动系统。在库存超市拉动系统中,每个工序都有一个库存超市——来存放它制造的产品。每个工序只需要补足从它的库存超市中取走的产品。一个典型的例子是,当材料被下游工序从库存超市中取走之后,一块看板将会被送到上游,授权给上游工序,生产已提取数量的产品。
由于每个工序都要负责补充自己的库存超市,因此每天工作现场的管理就相对变得简单起来,而且改进的机会也就更明显了。各个工序间库存超市有一个缺点,那就是每个工序必须承担它所制造的各种产品的库存。因此当产品类型多的时候,执行起来相当困难。Sequential Pull System(顺序拉动系统)
一个顺序拉动系统——也就是通常所说的b型拉动系统。产品仅“按照订单制造”,将系统的库存减少到了最小。这种方式最适用在零件类型过多,以至于一个库存超市无法容纳各种不同零件的库存的时候。
在一个顺序拉动系统中,生产计划部门必须详细的规划所要生产的数量和混合生产方式,这可以通过一个生产均衡柜来实现。生产指令被送到价值流最上游的工序。以“顺序表”的方式生产。然后按照顺序加工制造前一个工序送来的半成品。在整个生产过程中,必须保持产品的先进先出(FIFO)。
顺序系统可以造成一种压力,以保持较短的交货期。为了让系统更有效的运作,必须了解不同种类的顾客订单。如果订单很难预测的话,那就要保证产品交付期短于订单要求的时间,否则必须保存足够的库存才能满足顾客的需求。
顺序系统需要强有力的管理,在车间里对它进行改善往往是一个有趣的挑战。
Mixed Supermarket and Sequential Pull System(库存超市与顺序拉动混合系统)库存超市与顺序拉动系统可以混合使用——也是通常所说的c型拉动系统。这种混合型系统通常适用于一个公司,它小部分型号,大约20%,的产量占到公司每天总产量的80%。根据把各种型号的产量分为(A)高,(B)中,(C)低,和(D)不经常的订单四种类型。D型所代表的是特殊订单或者维修用零件。要生产这类低产量的产品,就必须制造出一种特殊的D型看板——代表一定的数量。这样的话,调度部门就可以按照顺序拉动系统来安排D型产品的生产顺序。
这种混合系统有选择的使用库存超市和顺序拉动,使得即便是在需求复杂多变的环境下,公司也可以使这两种系统共同运转,对于混合系统来说,平衡任务和发现异常情况往往会比较困难,管理和改善活动也会比较困难。因此,需要有力的管理来保证混合系统有效的运转。基本工序的分配方式
基本工序的分配方式有许多种,管理层对此必须了解,每一种分配方式都有不同的适用范围。这些分配方法不但影响目前的单元,同时也可为日后的工艺提供参考。以下列出了几种不同的分配方法:
1.直接分割,直接将工序分成若干部分,每个工人完成一部分,分割出来的工序不一定是连续的,但是每个工人的实际工时接近节拍时间。
2.循环操作,这种方式不对工作进行分割,每个工人都必须完成单元内的所有工作,工人在单元内有间隔地分布在不同工位上。比如,JIT理念的提出要归功于二十世纪三十年代的Kiichiro Toyota——丰田汽车公司的创始人。1949-1950年,丰田公司总工Taiichi Ohno迈出了他走向JIT目标的 最常见的计算库存周转的方法,就是把销售产品的成本(不计销售的开支以及管理成本)作为分子,除以平均库存价值。因此:
库存周转率=销售产品成本/当年平均库存价值
使用产品成本而不用销售收入,消除了因为市场价格波动所带来的影响。使用平均库存,而不用年底的库存,消除了另外一个影响因素——年底时经理们通常会为了一个好的业绩,而人为的减少库存。我们可以为任何一个价值流中的材料计算库存周转率。但是,在进行比较的时候请注意:周转率会随着价值流长度而改变的,哪怕是整条价值流的各个部分都同样“精益”。例如,一个只负责装配的工厂,可能有着100甚至更多的周转率,但是如果加上供应厂的话,周转率就会减少到12或者更少;如果再将原材料的价值流都加上的话,周转率可能就会减少到4,或者更少。这是因为下游工序的产品成本都基本保持不变,而当我们计入越来越多的上游工厂的时候,平均库存价值就不断增高了。
如果我们把注意力从年库存周转率,转移到库存周转率随时间的变化时,库存周转率将成为一个极好的测量精益转化的标准。使用平均库存来计算周转率,它将成为一个“非常正确的统计参数”。
Buffer Stock(缓冲库存)
存放在价值流下游工序的产品。当顾客需求在短期内突然增加,超过了生产能力时,通常用缓冲库存来避免出现断货的问题。
由于术语“缓冲”与“安全库存”通常交互使用,因此这也常常引起混淆。这两者之间最重要的差别可以概括为:顾客需求突然出现变化时,缓冲库存能够有效的保护顾客的利益;安全库存则是用来防止上游工序,或是供应商出现生产能力不足的情况。Finished Goods(成品)已经加工完毕等待装运的产品。Raw Materials(原材料)工厂里还没有加工的材料。
Safety Stock(安全库存)
在任何工位上存放的货物(原材料,在制品,或成品),用来预防因为上游工序生产能力不足,导致的缺货、断货的问题。通常也称为紧急库存。Shipping Stock(装运库存)
在价值流末端工厂的库房里,那些已经准备好可以随时下一次出货的产品(这些库存通常是装运批量的一部分)。
Work-in-Process(WIP)(在制品)
工厂内各个工序之间的半成品。在精益系统里,标准的在制品数量,是指能够保证价值流在生产单元内,平稳流动所需要的最少的数量。
Inventory(库存)
沿着价值流各工序之间存在的成品或半成品。
库存通常按照其在价值流中所处的位置及用途来进行分类。原材料,在制品和成品都是用来描述库存位置的术语。而缓冲库存,安全库存,以及装运库存则是用来描述库存用途的术语。库存可能发生在价值流中的某一个位置和某一种用途。因此,“成品”和“缓冲库存”极可能指的是同样的产品。类似的,“原材料”和“安全库存”也有可能指代相同的产品。
为了避免混淆,仔细地定义每一类的库存是十分重要的。Inspection(检查)
在大批量生产中,专业检验员在制造产品的工序外,检查产品质量的行动。
精益制造商在生产工序中,使用防止错误的设施,并且把质量保证的任务分配给操作员。如果发现有质量问题,经由质保小组找出问题的源头所在。这个工序不仅要防止缺陷进入到后续工序,而且要停下来确定原因,并采取纠正措施。
参见:差错预防,Jidoka 传递顾客需求的信息到各个需要的部门,再直接送到各个生产工位的工序。
在大批量制造的公司里,信息通常采取平行流动的形式:预测信息从一个公司传递到另一个公司、从一个工厂到另一个工厂;生产计划也同样是从公司到公司、从工厂到工厂;每日(或每周、每小时)的装运单告诉每个工厂下一次要装运什么。当公司收到客户要求变更数量的时候,不得不取消原计划以及装运订单,并立即调整生产系统,以适应需求的变化。
精益思想的公司则尝试通过一个简单的时间安排点(scheduling point),以及创建一些信息的拉动环来简化信息流。这些信息向上游流动到前一个生产工序,然后再从那个点向上流动——一直到最初的那个生产点。
注意,下图体现了大规模生产和精益生产中不同的信息流。精益制造商在某些情况仍然需要预测,因为需要通知那些距离远的工厂和供应商,做生产计划,安排劳动力,计算节拍时间,调整季节性变化,引进新的模具等等。但是对于每日的生产信息流,可以通过把生产进度表及装运单等信息转换为简单的拉动环。
Heijunka Box(生产均衡柜)
在固定的时间间隔里,利用看板来平衡产品的型号和数量的工具,称为生产均衡柜。
图示是一个典型的生产均衡柜,其中的横行代表产品型号。竖列表示有节奏的提取看板的时间间隔。每天从早上7:00开始上班,每20分钟材料搬运员从柜中取出看板,并把它们送到工厂里各个生产工序。由于看板槽代表了对材料和信息流的定时,因此看板槽内的每块看板,就代表了生产一种型号产品的一个批量时间(批量时间Pitch=节拍时间×每批次的产品数量)。例如产品A的批量时间为20分钟,那么每个时间间隔的看板槽里就放一张看板;产品B的批量时间为10分钟,那么每个看板槽里就各放两张看板;产品C的批量时间为40分钟,因此每隔一个看板槽放置一张看板。产品D和E共用一个生产工序,并且D产品与E产品的需求比例为2:1,因此把D产品的两张看板分别放在前两个间隔里,而在 由上文阐述的方法可以看出,生产均衡柜是一个工具,能够在一定时间内,用看板平衡多种产品的混合生产与数量,例如,确保在半小时内,以一个稳定的产品比例,来制造小批量的D和E。
Heijunka(均衡化)
在固定的生产周期内,平衡产品的类型与数量。这样可以在避免大量生产的同时,有效的满足顾客的需求,最终带来整条价值流中的最优化的库存、投资成本、人力资源以及产品交付期。
举例说明“按照客户需求的产品数量来均衡生产”:假设一个制造商每周都收到500个产品的订单,但是每天收到的订单的产品数量却有着显著的差别:周一要运送200个,周二100个,周三50个,周四100个,周五再运送50个。为了平衡产量,制造商可能会把少量的已经完工的产品储存在装运处,作为一种缓冲来满足周一的高需求量,并按照每天生产100个产品的产量,来平衡整个一周的生产。通过在价值流终点库存少量成品,制造商可以平衡顾客的需求,同时,更有效地利用整条价值流的资源。
举例说明“按照产品类型来平衡产量”:请看图示,假设一家衬衫公司为人们提供A,B,C,D四种样式的衬衫,而顾客每周对这些衬衫的需求量为5件A型,3件B型,以及C型和D型各两件。对于追求规模经济性,希望尽可能减少换模的大批量制造商而言,他们很可能会按照AAAAABBBCCDD这样的生产次序来制造产品。然而,一个精益制造商,可能会考虑按照AABCDAABCDAB的次序来生产产品,并通过适当的系统改进,减少换模时间。同时根据顾客订单的变化,对生产次序进行周期性的调整。
Greenfield(新建工厂)
一个采用新的生产方法设计的新工厂,不再沿袭一些妨碍进步的工厂布局,或不合乎要求的习惯和文化,从一开始就可以用精益方法布置生产流程。比较:Brownfield(现有的生产工厂)
Gemba(现场)
日语“现场”(actual place)的意思,通常用于工厂车间,和其它任何创造价值的生产现场。
这个术语强调改进的基础是直接观察到的状况,制定任何改进计划必须要能到现场直接观察。因此标准化操作是不能在办公室里制定的,必须在现场(Gemba)才能进行了解,并提出改进计划。Four Ms(四M)
生产系统为顾客创造价值的4个M。前三个M代表资源,当操作员发现零件、设备、材料供应、安全等方面的问题之后,会拉动一根灯绳或是按动一个信号灯,来提醒管理人员。管理人员在评估问题之后,决定是否在生产周期结束之前解决问题。如果问题可以在生产周期内解决,管理人员就会停止信号系统,以保证生产线继续运转,同时进行解决方案;如果不能解决,那么生产线就必须在生产周期完成后来解决问题。
丰田公司率先开创这套固定工位停止生产线的方法,其目的在于解决三个问题:(1)生产现场管理员通常不太情愿拉动信号灯绳;(2)在生产周期内,处理可以解决的小问题,消除不必要的生产中断;以及(3)在生产周期的终点,而不是在中间停止生产线运转,以避免重新启动生产线时,所导致的混乱,以及质量及安全等方面的问题。
固定工位停止生产线是一种自动化(Jidoka)的方法,或者说是一种沿着装配线的质量控制(building in quality)。
Five Whys(五个“为什么”)
当遇到问题的时候,不断重复问“为什么”,目的要发现隐藏在表面下的问题根源。例如,Taichi Ohno 曾举过这样一个关于机器故障停机的例子(Ohno 1988, p.17): 1.为什么机器停止工作?
机器超负荷运转导致保险丝烧断了。2.为什么机器会超负荷运转? 没有能够对轴承进行充分的润滑 3.为什么没有给轴承充分的润滑? 润滑油泵泵送不足 4.为什么泵送不足?
润滑泵的转轴过于陈旧,甚至受损发出了“卡嗒卡嗒”的响声。
5.为什么转轴会破旧受损?
由于没有安装附加滤网,导致金属碎屑进入了油泵。
如果没有反复的追问“为什么”,操作员可能只会简单的更换保险丝或者油泵,而机器失效的情况仍会再次发生。“五”并不是关键所在,可以是四,也可以是六、七、八……关键是要不断的追问,直到发现并消除掉问题的根源。
参见:Kaizen(改进);Plan(计划),Do(实施),Check(检查),Act(行动)。5S
五个都以 “S”开头的相关术语,用来描述可视化控制,及精益生产的现场操作。在日语里这五个术语是: 1. 整理(Seiri):从必要的项目¬——工具,零件,材料,文件中分离,并丢弃那些不必要的东西 2. 整顿(Seiton):整洁地布置工作区域,把所有东西放到它们应该在的位置上 3. 清扫(Seiso):打扫与清洗
4. 清洁(Seitetsu):常规性的执行前三个S所导致的清洁 5. 纪律(Shitsuke):执行前四个S的纪律
5S通常被英译为分类,清理,光亮,标准化,以及持久。一些精益思想的实践者另外添加了 First In, First Out(FIFO)(先进先出)
一种维持生产和运输顺序的实践方法。先进入加工工序或是存放地点的零件,也是先加工完毕或是被取出的产品。这保证了库存的零件不会放置太久,从而减少质量问题。FIFO是实施拉动系统的一个必要条件。先进先出最好的例子,是一个能承放固定数量产品的斜槽,供应未制成品从槽的入口处开始,而下游工序取货安排在槽的出口处。如果先进先出排列已经满了,那么供应就必须停止,直到下游工序开始使用槽中库存。FIFO可以防止上游工序过量生产,甚至适用于那些不是连续流或库存超市的生产工序。对于两个生产工序中间不适用库存超市的情况,FIFO是一种很好的拉动系统。因为某些零件可能非常特别(one of a kind),或是有着很短的“货架寿命”(shelf lives),或是非常昂贵,但又经常需要的。运用这种方法,从FIFO斜槽里取走一个零件,会自动引发上游工序生产一个补充的零件。
Fill-Up System(填补系统)
在一个拉动生产系统中,前面的工序只生产“够用”的产品,来取代或是填补后续工序提取的产品。参见:Kanban(看板),Pull Production(拉动系统),Supermarket(库存超市)Every Product Every Interval(EPEx)(生产批次频率)
在同一条生产线中,生产不同型号产品的频率。
如果工序中的一台机器,每三天换模一次,来生产不同的产品,那么生产批次间隔EPEx就是三天。一般而言,EPEx应当越小越好,这样就可以按照小批量,来生产不同型号的产品,从而把库存量减到最小。然而,一台机器的生产批次间隔,通常取决于换模时间,以及零件种类的多少。用一台换模时间很长的机器,来生产多样产品,就不可避免的会产生较长的生产批次间隔时间,除非能够减缩短换模时间,或是减少零件的种类数目。参见: Heijunka(均衡化)Error-Proofing(预防差错)
防止操作员在工作中出现由于选错、遗漏,或是装反零件等操作,而导致质量缺陷的方法。也称为错误预防(mistake-proofing),Poka-yoke(差错预防),以及Baka-yoke(fool-proofing 傻子都犯不了错误)
Apparent Efficiency(表面效率)与 True Efficiency(真实效率)
Taiichi Ohno用一个“10人每天生产100件产品”的例子阐述了人们经常混淆的“表面效率”和“真实效率”的含义。如果通过改进,使每天的产量达到120个零件,效率表面看起来有了20%的提高。如果需求也增加20%,这表示真实效率提高了。如果需求还保持在100,那么提高真实效率的唯一途径,就是如何以更少的投入,生产出相同数量的零件用8个人每天生产100件产品。Total Efficiency(总效率)与Local Efficiency(局部效率)
丰田公司通常把总效率(整个生产过程或是价值流)和局部效率(对一个生产工序,或是价值流中的某一点,或某一个步骤的操作)区别开来。他们往往更注重于前者,而不是后者。Downtime(停工期)
计划的或是未计划的停工而损失的生产时间。
计划的停工时间,包括预定的的生产会议,换模,以及计划中的维护工作所花费的时间。非计划的中断时间包括故障导致的中断、机器调整、材料短缺、以及旷工所导致的时间损耗。
参见:Overall Equipment Effectiveness(整体设备效率),Total Productive Maintenance(总生产维护)。
Design-In(共同设计)
顾客与供应商共同合作设计产品,及其制造工艺的方法。
典型的方法是顾客提供成本与性能指标(有时称为一个“信封套”),而供应商迅速的进行产品的详细工程和制造工艺设计(加工,布局,质量等)。供应商通常会派遣一名“常驻工程师”在顾客的工厂或设计工程中心,以确保产品能够在整个系统中良好的运转,将总成本降到最小。Demand Amplification(需求扩大)
在多级生产过程中,当上游收到的订单数量,远比下游的生产,或销售数量多的现象,这也称为Forrester效应(二十世纪五十年代MIT的Jay Forrester 首次用数学方法定义了这种现象的特征)或是牛鞭效应(Bullwhip Effect)。
导致需求扩大的两个主要原因是:(a)太多可以调整订单的决策点;(b)在等待订单处理期间以及传递订单过程中的延误(例如等待每周运行一次的材料需求计划的程序)。延误的时间越长,需求扩大就越严重,因为预测的数量越不准确。
为了尽可能的减少需求扩大,精益思想者会通过在价值流的每个阶段,经常性的提取装运指令,来平衡拉动系统。
下面的需求扩大图反映了一个典型的例子,需求变化在价值流末端(Alpha)客户那里是适度的,每个月大约±3%。但是当订单经过Beta和Gamma向价值流上游移动的时候,就开始变得非常不稳定。当Gamma的订单送到原材料供应商那里时,每个月的需求已扩大到±35%。
需求变化图表是一个非常好的方法,可以提高大家对生产系统需求扩大的认识。如果能够完全消除需求扩大,那么这个价值流上每一点的订单变化都将是±3%,从而真实的反映了顾客需求的变化。参见:Build-to-order(按订单制造),Heijunka(均衡化),Level Selling(均衡销售)
Value-Creating Time(增值时间)
在生产的过程中,能实际为顾客增加价值的工序时间。通常增值时间要短于周期时间,周期时间又要短于产品交付时间
Production Lead Time(产品交付期)
Production Lead Time(产品交付期,也称为产出时间throughput time或Total Product Cycle Time总产品周期时间)
生产一件产品,从开始直至结束所需要的时间。在车间里通常称之为“大门到大门”时间。这个概念还可以应用于产品从开始设计到结束的过程;或是把原材料,经过一系列工序加工成产品的时间。
与时间相关的术语
Effective Machine Cycle Time(有效机器周期时间)
机器周期时间(Machine Cycle Time)加上装载与卸载的时间,再加上单个产品的平均换模时间。例如,如果一台机器的节拍时间为20s,加上装载与卸载所需的30s,以及换模时间30s除以最小批量零件数30,那么有效机器周期时间就等于20+30+1=51秒。Machine Cycle Time(机器周期时间)用机器加工,完成一件产品总共需要的时间。Non Value-Creating Time(非增值时间)
从顾客的观点来看,花费在那些增加成本,但不增加产品价值的活动上的时间。典型的例子包括库存,检查,以及返工。
Operator Cycle Time(操作员周期时间)
在重复同样工作之前,操作员在工位上,完成所有工作所需要的时间。这个时间通常直接由实际观察测量得到。
Order Lead Time(订单交付期)
产品交付期加上将产品运输到客户的时间。包括处理订单的延误、将订单输入生产系统的时间,或由于顾客订单超过生产能力而导致的等待时间等等。简而言之,就是顾客要为产品等待的总时间。
Order to Cash Time(订单到现金时间)
从收到顾客订单到收到货款,所经过的时间。这个时间可能比订单交付时间长,也可能会短,主要取决于产品是按订单生产,还是从库存装运,以及支付方式等等。Processing Time(加工时间)
真正用于设计或是生产一个产品的时间。通常情况下,加工时间只是产品交付期的一小部分。Cycle Time(周期时间)
指的是制造一件产品需要的时间,通常由观察得出。这个时间等于操作时间加上必要的准备、装载,及卸载的时间之和。
周期时间的计算往往与所选择的对象相关。例如,某个喷漆工序完成一个共22个零件需要五分钟,那么对于这一个批量而言,周期时间就是五分钟。然而,对于这个批量里的每个零件而言,周期时间则为13.6秒(5分钟 x 60秒 = 300秒, 300秒 / 22= 13.6秒)Cross-Dock(交叉货仓)
一个用来分类和重新组合众多供应商所提供的不同产品的库房,继而再将完成分类或装配的产品运发至不同的顾客。例如装配厂,批发商或是零售商等。
常见的例子是那些拥有多个工厂的制造商,他们通常会为了能够高效率的接收众多供应商所发来的货物,而专门设立的一间货仓。当一辆装满了不同产品的卡车到达货仓的时候,货物立即被卸下,并被放置到多条传输通道上,以便装载到开往不同工厂的卡车上。
由于交叉货仓不用来存放货物,因此它不一定是一个仓库。取而代之的是,通常货物从入仓的汽车上卸下,再被运送到传输通道,并传送至出仓的汽车上,是一步完成的。只要汽车的出仓频率够高,就有可能保持交叉货仓的地上24小时没有囤积。Continuous Flow(连续流)
通过一系列的工序,在生产和运输产品的时候,尽可能的使工序连续化,即每个步骤只执行下一步骤所必需的工作。
连续流可以通过很多种方法来实现,包括将装配线改造成手工生产单元(manual cell)等。它也被称为一件流(one-piece flow),单件流(single-piece flow),以及制造一件,移动一件。
参见:Batch and Queue(批量生产),flow production(连续流生产),One-Piece Flow(单件流)。Changeover(换模)
通过更换模具(也称为安装set-up),用同样的机器或装配线,生产不同的产品。换模时间的计算,从换模前加工完最后一个零件算起,到换模后加工完 U型(如下图所示)单元非常普遍,因为它把走动距离减小到最少,而且操作员可以对工作任务进行不同的组合。这是精益生产中一个非常重要的概念,因为U型单元里的操作员人数可以随着需求而改变。在某些情况下,U型单元还可能安排 一种生产方法,指不考虑实际的需求,而大批量的生产,导致半产品堆积在下一个生产工序,造成大量库存(包括在制品与成品)。
参见:Continuous Flow(连续流),Lean Production(精益生产),Overproduction(过量生产),Push Production(推动生产)
Automatic Line Stop(自动停止生产线)
出现任何生产问题或质量缺陷的时候都会自动停止生产。
对于自动生产线而言,这通常包括安装传感器及相应开关,用来探测异常情况,并且自动停止生产线。对于非自动生产线而言,通常设置一个固定工位,用来停止生产线的运转。如果无法在生产周期中解决问题,这个工位的操作员可以在周期结束的时候,通过绳子或是按钮来停止生产。
这个例子解释了自动化(Jidoka)的精益原则,它能够防止缺陷进入到下一个生产工序,并且能够避免制造出一系列的缺陷产品。与之形成对比的是,有些大批量的生产厂家,即便是发现缺陷重复出现,不得不返工时,仍维持生产线的运转,为了是获得较高的设备利用率。
参见:Error-proofing(差错预防),Fixed-Position Stop System(固定工位停止系统),Jidoka(自动化)。Andon(信号灯)
一个可视化的管理工具,让人们一眼就能够看出工作的运转状况,并且在任何有异常状况时发出信号。Andon可以用来指示生产状态(例如,哪一台机器在运转),异常情况(例如,机器停机,出现质量问题,工装故障,操作员的延误,以及材料短缺等),以及需要采取的措施,如换模等。此外,Andon同样也可以通过计划与实际产量的比值来反映生产状态。
典型的Andon(日语中的“灯”的意思)是一个置于高处的信号板,信号板上有多行对应工位或机器的灯。当传感器探测到机器出现故障时,就会自动启动相应的灯;或是当工人发现机器故障时,可以通过 “灯绳”
或按钮来启动信号灯。这些灯号可以让现场负责人迅速作出反应。另外一种典型的Andon是在机器上方的有色灯,用红色来表示出现问题,或是用绿色表示正常运转。参见:Jidoka,(自动化)Visual Management,(可视化管理)A3 Report(A3报告)
一种由丰田公司开创的方法,通常用图形把问题、分析、改正措施、以及执行计划囊括在一张大的(A3)纸上。在丰田公司,A3报告已经成为一个标准方法,用来总结解决问题的方案,进行状态报告,以及绘制价值流图。
国际通用的A3纸是指宽297毫米,长420毫米的纸张。美国最接近这个尺寸大小的纸张是11′x17′帐页纸。
参见:VSM(价值流图)标准作业指导书(SOS)
所有的作业必须有标准,所有标准的作业必须有相关的规范描述。标准作业指导书(SOS)详细地描述了每一个工序的作业规范和要求。物料传递员(W/S)
又称水蜘蛛(Water spider)简写为(WS), 是精益生产线上专门从事物料、工具、生产看板及其他工装夹具的准备和传递的人员。
物流传递员所从事的工作通常是不增加产品价值的浪费,精益生产通过安排专门的物流传递员是为了有效剔除其他作业人员的不增加价值的作业(即浪费),提高作业员的生产效率,从而保证及达到精益生产线整体最优的目的。
员工参与(Employees participation)
集思广益,群策群力,众人拾柴火焰高。精益生产的成功与否,须有你我他的共同参与。精益生产推进办公室(Kaizen promotion office)
项目的主导者,精益生产的具体实施和推广中心。从进度、技术、方向推进精益生产项目的顺利实行。乐于改变(Open mind to change)
要有乐意接受改变的人生观。以一种开放的心态去尝试和接受新事物,避免陷于已成的经验和习惯而拒绝尝试新的方法。
先创新后投资(Creativity before capital)鼓励先有创意的改善方法,然后才是投资。团队精神(Team work)
精益生产管理是对丰田生产方式的总结与提升,代表了在众多行业和领域丰富的实践经验和深刻的管理思想。精益生产管理的本质是通过消除各种形式的浪费,不断提升价值流效率。
精益生产管理的主要内容和特点
精益生产管理是对丰田生产方式的总结与提升,代表了在众多行业和领域丰富的实践经验和深刻的管理思想。精益生产管理的本质是通过消除各种形式的浪费,不断提升价值流效率。其主要内容包括:
1)对浪费的定义和深恶痛绝的态度:除了在制造领域大家都很熟悉的经典7种生产管理浪费外,在企业经营活动中还普遍存在着例如沟通障碍、架构僵化、方向冲突、错误工具、断层、无用信息、等候、知识废弃、过早设置、人力资源和劳动技能等各种形式的浪费。
2)精益企业文化:站在顾客的立场审视企业活动,力求提高价值流效率;劳资双方的和衷共济,企业内部建立真正的团队;队员工热情追求完美,持续改善、精益求精的理念贯彻到每个人的头脑里。
3)准时制(JIT)的运作:在适当的时间适当的地点提供适当数量的产品或服务,并且用最少的资源。做到动如脱兔,静如处子。按顾客的需要适时提供适量产品和服务,不早不晚刚刚好。企业的流程标准而不僵化,内部流程可因市场变化而更改,对市场的反应更为灵敏和快速。
4)企业流程的自动化:企业运营机制被设计成能自动识别异常,提示异常,必要时中止操作。特别是在各种重大决策流程,如企业战略、运营体系的调整和设置过程,从一种制衡的角度应该包括风险评估和防范体系以及应急计划和措施。
5)防呆体系:各种操作、流程、体系能有效防止各类容易发生的低级错误,降低各类质量事故和安全事故。
6)企业运作体现“拉动”思想:企业以市场的反应和顾客的需求为导向,企业内部建立对市场需求的快速反应和拉动机制。企业的发展和运作不是以行政命作为特色,而是更关注人性化管理,用一种“引导”而不是“推动”的方式带领和提高全体员工朝发展方向前进。精益生产管理带给企业的益处
1 锻造
转轴的锻造是将坯料加热到1250℃左右再按照锻造图纸尺寸要求进行锻打的过程。这个过程是特殊过程的一种, 之所以称为特殊过程, 是因为其整个生产过程中存在不易人为控制的影响产品质量的因素, 文章后面我们提及的热处理也是其中之一。
1.1 锻造缺陷及其产生原因
1.1.1 裂纹。
裂纹有很多种, 分为表面横向和纵向裂纹、内部横向和纵向裂纹、表面龟裂、内部微裂纹等。
表面横向裂纹主要是由于原材料质量不好, 钢锭冶金缺陷引起的。内部横向裂纹原因有两种, 一种是坯料加热速度过快形成的加热裂纹, 另一种是拔长低塑性材料时相对送尽量过小造成的。表面纵向裂纹产生原因可能是钢锭的冶金质量差以及墩粗低塑性钢的相对压下量过大所致。内部纵向裂纹产生原因有三个, 一是缩管或二次缩孔, 二是加热未烧透, 中心温度过低, 三是遇到低塑性高合金钢时, 送给量过大或在同一部位反复翻转拔长所致。表面龟裂是由于钢中铜、锡、砷、硫的含量较多或始锻温度过高, 以及开始锤击过重等引起的。内部微裂纹是由中心疏松组织未锻合而引起的, 常与非金属夹杂并存, 也称为杂质性裂纹。
1.1.2
局部粗晶锻件表面或内部的局部区域晶粒粗大。产生原因是加热温度偏高变形不均匀、局部变形程度 (锻造比) 太小所致。
1.1.3
表面折叠、凹坑是由拔长时帖子圆角过小或送进量小于压下量造成的, 也有氧化皮清理不干净, 随坯料一起锻打造成。
1.1.4 重心偏移。
是因为加热温度不均及锻造时下压量不均导致钢锭中心与锻件中心不重合, 影响锻件质量。
1.1.5 过烧。
是锻造加热温度太高, 使奥氏体晶界出现局部熔化或者发生氧化的现象。过烧是严重的加热缺陷, 工件一旦过烧就无法补救, 只能报废。
1.1.6 锻造弯曲。
锻造过程中由锻打频次, 锻打每锤冲击力的均匀性及设备等原因造成整体轴向明显的弯曲, 弯曲量大的甚至会影响后续加工, 这也是在实际生产过程中经常遇到的问题。
1.2 解决方案
1.2.1 使用质量合格的原材料, 并要对其表面缺陷进行认真清除。
1.2.2 制定合理的加热、锻造及锻造后冷却工艺, 选用合适的工具工装, 生产过程中的每个工步都必须严格执行工艺及操作规程。
1.2.3 有内部较大裂纹、白点的锻件以及过烧的坯料只能报废, 对锻件的表面缺陷在能满足后续加工的前提下, 可以进行清除或返修。
1.2.4 锻造弯曲的解决首先必须排除由锤砧平整度、机械钳臂的水平度等设备原因引起的问题;再次在实际锻打过程细化操作, 多转匀打, 及时清除氧化皮等。
2 热处理
热处理是将钢在固态下加热到预定温度, 并在该温度下保持一段时间, 然后以一定速度冷却的一种热加工工艺。其目的是通过改变钢的内部组织结构, 以改善钢的性能。适当热处理可以显著提高钢的综合机械性能, 延长机器零件的使用寿命, 而转轴一般采用调质处理。本节针对电机转轴的热处理工艺-调质进行讨论。
2.1 热处理缺陷
调质也是特殊过程之一, 其对设备、环境、人员技能及经验要求都是较高的。它包含淬火和高温回火, 每个环节都会影响到最终的产品质量。
2.1.1 过热。
过热是工件淬火加热时, 由于温度过高和保温时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷。过热在淬火后得到粗大马氏体组织, 易于引起淬火裂纹。因此淬火过热的转轴强度和韧性明显降低, 易于产生脆性断裂。
2.1.2 氧化和脱碳。
淬火加热时, 转轴与周围加热介质相互作用往往会产生氧化和脱碳等缺陷。氧化使工件尺寸减少, 表面光洁度降低, 并严重影响淬火冷却速度, 进而使轴身出现软点或者硬度不足等新的缺陷。工件表面脱碳会降低淬火后钢的表面硬度、耐磨性, 并显著降低其疲劳强度。因此, 淬火加热时, 在获取均匀化奥氏体组织的同时, 必须尽量减少氧化和脱碳现象。
2.1.3 机械性能不达标。
调质后的转轴性能指标达不到标准要求。包括强度指标 (抗拉强度Rm、屈服强度Rel) 、塑性指标 (伸长率A、收缩率Z、冲击功Ak) 。根据实际经验可能有以下几种原因: (1) 试制阶段, 工艺参数的调整; (2) 不同冶炼炉号的原材料含碳量的变动; (3) 冬夏季室温的较大反差引起淬火液冷却曲线的微量变动, 以及淬火冷却液本身长期使用引起的冷却能力的变化; (4) 由于每个人操作经验不同引起的控制预冷时间的变化。以上除原材料及工艺参数因素外, 其他都较难可控, 依靠个人经验成分较大, 正所谓人是质量控制中最不稳定因素。
2.1.4 调质弯曲。
转轴调质弯曲是在热处理过程中不可避免的现象, 当弯曲量超过一定值时, 会影响后续机械加工成型。在实际生产过程中, 调直弯曲引起的缺陷甚至报废现象最为普遍, 所以虽然不可避免, 但还是在现有的条件下尽量减少。
2.2 解决方案
2.2.1 轻微的过热可以通过延长回火时间补救, 严重的过热则需进行一次细化晶粒退火, 然后再重新淬火。
2.2.2 定期检查设备、校核仪器仪表, 保证淬火液温度符合要求, 尤其是要保证冷却系统的循环冷却能力, 这在连续工作的情况下较易出现循环能力不足, 引起淬火不完全。
2.2.3 严格按照工艺文件执行操作, 尤其要保证充足的回火保温时间以降低残余应力变形。对于加工余量较小, 表面氧化脱碳又要求严格的产品可考虑使用真空炉加热。
2.2.4 性能指标中如果只是塑性 (伸长率A、收缩率Z、冲击功Ak) 不足, 可通过适当提升回火温度进行重回火处理, 如果是强度 (抗拉强度Rm、屈服强度Rel) 不足, 只能返工, 重新进行调质, 调质次数不得超过三次。
2.2.5 降低调质弯曲可通过提高淬火液循环冷却能力。近年越来越多的热处理企业开始采用吊盘型装, 就是将每根轴通过轴端的一个吊装孔按一定数量和排列吊挂在盘型吊具上, 这样既能节省大量的吊具费用, 降低能耗, 又可以使转轴在调质工艺过程中充分且均匀淬火和回火, 大幅提升产品性能质量, 降低弯曲度。
3 机械加工
金属切削过程实质上就是产生切屑和形成已加工表面的过程。最具代表性的切削加工是车削、铣削、磨削及钻削, 转轴类大多以车削、磨屑为主, 下面文章主要介绍在加工中常见的以车削、磨屑为主的缺陷。
3.1 机加缺陷
3.1.1 表面粗糙、毛刺多, 光洁度达不到要求。多与刀刃磨损, 切削热, 进给速度过快或积屑瘤及系统振动大有关。零件表面粗糙, 会造成接触刚性低、耐磨性差, 疲劳强度与耐腐蚀性下降, 配合性质改变。
3.1.2 尺寸超差, 尤其是在精车成型和精磨成型阶段, 虽然现在大多成型工序都已实现数控操作, 很少存在人为因素引起的不合格现象, 但在实际生产中, 也常会遇到由于机床故障、中心架偏差、刀片磨损、砂轮角度控制不准等原因造成的尺寸微量超差, 这些问题不易发现, 较难受人为控制, 会引起批量质量问题, 严重影响质量等级评定。
3.1.3 不同轴:当工件加工柱面时, 由于工艺要求两次装夹后, 同轴线的柱面不同部分或不同柱面加工完后的不同轴现象, 主要是二次装夹时未找正回转轴中心。
3.1.4 加工长轴圆柱度超差。在实际生产中尤其是加工稍长轴的过程发现, 加工出来的工件会出现一定的锥度, 加工的余量越大, 锥度越明显, 往往会使工件的圆柱度超差, 通过分析得知, 产生这一现象的原因是机床主轴与机床尾座的刚度不同造成的, 尾座的刚度比较弱, 在加工的过程中, 刀具距离尾座越近工件向后退让的距离越大, 导致工件的尾端尺寸增大, 造成工件的圆柱度误差。
3.2 解决方案
3.2.1 控制机械加工的主轴转速, 使用较高或者较低的转速, 避开产生积屑瘤的速度范围。
3.2.2 适当加大刀具前角, 减小进给量、提高刀具表面刀磨质量、选用润滑性良好的切削液。
3.2.3 定期检查设备和工装, 校对基准, 在生产过程中, 做到检查每根转轴的每个工序所涉及的每个尺寸, 加强和细化自检互检终检工作, 发现误差及时纠正, 使不合格现象能在本单位甚至本工序得到及时发现和纠正。
3.2.4 在精加过程中做好顶尖孔和夹位的修正, 保证基准精度。这是后续精车成型和精磨成型的基础。
3.2.5 长轴圆柱度超差可以通过多次走刀, 减少精加工余量的办法解决;也可以通过安装中心架来提高工件的刚度解决, 但这两种方法在实际批量生产中都会降低生产效率。为了不影响机床的生产效率, 作者利用了数控机床本身的特点, 提出了更加有效的解决办法。具体做法是:先试切几个轴, 然后测出所加工圆柱面的两端直径差, 再把加工程序改成与试件锥度相反的加工锥面的程序就可解决问题。
4 其他因素
(1) 产品在生产的各工序之间流转, 不可避免地出现一些磕碰伤、压痕等缺陷。这些缺陷虽然微小, 而且大多不影响使用, 但从对产品质量负责, 从对公司品牌形象影响的角度考虑, 再微小的缺陷也是不被允许的。这些缺陷可通过工艺流程的合理安排, 尽量减少产品的流转次数, 各类工装做好防磕碰处理, 流转过程中尽量轻拿轻放等预防性措施。对已经出现的小磕碰伤可人工打磨擦拭干净。
(2) 标识也是转轴质量的一个非常重要的环节, 在不断深化的精益生产过程中, 标识的流转打印都显得越来越重要, 它是每根转轴的身份证, 具有唯一性, 可识别性, 可追溯性。根据实际经验, 要实现每根轴一个标识卡, 成品转轴实现轴端钢印标识, 标识卡等控制文件保存十年以上等, 以此实现产品质量可控可追溯的目的。
(3) 如今的各大生产企业为了降低生产成本, 减少不必要的库存浪费, 都会采用拉动式生产管理。这种管理方式要求按订单生产, 在实际生产中, 往往由于订单数量增多、生产周期的缩短, 导致对转轴这种生产中包含了多种特殊过程的产品没有充足自然时效时间, 影响内部应力的释放。在实际生产中也多次发现转子已经装配好后出现弯曲的现象, 影响整个电机的装配质量。这与生产周期的缩短是有冲突之处的。所以我们必须保证生产周期的合理性, 不然只能增加去应力回火工序, 通过人工时效减少内应力以降低弯曲, 这也势必会造成生产成本的增加。
5 结束语
转轴的生产在技术和工艺越来越成熟的今天, 对细节的把控显得越来越重要。2014年在对我公司生产的某内燃机车和某动车电机用的两种转轴的生产统计发现, 全年造成的各类缺陷遍布锻造机加热处理等各个工序。其中原因包括材料缺陷、工艺试制时的调整、人为因素、设备及工具工装等问题。除去原材料缺陷, 大多因素都是可控可避免的。所以转轴的精益生产不只是依靠先进的设计理念和生产技术, 不只是提升工艺水平和设备能力等, 还要有更创新的管理理念和持续的改进机制, 要有每个人对工作执着的信念和对自身素养不断的追求。在我们主要靠人生产的现阶段, 离像德国那样的高自动化生产还有很长的一段路要走。
摘要:电机转轴的精益生产, 对从坯料到成品中各个工序进行了专业和实际操作经验等方面的分析, 提出各个工序中会出现的问题及解决办法, 文章所涉及的相关专业领域包括锻造, 机械加工、热处理等, 所涉范围之广, 篇幅所限, 仅针对电机转轴在以上三个行业生产过程中所遇到的问题、原因分析以及解决方法进行探讨。
关键词:转轴,精益生产,机械加工,锻造,热处理,电机制造
参考文献
[1]锻造学[Z].
[2]金属热处理[Z].
索尼全高清投影机VW80、HW10,超薄的智能化商用投影机NX20/25,BRAVIA液晶电视,这些大名鼎鼎的视频产品,都出自位于上海浦东的索尼上海工厂——上海索广映像有限公司(SSV)。索尼产品是如何生产出来,如何进行品质管理、品质控制?带着这些和读者朋友们一样的兴趣,6月11日,《数码家居》受邀实地探访SSV,并和SSV的高层以及索尼中国专业系统集团显示设备部产品市场科盐见裕彦经理、仲小玲女士等进行了现场交流。
不接受不良、不制造不良、不流出不良。
这三不是SSV的品质方针,令我印象深刻。SSV、索尼(中国)有限公司的相关事业部、海外同类工厂事务所都会定期举行品质会议。SSV的朱部长详细介绍了从新机种的委托设计(设计试作),到新机种出荷品质保证评价,再到量产品质检查,最后是市场品质监视的品质控制全流程。这其中会有诸如高温、低温、高湿、震动、跌落、老化等完备的试验和检验。
champion画音质评价
索尼工厂是如何做画音质评价的?这应该是最受消费者关心的问题。SSV内有专业的画音质评价室,以专业的设备、软件、人员进行检查、调校。每款产品,都有一台日本总部运送过来的样机,内部把它称为champion机。在画音质评价室,专业人员会通过色度计等设备做最后调校,保证每台出厂产品都和champion机一样。
CELL化生产
SSV的投影机生产,采用独有的CELL化生产模式。索尼投影机的产品线非常优异且全面,家用系列、商用系列皆有良好的口碑,教育系列更是销量巨大,这些不同产量不同机能的产品,需要满足顾客和市场不同的需求,因此必须具有足够的灵活性。SSV的CELL化生产模式在灵活性和产能上达到一个非常高的平衡水准,设备和厂房被以特定的顺序安排,通过这种安排,材料和零件能够以最小的搬运或延误完成流程,产品以最小的成本高品质的生产出来。这种模式,和丰田模式在理念上是相同的。
【精益生产常用工具】推荐阅读:
精益生产之精益化管理03-20
精益生产的核心——精益思想04-22
精益生产概述09-09
精益生产案例12-04
精益生产总结02-25
精益生产学习总结11-09
精益生产应用实例12-13
精益生产知识点滴01-19
精益生产总结大会01-23
某企业精益生产03-07